校直机文献综述

一．校直机的国内外现状

所谓校直机[1],就是用来对轴杆类零部件进行校直的机器,通过校直以便获

得理想的直线度要求回转精度要求,保证零部件能够达到装配精度或获得下道工序最小切削加工余量。校直狭义上是指针对回转类零部件的弯曲校直,例如:阶梯齿轮轴、电枢轴、花键轴、活塞杆、半轴、光轴、管件、齿条、石油钻杆等;广义上校直包括盘圆、丝杠、螺纹杆、钻头、直线导轨、多边形及椭圆杆类零部件、不规则形截面杆类零部件等。同时需要注意的是校直仅限于金属材料。因为微观下的非金属材料分子结构在外力的作用下不具有移位重组的稳定性,即外在表现形式体现在可延展性、韧性与塑性的同时存在。

随着机械工业的迅速发展,大批量轴、管类产品被广泛应用,于是校直机便应运而生。

1.1国内校直机研究现状

在我国，早期的校直机领域一直处于原始的低水平阶段，大多数企业校直轴杆类零部件时，普遍采用简易型的压力机，或是手动螺旋式压力机,或是通用型的压力机,或是由压力机改造而成的校直机。由人工测量、校直、再由检查人员检验，工序复杂、劳动强度大、生产效率和控制精度低下，操作者的技术熟练程度对生产效率和产品质量的稳定性都有很大的影响，而且无法满足大规模生产的需要[2]。随着技术的发展和生产的需要,设计出了具有行程小、支点位置可调等校直工艺特点的专用压力校直机,主要有曲柄连杆式的机动压力校直机和普通液压压力校直机,机架一般采用 C 形开式结构或门形闭式结构，如图 1.1 所示。但是,这些设备在使用时,仍然需要凭经验估计校直行程,人工测量、反复试校,劳动强度大,校直效率低,校直精度不易保证。自二十世纪七、八十年代起，我国

图 1.1Ｃ形开式和门形闭式校直机

在自动校直设备，的研制和生产上取得一定进展，但多数是辊式校直机，压点式校直设备在国内应用比较普遍的是 Y41 系列单柱校正液压机，如图 1.2 所示，该产品自动化程度比较低，也是属于凭经验校直，校直精度难以保证。

图 1.2 Y41 系列单柱校正液压机图 1.3 YH40-25自动精密校直机

近几十年来，国内的校直设备的研制不断发展，总的趋势是:机型系列完整、品种规格齐全，精度高，检测、显示手段完善，校直工件质量提高，附件齐全、校直工艺范围扩大，向数控化、柔性化、自动化方向发展[3]。最早研究自动校直技术的单位是合肥工业大学自动校直技术研究所，于 90 年代初期成功研究开发出手动系列伺服校直液压机，为研究开发自动精密校直液压机作了充分的理论和实践准备，并于 2001 年成功研制出国内首台具有自主知识产权的自动精密校直设备YH40-25，如图 1.3 所示[4]。该机为“C”型框架机身，最大校直力 100KN，采用移动式手动液压伺服控制，具有压力、行程和油温数字显示和预置功能，并具有报警功能，配以贯通式送料系统，使校直机具有良好的操作性和自动生产线布置的灵活性，并且使用多压头和多铁砧自动组合工作，校直工艺范围大，校直精度高，可满足不同轴类零件的校直工艺要求。该机的研制成功，提高了我国精密矫直工艺装备的水平，可对轴类、管类、棒料等多种零件进行精密校直，大大提高了校直精度和生产效率。此后,合肥工业大学机械与汽车工程学院又研制成功了YH40-10 型数控精密校直机，可校直工件直径 40mm，精度 0.05mm，如图 1.4

所示，该机为数控精密电液位置伺服系统，采用理论分析和计算机软件仿真相结合的方法，在电液位置伺服系统的稳定性、系统精度和系统效率等方面有显著成效，极大地提高了生产效率和产品质量。

图 1.4 YH40-10 型数控精密校直机图1.5 ASC系列C型自动校直机

长春试验研究所 90 年代与日本国际计测器株式会社合作生产了 ASC 系列自动校直机，如图 1.5 所示[5]。该系列校直机是引进日本国际计测器株式会社上世纪八十年代技术的 C 型自动校直机，设有自动、半自动两种工作模式，采用日本技术及关键零部件，由长春试验研究所生产主机及装配。ASC 系列校直机是一种集机械、液压、气动控制技术、检测技术，计算机分析技术为一体的高科技产品，它具备智能化的分析测量系统、可程控的电机、电器、机械、液压、空压控制技术。该研究所于 2003 年又开发出具有自主知识产权的 ASC-II 系列自动校直机，如图 1.6 所示，ASC-II 系列自动校直机有 C 型和门型两种规格，根据校直力不同，其主机的规格系列化产品为: 100KN、200KN、300KN、400KN、500KN、600KN、800KN。该系列产品在消化吸收国外技术的同时，针对国内市场，在校直原理、测量方式、人机交互提示、中文操作界面、随机电子图文帮助等方面作了大量的完善和改进，使之更加适合于中国人的使用习惯和现场条件，且提高了整机的综合性能、可靠性和工作效率。，机架采用圆柱拉杆式预应力结构，加热预紧后，立柱伸入上下梁部分产生预应力，上下梁在预应力作用下组成一个刚性机架。主工作缸采用柱塞缸，缸体与上梁焊成一体，两个回程缸对称安装于上梁的主缸两侧，通过回程缸实现主柱塞的空程快速前进和回程。主缸上部装有大通径充液装置，用于主缸快速动作时的充、排液。该校直机针对以前压力校直机的缺

图 1.6 ASC-II 系列门型自动校直机

点开发出了三维扫描检测技术、跟随式检测机构、压力校直专家系统等专有技术，实现了压力校直的自动化、智能化，使压力校直机得以融入连铸或锻造生产线，成为在线设备。该机组可以校直φ300mm 以下的棒材或锻件，是按全自动在线设备来开发设计的，从上料、工件扫描、校直到出料全程自动控制，同时开发出压力校直专家系统，不同截面、不同材质的棒料，通过专家系统自动确定初始压下量，并自动修正该压下量，一般只需压下 1 次-2 次便可校直棒料，大大提高了生产率[6]。

哈尔滨工程大学最近研制的用于油井钻具校直的专用全自动液压校直机，该机针对钻具大直径、大跨距（直径 150mm，跨度 10m，壁厚 9mm），且校直精度要求高（直线度 10mm/m）的设计研发要求。主要由校直机机架和压力机组成，压力机由小车带动沿导轨往复运动，采用了工件不动，压头沿钻具轴线方向可移动的方案，该方案开创了大型校直机设计的新思路[7]。

山东通裕集团股份有限公司研制的 25MN 数控校直液压机，如图 1.7 所示，该机于 2003 年 11 月通过了新产品鉴定，被认为达到国际领先水平，是目前国内吨位规格最大、位置精度最高，技术水平最先进的一台液压校直机。采用二通插装阀系统，当代先进的不受大系统污染的闭环比例阀控制以及其他先进技术：PLC可编程序技术，旋转编码器技术，触摸屏技术，小车式可滚动的便于检测、便于选校点的“支座”系统等等。该机压力、速度、位移等主要参数均可在显示屏设置，集“粗校”、“精校”于一身，粗校位置精度可达 0.1mm，精校位置精度小于 0.05mm，主要用于校直长型轴类和管类零件[8]。