1、1毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化G80球轧机齿轮机座设计1选题的背景与意义当今时代，节约能源、节省合金、减少工序、利于环保、降低制造成本、发展清洁生产、实现可持续发展仍然是轧制技术的基本研究方向。为了满足未来世界经济发展的需要，需要不断进行轧钢技术的创新和轧制设备的改进。用斜轧方法轧制回转体零件，生产效率高、生产过程连续性强，易实现机械化、自动化、产品质量高、材料利用率高，可达到产品成形少切削、甚至无切削的目的。该工艺劳动强度低、技术经济效益显著，己广泛应用于机械、冶金、轻工业、军工等部门。早在20世纪40年代，苏联就开始了斜轧基础理论和工艺的研究，并在50年代，苏联人较全面地掌握了斜
2、轧过程的规律。随着技术的日趋成熟，斜轧工艺进入生产阶段。其中磨球及其它产品的试轧成功对斜轧成形工艺的运用与发展起了先导作用，穿孔式斜轧机应运而出。同一时期，日本、美国等也先后开始了这方面的研究。到了70年代，苏联可斜轧出直径范围较广的磨球或滚珠；单头孔型轧辊相继投入使用，单机产量成倍增长。进入80年代后，国外一些主要进行斜轧工艺停顿不前，仍以形状简单的产品为主，直到计算机开始用来完成孔型设计任务，随着数控加工轧辊机床问世，孔型加工的质量和精度才得以提高。我国的斜轧研究始于1958年，经过五十多年的努力，在斜轧产品特别是复杂形状产品轧制理论、设备和工艺等方面取得了可喜的成绩。而斜轧技术的发展和应
3、用始于70年代。目前斜轧的磨球、滚珠等产品己广泛应用于社会生产生活的各个领域。并能设计制造出多种规格的斜轧机。与国外斜轧技术发展状况相比，我国斜轧技术的特色主要体现在以下几个方面轧件品种多，尺寸范围大；能斜轧复杂产品；掌握了热精密斜轧技术。过去，钢球生产多半采用锻造、冷镦和铸造等方法制造，生产率低，劳动条件差，成本高。现多采用螺旋孔型斜轧工艺生产。其特点是轧辊表面上带有变高度、变螺距的型槽，生产效率高、材料利用率高、轧件质量好、设备简单、容易2实现生产的机械化和自动化。不仅如此还可以利用钢球轧后余热进行在热处理，生产出优质钢球。多年以来，我国机械制造行业中广泛采用螺旋孔型斜轧工艺，取得了较大的
4、技术经济效益。综上所述斜轧技术具有非常广阔的发展前景，但轧机主传动系统改造,特别像齿轮机座这种传动负荷大、中心距受限制的传动装置的改造近年来成为轧机主电机扩容、进一步提高轧制能力、提高总体寿命以及进行一些新技术改造的瓶颈。本课题主要研究轧机主传动系统齿轮机座部分的缺陷。对齿轮座总体结构的优化设计，对由于齿轮座总体结构不良引起的齿轮座轴承处截面较薄、刚度差,且整体连接螺栓强度不高等方面的问题进行相关的分析研究，对轴封处的漏油现象通过结构的优化设计加以限制。由此能对建设资源节约型环境友好型社会添砖加瓦。通过自主研发，自主创新，把科学技术转化成生产力，增强企业核心竞争力，进而提高社会生产效率，对社会
5、总财富的积累给予一定的支持。2研究的基本内容与拟解决的主要问题21基本内容研究钢球轧制过程及原理，根据钢球轧制工艺要求，设计一台轧制钢球直径为80的G80球轧机，完成总体方案设计。重点完成齿轮机座的零部件设计主要包括齿轮座、壳体、盖、齿轮轴、齿轮、套筒及保险螺帽、圆形柱销、垫圈等零部件及角度调整装置及丝杠的设计，并对其进行运动分析、动力计算、强度分析等，重点完成球轧机齿轮机座及装配设计，完成设计说明书一份。22主要问题（1）对轴封处的漏油现象通过结构的优化设计加以限制。（2）对由于齿轮座总体结构不良引起的齿轮座部分刚度差,且整体连接螺栓强度不高等方面的问题进行相关的分析计算研究3研究的方法与技
6、术路线31研究方法（1）运用现代制图方法，借助CAD软件，设计齿轮座及相关零部件，绘制总装图及零件图。（2）通过学习强度、运动、动力各分析理论，掌握分析方法，精确分析齿轮机座存在的强度、运动、动力等问题332技术路线4研究的总体安排与进度（）11201220基本完成资料查阅研读初步目标是中文40篇英文30篇，以保证对本课题背景、现状、发展方向等的充分把握。完成开题报告（）12200130完成文献综述、外文翻译。基本形成总体方案设计；（）02010210G80球轧机总装图包括齿轮，齿轮轴、中间壳体、下部壳体、轴承、角度调整装置及相关零部件；（）02140306G80球轧机齿轮机座设计重点是轴、齿
7、轮、齿轮轴及箱螺旋孔型轧制了解轧制发展背景、研究现状、发展趋势分析各类钢球轧制方法的特点螺旋孔型斜轧机齿轮机座存在的问题分析问题，拟定方案，对齿轮机座进行优化设计对优化方案进行运动分析，动力分析，强度计算，完善方案4盖的设计及装配图；（）03100330零件设计主要包括角度调整装置中的丝杠透盖及机座中的油杯、各类密封件、套筒、挡圈等及零件工作图的绘制；（）04010416对机座进行必要的强度分析、动力分析、运动分析；（）04170510完善方案及细节处理，书写设计说明书约10000字。参考文献1VSDESHPANDE,JPMODAKMAINTENANCESTRATEGYFORTILTINGTA
8、BLEOFROLLINGMILLBASEDONRELIABILITYCONSIDERATIONSJRELIABILITYENGINEERINGANDSYSTEMSAFETY,2003801182MOHAMMADAYOUNES,MSHAHTOUT,MNDAMIRAPARAMETERSDESIGNAPPROACHTOIMPROVEPRODUCTQUALITYANDEQUIPMENTPERFORMANCEINHOTROLLINGJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY20061713RUIZTANGTSENG,CHUNGBIAUTSAYCONTACTCHARACT
9、ERISTICSOFCYLINDRICALGEARSWITHCURVILINEARSHAPEDTEETHMECHANISMANDMACHINETHEORY2004399059194ISCHOIA,JAROSSITERB,PJFLEMINGLOOPERANDTENSIONCONTROLINHOTROLLINGMILLSASURVEYJOURNALOFPROCESSCONTROL2007175095215束学道,赵静,胡正寰H1400大型楔横轧机工作机座的结构及设计J北京北京科技大学学报,20064286周永平,王宝雨,胡正寰斜轧磷铜球成形过程的数值模拟J北京北京科技大学学报,20087池彦洋磨球
10、斜轧工艺及轧辊实体建模设计D陕西陕西理工学院20108李红宇,刘宏民大型轧钢车间开坯机齿轮座改造研究与实践J重庆工业高等专科学校学报,2003529张鲁松中型轧机齿轮机座的改进J轧钢,19964210那杰夫,曹焰,任树忠提高轧机主传动齿轮强度的有效途径J机械传动,2006211海鹏热轧机齿轮机座存在的问题及对策J轻金属,2000112康永林轧制分学科发展R北京中国科学技术出版,200913康永林,陈继平国外轧钢技术现状及发展J动态世界金属导报,2008991014周存龙特种轧制设备M北京冶金工业出版社,20064115束学道,胡正寰,邢希东横轧机刚度边界元有限元耦合算法J机械工程学报,2004
11、,409585毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化G80球轧机齿轮机座设计1摘要本文对由于齿轮座总体结构不良引起的齿轮座轴承处截面较薄、刚度差，且整体连接螺栓强度不高、对轴封处的漏油现象等方面的问题进行相关的分析研究并提出了相关的改善方法。关键词球扎机齿轮机座地脚螺栓2研究背景及意义21研究背景随着现代工业的飞速发展，尤其是有色金属、电力、建筑、矿山、水泥等工业的发展，对钢球的需求量不断增加，钢球的品种、规格迅速扩大，而且对其精度、硬度、耐磨性的要求也不断提高。目前钢球的生产方法主要有镦压冷镦、热镦、斜轧冷轧、热轧、铸造、车削或热锻。而当今应用广泛、具有较高效益的加工工艺是冷镦和斜轧。用镦压
12、成形制成的毛坯存在“极”和“毛边”，经过去边和搓削等机加工，纹理难免程度不同地受到破坏，对钢球的质量影响较大。此种成形方法生产率低下，模具磨损严重，生产成本高。斜轧成形过程主要采用螺旋孔型使材料在孔型中实现连续变形，这能保证金属纤维的连续性，基本克服了镦压法的生产缺陷。而且用斜轧方法轧制回转体零件，生产效率高、生产过程连续性强，易实现机械化、自动化、产品质量高、材料利用率高，可达到产品成形少切削、甚至无切削的程度。该方法劳动强度低、技术经济效益显著，己广泛应用于机械、冶金、轻工业、军工等部门。22研究意义目前轧机改造，特别像齿轮机座这种传动负荷大、中心距受限制的传动装置的改造近年来成为轧机主电
13、机扩容、进一步提高轧制能力、提高总体寿命以及进行一些新技术改造的瓶颈。齿轮座是轧钢机传动系统的重要部件，安装在轧机主减速机和联接轴中间。6其主要作用是将电机扭矩传递给相应的轧辊。它的运转精度和寿命直接影响轧制钢材的质量和产量且与经济效益密切相关。齿轮机座的使用寿命短，是当前冶金企业轧钢生产提高产量的共同问题。该问题若果不能得以解决，会减少齿轮机座的寿命，降低轧机能力，影响轧机的生产。3国内外研究状况31研究历史20世纪40年代，苏联开始对斜轧基础理论和工艺进行研究，并在50年代，较全面地掌握了斜轧过程的规律。进而进入生产阶段。其中磨球及其它产品的试轧成功对斜轧成形工艺的运用与发展起了先导作用，
14、穿孔式斜轧机应运而生。同一时期，日本、美国等也先后开始了这方面的研究。到了70年代，苏联可斜轧出直径范围较广的磨球或滚珠；单头孔型轧辊相继投入使用，单机产量成倍增长。进入80年代后，国外一些主要进行斜轧工艺停顿不前，仍以形状简单的产品为主，直到计算机开始用来完成孔型设计任务，随着数控加工轧辊机床问世，孔型加工的质量和精度才得以提高。我国的斜轧研究始于1958年，经过五十多年的努力，在斜轧产品特别是复杂形状产品轧制理论、设备和工艺等方面取得了可贺的成绩。目前斜轧的磨球、滚珠等产品己广泛应用于社会生产生活的各个领域。32研究现状与国外斜轧技术发展状况相比，我国斜轧技术的特色主要体现在以下几个方面轧
15、件品种多，尺寸范围大；能斜轧复杂产品；掌握了热精密斜轧技术。轧钢工艺和技术的发展主要体现在以下方面（1）铸轧一体化铸轧的一体化在使轧制工艺流程更加紧凑的同时，能够降低能耗、缩减成本，是棒、线、型材生产发展的方向。（2）轧制过程清洁化无氧化或低氧化和无酸除鳞氧化铁皮这两项被称为绿色工艺的新技术，将使轧钢过程清洁化。表面无氧化物、光滑，并具有金属光泽的钢有利于深加工。（3）高新技术的应用技术的运用将使轧钢生产达到全新的水平。轧机的控制已开始由计算机模型控制转向人工智能控制，并随着信息技术的发展，将实现生产过程的最优化，使库存率降低，资金周转加快，最终降低成本。7（4）钢材的延伸加工按照我国走新型工
16、业化道路的要求，轧钢技术发展的重点也转移到可持续发展上，在保证满足环保要求的条件下，达到钢材生产的高质量和低成本。在轧钢生产过程中，除应不断挖掘钢材的性能潜力外，还要不断扩大多种钢材的延伸加工产业。图1螺旋孔型斜轧原理图图2斜轧轧辊展开图图3斜轧球成形过程图33发展前景轧制技术的基本研究方向是节约能源、节省合金、减少工序、利于环保、降低制造成本、发展清洁生产、实现可持续发展。为了适应现代工业的发展和满足未来世界经济发展的需求，需要不断的进行轧钢技术的创新和轧制设备的改进。综上所述，斜轧技术具有非常广阔的发展前景。1轧制时，齿轮座各测点振动烈度较小，咬入和抛出时，齿轮座测点冲击振动烈度都非常大。
17、造成齿轮座及其基础咬入和抛出时冲击振动剧烈的主要原因是齿轮座地脚螺栓的预紧力不足。2齿轮座泄漏问题比较突出时，要消耗大量的润滑油，需要提高密封性能密8封质量的优劣，虽不影响设备的正常工作，但它却对设备维护费用有影响。3齿轮座的中心距发生增减时齿轮座会通过轴承及齿轮轴迫使齿轮沿径向进一步靠紧及挤压，从而不但残余齿侧间隙完全消失而且还产生了一定的齿间附加压力。显而易见，这将导致轮齿疲劳寿命下降；润滑被破坏，面摩擦磨损加剧；轮严重发热，同时产生振动及噪音；齿轮轴产生附加弯曲变形，轴的疲劳寿命下降轴承负荷增大，疲劳寿命下降等一系列不良后果。（4）提高齿轮轴的齿面硬度，以解决齿面点蚀、塑性变形及磨损问题
18、。合理选择齿轮轴的啮合参数，提高齿轮轴的工作平稳性。提高齿轮轴的精度等级，改善齿轮轴的运行质量。参考文献1VSDESHPANDE，JPMODAKMAINTENANCESTRATEGYFORTILTINGTABLEOFROLLINGMILLBASEDONRELIABILITYCONSIDERATIONSJRELIABILITYENGINEERINGANDSYSTEMSAFETY，2003801182MOHAMMADAYOUNES，MSHAHTOUT，MNDAMIRAPARAMETERSDESIGNAPPROACHTOIMPROVEPRODUCTQUALITYANDEQUIPMENTPERFORM
19、ANCEINHOTROLLINGJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY20061713RUIZTANGTSENG，CHUNGBIAUTSAYCONTACTCHARACTERISTICSOFCYLINDRICALGEARSWITHCURVILINEARSHAPEDTEETHMECHANISMANDMACHINETHEORY2004399059194ISCHOIA，JAROSSITERB，PJFLEMINGLOOPERANDTENSIONCONTROLINHOTROLLINGMILLSASURVEYJOURNALOFPROCESSCONTROL20071750
20、95215束学道，赵静，胡正寰H1400大型楔横轧机工作机座的结构及设计J北京北京科技大学学报，20064286周永平，王宝雨，胡正寰斜轧磷铜球成形过程的数值模拟J北京北京科技大学学报，20087池彦洋磨球斜轧工艺及轧辊实体建模设计D陕西陕西理工学院20108李红宇，刘宏民大型轧钢车间开坯机齿轮座改造研究与实践J重庆工业高等专科学校学报，2003529张鲁松中型轧机齿轮机座的改进J轧钢，19964210那杰夫，曹焰，任树忠提高轧机主传动齿轮强度的有效途径J机械传动，2006211海鹏热轧机齿轮机座存在的问题及对策J轻金属，2000112康永林轧制分学科发展R北京中国科学技术出版，200913康
21、永林，陈继平国外轧钢技术现状及发展J动态世界金属导报，2008991014周存龙特种轧制设备M北京冶金工业出版社，20064115束学道，胡正寰，邢希东横轧机刚度边界元有限元耦合算法J机械工程学报，92004，4095816魏静，刘安中R4轧机主传动系统齿轮座及其基础振动的故障诊断J武汉船舶职业技术学院学报，2005（3）17吴大伟，彭明仁本钢1700精轧机齿轮机座的改造J重型机械，199518张煜，郭书萍，汪建新400机组轧管机齿轮座发热原因分析及其改造J冶金设备，200612（6）19孙会杰，李智博齿轮机座齿轴的失效分析J金属热处理，200530（10）20刘成钢，张煜，郭书萍过盈联接在包
22、钢400机组轧管机齿轮座改造中的应用J包头钢铁学院学报，2002122110本科毕业论文（20届）G80球轧机齿轮机座设计11摘要摘要球轧机齿轮机座是轧钢机传动系统的重要部件，其主要作用是将电机转矩传递给相应的轧辊。它的运转精度和寿命直接影响轧制钢材的质量和产量且与经济效益密切相关。齿轮机座由齿轮轴、轴承和轴承座、机架和机盖等主要部件组成。本论文以轧制理论为基础，借助机械原理与机械设计等相关知识，运用计算机辅助设计（利用软件），对球轧机齿轮机座部分进行设计，对重要部件如齿轮轴、齿轮和地脚螺栓等进行了运动分析、强度分析，利用可靠性设计理论，验证了设计部件的可靠性和安全性。通过设计和分析，对球轧机
23、齿轮机座进行了校核和改善。齿轮座在工作过程中承受较大的倾覆力矩，这对地脚螺栓的安全系数提出更高的要求。为了防止地脚螺栓因受力而松动，需要通过优化设计，对齿轮机座地脚螺栓的设计校核提出优化方法。对提高齿轮机座的寿命和安全系数具有一定的参考意义；对提高轧机的运转精度和寿命也有一定的作用。关键词；球轧机；齿轮机座；强度。12GEARHOUSINGSDESIGNOFG80BALLROLLINGMILLABSTRACTBALLROLLINGMILLGEARHOUSINGISANIMPORTANTCOMPONENTOFBALLROLLINGMILLSDRIVESYSTEM,ITSMAINROLEISTOP
24、ASSTHEAPPROPRIATETORQUETHEREVOLUTIONPRECISIONANDLIFESPANHAVESIGNIFICANTEFFECTONTHEROLLEDSTEELSQUALITYANDPRODUCTIONWHATSMORE,THEYAREALSOCLOSELYRELATEDTOTHEECONOMICBENEFITTHEGEARHOUSINGISCOMPOSEDFROMGEARAXIS,BEARING,FRAMEANDCOVERBASEDONTHEROLLINGTHEORY,THISTEXTDESIGNSTHEGEARHOUSINGBYCADWITHTHEAPPLICAT
25、IONOFMECHANICALPRINCIPLESANDMECHANICALDESIGNIMPORTANTPARTSOFTHEGEARHOUSINGAREALSOANALYZEDINTHEASPECTSOFMOVEMENTANDSTRENGTH,SUCHASGEARSHAFT,STONEBOLTANDSOONWITHTHEFOUNDATIONOFRELIABILITYPRINCIPLEONTHEDESIGNEDPARTS,THETEXTSINCREASESSAFETYCOEFFICIENCYOFTHESTONEBOLTSWORKINGTHROUGHALLABOVE,THELIFESPANAND
26、SAFECOEFFICIENTAREALLIMPROVEDTHISHASACERTAINREFERENCEVALUEFORSIMILARWORKINTHEFUTUREANDTHEREMUSTBEBENEFITFORTHEMILLSREVOLUTIONPRECISIONANDLIFEKEYWORDSG80；BALLROLLINGMILL；GEARHOUSINGSTRENGTH13目录摘要11目录131绪论1511轧机的研究背景1512轧机发展现状2121轧机分类3122轧机的发展历程413轧机发展方向514轧机设计方法72零件斜轧技术821轧制方法概述822斜轧机分类823零件斜轧技术93钢球轧
27、机齿轮机座设计1331钢球轧机1432钢球轧机齿轮机座14321齿轮机座箱体15322齿轮机座齿轮1514323齿轮机座机架16324齿轮机座轴承16325齿轮机座安装17326齿轮机座的传动形式1733钢球轧机齿轮机座设计计算18331齿轮传递力矩T计算18332齿轮轴强度计算19333齿轮强度计算21334齿轮机座倾覆力矩计算234齿轮机座地脚螺栓设计2541地脚螺栓的分类2542地脚螺栓连接方法的选择2943地脚螺栓螺栓设计31431螺栓组连接结构设计31432地脚螺栓组设计计算32433地脚螺栓校核计算345结论37参考文献38致谢错误未定义书签。附录39151绪论11轧机的研究背景1
28、早在14世纪欧洲就发明了轧机，最早记载追溯到1480年意大利人达芬奇LEONARDODAVINCI设计出轧机草图。1553年法国人布律列尔BURLIER轧制出金和银板材。之后西班牙和英国相继出现轧机。19世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投入生产，轧制的船用铁板问世。1848年德国发明了万能式轧机。1853年三辊式的型材轧机在美国投产，通过蒸汽机传动的升降台，该类轧机实现了机械化。不久之后就出现了劳特式轧机。1859年第一台连轧机问世，万能式轧机于1872年出现；20世纪初期，由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成的半连续式带钢轧机出现。20世纪40年代，苏联开始对斜轧基础理论和工艺进行研究，
29、并在50年代，较全面地掌握了斜轧过程的规律，进而进入生产阶段。其中磨球及其它产品的试轧成功对斜轧成形工艺的运用与发展起了先导作用，穿孔式斜轧机应运而生。同一时期，日本、美国等也先后开始了这方面的研究。到了70年代，苏联可斜轧出直径范围较广的磨球或滚珠；单头孔型轧辊相继投入使用，单机产量成倍增长。进入80年代后，国外一些主要进行斜轧工艺停顿不前，仍以形状简单的产品为主，直到计算机开始用来完成孔型设计任务，随着数控加工轧辊机床问世，孔型加工的质量和精度才得以提高。零件轧制是机械加工的重要创新性进展。2我国的斜轧研究始于1958年，经过五十多年的努力，在斜轧产品特别是复杂形状产品轧制理论、设备和工艺
30、等方面取得了可贺的成绩。目前斜轧的磨球、滚珠等产品己广泛应用于社会生产生活的各个领域。与国外斜轧技术发展状况相比，我国斜轧技术的特色主要体现在以下几个方面轧件品种多，尺寸范围大；能斜轧复杂产品；掌握了热精密斜轧技术。进入新世纪以来，我国钢铁工业的钢材产量始终保持在世界第一的地位，钢材生产已整体开始供大于求的新阶段，但是相当一段时间仍然存在以下结构性矛盾先进产能与落后产能并存；高端产品产能不足与低端产品产能过剩；产业集中度很差，原材料和能源支撑矛盾突出等。这就要求钢铁工业在结构调整上加大淘汰落后工艺装备产能的力度，转变增长方式，加快技术升级和开发新品种，加快产业的并购、重组，在转变增长方式方面要
31、重视钢铁产业链的延伸，发展钢材的深度加工。改革开放以来，我国的轧钢工业和技术发展充满了活力，钢材产量从1985年的369万吨，发展到1998年的10518万吨，居世界轧材产量第一位，已基本满足国内需求。装备水平不断提高，引进了一批热连轧机、冷连轧机、连轧管机、小型连轧机、高速线材轧机等，使我国钢材的连轧比大幅度提高，特别是新建的一批钢铁生产短流程小钢厂投产，薄板坯连铸连轧板带厂也即将投产，大型和中型H型钢厂已投入生产，这些都成为我国轧钢生产的主力和样板。取得一批科技成果。科技进步对轧钢经济增长的贡献率不断增大。百余年来冶金工业的发展中，高效的轧钢工业和技术使轧钢始终是钢铁工业中钢材成型的主要方
32、式。轧制技术的进步，在钢铁工业中也始终是名列前茅，如计算机的应用、连续化生产的实现等。近几年我国轧钢企业整体技术经济指标得到明显改善2。1钢材成材率。热轧板带的成材率由2003年的9287提高到2007年的9410热轧钢管的成材率由2003年的8567提高到2007年的8832中厚板的成材率由2003年的9268提高到2007年的93632热轧实际日历作业率。热轧实际作业率由2004年的6824提高到2006年的7654。12轧机发展现状轧机主要由主要设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等，如图11所示。习惯上轧机的分类可按其用途、轧辊在机座中的布置及轧机的排列方式进行分类。3图11轧机的组
33、成121轧机分类按轧辊在机座中的布置方式可分为具有水平轧辊的轧机、立辊轧机、万能轧机既有水平辊又有立辊的轧机与斜辊轧机等3。1水平式轧机轧辊水平放置的轧机，应用最广，是最普遍的。按轧辊的数目及排列方式可分为2辊、4辊、8辊最多达20辊、行星轧机等。以2辊4辊轧机最为常用。广泛用于初轧、型钢及板带轧机上。多辊轧机的支承辊其目的是增强工作辊的刚性，用于薄带轧制。2立式轧机辊垂直放置的轧机。用于不希望翻钢的场合如钢坯连轧HV布置、带钢粗轧用于轧制板边破鳞等。3万能轧机具有水平辊及立辊的轧机。用于宽带钢、板坯、及宽边钢梁、H型钢等。4斜辊轧机轧辊倾斜放置的轧机。用于横向螺旋轧制。主要用于钢管生产、钢管
34、穿孔、延伸、精整、扩型等。并可用于轧制钢球。另外还有一些特种用途的轧机用于轧制车轮、轮箍、齿轮等，实现无切屑加工。轧机的生产能力除取决于标称外，还决定于布置形式。按照布置形式可以分为1单机座二辊、三辊、四辊及多辊轧机，应用最广初轧、板带、钢管等。这种布置简单、但孔型少。42横列式用一台电机带动布成一列的多架工作机座。用于型钢、线材轧制。它的特点是设备简单、投资少；但生产率低。大量用于中小企业、乡镇企业。3连续式它的特点是速度高、生产率高、设备紧凑，易于实现机械化自动化。广泛用于带钢、线材与钢坯生产。但是存在调整困难、难以生产复杂断面的型钢，一次性投资大等问题。4半连续式连续式横列式用于生产型钢
35、。连续式顺列式用于生产带钢。5串行往复式和布棋式金属在每个机座中只轧一道，实现跟踪轧制。设备布置紧凑，排成几列，轧制时有横移。轧制速度随道次而增加，生产率高。布棋式则更为紧凑。实际上，轧机的布置形式不是一成不变的，在实际中必须根据实际情况灵活选择。122轧机的发展历程初轧机的发展经过了3个阶段，到20世纪70年代初，初轧机的轧辊直径已增大到了1500MM我国从1959年开始自行设计制造开坯机，目前已制700MM，750MM，850MM，1150MM初轧机。20世纪80年代以来，连铸技术得到较大的发展连铸比达到80甚至更高，连铸连轧工艺和设备也日趋完善，初轧机的职能将逐步转变为配合连铸，弥补连铸
36、在钢种和规格方面的不足4。带钢连轧机分为热带钢连轧机和冷连轧机。图12示为全连续轧制设备工艺配置图。图12在所有市场需求的钢材中，板带材占有相当大的比重。热连轧机发展的主要特点有加大带卷和坯料重量，减少切头切尾的损耗，提高产品收得率采用加速轧制，提高钢材产量，带钢热连轧机精轧机组的出口速度已从20世纪50年代5的10M/S12M/S提高到现在的35M/S产品规格增加，精度提高采用计算机控制，提高了自动化水平等。冷轧钢板的生产成本、投资费用虽然比热轧钢板高，但由于冷轧钢板的性能和质量比热轧好，在同样用途下，可以节约金属材料达30，故冷轧板生产得到迅速发展。某些工业发达国家如美国使用的薄板，几乎1
37、00是冷轧的。热轧板只作为冷轧板、焊管、冷弯型钢的坯料。我国于1965年末制成300MM五机架试验性窄带钢冷连轧机，20世纪80年代又从原西德引进1700MM五机架带钢冷连轧机成套机组，90年代后又有六辊HC轧机、CVC轧机也先后投入生产。带钢冷连轧机正在向大型化、高速化、高精度和自动化方向发展。钢管制造方法可分为轧制钢管与焊接钢管建国前，我国不能生产热轧钢管。建国后，我国不仅能生产大直径的螺旋焊管，以满足石油、煤气等长距离输送的需要，而且广泛采用周期式冷轧管机生产冷轧钢管，20世纪90年代还建成了大直径热轧无缝钢管厂。一般焊接钢管产量都超过无缝管的产量尤其是大直径钢管，用于长距离输送油气。无
38、缝钢管一般采用热轧斜轧穿孔方法生产，其生产工艺与设备都十分复杂。总的趋势是连续化，产品的精度与质量不断提高。型钢主要是靠热轧方式生产，用于热轧型钢的轧机按轧辊直径和产品规格分为轨梁、大型、中型、小型和线材轧机。型钢轧机近年来得到较大的发展，初、中轧采用万能轧机，减少翻钢次数，缩短间隔时间精轧采用短应力线轧机和预应力轧机，以增加轧机刚性，保证产品有较小的公差范围改进导卫装置及其装拆方法，以延长导卫装置的使用寿命及减少更换时的停车时间采用自动压下设定机构，以保证轧件的精确尺寸，缩短调整及试轧时间采用辊系的组合换辊以缩短换辊的时间等。线材轧机用来生产5MM127MM的圆形断面轧材。线材产量占钢材产量
39、78。多年来，线材轧机在高速、大盘重、高产量、高精度方面有了比较大的发展5。13轧机发展方向轧制零件其它零件生产方式相比，其显着的优越性是生产效率高而工作噪音小，而且进出料容易实现机械化、自动化操作，是机械加工的创新性发展。世界轧钢工业的技术进步主要表现为生产工艺流程的缩短和简化，最终形成的轧材性能品质高、品种规格多样、易于计算机控制管理等。展望未来，轧钢工艺和技术的发展主要体现在以下几方面661铸轧一体化利用轧机生产钢材的过程连续、高效、可控而且便于结合计算机等高新技术，在未来一段时间内，以辊轧为特征的连轧技术依旧将是钢材成型的主流技术，与此同时轧钢前后工序的衔接技术必将有较大的进步。在20
40、世纪，由于连铸的发展，初轧工序已经逐步被淘汰。而用连铸技术生产的薄带钢直接进行冷轧，使得连铸与热轧工序合二为一。铸轧一体化，使轧制工艺流程更紧凑。同时，低能耗、低成本的铸轧一体化，也是棒、线、型材生产发展的方向。2轧制过程清洁化在热轧过程中，钢的氧化不仅会浪费钢材与能源，同时也造成环境的污染，并给深加工带来困难。所以，低氧化燃烧技术和低成本氢的应用都成为无氧化加热钢坯的基本技术。酸洗除鳞是冷轧生产中最大的污染源，新开发的无酸清洁型AFC除鳞技术，可使带钢表面全无氧化物、光滑，并具有金属光泽。无氧化或低氧化和无酸除鳞氧化铁皮这两项被称为绿色工艺的新技术，将使轧钢过程清洁化。3轧制过程柔性化板带热
41、连轧生产中压力调宽技术和板形控制技术的应用，实现了板宽的自由规程轧制。棒、线材生产的粗、中轧平辊轧辊技术的应用，实现了部分规格产品的自由轧制。冷弯和焊管机也可实现自由规格生产。这些新技术使轧制过程柔性化。4高新技术的应用在21世纪的前20年，我国经济建设已经制定了走新型工业化发展道路的战略，作为国民经济支柱之一的钢铁材料产业的发展，必须符合新型工业化的要求，即要符合可持续发展、环境友好、技术创新和信息化的要求，并针对我国人口众多，就业需求大的特点，适当发展劳动密集型产业，这是我国新型工业化发展道路和战略对钢铁材料产业的具体要求。20世纪轧钢技术取得重大进步的主要特征是信息技术的应用。板形自动控
42、制，自由规程轧制，高精度、多参数在线综合测试等高新技术的应用使轧钢生产达到全新水平。轧机的控制已开始由计算机模型控制转向人工智能控制，并随着信息技术的发展，将实现生产过程的最优化，使库存率降低，资金周转加快，最终降低成本。5钢材的延伸加工在轧钢生产过程中，除应不断挖掘钢材的性能潜力外，还要不断扩大多种钢7材的延伸加工产业，如开发自润滑钢板用于各种冲压件生产，减少冲压厂润滑油污染开发建筑带肋钢筋焊网等，把钢材材料生产、服务延伸到各个钢材使用部门。随着工业的发展和轧钢技术的进步，轧钢工艺的装备水平和自动控制水平不断提高，老式轧机也不断被各种新型轧机所取代。按照我国走新型工业化道路的要求，轧钢技术发
43、展的重点也转移到可持续发展上，在保证满足环保要求的条件下，达到钢材生产的高质量和低成本。14轧机设计方法随着现代科学技术的发展，轧钢机械设计的方法已由传统的经验设计向加强测试分析和自动化设计转变。主要包括以下方面1优化设计以数学理论为依托，运用计算机技术，根据机械设计理论，在多变量的条件下的方案设计。2可靠性设计从实践结论出发，对各种可能性失效进行校核的设计，利用统计的观点来研究强度问题。3动态设计通过对机器工作过程的动力学分析，提高确定动载荷的准确性在临界状态、瞬态及动态情况下，对机器进行技术性改进；主要涉及疲劳强度设计。4计算机辅助设计CAD借助现代绘图技术，通过计算机实现设计和绘图。5有
44、限元设计根据变分原理求解数学，物理问题的一种数值解法。即将弹性连续体离散化为由有限个单元组成的集合体，然后按照矩阵分析的方法来求解。82零件斜轧技术21轧制方法概述轧制方法属于零件塑性成形工艺，但与其他零件塑性成形工艺相比，如锻造。轧制是连续、局部、塑性成形。因此生产效率高、载荷特别小、设备重量轻，模具寿命长，生产中无冲击与噪声，属清洁生产方式而且易于实现机械自动化生产7。零件轧制的缺点是模具设计制造复杂、尺寸大、设备通用性差、生产工艺调整难度大等。零件轧制的优点与缺点，决定它适合于批量大的零件生产和专业化工厂生产。使得批量生产的回转体零件生产成本较低。利用零件轧制技术能够生产具有变截面的杆类
45、零件、轴类零件及盘类、筒类等形状各异的产品，因此是冶金轧制技术的延伸。零件轧制又被称作零件回转成形。其基本类型主要分为辊锻、楔横轧、斜轧、辗环和旋压。本文设计的G80球轧机利用斜轧技术轧制钢球。22斜轧机分类按照斜轧机8总体结构的配置，可以将其分为三大类穿孔机式斜轧机、机床式斜轧机和钳式斜轧机。1穿孔式斜轧机穿孔机式斜轧机是把电动机、传动装置和工作机座等分别安装在地基基础上9的，最先用于轧制无缝钢管。穿孔式轧机能基本上满足生产要求。穿孔式斜轧机的主要优点包括机器强度高、刚性大、使用可靠且维护方便。但是还存在一些缺陷第一电动机和轧机的能力都设计的过大；第二采用了刚性不好的开式机架且无法打开机架盖
46、直接调换轧辊。第三分开配置的方式使得该种轧机占地面积和设备重量都比较大。这种轧机适合于轧制尺寸大但精度要求不高的产品。改进后的穿孔式轧机主要用来生产球磨钢球、轴承钢球等产品。2机床式斜轧机机床式斜轧机是将电动机、传动装置和工作机座等配置在一起构成的，该种轧机是从机器制造厂的机床，特别是从辊式无心磨床发展而来。机床式斜轧机由于结构紧凑、操作方便普受制造小型且精度高的产品的制造商欢迎。该种轧机存在一些缺点第一机架分块造成刚性变差；第二设备维护和装配不方便；第三机构比较复杂。机床式轧机主要用来生产小尺寸、精密的产品。3钳式斜轧机与上述两种斜轧机相比，钳式斜轧机的特点是齿轮数量少而且没有用于转向的圆锥
47、齿轮。优点是零部件少、制造容易、设备重量轻和占地面积小。缺点是传动齿轮是开始或者半闭式的，工作时噪音大；进料或者出料容易受到传动齿轮的影响更换下导板比较麻烦等。23零件斜轧技术零件斜轧的工作原理如图21带螺旋孔型模具的两个轧辊相互交叉，且同向旋转，以此使得圆形轧件反向旋转并前进。在螺旋孔型的作用下，轧件径向压缩、轴向延伸，被轧制成所需的回转体零件。10图21螺旋孔型斜轧原理图图22斜轧轧辊展开图轧辊的展开图如图22，螺旋孔型轧辊的特点轧辊的凸棱从入口到出口是由低到高的，而宽度是由窄变宽的。由此可见变高度、变导程的轧辊是该种轧辊孔型的特点。回转棒材在这样的轧辊孔型中边旋转边前进，经成形、精整、切
48、断轧制成球。斜轧成型技术除生产实心体产品外，还用来生产空心变断面回转体产品。斜轧成形方法主要有孔型斜轧、仿形斜轧、麻花钻头斜轧。1孔型斜轧9两个带螺旋孔型的轧辊，其轴心线在空间交叉一个角度，轧辊以相同方向旋转，带动圆形工件既旋转又前进，工件径向压缩、轴向延伸成形回转体与螺旋体零件如图23的轧制方式。生产的零件包括轴承与球磨机钢球、铜球、铝球、轴承座圈、锚杆等。图23工作原理及其典型产品示意图112仿形斜轧仿形斜轧零件成形的工作原理如图24所示。三个带罪行的轧辊1带动圆形轧件2旋转，由于轧辊轴心线与轧件轴线交叉，所以轧件旋转地同时向前运动。三个轧辊借助于仿形板3改变轧辊距离轧件的径向位置，从而实
49、现变截面轴的轧制。仿形斜轧的变形主要是径向压缩轴向延伸。仿形斜轧主要用于长径比大的轴类零件的生产，如纺织锭杆、医疗器械等。图24仿形斜轧原理图3麻花钻头斜轧麻花钻头斜轧的原理如图25所示。四个带扇形板地轧辊1、2，其轴心线与轧件3的轴心线交叉，四个轧辊同时旋转并带动轧件作旋转前进运动。轧辊1为钻沟扇形板，轧辊2为钻刃扇形板，通过四个扇形板将圆形轧件轧制成麻花钻头。其变形主要为径向压缩轴向延伸。12图25斜轧麻花钻头原理图A孔型示意图B孔型斜轧与楔横轧、仿形斜轧相比有如下特点1生产效率高仿形斜轧生产率最低。楔横轧的生产率次之，因为楔横轧进出料都需要占用生产时间，所以轧辊的转速不可能太高。孔型斜轧的生产率最高。2产品质量高比较这三种成形工艺的产品质量，仿形斜轧的产品质量最低。因为轧辊把轧件局部轧成后便离开轧件，产品精度较难控制。楔横轧的产品质量次之。因为它在不到一圈的孔型轧辊中成形，孔型斜轧的产品质量最高。因为斜轧产品经过23圈螺旋孔型轧制与精整，产品的同心度、表面光洁度、尺寸精度都能达到较高水平。精密斜轧可以达到精车水平。3材料利用率高仿形斜轧因为要消耗一个较大的夹持料头，材料利用率最低。楔横轧材料的利用率只有85一95。因为楔横轧每轧一个产品，对于以长棒料为坯料的损失一个料头，对于以短棒料为
