九棍开平机的设计

毕业设计说明书

课题名称：九辊开平机

学生姓名高炜

学号130105133487

所在学院机械工程学院

专业机械制造与自动化

班级机制1334

指导教师周洪发

起讫时间： 2016 年 3 月21 日～2016 年 5 月13 日

摘要

开平机是对金属棒材、管材、线材等进行矫直的设备。本课题首先对开平机的国内外研究现状与发展趋势作了简单的介绍，接着阐述了开平机的设计原理、结构组成和理论计算；然后在开平机原理的基础上，根据此次设计的目的，进行钢板开平机的设计，再对开平机的各个结构组成所需类型、尺寸进行计算和校核；接着用PLC设计整个开平机的控制方案，最后进行总结和展望。本次设计过程主要包括以下内容：矫直机类型，矫直原理，矫直机结构的确定，矫直机基本力能参数计算、力能参数计算、电动机功率计算、工作辊结构设计与校核。

关键词：开平机，九辊矫直，板材，工作辊，PLC控制

目录

1 绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

1.1选题背景及其意义-----------------------------------------------------------1

1.2文献综述（国内外研究现状与发展趋势）---------------------------------------2

1.3研究内容-----------------------------------------------------------------------------------6

1.4课题设计要求----------------------------------------------------------------------------7 2九棍开平机的总体设计----------------------------------------------------------------------9

2.1九棍开平机的相关参数----------------------------------------------------------------------------------9

2.2开平机的各个结构----------------------------------------------------------------------------------10 3开平机相关参数设计计算------------------------------------------------------------------17

3.1 开平机基本参数的确定----------------------------------------------------------------------17

3.2 辊式开平机的力能参数确定---------------------------------------------------------------------19

3.3工作辊强度计算----------------------------------------------------------------------22

3.4辊子轴承校核-----------------------------------------------------------------------------24

4 开平机的PLC控制系统设计------------------------------------------------------------------------27

4.1 PLC基础-------------------------------------------------------------------------------27

4.2 开平机的PLC控制方案--------------------------------------------------------------------27

4.3 开平机的PLC控制I/O端口分配表-----------------------------------------------------27

4.4 开平机的PLC控制接线图----------------------------------------------------------------28

4.5 开平机的PLC控制梯形图----------------------------------------------------------------29 5结论-----------------------------------------------------------------------------------------31 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------32 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------34

1 绪论

1.1选题背景及其意义

1.1.1应用背景

在板带材的轧制生产中，由于轧件温度不均，变形不均及轧后冷却不均、运输和其他因素的影响，致使轧制出来的产品常出现波浪弯和瓢曲等缺陷。为此轧后钢材必须经过矫正，以达到国家规定的质量标准，满足用户的使用要求。

矫直技术属于金属加工学科的一个分支，已经广泛应用于日用金属加工业，仪器仪表制造业，汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业，冶金工业，建筑材料业，机械装备制造业，以及精密加工制造业。矫直技术在广度和深度方面的巨大发展迫切要求矫直理论能进一步解决一些疑难问题，推动开发新技术和研制新设备。尤其在党的十六大之后，要求用信息化带动工业化，矫直技术也要跟上时代。首先要在矫直机设计、制造、矫直过程分析、矫直参数设定及矫直质量预测等方面搞好软件开发；其次要进行数字化矫直设备的研制，使矫直技术走上现代化的道路，不断丰富金属矫直学的内容。

矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着产成品的质量水平。矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显。例如矫直辊负转矩的破坏作用在20世纪下半叶才得以解决，但其破坏作用的机理直到20世纪80年代末才被阐明。另外，就矫直理论的总体来看，仍然处于粗糙阶段，首先就是其基本参数的确定还要依靠许多经验算法和经验数据，如辊数、辊距、辊径、压弯量及矫直速度等；其次是许多技术现象如螺旋弯废品、矫直缩尺、矫直噪声、斜辊矫直特性、斜辊辊形特性、拉弯变形匹配特性等都缺乏理论阐述；再次是理论的概括性不够，一套公式不仅不能包括各种断面型材，甚至不能包括同类断面而尺寸和材质不同的工件，如弯距和矫直曲率等都缺少通用表达式。

1.1.2 设计意义

由于运输方便，包装简单等原因，大部分的钢材生产企业生产的板材都是卷的形式，而钢板在实际使用的过程中希望是平板形式。

基于上述情况，本课题提出设计一种钢板开平机，目的在于将卷状的金属板材整形成平板形式，方便后续钢板的加工。该课题的研究对于提高学生的工程能力，拓展生存空间有着非常重要的意义，以及为今后钢板开平机的深入研究做一个前期的准备工作，具有重要的社会意义。