矫平

冶金工程学术语

矫平将金属锭锻压加工成具有一定规格和性能的坯料的生产过程，多数采用自由锻。冶金工厂锻坯主要有两种：一种锻坯是作为冶金工厂的产品供给机械工业等部门的，矫平如轴和炮筒等；另一种锻坯是作为进一步加工用坯料,如高速钢开坯等。开坯锻造可以加工变形抗力大、塑性差、导热性低、热加工的温度范围窄，难于或无法轧制的合金钢、高合金钢、有色金属及其合金。此外还具有多品种、小批量、生产安排灵活等优点。

简介

合金钢钢锭内存在着偏析及其他铸态组织，锻造加工可以根据原料的种类和尺寸不同，选用合适的锻压规范和锻造比，使钢锭内的空洞焊合和组织致密；采用不定向的变形，有助于消除偏析等缺陷。例如高速钢钢锭中有莱氏体共晶的铸态组织，这种组织硬而脆，经合理的锻压加工，可以将莱氏体中的碳化物逐步破碎而均匀分布，改善了力学性能。开坯锻造时，加热温度不宜过高，以免晶界氧化和碳化物偏聚，导致局部熔化而开裂。终锻温度不能过低，以免产生锻造裂纹。

轧辊矫平技术

以卷材替代板材作为原材料，便于运输，且在现场对卷材按照要求进行加工不仅能够降低原材料的成本，还能提高利用率。但卷材生产和运输时易产生弯曲、翘曲、扭曲、波浪形屈曲，这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精密仪器仪表和刀具，它们对用材平整度要求极其苛刻。国内圆锯片加工生产效率低下，质量只是中低档。影响效率的主要因素是采用手工方式进行矫平，而经验丰富的矫平高级技工奇缺，这也制约了国内的圆锯片的质量提高。矫平工序作为最后工序控制着这两个重要参数，但国内都是手工敲击的方式，此种矫平方式不是从机理方面改善锯片的性能，反而大范围的增加了局部残余应力。同时国内圆锯片用材质量差，材质分布不均，冲床加工留下大量局部残余应力，这些因素都影响着圆锯片的质量。

轧辊矫平技术在材料加工方面应用广泛，工业生产用材，包括板材、卷材和带材，而在板材板型控制、卷材加工和带材矫直都要用到轧辊矫平技术。但从国内现状可以看出，高精度的液压矫平机（位置精度0.15 mm 以下）国内还属空白。基于高档锯片基体（平整度< 0.10 mm ，跳动< 0.05 mm）实际生产的需要，研制了采用多辊压下方式矫平的液压矫平机。

液压矫平机工作原理

平直的板料由于各种机械因素形成了翘曲和把翘曲的板料扳回平直（矫正）都可以归结为梁的塑性弯曲变形问题。通常采用交变弯曲—多辊矫平法。对不同厚度，不同初始曲率，要准确把握反向弯矩大小并不容易实现，且一块板料上可能有大小、正反向不同的多种初始曲率，显然不可能靠一次反向弯曲达到矫平的目的。

板材尽管各处初始曲率可能不尽相同，但整个板材都经多次正反向弯曲后，各处曲率都将向减小的方向趋于一致，并接近于零，从而达到要求目标的矫平。多辊矫平即基于上述规律的矫平方法。其主要工作部分是上下两列轴辊，但交错排列。两列轴之间距离可根据板材厚度及可啮入性进行调整。当板材由轴辊的转动啮入并通过两列轴辊之间时，各轴辊对板材的横向力使板材受到相反方向的多次交变弯曲。各轴辊作用于板材的横向力与板材在该位置的曲率有关。

开始曲率较大时，横向力和反向弯矩也较大，随着曲率的减小，横向力也有相应减小，反向弯矩也相应减小，所以符合每次交变弯矩逐渐成小，曲率逐渐减小的规律。另外，板材由于各处的初始曲率不同强化程度不同而造成的各处机械性能的差异，也会因各处都通过多次交变弯曲而得到一定消除，从而避免被矫平过的板材因各处机械性能不一致而重新产生翘曲。

矫平机系统组成

由上述矫平原理可以看出，整个系统主要执行部件就是上、下排辊。上、下排辊前后辊缝要可调，且排辊自身要转动，这样整个系统就分成位置控制系统和送料速度控制系统。由于要使被矫板材达到塑性变形，这样要求执行元件在承受强负载的情况下还能保持很好的刚性，且伺服控制系统能够达到很高的控制精度，所以采用液压伺服控制来实现。位置控制采用阀控液压缸结构，通过比例伺服阀调整流量，实现液压缸位置变化;转速控制采用阀控液压马达结构，通过比例阀调节流量实现转速变化。由于位置和速度要协调，所以位置控制系统和速度控制系统两者由PLC集中控制。

在位置控制系统中，动力源为同一电机驱动的流量不同的2个液压泵，执行元件为液压缸，4个角分别安装有1个液压缸，考虑到三点决定一平面，前排左右2个液压缸分别由各自的比例伺服阀控制，而后排左右2个液压缸由同一比例伺服阀控制。液压缸的流量变化决定着自身位置的上下移动。每个液压缸旁边的位移传感器检测液压缸的当前位置，位置量通过A/D模块输入到PLC，采用适当的控制策略得出相应的控制量输出至D/A模块，该输出模拟量经放大后，控制伺服阀流量变化控制液压缸的上下运动。

在送料速度控制系统中，采用泵马达式体积节流调速回路。泵驱动液压马达并通过变速器分别驱动上、下排辊。由于速度控制精度要求不高，所以选用比例阀调整输入液压马达的压力油流量，进而控制上、下排辊转速。两液压马达中心轴上安装有光电编码器，与马达同速旋转，输出脉冲信号至PLC的高速计数输进口，通过高速计数器计算出上下排辊转速，并实时显示于触摸屏界面上。若上、下排辊转速超差10% ，则面板指示灯报警，这时可以通过手工方式微调液压马达输入端的节流阀开度来调整上、下排辊转速，使上下排辊转速基本一致。

总结

液压矫平机是机械、电子、液压一体化的产品，主要分析了液压矫平机工作原理与系统组成。基于板材多辊矫平原理，分析了液压矫平机结构。整个液压系统主要由上下排辊位置控制系统和速度控制系统组成，根据工作要求，设计出了矫平机位置和速度控制液压系统。根据此原理设计的矫平机已研制出来，成功地应用于圆锯片生产的矫平工序，取得了满意效果。

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