矫直是钢材棒料生产中一道重要的工序,由于棒材在轧制、热处理等工艺环节中会不可避免的出现弯曲,为了消除弯曲获得平直的棒材,则要利用矫直机对棒材进行矫直。对于棒材矫直来说,二辊矫直技术独具优点并且得到广泛应用。本文针对中大直径钢材棒料二辊矫直矫直精度差,表面出现大量波纹的问题进行研究,分析存在的设计缺陷,设计出适用于Φ50~Φ70mm棒材高精度矫直的凹辊辊型。本文对二辊矫直机理进行阐述,通过对现有辊型设计方法进行优缺点比较,确定采用三段式等曲率辊型对Φ50~Φ70mm中大直径钢材棒料凹辊辊型进行设计。利用二辊矫直机理与矫直棒材曲率变化趋势相结合,确定出等曲率辊型每段反弯曲率比的取值,并代入matlab编程得到设计凹辊辊型。分别采用Φ50~Φ70mm直径范围内5种不同直径的棒材(Φ50mm、Φ55mm、Φ60mm、Φ65mm、Φ70mm)进行矫直精度实验验证,对矫直棒材的直线度,椭圆度,表面粗糙度进行测量与分析,进而验证设计凹辊的正确性。实验结果表明设计的凹辊能够保证Φ50~Φ70mm中大直径钢材棒料的高精度矫直。并且本文对Φ20mm与Φ30mm较小直径棒材进行矫直精度验证,证明了设计凹辊在保证Φ50~Φ70mm矫直精度的同时还具有一定的通用性。由于同一矫辊对不同直径棒材矫直时,棒与辊的接触必然会发生改变,导致不同直径棒材的矫直结果不同。本文对二辊矫直中重要工艺参数辊间斜角进行研究,得到Φ50mm、Φ55mm、Φ60mm、Φ65mm、Φ70mm矫直棒材对应的最佳辊间斜角,并验证矫直精度证明计算辊间斜角的合理性。给出矫直速度与辊缝调节的选择准则,可以为后续棒材二辊矫直提供参考。对二辊矫直进行图形界面设计,使用者仅仅需要输入矫直基本参数即可得到多种辊型,节约了设计人员的计算时间,为辊型设计和计算提供便利。