金属材料的研究开发往往先在实验室内进行,在研究开发过程中,会有将小批量的金属材料轧制成板材的需求,考虑到供电系统、场地和轧制量少等因素,普通的大型轧机不适合实验室使用,小巧轻便轧机能很好的解决上述问题,符合实验室研究的需求。此前本课题组申请了两款实验室用小型轧机专利,其一是带有万向节的小轧机,该轧机主要包括轧辊、齿轮机和电动机三部分。轧机结构与传统轧机相比已有很大简化,但仍然存在万向节、齿轮机等复杂装置,占地面积仍较大。另一款轧机的典型特征是蜗轮蜗杆传动,省去了万向联轴器和齿轮机,结构新颖、占地面积小、重量轻,但存在轧辊间隙调整不方便的问题。本论文在采用蜗轮蜗杆传动的基础上对其轧辊间隙调整结构进行了改进,并给出轧机关键零件的详细设计图纸。引入一个楔形构件,用丝杆驱动楔形构件平移进而推动下轧辊上下移动来调整轧辊间隙,操作方便。同时,设计的楔形构件可有效防止轧制过程中因轧制板不在轧辊中间位置而引起的下轧辊一端上翘的问题;参考已有的小型轧机,确定了轧辊的有效直径为90 mm,并计算出了单次轧制的最大压下量为1 mm;确定了该轧机的蜗轮蜗杆的运动和尺寸参数,校核了蜗轮齿面接触强度;同时又设计了两侧的支撑壁。论文给出了轧机关键零件的材料选择方案和热处理工艺方案。选用45钢作为间隙调整楔形构件的制作材料,通过调质处理改善材料机加工性能和使用性能。对材料机加工和焊接后,再对构件进行去应力退火,最后精加工到最终尺寸;选用合金工具钢9Cr WMn作为轧辊材料,首先对坯料球化退火处理,机加工后再进行淬火和低温回火处理,保证轧辊的硬度和耐磨性;给出了蜗杆2种选材和热处理方案。选用42Cr Mo作为蜗杆材料,为保证其表面硬度,对蜗杆进行表面感应淬火和低温回火处理。还可以选用20Cr Mn Ti作为蜗杆材料,20Cr Mn Ti热处理时,先对其进行渗碳处理,提高表面碳含量,以保证淬火后较高的表面硬度。综合考虑2种蜗杆材料的热处理工艺和机加工过程,在样机制备中,选用制备成本较低、热处理工艺较简单的42CrMo作为蜗杆材料。