鋼孔型設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 選擇延伸孔型系統(tǒng)21.1箱形孔型系統(tǒng)21.2菱-方孔型系統(tǒng)21.3橢圓-方孔型系統(tǒng)21.4橢圓-圓孔型系統(tǒng)31.5六角-方孔型系統(tǒng)31.6方-橢圓-圓孔型系統(tǒng)31.7圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)31.8橢圓-立橢圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)31.9萬能孔型系統(tǒng)3第二章 孔型系統(tǒng)的計(jì)算42.1軋制道次的確定和分配42.1.1 軋制道次確定42.1.2延伸系數(shù)分配42.2粗軋孔型的計(jì)算52.2.1確定各方形斷面尺寸52.2.2確定各中間扁軋件的斷面尺寸5第三章 精軋孔型設(shè)計(jì) 10第四章 延伸孔型設(shè)計(jì)114.1第一對矩箱和方箱孔型114.2 第二對菱形孔和方箱孔型124.3 第三對六角孔型和方箱孔型12

2、4.4 第四對橢圓孔型和方箱孔型134.5第五對橢圓和圓孔型13第五章 小結(jié)14第一章 選擇孔型系統(tǒng) 延伸孔型系統(tǒng)有：箱形孔型系統(tǒng)、菱-方孔型系統(tǒng)、菱-菱孔型系統(tǒng)、橢圓-方孔型系統(tǒng)、六角-方孔型系統(tǒng)、橢圓-圓孔型系統(tǒng)、圓-橢圓孔型系統(tǒng)及混合孔型系統(tǒng)等；精軋孔型系統(tǒng)有：方-橢圓-圓孔型系統(tǒng)、圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)、橢圓-立橢圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)、萬能孔型系統(tǒng)。究竟用哪種孔型系統(tǒng)合理，要根據(jù)具體的軋制條件如軋機(jī)型式、軋輥直徑、軋制速度、電機(jī)能力、軋機(jī)前后輔助設(shè)備、原料尺寸、鋼種、生產(chǎn)技術(shù)水平及操作習(xí)慣等來確定。1.1箱形孔型系統(tǒng) 箱形孔型系統(tǒng)具有可在同一孔型中軋制多種尺寸不同的軋件，共用性大，可以減

3、少孔數(shù)，減少換孔或換輥次數(shù)，有利于提高軋機(jī)的作業(yè)率；在軋件斷面相等的條件下，與其他孔型系統(tǒng)的孔型相對比，箱形孔型系統(tǒng)的孔型在軋輥上的切槽較淺，這樣相對地提高了軋輥強(qiáng)度，可增大壓下量，對軋制大斷面的軋件是有利的；在孔型中軋件寬度方向上的變形比墳均勻，同時因?yàn)榭仔椭懈鞑糠种g的速度差較小，所以孔型的磨損較為均勻，磨損也較少；氧化鐵皮易于脫落；軋件在箱形孔中軋制比在光輥上軋制穩(wěn)定；軋件斷面溫降較為均勻等優(yōu)點(diǎn)，適用于初軋機(jī)、軌梁軋機(jī)、二輥和三輥開坯機(jī)、連續(xù)式鋼坯軋機(jī)、中小型或線材軋機(jī)的開坯軋型，軋制大中型斷面鋼坯或生產(chǎn)大斷面的成品方鋼；也可以用于型鋼軋機(jī)的前幾道作為延伸孔型，以利于除去軋件上的氧化鐵皮

4、。箱形孔型的缺點(diǎn)是有時難以從箱形孔型中軋出幾何形狀精確的方形或矩形斷面的軋件，軋伴斷面愈小，這種現(xiàn)象愈嚴(yán)重，因此箱形孔型不適于軋制要求斷面形狀精確的小軋件。另外軋件在箱形孔型中只能在一個方向受到壓縮，其側(cè)表面不易平直，有時出現(xiàn)皺紋，同時角部的加工也不足。 1.2菱-方孔型系統(tǒng) 菱-方孔型系統(tǒng)能軋出四邊平直，角部和斷面準(zhǔn)確的方形斷面軋件，且在同一套孔型中能軋出幾種不同尺寸的方坯和方鋼；軋件在孔型中比較穩(wěn)定，對于導(dǎo)衛(wèi)裝置要求并不嚴(yán)格。因此主要用于中小型軋機(jī)軋制60608080mm以下的方坯或方鋼，或作為三輥開坯機(jī)的后幾個孔型，即用箱形與菱-方孔型組成混合孔型系統(tǒng)。 菱-方孔型系統(tǒng)的缺點(diǎn)是四面受壓縮

5、，氧化鐵皮不易脫落，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量；菱形軋件角部較尖，冷卻較快，而且角部在軋件斷面上的部位不能變換，軋制某些合金鋼時易出現(xiàn)角部位裂；與箱形孔系統(tǒng)相對比，切入軋槽鉸深，影響軋輥強(qiáng)度；軋?jiān)愀魈幑ぷ髦睆讲钶^大，因此孔型磨損不均。 1.3橢-方孔型系統(tǒng) 橢-方孔型系統(tǒng)的特點(diǎn)是：變形系數(shù)大；能變換軋件角部的位置；軋件能得到多方向上的壓縮，對于改善金屬的內(nèi)部組織和提高鋼材的質(zhì)量較為有利；軋件在孔型中所處的狀態(tài)較穩(wěn)定，有利于操作；橢圓孔型在軋輥上的切槽較淺。其缺點(diǎn)是不均勻變形嚴(yán)重；橢圓孔比方孔磨損快等。橢-方孔型系統(tǒng)常用作小型或線材軋機(jī)的延伸孔型，軋制70mm以下的斷面。 1.4橢-圓孔型系統(tǒng) 橢圓-圓孔

6、型系統(tǒng)中變形較為均勻，軋制前后的斷面形狀過渡緩和，能防止產(chǎn)生局部應(yīng)力；軋件斷面各處冷卻均勻；氧化鐵皮易于脫落；還可由延伸孔型軋出成品圓鋼，減少了軋輥數(shù)量和換輥次數(shù)。橢圓-圓孔型系統(tǒng)多用于軋制低塑性的高合金鋼。 1.5六角-方孔型系統(tǒng) 六角-方孔型系統(tǒng)中沿軋件寬度方向變形較為均勻，單位壓力、總軋制力和能量消耗都較??；軋輥磨損小且均勻。一般廣泛用于小型和線材軋機(jī)的毛軋或毛軋機(jī)組上，所軋的方件邊長a=1555mm。常用在箱形系統(tǒng)之后和橢-方系統(tǒng)之前，組成混合孔型系統(tǒng)。1.6方-橢圓-圓孔型系統(tǒng) 延伸系數(shù)大，軋制穩(wěn)定，能與其他延伸孔型很好的銜接。方軋件在橢圓孔型中變形不均勻，方孔切槽深，孔型公用性差。

7、1.7圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng) 軋件變形和冷卻均勻，易除去表面氧化鐵皮，便于使用圍盤，成品尺寸比較精確，公用性較大。延伸系數(shù)小，橢圓件在圓孔中軋制不穩(wěn)定。1.8橢圓-立橢圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng) 軋件變形均勻，易除去表面氧化鐵皮，橢圓件在立橢圓孔型中能自動找正軋制穩(wěn)定。延伸系數(shù)小，容易出現(xiàn)中心部位疏松。1.9選擇孔型系統(tǒng) 孔型系統(tǒng)的選擇與軋機(jī)的不知形式和軋件斷面大小關(guān)系密切。對于原料為120mm120mm的方坯，斷面尺寸較大，為了去除來料表面之氧化鐵皮及減少刻槽深度，最好采用一對箱形孔型；箱形孔型之后可采用以方孔型系統(tǒng)；當(dāng)軋件斷面尺寸在40mmx40mm60mmx60mm之間時一般采用六角-方孔型系統(tǒng)

8、；當(dāng)軋件斷面小于40mmx40mm時可采用橢-方孔型系統(tǒng)。 由此可以看出，該孔型系統(tǒng)是由箱形-菱-方-六角-方-橢-圓組成的混合孔型系統(tǒng)。精軋系統(tǒng)選用圓-橢-圓孔型系統(tǒng)。第2章 孔型系統(tǒng)的計(jì)算2.1軋制道次的確定和分配2.1.1 軋制道次確定 總延伸系數(shù)60.2根據(jù)本軋機(jī)的布置形式和選擇的孔型系統(tǒng)，參考有關(guān)廠的延伸系數(shù)，去平均延伸系數(shù)1.4，則軋制道次數(shù)為: 12.00根據(jù)軋機(jī)布置應(yīng)取偶數(shù)道次，取n=12，根據(jù)圓鋼精軋孔型設(shè)計(jì)，確定第10道圓孔軋件斷面的基圓直徑為=22.1mm。2.1.2延伸系數(shù)分配 按下表選取延伸系數(shù)和寬展系數(shù): 孔型系統(tǒng) 平均延伸系數(shù) 寬展系數(shù) 方孔型寬展系數(shù) 箱形 1.

9、151.40.250.450.20.3菱方 1.21.40.30.50.250.4橢方 1.251.6a=691.42.20.30.5a=9141.21.6a=14200.91.4a=20300.71.1a=30400.550.9菱菱 1.21.380.250.3六角方 1.41.6a400.50.70.40.7a400.651.0橢圓圓 1.31.40.50.950.30.4（圓） 橢立橢 1.151.340.50.60.30.4（立橢） 延伸孔型是由10道組成，最后確定延伸孔型是由一對箱形孔型，一對菱-方孔型，一對六角-方孔型系統(tǒng)組成。為了孔型設(shè)計(jì)方便，可將粗軋的總延伸系數(shù)按對進(jìn)行分配。粗

10、軋的總延伸系數(shù)為：=37.56 各對的延伸系數(shù)為： 1.69，1.65 ，2.56，2.38，2.212.2延伸孔型的計(jì)算2.2.1確定各方形斷面尺寸 按式，各方形軋件斷面尺寸為：mmmmmmmmmm2.2.2確定各中間扁軋件的斷面尺寸 第1孔型（矩形箱孔型）根據(jù)條件軋制是在高溫下進(jìn)行的，而且坯料邊長對該軋機(jī)來說屬于偏大類型的，故寬展系數(shù)應(yīng)取偏小值；考慮到軋輥為鋼軋輥，而且軋輥的輥速較低，有利于寬展，寬展系數(shù)可適當(dāng)增加，故取，。 設(shè)矩形軋件之高度mm，則mm 驗(yàn)算軋件在第二孔（方箱形孔型）的充滿情況： mm 軋件在第二孔型后的軋件寬度為92.25mm，與我們所需要的92,3mm相差甚小，故設(shè)定

11、mm是合適的。否則需要重新設(shè)定。 第3孔型（菱形孔型） 由于菱形孔型的實(shí)際高度和孔型的槽口寬度與頂角圓弧半徑和輥縫值的大小有關(guān)，為了孔型設(shè)計(jì)的方便，首先按軋件的幾何對角線計(jì)算變形，之后再按軋件的實(shí)際變形驗(yàn)算孔型的充滿程度。按軋件的幾何對角線計(jì)算菱形孔的高和寬：根據(jù)同樣的原因設(shè)，。 設(shè)菱形的幾何高度mm，則mm 計(jì)算菱形的實(shí)際高度和槽口的寬度，菱形孔的頂角的圓弧半徑mm，輥縫mm，則mmmm內(nèi)圓角半徑mm計(jì)算第4孔（對角方孔）孔型尺寸，mm，內(nèi)圓角半徑mm，輥縫mm，則mmmmmm內(nèi)圓角半徑mm 計(jì)算軋件的實(shí)際變形：驗(yàn)算方軋件在菱形孔型中的充滿程度：菱形孔來料的高度和寬度為：mm其中為軋件外圓角

12、半徑：mm此時，軋機(jī)在菱形孔扎后的實(shí)際寬度為：mm軋件寬度小于，其充滿程度。 ，驗(yàn)算菱形軋件在第4孔型中時的充滿程度：mm第4孔型軋件扎后的寬度比槽口寬度小，其充滿程度，故前面設(shè)定的菱形孔型的尺寸是合適的。第5孔型（六角孔型）六角方孔型系統(tǒng)的寬展系數(shù)范圍表見2-8。取，。設(shè)mm ，則軋件在第5孔型后的軋件寬度為mm驗(yàn)算軋件在第6孔型的充滿程度：計(jì)算第6孔型（對角孔型）的尺寸，設(shè)，s=0.1a,則mmmmmmmm軋件在第6孔型中的實(shí)際寬度為：mm軋件寬度比小1.2mm ，此時孔型的充滿程度為 ，故認(rèn)為六角形孔型的設(shè)計(jì)合適的。第7孔型（橢圓孔型） 根據(jù)表2-5取 ， 。設(shè)mm ，則軋件在第7孔型的

13、扎后寬度為：mm驗(yàn)算軋件在第8孔型中的充滿程度：計(jì)算第8孔型的尺寸，設(shè)mm，mm，則mmmmmmmm軋件在第8孔型的實(shí)際寬度為：mm軋件寬度比 小1.84 ，但差值很小，此時孔型的充滿程度為 ，故認(rèn)為橢圓圓孔的設(shè)計(jì)是合適的，否則需重新設(shè)定橢圓高度，重復(fù)以上的設(shè)計(jì)步驟，直到第8孔型的軋件寬度小于 ，但孔型充滿又不宜小于95%為止。第9孔型（橢圓孔型）根據(jù)表2-5取 ， 。設(shè)mm ，則軋件在第7孔型的扎后寬度為：mm驗(yàn)算軋件在第8孔型中的充滿程度：mmmm，取mm。軋件在第10孔型的實(shí)際寬度為：mm此時，孔型的充滿程度為，故認(rèn)為橢圓孔型的設(shè)計(jì)是符合條件的。以上各中間孔型僅計(jì)算了軋件的高和寬，而相對

14、于的孔型尺寸計(jì)算可按各延伸孔型的構(gòu)成方法進(jìn)行，下面將計(jì)算孔型的尺寸。第三章 精軋孔型的設(shè)計(jì)精軋孔型采用圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)：按國家標(biāo)準(zhǔn)gb702-86,18mm圓鋼的允許偏差3組為0.5mm，則成品孔型的尺寸為：mmmm取mm，則，故可求出為mm取外圓角mm。成品前橢圓孔型尺寸為：mmmm取mm，則隨圓半徑r為：mm取外圓角r=2mm。橢圓前圓孔型的基圓直徑mm，mm取mm，外圓角mm。驗(yàn)算精軋孔型的充滿情況。表給出了各精軋孔型寬展系數(shù)的取值范圍，由橢圓軋件的尺寸為：mmmm成品孔型軋件的尺寸為：mmmm 計(jì)算結(jié)果，橢圓孔型的充滿程度為，充滿程度太大。取橢圓孔型的充滿程度為0.9，則橢圓孔型的

15、mm。再依m(xù)m，mm，計(jì)算橢圓圓弧半徑mm第四章 延伸孔型的設(shè)計(jì)4.1第一對矩箱和方箱孔型 對于矩箱孔型，由于來料尺寸為mm，軋出軋件尺寸為mm，取，內(nèi)圓角mm，外圓角mm，槽底寬度為：mm槽口寬度為mm側(cè)壁斜度為孔型高度mm，充滿程度。對于方箱孔型，來料尺寸為mm，軋出軋件尺寸為mm，取，內(nèi)圓角mm，外圓角mm，槽底寬度為：mm槽口寬度為mm側(cè)壁斜度為孔型高度mm，充滿程度。4.2 第二對菱形孔和方箱孔型 對于菱形孔型，參考延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件的尺寸mm，菱形孔的幾何尺寸為mm，mm，實(shí)際尺寸為mm，槽口寬度mm，取mm，內(nèi)圓角mm，外圓角mm，充滿程度。 對于方箱孔型，參考延伸孔型

16、的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件的尺寸mm，孔型的幾何尺寸為mm，實(shí)際尺寸為mm，槽口寬度mm，取mm，內(nèi)圓角mm，外圓角mm，充滿程度。4.3 第三對六角孔型和方箱孔型 對于六角孔型，參考延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算軋出軋件的尺寸mm，槽底寬度mm，槽口寬度mm，取mm，內(nèi)圓角mm，外圓角mm充滿程度。 對于方箱孔型，參考延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件的尺寸mm，孔型的幾何尺寸為mm，實(shí)際尺寸為mm，槽口寬度mm，取mm，內(nèi)圓角mm，外圓角mm，充滿程度。 4.4 第四對橢圓孔型和方箱孔型 對于橢圓孔型，參考延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件尺寸mm，槽口寬度mm，取mm，外圓角mm，mm，充滿程度。 對于方箱孔型，參考

17、延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件的尺寸mm，孔型的幾何尺寸為mm，實(shí)際尺寸為mm，槽口寬度mm，取mm，內(nèi)圓角mm，外圓角mm，充滿程度。4.5第五對橢圓和圓孔型 對于橢圓孔型，參考延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件尺寸mm，槽口寬度mm，取mm，外圓角mm，mm，充滿程度。 對于圓孔型參考延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算，軋出軋件尺寸mm，槽口寬度mm，孔型高度mm，切點(diǎn)對應(yīng)的擴(kuò)張角為 ： 第五章 小結(jié)從以上介紹可以看出，采用寬展系數(shù)方法設(shè)計(jì)孔型是很簡單的。使用這種方法的關(guān)鍵就是正確選擇寬展系數(shù)，這對沒有經(jīng)驗(yàn)的孔型設(shè)計(jì)人員是很困難的。為了使沒有經(jīng)驗(yàn)的人員能比較正確的選擇寬展系數(shù)的數(shù)值，可參考如下原則：（1） 在其他條件相同的情況下，軋件溫度越高，寬展系數(shù)越小。在一般情況下，在軋制過程中軋件的溫度逐漸降低的，這樣對同類孔型系統(tǒng)寬展系數(shù)應(yīng)取越來越大的數(shù)值。（2） 軋輥材質(zhì)的影響。使用鋼軋輥時應(yīng)取較大的寬展系數(shù)。（3） 軋件斷面大小的影響。軋件斷面越大，寬展系數(shù)越小。（4） 軋制速度的影響。在其他條件相同時，軋制速度越高，寬展系數(shù)越小。（5） 軋制鋼種的影響。在其他