中厚板辊式矫直机是消除中厚板材形状缺陷、减小残余应力及保障平直度的重要设备,被广泛用于各大钢铁生产车间和金属板材使用车间。然而在实际使用过程中发现,即使严格按照矫直流程也很难快速地把板材矫直,必须依靠现场工人的反复试矫。这种困扰企业的难题已经成为影响其经济效益和长远发展的关键因素。在此背景下,某创新技术公司欲对2800中厚板辊式矫直机进行改进设计,急需确定工艺参数。本论文以此为基础,建立了一套确定并优化矫直关键参数的新方法,对矫直设备的研究开发具有重要的现场指导意义。研究主要内容包括:（1）首先依据矫直过程中遵循的几何与力学特性,分析了压弯变形过程中各种曲率、应变的变化规律,建立了压弯曲率、残余曲率、总变形曲率、矫直力、矫直弯矩的数学模型;然后根据平截面假设原则,建立了弹复曲率模型,并分析了弹复曲率与总曲率之间的关系;最后以消除残余曲率方式的不同,分析了大、小变形矫直方案的异同点。（2）建立矫直机的解析模型。首先确定了计算矫直辊数、矫直速度的方法,推导了由咬入条件、扭转强度、面接触强度和矫直质量四个条件限制下的矫直辊系结构模型;然后建立了评价矫直结果是否合格的矫直精度模型,紧接着建立了矫直过程中的压弯模型;最后根据大、小变形矫直方案的异同,以板厚为40mm的Q460中厚板在九辊矫直机中的矫直过程为算例,分别对其进行解析求解,并对比分析解析结果,发现大变形矫直方案要明显优于小变形矫直方案。（3）矫直过程有限元模拟分析。首先基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了有限元模型,并通过三种不同方法验证了矫直模型的正确性,以确保模拟结果真实可靠;然后分析矫直过程中板材的各向应力变化,发现了板材在矫直过程中的应力变化主要位于纵向纤维上;最后分析矫后板材的残余应力和平直度,发现了矫后纵向残余应力和平直度变化主要位于长度方向上。（4）矫直关键参数确定与优化。首先基于控制变量法对各个矫直参数下的矫直结果进行对比,确定了压弯量是影响矫直质量的矫直关键参数;然后在此基础上,以出口端板材的残余曲率最小为目标建立了压弯量优化模型,并联合Matlab数学软件中的fmincon优化工具箱对压弯模型进行优化求解;最后对比分析优化模型的解析结果,发现了此优化结果能明显地提高板材的矫直质量,肯定了该套新方法价值。