60公斤重軌軌形孔型及立軋孔型設計.doc

攀枝花學院課程設計攀枝花學院學生課程設計（論文）題 目： 60公斤重軌軌形孔型及立軋孔型設計 學生姓名： 學 號： 201111102040 所在院(系)： 材料工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 2011級壓力加工班 指 導 教 師： 肖玄 職稱： 助教 2014年 10 月 13 日攀枝花學院教務處制攀枝花學院本科學生課程設計任務書題目60公斤重軌軌形孔型及立軋孔型設計1、課程設計的目的通過本課程設計教學所要達到的目的是：1、訓練學生綜合運用機械原理、金屬塑性成型原理、金屬凝固原理、成型工藝設備及設計等課程的理論知識獨立思考、分析、初步解決材料成型工藝問題的技能，提高運算、設計繪圖能力及查閱資料的技能；2、使學生熟練掌握工藝設計的步驟和方法；3、培養(yǎng)學生以理論為基礎并結(jié)合生產(chǎn)實際進行工藝設計的設計思想。4、為畢業(yè)設計（論文）及畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎。2、課程設計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）內(nèi)容：1、根據(jù)所選的題目查閱相關的資料，認真理解題目的意圖。2、按要求設計計算出相應的軋制規(guī)程（孔型圖）。3、對照生產(chǎn)實際，對自己的設計進行綜合評定、總結(jié)。要求：1、設計過程中要做到嚴謹、科學、切合實際。2、要有一定的突破及創(chuàng)新。3、設計說明書要嚴格按要求書寫。3、主要參考文獻1軋鋼車間設計基礎，袁康，北京鋼鐵學院壓力加工系2板帶鋼軋制工藝指導書，李登超3擠壓工藝及模具，賈俐俐等，機械工業(yè)出版社4沖模設計應用實例，模具實用技術叢書編委會，機械工業(yè)出版社5塑性成形工藝與模具設計，高錦張等，機械工業(yè)出版社4、課程設計工作進度計劃第一周：1、認真領會指導書中所給題目的內(nèi)容，查閱相關的資料。2、根據(jù)自己的理解形成初步的設計方案。第二周：1、對自己的設計方案進行修改。2、書寫設計說明書。指導教師（簽字）肖玄日期2014年 10月9 日教研室意見：同意。 孫青竹 2014年 10 月11日學生（簽字）： 接受任務時間： 年 月 日課程設計（論文）指導教師成績評定表題目名稱60公斤重軌軌形孔型及立軋孔型設計評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學習態(tài)度6遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態(tài)度。02科學實踐、調(diào)研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進行理論分析，得出有價值的結(jié)論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計（實驗）能力，方案的設計能力5能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或?qū)嶒灲Y(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力）10具有較強的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設計（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設計說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名： 年月日摘 要鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件。它的功用在于引導機車車輛的車輪前進，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動表面。在電氣化鐵道或自動閉塞區(qū)段，鋼軌還可兼做軌道電路之用。 鋼軌的斷面形狀采用具有最佳抗彎性能的工字形斷面，有軌頭、軌腰以及軌底三部分組成。為使鋼軌更好地承受來自各方面的力，保證必要強度條件，鋼軌應有足夠的高度，其頭部和底部應有足夠的面積和高度、腰部和底部不宜太薄。60kg/m鋼軌在主要干線上鋪設。在運量大和車速高的線路上用的60kg軌較普遍。鋼軌除了要求具有高強度和高耐磨性外，還需要具有良好的表面質(zhì)量和外形尺精度，而孔型設計是否合理，直接影響鋼軌的尺寸精度和質(zhì)量。為了使鋼軌的產(chǎn)量及質(zhì)量達到較高的水平，在生產(chǎn)中采用合理的孔型系統(tǒng)和設計方法是必要的。本論文將結(jié)合60kg/m重軌的特點從以下幾個方面展開：對60kg/m重軌的延伸孔、帽型孔、軌型孔、成品孔的斷面孔型設計，以及立軋孔型的設計。關鍵詞：60kg/m重軌,孔型設計,立軋 目 錄1 緒論11.1 課題背景11.2重軌生產(chǎn)工藝概述11.3重軌主要生產(chǎn)工藝21.4主要設備31.4.1加熱爐31.4.2開坯軋機31.4.3萬能軋機機組31.5坯料的選擇42 軌軋制孔型設計簡介52.1 孔型設計52.2 孔型系統(tǒng)的選擇52.2.1鋼軌孔型系統(tǒng)52.2.2萬能法孔型系統(tǒng)簡介52.2.3 萬能法孔型系統(tǒng)的分布72.2.4 萬能法孔型系統(tǒng)的特點72.3孔型設計原則82.4孔型設計的一般步驟83 重軌孔型設計方法93.1 成品孔設計93.2其他軌形孔設計93.3 帽形孔設計103.4 箱型孔型設計114 60kg/m重軌各孔型數(shù)據(jù)設計124.1 60kg/m重軌斷面尺寸124.2 成品孔型設計124.3其他軌形孔設計144.3.1 成品前孔型設計144.3.2 孔型設計154.4 帽形孔設計174.4.1 第一個帽形孔孔型設計174.4.2 第二、三個帽形孔、孔型設計184.5 箱型孔型設計18結(jié)論和結(jié)束語20參考文獻221 緒論 重軌鋼是生產(chǎn)公稱重量大于或等于30kg/m鋼軌的鋼種，我國主要是指生產(chǎn)60kg/m75kg/m的重軌（含道岔）使用的鋼種。重軌要承受機車車輛運行時的壓力、沖擊載荷和摩擦力的作用，所以，要求有足夠的強度、硬度和一定的韌性。要適應鐵路重載、高速的需要，除增加重軌的單重外，還要提高綜合性能。要求更高的強韌性、耐磨性、抗壓潰性和抗脆斷性。生產(chǎn)過程質(zhì)量要求嚴格，除保證其化學成分外，還要求檢驗力學性能、落錘試驗和酸蝕低倍組織檢驗等。鋼軌鋼化學成分的一般范圍：C=0.65%0.75%，Mn=0.8%1.0%，Si=0.20%0.25%。重軌鋼用連鑄大方坯或模鑄來生產(chǎn)。為使鋼軌更好地承受來自各方面的力，保證必要強度條件，鋼軌應有足夠的高度，其頭部和底部應有足夠的面積和高度、腰部和底部不宜太薄。鋼軌的強度、耐磨性以及抵抗沖擊的能力，在很大程度上取決于鋼軌的材質(zhì)，也就是取決于鋼材的化學成分、金相組織、生產(chǎn)工藝和熱處理質(zhì)量。鋼軌的化學成分除含鐵外還含有碳、錳、硅、硫和磷等，其中含碳量高可增加鋼軌的強度,但含碳過高將使其塑性及沖擊韌性降低。適當提高錳和硅的含量能增加鋼軌的強度、硬度和韌性，硫和磷是有害雜質(zhì)，不容許超過規(guī)定的限度。此外，在鋼軌中加入適量的鉻、鎳、鉬、釩、鈦或銅等元素制成合金鋼軌，可提高鋼軌的質(zhì)量。中國自70年代起已生產(chǎn)含稀土、低錳、中硅及含鈦、含銅等低合金鋼軌。為提高軌端部分的抗磨性能防止壓陷保證鋼軌全長磨耗均勻，通常在鋼軌的兩端進行軌面淬火，以提高其硬度，全長淬火鋼軌使用效果更好。60kg/m、50kg/m鋼軌在主要干線上鋪設，站線及專用線一般鋪設43kg/m鋼軌。對于重載鐵路和特別繁忙區(qū)段鐵路，則鋪設75kg/m鋼軌。此外，為了適應道岔、特大橋和無縫線路等結(jié)構的需要，我國鐵路還采用了特種斷面（與中軸線不對稱工字型）鋼軌?，F(xiàn)采用較多的為矮特種斷面鋼軌，簡稱AT軌。1.1 課題背景國內(nèi)方面：目前我國國內(nèi)生產(chǎn)鋼軌主要廠家有鞍鋼，包鋼，攀鋼三家，國內(nèi)鋼廠年生產(chǎn)能力達300萬噸左右。其中，以生產(chǎn)50kg/m、60kg/m重軌為主，兼能生產(chǎn)38kg/m75kg/m鋼軌及其配套道岔軌，并能夠生產(chǎn)吊車軌，以及在線、離線熱處理鋼軌和時速350Km高速軌。在未來，我國重軌研究將趨向于重載鐵路用超高強度鋼軌，我國鐵路部門在20年前就提出了開發(fā)超高強度鋼軌的要求，經(jīng)過實驗研究分析得到，貝氏體鋼軌適宜用在重載鐵路上。如果這種鋼軌研究成功將可以解決高速、重載鐵路要求：抵抗接觸疲勞損傷的能力，以減少鋼軌打磨費用，同時貝氏體鋼軌可用于制作道岔中的尖軌和轍又以大幅度延長道岔的使用壽命。 國外方面：20 世紀70 年代，新日鐵公司八幡廠開發(fā)了電感應加熱、軌頭噴吹壓縮空氣欠速淬火的離線淬火軌（稱之為NHH），1979年又在碳素軌的基礎上加入Cr，Nb 合金元素，開發(fā)了焊縫無軟化區(qū)的NS低合金離線淬火軌。1987 年6 月又建成了在線余熱鋼軌淬火生產(chǎn)線，采用壓縮空氣作淬火介質(zhì)，稱DHH 軌。DHH 軌的化學成分是在碳素熱處理軌NHH 的基礎上提高了Si、Mn含量，并添加了少量的Cr。隨著在線熱處理鋼軌生產(chǎn)和技術的進一步完善，日本于1994 年重新制定了熱處理鋼軌標準，將新日鐵DHH340，DHH370，鋼管公司THH340，THH370 統(tǒng)一為HH340，HH370 兩種牌號并規(guī)定其化學成分及最低性能指標?，F(xiàn)在國內(nèi)外都在大力倡導研究高速鐵路用重軌。鐵路的高速化是鐵路運輸未來發(fā)展的主要方向。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速鐵路運輸?shù)氖袌鲂枨笤絹碓酱?，鐵道部的中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃也提出了發(fā)展我國高速鐵路的目標，不論是從我國的經(jīng)濟承受能力和技術上看，還是從市場需求和國家的政策上看，我國現(xiàn)在已經(jīng)具備了大力發(fā)展高速鐵路的各種條件，正處在一個發(fā)展高速鐵路的良好時機。在歐州，鐵路以高速著稱，根據(jù)高速的要求以及近年來鋼軌生產(chǎn)在冶煉，軋制、熱處理等方面新技術的發(fā)展歐州正在起草新的鋼軌標準。鋼軌是輪軌式高速鐵路運輸?shù)闹匾M成部分之一，其技術要求高，執(zhí)行的標準嚴格。作為鐵路主要構件的鋼軌的發(fā)展趨勢是：高強度、純凈化、嚴格控制鋼中夾雜物、提高鋼軌平直度和尺寸精度。1.2重軌生產(chǎn)工藝概述成品道次萬能孔型法：前蘇聯(lián)庫茲涅茨冶金公司提出，成品道次采用傳統(tǒng)二輥式孔型軋制法。用萬能機架取代，用四輥精軋孔型軋制重軌的新工藝。使軌頭的延伸系數(shù) 大于腰部的延仲系數(shù) ，頭腰延伸系數(shù)近似等于軌底延伸系數(shù)。二輥孔塑一四輥孔型軋邊孔型法：毛軋機是兩架二輥機架，把矩形坯軋制成軌型坯。然后經(jīng)過萬能機架和邊軋機架可逆軋制，最后經(jīng)三輥成品孔型軋出成品。新日鐵八皤廠采用該法。T塑坯萬能孔型法：1983年法國薩西洛爾開發(fā)了萬能孔型軋制重軌的新方法。采用T型坯在萬能孔型中軋制，使軌頭、軌底部位受到更加強烈地加工，提高了要害部位的質(zhì)量，預計可以減少40的軌制，提高開坯機架的軋制速度和作業(yè)率，消除連鑄坯的鑄態(tài)組織。第 2 頁 共 31 頁一般萬能粗軋法：矩形坯直接在四輥孔型中進行毛軋的工藝稱為一般萬能粗軋法，首先由萬能孔型的水平輥切入深腰部和對軌頭部位壓縮，隨后在其他道次利用水平輥和立輥對各部位加工，該法取代了傳統(tǒng)二輥孔型毛軋過程，進一步降低輥耗，使重軌具有良好的對稱斷面形狀，尤其適用于連鑄坯。1.3重軌主要生產(chǎn)工藝其工藝流程如下：鋼坯下料清理加熱軋制鋸切寫號冷卻矯直打印檢查分級涂色打捆入庫。(1)加熱 采用步進梁式加熱爐對鋼坯進行加熱,鋼坯加熱溫度在11501200,加熱溫度均勻,氧化燒損小,脫碳少。盡量減少由于出爐溫度不均導致的軋件溫度波動。 (2)除鱗鋼坯加熱后經(jīng)過高壓水除鱗裝置,清除爐生氧化鐵皮。整個生產(chǎn)線設有2套高壓水除鱗裝置和2套高壓風除鱗裝置。1套高壓水除鱗裝置位于開坯機BD1前,用于清除爐生氧化鐵皮;另1套位于萬能粗軋機U1前,用于清除二次氧化鐵皮。高壓風除鱗裝置分別位于萬能中軋機U2和全萬能精軋機UF之前,都用于清除二次氧化鐵皮。因為后面道次,軋件溫度較低,用高壓風除鱗,可以防止軋件溫度下降過快。4套除鱗裝置可充分清除軋件表面初生和次生的氧化鐵皮,最大限度地降低了由氧化鐵皮造成的軋痕等表面缺陷的發(fā)生,提高表面質(zhì)量,并且降低了軋輥的消耗。 (3)軋制全萬能軋制生產(chǎn)線采用先進成熟的7機架布置形式,其中兩輥開坯軋機2架,萬能軋機3架,軋邊機2架。 開坯軋件在第一架開坯軋機BD1上軋制6道次,開軋溫度為11301150,在第二架開坯軋機BD2上軋制5道次。 萬能軋制及軋邊萬能軋機共有3架,軋邊機2架,其布置型式為U1-E1、U2-E2、UF。萬能軋機和軋邊機采用連軋方式,在每架軋機上各軋一道次。終軋溫度約為870890。三架萬能軋機都是由上、下水平輥和左、右立輥組成,水平輥軋制重軌腰部方向,立輥對重軌的軌底和軌頭踏面同時進行軋制成形。軋邊機對軌頭和軌底寬度方向進行軋制,限制軌頭和軌底寬。 （4）精整采用步進式冷床、冷床上預彎、復合矯直、液壓雙向補矯、冷鋸定尺,實現(xiàn)了長尺冷卻、長尺矯直、長尺探傷及長尺加工工藝,提高了產(chǎn)品的尺寸精度和精整生產(chǎn)能力。 熱鋸：開坯軋制之后,切除軋件頭部。進入冷床之前,在冷床輸入輥道切除重軌頭尾。整條生產(chǎn)線設置有3臺PS18擺式熱鋸。冷卻：軋件經(jīng)過開坯軋制及萬能軋機的軋制成形后,在冷床上空冷至室溫,冷床出口側(cè)設有風機,必要時可對重軌進行強制冷卻。冷床入口設置有預彎小車,可對重軌進行預彎,以降低重軌矯直前彎曲度,這不但可以提高冷床的冷卻能力,而且還可以提高重軌的矯直質(zhì)量。 矯直：重軌冷卻到室溫后,在復合矯直機上進行矯直。由于實現(xiàn)了預彎,矯前彎曲度小,并采用了復合矯直工藝,故矯后重軌平直度高,矯直噪音小。復合矯直機由9輥懸臂水平輥式矯直機和7輥垂直輥式矯直機組成,可矯直重軌的水平方向和垂直方向的彎曲度,實現(xiàn)對重軌的復合矯直。1.4主要設備1.4.1加熱爐加熱爐為步進梁式爐，加熱能力約120t/h，加熱溫度約1200，燃料為高焦爐混合煤氣。1.4.2開坯軋機(BD1和BD2)兩架開坯機結(jié)構型式相同，為二輥可逆式牌坊軋機。軋輥由同步可逆主電機通過齒輪箱驅(qū)動，最大輥環(huán)直徑為垂1350mm，上輥電動壓下，液壓平衡。1.4.3萬能軋機機組串列式萬能軋機機組采用CCS緊湊式結(jié)構，全液壓壓下，液壓位置控制HPC、輥縫位置控制AGC，軋輥和導衛(wèi)快速更換，軋機剛度好，調(diào)整精度高。萬能軋機有萬能模式和二輥模式兩種工作模式，其水平輥最大輥徑1200mm，萬能模式輥身長度600mm;立輥最大直徑800mm，輥身最大長度為340mm。軋邊機為二輥可逆移動式機架，軋制鋼軌時可以快速橫移，更換孔型。軋機由1臺主電機通過齒輪箱傳動，軋輥最大直徑1000mm，輥身長度約1200mm。1.5坯料的選擇 一般軋鋼常用的原料為鋼錠，軋坯和連鑄坯，我們采用的是300350矩形軋坯，為了保證成品質(zhì)量，必須要先采取表面清理。由于在鋼坯表面經(jīng)常存在著如結(jié)疤、裂紋、折疊、飛刺等各種缺陷，如果不在軋制前加以清理，勢必在軋制中不斷擴大，并引起更多的缺陷，甚至會影響鋼坯軋制時的塑性與成型。2 軌軋制孔型設計簡介2.1 孔型設計 型鋼孔型設計主要內(nèi)容包括三個方面： 斷面孔型設計。根據(jù)原料和成品的斷面形狀和尺寸及產(chǎn)品性能的要求，確定孔型系統(tǒng)、軋制道次和各道次的變形量，以及各道次的孔型形狀和尺寸。配輥確定孔型在各機架上的分配以及在軋輥上的配置方式，以保證軋件能正常軋制、操作方便、成品質(zhì)量好、軋機產(chǎn)量高。軋輥附件設計導衛(wèi)裝置的設計。導衛(wèi)裝置應保證軋件能按照嗦要求的狀態(tài)進出孔型，或者使軋件在孔型以外發(fā)生一定的變形，或者對軋件起矯直或翻轉(zhuǎn)作用等。60kg/m重軌的孔型設計也是基于上述內(nèi)容進行的。2.2 孔型系統(tǒng)的選擇2.2.1鋼軌孔型系統(tǒng)通孔型系統(tǒng)和萬能孔型系統(tǒng)：生產(chǎn)鋼軌的坯料采用連鑄矩(方)形坯或橫鑄矩（方)形坯，與成品鋼軌斷面形狀上沒有幾何相似性，加上在鋼軌整個軋制過程中其腿部處于拉縮變形，因此為保證成品腿高，就要求采用異形孔，首先切出高而寬的腿部，這是鋼軌孔型設計中的一個關鍵。為此，無論是普通孔型法還是萬能法，都必須先將矩形坯或方坯軋成近似鋼軌外形的帽形。圖2.1軋制鋼軌的孔型系統(tǒng)2.2.2萬能法孔型系統(tǒng)簡介 孔型設計要考慮均勻變形，對稱設計。初具軌形的軋件，在萬能孔中其腰部承受萬能孔機上下水平輥的切楔作用，其頭部和腿部的外側(cè)承受萬能軋機立輥側(cè)壓垂直作用。為確保鋼軌頭和腿的寬度和側(cè)面形狀，還要在軋邊機的立軋孔內(nèi)，對其軌頭和軌底側(cè)面進行立軋加工。這樣的孔型系統(tǒng)可以保證鋼軌從粗軌形孔到成品孔軋件的變形是均勻的、對稱的，各部分金屬的延伸也接近相同，這就大大提高了鋼軌斷面尺寸的精度和外形的規(guī)范。萬能法軋制鋼軌是法國鋼鐵集團哈亞士廠1973年首先開發(fā)成功并獲取專利的，后又被日本、巴西、南非、美國、澳大利亞等國采用?，F(xiàn)萬能法軋制鋼軌已被世界認同，這是生產(chǎn)高精度鋼軌的最好工藝。圖2.2萬能法軋制鋼軌的孔型系統(tǒng) 萬能軋制法；使用萬能軋機軋制鋼軌稱萬能軋制法。萬能軋機是由一對水平輥及一對立輥所組成的孔型。萬能軋制法軋制鋼軌先由二輥或三輥軋機開坯，軋制出軌形坯之后，再進萬能軋機軋制。 圖2.3萬能軋制法生產(chǎn)鋼軌60kg/m鋼軌孔型設計： 我國60kg/m鋼軌斷面采用鐵道部推薦斷面，軌高176mm、頭寬73mm、腰厚16.5mm、底寬150mm、截面面積77.45cm2、單重60.35kg/m。60kg/m鋼軌是在950/800軌梁軋機上軋制的，以300mm350mm初軋坯為原料，壓縮比為13.5。圖2.4我國60kg/m鋼軌孔型系統(tǒng) 2.2.3 萬能法孔型系統(tǒng)的分布孔型系統(tǒng)：兩個箱形孔、一個梯形、三個帽形孔和五個軌形孔重軌軌形孔數(shù)目一般采用46個，帽形孔一般采用3個，梯形孔1個，箱形孔2個。采用4個軌形孔系統(tǒng)生產(chǎn)43kgm 鋼軌，軋制壓力大，壓下量大，軌底腿尖側(cè)壓大，易出現(xiàn)斷輥、掰輥環(huán)及扭脖子事故，增加了非正常生產(chǎn)的調(diào)整時間及調(diào)整過程帶來的不合格品，輥耗大，孔型磨損快，易使軋輥表面剝落，出現(xiàn)麻點，從而形成軋件軋痕。采用5個軌形孔時由于950軋制時間變短，溫降不多，800/850軋件變形抗力不大，軋件表面質(zhì)量得到改善，且軋制節(jié)奏匹配性增強，軌形孔軋件尺寸精確，易達到提高軋件表面質(zhì)量、成品斷面規(guī)格及降低輥耗的目的。因此，采用5個軌形孔軋制。2.2.4 萬能法孔型系統(tǒng)的特點 第一：吸收了萬能法大壓下系數(shù)的優(yōu)點，設置了一個梯形孔，使軋件變成一個高的矩形，有利于軋件在帽形孔中能得到較大的壓下量，也有利于改善軌頭和軌底質(zhì)量 第二：在第一個帽形孔底部采用高的切楔和較大的張開角度及圓弧半徑，以利強化軌底 第三：所有軌形孔腰部均采用不等厚設計，以增加腿根部壓下量和展寬量，保證腿長的增長，同時適當減小軌形孔寬質(zhì)量，以保證軌高尺寸。2.3孔型設計原則采用正確的孔型設計可以使軋制異型面型鋼嗦不能避免的不均勻變形盡可能發(fā)生在前幾個孔型中，而不是在全部孔型中。在前幾個孔型中，金屬的溫度較高，其變形抗力不大，并且塑性也較好（與以后幾個孔型中的金屬相比較）。在其它幾個孔型中，必須盡可能采用均勻的壓縮和斷面各部分均勻的延伸，因為只有在這樣的條件下才能得到形狀正確的、內(nèi)應力較小的最終產(chǎn)品，而能量消耗和軋輥的磨損都最少。2.4孔型設計的一般步驟鋼軌孔型設計方法是一般的軌形孔采用按斷面各組成部分分配變形系數(shù)的辦法來確定，而帽形孔一般用經(jīng)驗數(shù)據(jù)及考慮軋制條件進行作圖的方法術設計。鋼軌孔型設計的一般步驟如下:（1）鋼軌孔型設計方法根據(jù)具體條件選定孔型系統(tǒng)，確定軋制道次以及軌形孔、帽形孔數(shù)目。（2）根據(jù)產(chǎn)品的標準尺寸，計算成品孔各部分尺寸，并求出斷面各部分面積。（3）根據(jù)鋼軌斷面特點，確定各軌形孔各部分的變形系數(shù)，計算各軌形孔各部分的尺寸。（4）根據(jù)第一個軌形孔設計帽形孔。（5）根據(jù)第一個帽形孔確定進入坯料尺寸。（6）根據(jù)進入第一個帽形孔坯料和鋼坯尺寸，設計其他延伸孔型。3 重軌孔型設計方法3.1 成品孔設計鋼軌成品控設計特點 ： 軌頭頂部是由凸起的圓弧構成因此成品孔與其他軌形孔不同，軌頭開口應在其對稱軸線上(圖3.1)，即開口在軌頭的中央，但軌底開口則不能在中間。否則不能得到平直的軌底，而將軌底開口位置放在其一側(cè)，而且成品孔應采用斜配。由于成品孔斜配，當軌底開口在上時，軌頭在軋制線上，軋件出孔后由于軌頭的自重的影響產(chǎn)生向下扭轉(zhuǎn)，而造成上腹高超出公差。當軌底開口在下時，則會減輕因自重扭轉(zhuǎn)的影響。同時，為減輕軌頭扭轉(zhuǎn)，可以采用下壓力配置。對于輕軌軋制由于軌頭扭轉(zhuǎn)不是主要問題，采用上壓力配置以減輕軌底上衛(wèi)板的負荷。 圖3.1 鋼軌成品孔開口位置與配置 成品孔尺寸計算 成品尺寸根據(jù)產(chǎn)品尺寸和公差及熱膨脹系數(shù)確定。3.2其他軌形孔設計在全部軌形孔(46個)中的總延伸系數(shù)為2.73.2，平均延伸系數(shù)1.191.23。成品孔中整個斷面的延伸系數(shù)從，其它軌形孔則按順序增加，第一個軌形孔(即切深孔)中的延伸系數(shù)為1.31.42。至于軌形孔斷面各部分延伸系數(shù)分配，則是不均勻的。對于鋼軌來說，腰部占的斷面面積比例小，不怕腰拉腿。因此，除了成品孔保持腰部、頭部和腿部的延伸系數(shù)接近相等外，即。其他各孔均采用。其從。軌形孔設計主要是根據(jù)各軌形孔各部分變形量逆軋制順序逐道次確定各軌形孔尺寸。當軌形孔采用斜配時，為減小軸向力，防止軋輥軸向串動，延伸系數(shù)必須滿足以減小開口腿部、開口頭部的側(cè)壓。部分各種型號鋼軌軌形孔各部分的延伸系數(shù)分配實例見表3.1。當?shù)玫礁鞑糠盅由煜禂?shù)后，即可求得后次道對應部分的面積，即： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） （3-5）表3.1 部分型號鋼軌軌形孔各部分的延伸系數(shù)分配實例型號各部分延伸系數(shù)K1K2K3K4K5K6P65閉口頭 開口頭 閉口腿 開口腿 腰 部 1.1121.1181.071.051.071.1231.271.11.071.1151.1261.491.121.0951.161.1371.3751.131.1051.241.1631.1671.121.11.261.1201.0911.121.091.275P50閉口頭 開口頭 閉口腿 開口腿 腰 部 1.0821.07811.081.0551.081.0841.041.1121.0641.171.1451.081.1131.0781.2361.1331.091.1311.091.2551.1311.0871.131.091.2951.1161.08111.1151.081.286P43閉口頭 開口頭 閉口腿 開口腿 腰 部 1.0431.111.111.051.0891.131.1261.121.051.111.1151.0921.121.0851.2751.1361.1181.13211.0921.2861.1221.091.131.0921.341.1141.0851.1011.08611.3353.3 帽形孔設計帽形孔的作用是為加工軌底和軌頭。軌底加工是依靠帽形孔切深度以及擴張和局部大壓下所產(chǎn)生的強迫寬展，而形成寬而薄的軌底和提高軌底質(zhì)量。軌頭加工是帽形孔內(nèi)除對軋件進行垂直壓下外，還有一定的倒壓，以提高軌頭質(zhì)量。但軌頭的側(cè)壓雖不宜過大，以免造成咬入團難、軋槽磨損加快和造成產(chǎn)品缺陷。進入第一個軌形孔的帽形孔尺寸設計應滿足第一個軌形孔需要，其余帽形孔則無法精確計算，只要通實踐經(jīng)驗利用做圖的方法得出。為減輕帽形孔頭部側(cè)壁局部嚴重磨損，常采用梯形坯或帶槽底斜度的矩形坯。坯料高度。在咬入條件允許時適當取大,具體取值為:3.4 箱型孔型設計箱形孔是鋼坯和梯形孔之間的過渡孔型。因此確定箱形孔尺寸時，既要保證鋼坯能進孔型、不咬鐵絲、不扭轉(zhuǎn)。又要保證梯形孔能充滿但又不出耳子。4 60kg/m重軌各孔型數(shù)據(jù)設計4.1 60kg/m重軌斷面尺寸60kg/m重軌端面如圖4.1所示圖4.1 60kg/m重軌尺寸和部位簡圖4.2 成品孔型設計A腰部尺寸(1)孔型寬度 （4-1）(2)腰厚因系統(tǒng)采用斜軋孔型，為保證軋件尺寸，在此采用部分負公差。 (取部分負公差)(3)腰部面積 （4-2）B.頭部尺寸(1)軌頭高(2)開口頭和閉口頭高由于成品孔頭部開口位置在中間，取輥縫S=14.0mm，則： （4-3）(3)開口頭和閉口頭厚度端部厚度： 根部厚度： (4)開口頭和閉口頭面積 C腿部尺寸(1)腿高 (2) 開口腿和閉口腿高度端部高度： （4-4）根部高度： （4-5）（3）開口腿和閉口腿厚度腿根厚度：腿中部厚度：腿端厚度：（4）開口腿和閉口腿面積D.孔型垂直中心線位置 4.3其他軌形孔設計4.3.1 成品前孔型設計A.腰部尺寸(1) 孔型寬度取腰部寬展：，則： (2) 腰厚取孔型腰部壓下量，則：(3) 腰部面積 （4-6） (4)腰部延伸系數(shù) （4-7）B.頭部尺寸(1)頭部面積取孔頭部延伸系數(shù)，則： ， (2)頭部高度由于成品孔頭部開口位置在中間，所以給以一定的垂直壓下量2.1mm，而不給側(cè)壓，使其自然充滿孔型而不形成耳子。因此，開口頭和閉口頭高度為： 則：h2開=h1閉+5.1=50.4+5.1=55.5mmh21開=22.5mmh22開=33mmh2閉=h1開-0.9=50.4-0.9=49.5mmh21閉=17mmh22閉=32.5mm取第一成品孔之頭部延伸系數(shù)：上頭u=1.07，頭=1.06取第一孔之腿延伸系數(shù) u腿閉=1.1，u腿開=1.05則：F2腿開=863X1.1=956 F2腿閉=863 1.05=905 F2頭開=998 1.06=1055 F2頭閉=998 1.07=1061 按照頭厚設計原則計算出：T21閉=29.8 mmT22閉=39.8mmT21開=29.6mmT22開=39.8mm按照腿厚設計原則得:t21開=10.5mmt22開=14.5mmt23開=25.7mmmt21閉=11.8mmt22閉=15mmt23閉=25.8mm 圖4.2 60kg/m重軌成品尺寸4.3.2 孔型設計取B=2.8 B3=136,d=2.5 ,d3=18.5b3開=b2閉+1.5+30.5+1.5+32 mmb2閉=b2開-（-0.5）=30.5+0.5=31 mmh3開=h2閉+7.5=49.5+7.5=57 mmh31開=24 mmh32開=33 mmh3閉=h2開h31閉=22.5 mmh32閉=33 mm取第三孔之u2腿開=1.08u2腿閉=1.12u2頭開=1.09u2頭閉=1.12則第三孔型之各部面積計算如下：F2腿開=905 1.12=1010 F2腿閉=956 1.08=1030 F2頭開=1061 1.12=1188 F2頭閉=1055 1.09=1150 按頭厚設計原則計算出T31閉=31 mmT32閉=43 mmT31開=30 mmT32開=44.2 mm按腿厚設計原則計算出:t31開=11.2 mmt31開=15 mmt31開=27 mmt31閉=11.6 mmt31閉=15.8 mmt31閉=28mm其他的孔型尺碼均同理可以計算出第一個軌形孔與最后一個帽形孔關系（第五與第六孔的關系）第5孔頭寬為118mm為了減輕5孔之后的馬達負擔，因此第6孔之頭部不需要太寬 故將第6孔頭寬定為112mm，即，b-h=-6mmB-H=128-116=12mm底部B-H=220-176.5=43.5mm咬入角a=26.6度帽形孔是根據(jù)前所述原則，使用作圖協(xié)助確定，現(xiàn)將其咬入角 ，延伸系數(shù) 面積減縮等數(shù)據(jù)列于表4.2表4.2 咬入角與延伸系數(shù)和面積縮減量孔型斷面積咬入角延伸系數(shù)面積縮減第9孔32500301.288700第8孔25200311.297300第7孔1955030.41.295650第6孔15830271.2337204.4 帽形孔設計4.4.1 第一個帽形孔孔型設計(1) 帽形孔高度 取孔寬展量，則帽形孔的高度為： 。（4-8）(2) 帽形孔底寬 拉縮量的取值一般在,在咬入條件允許時,可適當增大其拉縮量, 取第一個帽形孔腿高拉縮量為44.4mm，則帽形孔底寬： 。(3) 帽形孔頂寬 按順軋制方向第一個軌形孔頭部壓下量為，根據(jù)經(jīng)驗取為5.5mm則帽形孔頂寬： 。(4) 帽形孔腿厚、為使第一個軌形孔中閉口腿不產(chǎn)生楔卡，而開口腿有一定側(cè)壓，最后一個帽形孔兩邊的腿厚、不應相等，即，一般為： ， 。 (5) 帽形孔腿部斜度y為使第一個軌形孔閉口腿充滿較好，取帽形孔腿部斜度y近似等于軌形孔腿部斜度x，一般?。?，因而取 （4-8） (6)帽形孔頭部側(cè)壁斜度z一般個帽形孔取，因此取。 (7)帽形孔底部凸度f最后一個帽形孔采用底部凸度f的作用是為了減輕第一個軌形孔軌底側(cè)壁的磨損，一般取，因此取。4.4.2 第二、三個帽形孔、孔型設計（1）帽形孔高度 （2）帽形孔底寬 取第一個帽形孔腿部增高量為，則帽形孔底寬： 。（3）帽形孔頂寬 （4）帽形孔側(cè)壁斜度一般各帽形孔頭部側(cè)壁斜度取,因此取,腿部斜度在第一個帽形孔的基礎上適當增大，取。 （4）帽形孔凸度當孔型系統(tǒng)采用三個帽形孔時，最大凸度值可取，因此取第二個帽形孔的凸度值為，第三個帽形孔的凸度值為。帽形孔軌底楔子主要是把底部逐漸擴張，其他尺寸一般通過作圖法確定。4.5 箱型孔型設計 取第一個箱形孔平均延伸系數(shù)，由坯料條件得第一個箱形孔出口面積為： （4-9） 設第一個箱形孔出口軋件高度為，則出口軋件寬度為：。（4-10）根據(jù)型鋼軋機軋制鋼坯時扁箱形孔型寬展系數(shù)取值范圍為，據(jù)此驗證所設出口軋件高度的準確性：，因此，所設出口軋件高度合理?？仔筒劭趯挾葹榭仔筒鄣讓挾葹?，。凸度：，輥縫：圖4.5 60kg/m重軌孔型系統(tǒng)結(jié)論和結(jié)束語根據(jù)國家標準（GB83001）對60kg/m重軌的斷面尺寸要求，結(jié)合某鋼軌梁的實際生產(chǎn)情況，完成了某鋼軌梁廠60kg/m重軌的工藝設計和孔型開發(fā)，具體成果如下：(1) 完成了60kg/m重軌從坯料選擇到孔型系統(tǒng)的系列工藝設計。(2) 完成了60kg/m重軌的延伸孔、帽型孔、軌型孔、成品孔的斷面孔型設計。結(jié)束語：在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了重軌的分類和性能；熟悉了孔型設計的步驟；了解了它與其他種類的鋼種的區(qū)別；以及如何提高鋼型性能等等，初步掌握了孔型設計的方法和技術，通過查詢資料，也了解了孔型系統(tǒng)設計的原理。我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這