本次設計闡述冷彎機的結(jié)構(gòu)原理和設計特點，并對重要部分的工作原理進行深入了解并改進了部分零件的設計。主要加工過程是借助旋轉(zhuǎn)軋輥與其接觸摩擦的作用，將被軋制的金屬體（軋件）拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件主要在厚度方向上完成塑性成型。
本次設計的設計主要包括：電動機的選取，傳動部分的設計，減速器的設計,軸系部件的設計。其中傳動部件中軸的設計、齒輪的設計以及鏈傳動是本次設計的重點此次設計在吸取類似產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)點的同時，采用結(jié)構(gòu)簡單、使用價格低，并且符合設計要求。
近年來, 我國的冷彎型鋼用戶, 由原來于般農(nóng)用拖車和普通結(jié)構(gòu)件等小范圍內(nèi)使用, 如今已逐步擴展到建筑結(jié)構(gòu)、汽車、機車車輛、起重機械、輕工機械、電氣、家電、家具、裝飾、集裝箱、交通設施、電梯等行業(yè)。
(1) 建筑行業(yè)是使用冷彎型鋼的大戶。如些冶金、汽車制造業(yè)的廠房多采用冷彎型鋼結(jié)構(gòu), 廠房的跨度達30m, 內(nèi)設吊車的起重量為30 t , 廠房均為雙跨或三聯(lián)跨, 建筑面積1.5～2萬平方米。輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房, 具有施工周期短、用鋼量低( 70～80 kg /
)[1] 、工程綜合造價低等特點, 其優(yōu)勢已逐漸為廣大用戶認同。
(2) 汽車制造業(yè)要求品種多, 產(chǎn)品精度高。我國在50 年代制造臺解放牌汽車時, 已開始應用了冷彎型鋼為原料的構(gòu)件(風窗框) , 近年隨著汽車制造行業(yè)的迅速發(fā)展, 對所需要冷彎型鋼的品種、數(shù)量及質(zhì)量, 都提出了更高的要求。汽車制造中, 載重汽車及大型客車應用冷彎型鋼的數(shù)量, 主要用于制作車廂邊框、墻板、底板、車體框架、底部大梁及車門窗框等。小型客車及轎車的冷彎型鋼需要量不大, 但其用于制作門窗框件、各種導軌、構(gòu)件及裝飾件等, 斷面復雜、尺寸精度高。使用的材料除了優(yōu)質(zhì)碳素鋼之外, 還有鍍鋅板、不銹鋼等, 還有要求高的冷彎型鋼。
過對冷彎行業(yè)的了解（本市加工廠和網(wǎng)絡），認識到冷彎加工行業(yè)進來對我們生活的影響越來越大，但是在冷彎加工的過程中卻存在著各種各樣的難題，如在電機的選擇上以及加工不同材料、不同規(guī)格工件時需要注意的各方面問題上沒有統(tǒng)的規(guī)定等，所以萬澤錦達對冷彎行業(yè)有更好的了解以及為冷彎的發(fā)展提點見解和方法，并在此衷心希望冷彎行業(yè)在我國有更好的發(fā)展
國外相應機器的研究狀況、
隨著冷彎成型理論研究的深入，冷彎型鋼的成型工藝也隨之有所改進。產(chǎn)生了四輥式成型、柔性冷彎成型、CAT成型、“輥沖”的孔加工法等新的冷彎成型工藝[2]。并且俄羅斯切列波維茨克鋼鐵廠發(fā)明了生產(chǎn)沖孔冷彎型鋼的技術(shù)[3]；日本拓殖大學的小奈宏教授論述了用計算機控制的冷彎成型機械的變截面型鋼成型技術(shù)及設備組成；瑞典Ortic公和德國Bemo公共同開發(fā)了種關(guān)于冷彎型鋼的彎曲截面和可變形狀截面的輥彎成型方式即Monroe方式；而ORTIC系統(tǒng)則是英國Rollsec Design有限公開發(fā)研制的，其特點是在設計方法上強調(diào)經(jīng)驗與理論的結(jié)合，該系統(tǒng)不僅能對任意斷面形狀的產(chǎn)品進行工具設計[4]，而且能對整條冷彎生產(chǎn)線上的設備， 如機架、飛鋸、輸出輥道、液壓裝置等進行設計。
目前對冷彎成型的數(shù)值模擬研究并不完整,主要集中于簡單斷面型材,但已顯示了其無比的優(yōu)越性和強大的生命力。使用數(shù)值模擬手段, 可以準確地計算分析成型過程、檢驗工具設計模型、設計結(jié)果,從而使工具設計成本和風險性大大降低。
國內(nèi)相應機器的研究狀況
目前，我廠自主設計和研制的加工設備，從整體上看與國際先進水平相比還有很大的差距，但某些技術(shù)正在追趕先進水平。如北京科技大學的朱書棟等對冷彎成型的基本理論進行了的研究，得到了冷彎過程中的四種基本變形方式的應力應變表達式和變形功的數(shù)學表達式，對冷彎型鋼的孔型設計和生產(chǎn)有著普遍的指導意義。北方交通大學的張樂樂教授等采用基于更新拉格朗日法（UL法）的彈塑性大變形樣條法，結(jié)合動模型，分析并模擬了普通槽鋼成型過程中變形帶材的位移場、應變場和應力場，對具體的設計、生產(chǎn)有重要的指導意義。另外，20世紀80年代初期北京科技大學金屬壓力加工系與我廠合作，在國內(nèi)開展冷彎CARD 技術(shù)的研究。自80年代中期以來,我們?nèi)f澤錦達與上海鋼鐵工藝研究所、東北大學、北京冶金設備研究等多家單位陸續(xù)開始了這方面的研究工作[5]。
雖然國外冷彎較為成熟，但其價格昂貴，設計過程繁瑣，操作復雜，設計理論、思想實行技術(shù)，盡管對其作某種程度的修改，可以解決國內(nèi)廠家的些生產(chǎn)問題，但是并不能完全改變我國廠家的生產(chǎn)狀況，況且引進國外設計軟件技術(shù)還需要花費大量資金進行培訓和維修，并且不能進行二次開發(fā)，因此為促進我廠冷彎型鋼生產(chǎn)的發(fā)展，有必要開發(fā)自己的冷彎CAD軟件，并且要重視與計算機結(jié)合的較行的技術(shù)在冷彎成型技術(shù)方面應用和開發(fā)。而我國的鋼鐵工業(yè)又處在個新的發(fā)展高潮，因此應該抓住這個機遇，重點穩(wěn)步發(fā)展這新興的冷彎型鋼產(chǎn)業(yè)，為我國國民經(jīng)濟發(fā)展作出新的貢獻。
傳動系統(tǒng)采用鏈式傳動，電機選用變頻調(diào)速電機，通過減速器減速驅(qū)動電機齒輪，電機齒輪帶動大齒輪運轉(zhuǎn)，通過鏈條的傳動帶動軸的轉(zhuǎn)動，軸通過大小弧齒輪的傳動使軋輥轉(zhuǎn)動，其中軋輥主動被動，而軋輥自轉(zhuǎn)主要作用是平衡軋件在出口出的旋轉(zhuǎn)，以便于收料節(jié)約空間。軋機的傳動軸和軋輥軸通過錐齒輪嚙合裝在軋輥支架內(nèi)，便于調(diào)整軋制速度。電軋制力與軋制功率可以通過公式計算電機的選擇根據(jù)軋輥轉(zhuǎn)速和軋制速度進行選擇。`
本課題主要研究的是冷彎機的傳動部分，所以在設計過程中的難點是：通過工件需求對電機的確定、各傳動部件的計算以及確定
在冷彎的過程中，要求材料行走緩慢、平穩(wěn)，這樣可避免因速度過快而使材料發(fā)生翹曲變形，且易于實現(xiàn)控制。整個傳動系統(tǒng)安裝在底座上，傳動結(jié)構(gòu)要求緊湊，外廓尺寸小。因此要保證傳動比大，傳動效率高，傳動平穩(wěn)性和可靠性較好，使得整個傳動系統(tǒng)緊湊。二級減速為斜齒圓柱齒輪傳動，同時具備上述特點，充分滿足生產(chǎn)要求。
冷彎鋼材在行走時主要受到輔助系統(tǒng)門式托架的滾動摩擦阻力和冷彎滾輪的摩擦阻力[6]。通過分析，這兩種力都比較小，主要是受到冷彎滾輪通過型鋼傳遞過來的擠壓力。經(jīng)分析得知，驅(qū)動主動滾輪轉(zhuǎn)動的力矩并不是很大，所以驅(qū)動電機功率般較小，Y系列三相異步交電動機小功率即可滿足要求。
傳動方案的確定
機械傳動系統(tǒng)擬定的般原則
（1）采用簡短的運動鏈；
采用盡可能簡短的運動鏈，有利于降低零部件的重量和制造成本，也有利于提高機械傳動效率和減小積累誤差[7]。為了使運動鏈盡量短，所以應注意原動機的類型和運動參數(shù)的選擇，以簡化傳動鏈。
（2）優(yōu)先選用基本結(jié)構(gòu)；
基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，設計方便，技術(shù)成熟，故在滿足功能要求的條件下，應優(yōu)先選用基本機構(gòu)。若基本機構(gòu)不能滿足或者不能很好的滿足機械的運動或動力要求時，可以適當?shù)貙ζ溥M行變異或組合。
（3）合理安排不同類型傳動機構(gòu)的順序；
般來說，在機構(gòu)的排列順序上有如下的些規(guī)律：先，在可能的情況下，轉(zhuǎn)變運動形式的機構(gòu)（如凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等）通?？偸前才旁谶\動鏈的末端，與執(zhí)行機構(gòu)靠近。其次，帶傳動等摩擦傳動，般都安排在轉(zhuǎn)速較高的運動鏈的始端，以減小其傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而減小其外形尺寸。這樣安排，也有利于啟動平穩(wěn)和過載保護，而且原動機的布置也方便。
（4）合理分配傳動比；
運動鏈的總傳動比應合理分配給各級傳動機構(gòu)，具體分配方法應注意以下幾點：
? 各種傳動的每級傳動比要在值范圍內(nèi)，以符合各種形式的傳動特點，有利于發(fā)揮性能，并使結(jié)構(gòu)緊湊。如級傳動比過大，對機構(gòu)的性能和尺寸都是不利的。例如當齒輪傳動的傳動比大于8至10時，般應設計成兩級傳動；當傳動比在30以上時，常設計成兩級以上的齒輪傳動。但是，對于帶傳動來說，般不采用多級傳動。
? 當傳動鏈為減速傳動時，必須十分注意機械的運轉(zhuǎn)問題，防止發(fā)生損壞機械或傷害人身的可能。如，為防止機械因過載而損壞，可采用具有過載打滑現(xiàn)象的摩擦傳動或裝置聯(lián)軸器等。對于以上要求，在設計過程中應盡量滿足。
（5）兩種方案的對比
本次設計中，在動力傳動過程是有兩種方式，帶傳動和鏈式傳動。因此在選擇時要充分考慮工作環(huán)境和工作強度等因素。
? 帶傳動與鏈傳動的優(yōu)缺點
帶傳動靠摩擦力工作且?guī)Ь哂袕椥?，能緩和沖擊，吸收震動，傳動平穩(wěn)無噪音;結(jié)構(gòu)簡單，維護制造方便，成本較低同時具有過載保護作用。鏈傳動用在工作可靠，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不宜采用齒輪傳動和帶傳動的場合，例如翻土機的運行機構(gòu)采用鏈傳動，雖然經(jīng)常受到土塊、泥漿和瞬時過載等的影響，依然能夠很好的工作。
? 帶傳動在高速級，鏈傳動在低速級
若將鏈傳動放置高速級，加劇運動的不均勻性，動載荷變大，震動和噪音增大，降低鏈傳動的壽命，鏈傳動只能實現(xiàn)平行軸間的同向傳動，運轉(zhuǎn)時不能保證恒定的瞬時傳動比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪音，不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中，即應布置在低速級[8]。而若將帶傳動放置低俗級，使結(jié)構(gòu)尺寸增大，及應布置在高速級，與電機直接相連，可以起到緩沖吸震的作用，還能起到過載打滑的作用，保護零件，放在高速級，功率不變的情況下，高速級速度高，帶傳動所需的有效拉力小，帶傳動的尺寸也較小。
而在本次設計中，除傳動比要求不是很高，外加工作環(huán)境的影響。因此決定采用鏈式傳動。
通過對以上內(nèi)容的了解和分析結(jié)合在實習和老師的多次指導終確定了冷彎機的整體傳動方案。
滬寧高速位于蘇蘇南長三角要地，是江蘇省條高速公路，全長280公里。2004年底，路面鋪設戰(zhàn)役打響，生產(chǎn)的SCMC-ABG攤鋪機受到青睞，有23臺參加了鋪設，占全部攤鋪機的56%。陜西建設機械引進貢格索蘭ABG公先進技術(shù)生產(chǎn)的大型瀝青混凝土攤鋪機，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，逐漸成為國內(nèi)同類產(chǎn)品的姣姣者，市場占有率連年攀升，多次在重點工程中發(fā)揮主力軍的作用。由于它的出色表現(xiàn)，許多路面質(zhì)量要求高的工程明確規(guī)定必需用ABG攤鋪機鋪設。滬寧高速也做了同樣的要求。在全程十個標段的41臺攤鋪機中，陜西建設機械生產(chǎn)的SCMC-ABG占到56%，而且大部分標段的SCMC-ABG攤鋪機每天工作長達十十幾小時，經(jīng)受住了嚴峻考驗，成了當之無愧的主力軍。
