棒材孔型設(shè)計(jì)說明書

1、棒材課程設(shè)計(jì)說明書1.設(shè)計(jì)題目：成品尺寸(直徑mm)：36 坯料尺寸（mm×mm）：150機(jī)組設(shè)備：18架平立交替連軋機(jī)軋輥參數(shù)：架次軋輥直徑(mm)1#2#5003#4#6105#6#5607#12#42013#18#3702、產(chǎn)品技術(shù)要求以國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB、SJ、YD等）、國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO、IEC等）為準(zhǔn)，也可以根據(jù)與用戶達(dá)成的技術(shù)協(xié)議來生產(chǎn)。（1）制定軋制制度的原則和要求線材軋制制度的確定要求是充分發(fā)揮設(shè)備能力、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量，并且操作方便、設(shè)備安全。即：1) 在保證設(shè)備能力允許的條件下盡量提高產(chǎn)量；2) 在保證操作穩(wěn)便的條件下提高質(zhì)量。（2）原料及產(chǎn)品規(guī)格

2、原料：150×150mm；鋼種：20鋼；產(chǎn)品規(guī)格：36mm.（3）20鋼化學(xué)成分和線材產(chǎn)品技術(shù)要求表1成分要求(GB/T700-1988)牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）脫氧方法CMnSiSP200.170.240.350.650.370.0350.035F,b,Z3、工藝流程：4、孔型設(shè)計(jì):1. 孔型設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)36mm的20號圓鋼軋制其坯料尺寸為150mm×150mm。2 孔型系統(tǒng)的選擇圓鋼孔型系統(tǒng)一般由延伸孔型系統(tǒng)和精軋孔型系統(tǒng)兩部分組成。延伸孔型的作用是壓縮軋件斷面，為成品孔型系統(tǒng)提供合適的紅坯。它對鋼材軋制的產(chǎn)量、質(zhì)量有很大的影響，但對產(chǎn)品最后的形狀尺寸影響不大

3、。常用的延伸孔型系統(tǒng)一般有箱形、菱方、菱菱、橢方、六角方、橢圓圓、橢圓立橢圓等；精軋孔型系統(tǒng)一般是方橢圓螺或圓橢圓螺孔型。本設(shè)計(jì)采用無孔型和橢圓圓孔型系統(tǒng)。2.1無孔型軋制法優(yōu)點(diǎn)：（1） 由于軋輥無孔型，改軋產(chǎn)品時，可通過調(diào)節(jié)輥縫改變壓下規(guī)程。因此，換輥、換孔型的次數(shù)減少了，提高了軋機(jī)作業(yè)率。（2） 由于軋輥不刻軋槽，軋輥輥身能充分利用；由于軋件變形均勻，軋輥磨損量少且均勻，軋輥壽命提高了24倍。（3） 軋輥車削量少且車削簡單，節(jié)省了車削工時，可減少軋輥加工車床。（4） 由于軋件是在平輥上軋制，所以不會出現(xiàn)耳子、充不滿、孔型錯位等孔型軋制中的缺陷。（5） 軋件沿寬度方向壓下均勻，故使軋件兩端的

4、舌頭、魚尾區(qū)域短，切頭、切尾小，成材率高。（6） 由于減小了孔型側(cè)壁的限制作用，沿寬度方向變形均勻，因此降低了變形抗力，故可節(jié)約電耗7%。2.2橢圓圓孔型系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：（1） 孔型形狀能使軋件從一種斷面平滑的過渡到另一種斷面，從而避免由于劇烈不均勻變形而產(chǎn)生的局部應(yīng)力。（2） 孔型中軋出的軋件斷面圓滑無棱、冷卻均勻，從而消除了因斷面溫度分布不均而引起軋制裂紋的因素。（3） 孔型形狀有利于去除軋件表面氧化鐵皮，改善軋件的表面質(zhì)量。（4） 需要時可在延伸孔型中生產(chǎn)成品圓鋼，從而減少換輥。缺點(diǎn)：（1） 延伸系數(shù)小。通常延伸系數(shù)不超過1.301.40，使軋制道次增加。（2） 變形不太均勻，但比橢圓方孔型要

5、好一些。（3） 軋件在圓孔型中穩(wěn)定性差，需要借助于導(dǎo)衛(wèi)裝置來提高軋件在孔型中的穩(wěn)定性，因而對導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)整要求嚴(yán)格。（4） 圓孔型對來料尺寸波動適應(yīng)能力差，容易出耳子，故對調(diào)整要求高。3延伸系數(shù)的分配3.1總的延伸系數(shù) =(1.012×150)-0.86×(0.1×1.012×150)/0.25×3.14×(36×1.012)=21.93mm 式中：Fo紅坯斷面面積，mm2;Fn成品于熱狀態(tài)斷面面積，mm2;熱脹系數(shù)，取=1.012；鋼坯邊長，mm; d成品直徑，mm;軋制道次數(shù)n=道次3.2延伸系數(shù)的初步分配分

6、配原則：初軋道次小，以便取出氧化鐵皮，保證產(chǎn)品質(zhì)量；隨后加大，以利用軋件在高溫下塑性好，產(chǎn)生大的變形；精軋道次延伸系數(shù)小，以保證成品質(zhì)量及孔型的耐磨性和成品尺寸精度。 將14道次的總延伸系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)（如考慮咬入、摩擦等因素）具體分配如下:1=1.250 2= 1.247 3=1.286 4=1.264 5= 1.350 6=1.342 7=1.322 8=1.326 9= 1. 280 10=1.242 11=1.250 12=1.22013=1.101 14=1.0214各孔型中軋件尺寸的確定4.1計(jì)算各等軸孔的軋件尺寸1) 各等軸孔軋件的橫截面積 2 ) 確定各等軸孔尺寸 由圓面積公式F=

7、R2得： d=2 各道次的軋件參數(shù)列于表（51）。表1 等軸孔軋件尺寸道次68101214軋件高/寬（mm）79.7260.2147.7638.6636.47軋件面積（mm2）4989.072846.061790.241173.931044.314.2計(jì)算平輥出口軋件的斷面積 前幾個道次軋件表面氧化鐵皮較多，摩擦系數(shù)較小，影響咬入。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，無孔型軋制時既要防止產(chǎn)生軋件歪扭脫方現(xiàn)象，又要保證軋件在平輥上軋制的穩(wěn)定性，故平輥出口軋件斷面尺寸初步設(shè)計(jì)如下：由筱倉公式： =1+0.82Lc/(Ho+2Bo)(Ho-h)/Ho 式中：Lc平均接觸弧長度， Ho軋前軋件平均高度； h軋后軋件平均高度

8、； Bo軋前軋件寬度； D軋輥直徑.No.1 （第一道次）來料：Bo×Ho =151.8×151.8mm初設(shè)：h1=116.00mm;=94.60mm=1+0.82×94.60/(151.80+2×151.80)(151.80-116.00)/151.80 =1.078則b1=1 Bo=1.078×151.80=163.70mm F1= h1 b1=116.00×163.70=18989.05mm2校核：（1）Bo/ Ho>0.60.7 保證少產(chǎn)生歪扭脫方； （2）h1/ b1<1.2 保證軋制狀態(tài)穩(wěn)定。 本道次中：Bo/

9、 Ho=1，h1/ b1=0.7 符合要求No.2 （第二道次）來料：B1×H1=116.00×163.70mm 初設(shè)：h2=116.00mm; =109.20mm =1+0.82×109.20/(163.70+2×116.00)(163.70-116.00)/163.70 =1.129 則 b2=2B1=1.129×116.00=130.92mm F2= b2h2=130.92×116.00=15187.26mm2 校核： B1/ H1=0.71 h2/ b2=0.89 符合要求No.3 （第三道次）來料：B2×H2=11

10、6.00×130.92mm 初設(shè)：h3=90.00mm; =112.99mm =1+0.82×112.99/(130.92+2×116.00)( 130.92-116.00)/ 130.92 =1.06則b3=1.06×116.00=122.97mm F3= b3h3=122.97×90.00=11067.30mm2校核： B2/ H2=0.87 h3/ b3=0.73 符合要求No.4 （第四道次）來料：B3×H3=90.00×122.97mm 初設(shè)：h4=90.00mm; =100.28mm=1+0.82×10

11、0.28/(122.97+2×85.00)( 122.97-85.00)/122.97=1.18則 b4=1.18×85.00=100.43mm F4= b4h4=90.00×100.43=9038.70mm2校核： B3/ H3=0.73 h4/ b4=0.89 符合要求將前面四道次的出口軋件的有關(guān)尺寸列成表格見表52 表2 平輥出口軋件尺寸道次延伸系數(shù)橫截面積軋件高度mm軋件寬度mm11.25018989.05116.0163.7021.24715187.26116.0130.9231.28611067.3090.0122.9741.2649038.7090.

12、0100.434.3 橢圓孔型中軋件尺寸的確定 具體方法是兩個等軸孔夾一個非等軸孔，以兩圓夾一橢為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)理論確定軋件在橢孔中的延伸系數(shù)t，軋件在圓孔中的延伸系數(shù)y,來料尺寸為Bi-1×Hi-1,經(jīng)橢孔后軋件尺寸為hi×bi,經(jīng)過下一道次后軋件尺寸為 di+1,則由寬展系數(shù)的定義便可求得中間非等軸孔軋件的尺寸hi、bi，即：t= (1)y= (2) 聯(lián)立（1）（2）得： bi= （5-7） hi= （5-8）軋件在橢孔中的寬展系數(shù) 0.50.95，在圓孔中是寬展系數(shù)為 0.30.4。軋件尺寸偏大時，偏大取值，尺寸較小時，應(yīng)偏小取值。具體計(jì)算過程如下：No.5 （第五道次

13、橢圓孔）來料：B4×H4=90×100.43mm 軋件經(jīng)第六道次后的尺寸為79.72mm;?。?.5, =0.4根據(jù)公式（5-7），（5-8）可算得第五道次橢圓后軋件的尺寸：校核第六道次圓孔中軋件的充滿度：第六道次后軋件的寬度 (為寬展留的余量，取1 mm）則=符合要求，校核通過。No.7 （第七道次橢圓孔）來料：B6×H6=79.72×79.72mm 軋件經(jīng)第八道次后的尺寸為60.21mm;?。?.8, =0.4根據(jù)公式（5-7），（5-8）可算得第七道次橢圓后軋件的尺寸：校核第八道次圓孔中軋件的充滿度：第八道次后軋件的寬度 (為寬展留的余量，取1 m

14、m）則=符合要求，校核通過。No.9（第九道次橢圓孔）來料：B8×H8=60.21×60.21mm 軋件經(jīng)第十道次后的尺寸為47.76mm;?。?.7, =0.4根據(jù)公式（5-7），（5-8）可算得第九道次橢圓后軋件的尺寸：校核第十道次圓孔中軋件的充滿度：第十道次后軋件的寬度 (為寬展留的余量，取1 mm）則=符合要求，校核通過。No.11 （第十一道次橢圓孔）來料：B10×H10=47.76×47.76mm 軋件經(jīng)第十二道次后的尺寸為38.66mm;取：0.7, =0.4根據(jù)公式（5-7），（5-8）可算得第十一道次橢圓后軋件的尺寸：校核第十二道次圓孔

15、中軋件的充滿度：第十二道次后軋件的寬度 (為寬展留的余量，取1 mm）則=符合要求，校核通過。No.13 （第十三道次橢圓孔）來料：B10×H10=38.66×38.66mm 軋件經(jīng)第十四道次后的尺寸為36.47mm;取：0.7, =0.4根據(jù)公式（5-7），（5-8）可算得第十三道次橢圓后軋件的尺寸：校核第十四道次圓孔中軋件的充滿度：第十四道次后軋件的寬度 (為寬展留的余量，取1 mm）則=符合要求，校核通過。3.4各孔型尺寸參數(shù)的確定1精軋孔型設(shè)計(jì)1) 成品孔（K1孔）設(shè)計(jì) 成品孔內(nèi)徑dd=d0-(01.0) -×（1.0071.02） 式中：-內(nèi)徑允許最大負(fù)

16、偏差，mm按GB715-89,取-=0.35mm d0成品內(nèi)徑的公稱直徑，mm d=360.8×0.35×1.013=36.18mm 成品孔內(nèi)徑開口寬度BkBk=d0+(0.51.0)×（1.0071.02 ） 式中：內(nèi)徑允許最大正偏差，mm按GB715-89,取=0.3536+0.8×0.35×1.013=36.75mm內(nèi)徑開口處圓角R R的設(shè)計(jì)參考值一般為1025mm,R=11.5mm 2840mm,R=22.5mm 設(shè)計(jì)36，取R=2mm成品孔內(nèi)徑的擴(kuò)張角R取=30o,輥縫s=2mm則側(cè)角 =符合要求。R= =21.51 2)成品前孔（K

17、2孔）設(shè)計(jì)成品前孔高度=（0.780.86）=0.8236=29.52mm成品前孔寬度=（1.421.70）=1.736=61.20mm橢圓圓弧半徑R 取輥縫s=3mm,則R=驗(yàn)算軋件在K2孔中的充滿度：已知K2孔中軋件的尺寸為， 則=41.64/42.64=97.65%，充滿度太大。取該橢孔中的充滿度為0.9，則=41.64/0.9=46.27mm橢圓圓弧半徑R=1） 平輥設(shè)計(jì) 平輥設(shè)計(jì)，只需確定輥縫值，其與軋后高度h一致，在前面軋件尺寸確定時已經(jīng)計(jì)算過。具體見孔型尺寸表5-32） 橢圓孔尺寸設(shè)計(jì)=(1.0881.11)b， 本設(shè)計(jì)取孔高：輥縫：s=(0.20.3)h 本設(shè)計(jì)取s=0.25h

18、圓弧半徑：外圓角半徑：r=(0.080.12) 取r=0.10軋件斷面積：充滿度：則各橢圓孔型的計(jì)算尺寸見孔型尺寸表5-33） 圓孔型設(shè)計(jì)孔高：槽口寬： 30，常取擴(kuò)張角：輥縫：s=(0.100.15)d 本設(shè)計(jì)取s=0.13d外圓角半徑：r=(0.20.3)d 取r=0.25d內(nèi)圓角半徑：R=d/2軋件面積：則圓孔型尺寸見表3 表3 孔型參數(shù)尺寸表道次孔型孔高 mm槽口寬mm內(nèi)圓半徑R mm外圓半徑r mm輥縫 smm擴(kuò)張角充滿度%1平輥116.00163.70116.002平輥116.00130.92116.003平輥90.00122.9790.004平輥90.00100.4390.005

19、橢圓69.40 116.06 69.9911.6117.3590.916圓79.72 81.04 39.8619.9310.363098.517橢圓39.55 123.04 135.0212.30 9.8990.918圓60.21 61.23 30.1215.057.833097.979橢圓36.00 84.88 73.468.499.0090.9110圓47.7648.55 23.8811.946.213097.3811橢圓30.07 66.17 54.186.627.52 90.9112圓38.66 39.30 19.339.675.0330 96.8113橢圓34.4045.8026.784.588.60 90.9114圓36.4737.08 18.249.124.7430 96.81 表4 36mm圓鋼軋制程序表架次孔型形狀軋件尺寸延伸系數(shù)軋輥直徑mm軋制