随着国内经济的高速增长和科学技术的不断进步,人们对钢铁产品的质量要求越来越高。精整是提高产品质量的重要工序,棒材在加热、轧制、冷却、热处理以及运输过程中,由于各种因素的影响,往往存在多方位的弯曲缺陷。为了消除弯曲,获得平直成品,棒材需要在矫直机上进行矫直。二辊矫直机在矫直圆材上有其独特的优点,能矫直圆材的两端,且矫直精度高、质量好。它独特的矫直能力主要取决于辊缝内曲率的变化。目前辊型设计远远落后于现场生产需求和市场要求,大多数辊型曲线是依靠现场数据进行拟合得到,或者是依据直圆材与辊身全接触为依据而设计。这些辊型有很多缺陷,通用性差,给生产带来了许多不便,降低了生产效率。本文以圆材弹塑性弯曲理论为基础,借鉴以往的辊型设计经验,设计出了新型三曲率单向和双向反弯辊型。在设计辊型时,根据圆材的矫直特性,先分别得到矫直辊的每段反弯曲率;其次对其建立空间模型,利用向量解析法得出精确的辊型计算公式。通过辊型计算公式和运用Matlab软件编程,计算出了各段矫直辊辊形曲线,开发出了矫直范围从φ5mm到φ200mm的系列矫直辊。建立了圆棒材矫直过程的三维弹塑性有限元模型,用LS-DYNA软件动态模拟了二辊矫直机的矫直过程,以验证和评估所设计辊型的合理性与通用性;得到了二辊矫直机矫直过程的应变场、应力场等参数的变化特点;并分析了矫直后棒材内的残余应力分布状况和不同的矫直工艺参数对矫直质量的影响。通过对不同材质和不同直径棒材的现场矫直试验,其矫直精度和表面质量都能够满足实际生产要求,验证了所设计辊型的合理性。同时借助Visual Basic软件编制了二辊矫直机辊型设计系统,为工程设计人员提供了便利性、实用性。