第二章孔型設(shè)計(jì)基本知識(shí)課件

1、 1 孔型及孔型設(shè)計(jì)基本概念孔型及孔型設(shè)計(jì)基本概念 孔型定義 孔型分類 孔型組成及作用 孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 2 孔型設(shè)計(jì)程序和基本原則孔型設(shè)計(jì)程序和基本原則 孔型設(shè)計(jì)基本原則 孔型設(shè)計(jì)程序（步驟） 3 孔型在軋輥上的配置孔型在軋輥上的配置 孔型沿輥身長(zhǎng)度方向的配置 軋機(jī)尺寸與軋輥直徑 軋輥中線、軋制線和孔型中性線 孔型在軋輥上的配置步驟 配輥舉例1 孔型及孔型設(shè)計(jì)基本概念1.1 孔型的定義兩個(gè)或兩個(gè)以上軋輥的軋槽軋槽在軋制面軋制面上所組成的幾何圖形稱為孔型?！菊f(shuō)明 】軋制面軋制面：通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上軋輥軸線的垂直平面，即軋件從軋輥軋出處的垂直平面。軋槽軋槽：刻在一個(gè)軋輥上的槽子，軋制時(shí)軋輥與

2、軋件接觸部分的軋輥輥面。輥環(huán)輥環(huán)：沿軋輥軸線方向用來(lái)把軋槽與軋槽分開的軋輥輥身部分。1.2 孔型的分類按形狀分簡(jiǎn)單斷面（方、圓、扁）異形斷面（工、槽、H 等）按用途分延伸孔型成型孔型成品前孔按開口位置方式分開口孔型閉口孔型半開（閉）口型成品孔abcd孔型輥縫在孔型周邊之內(nèi)，其水平輥縫一般位于孔型高度中間孔型輥縫在孔型周邊之外通常稱為控制孔型，其輥縫常處在孔型的頂部或底部輥縫：輥縫：實(shí)際軋鋼時(shí)兩輥環(huán)間的間距,包括預(yù)設(shè)定和彈跳值，常用s表示。側(cè)壁斜度：側(cè)壁斜度：指孔型側(cè)壁對(duì)軋指孔型側(cè)壁對(duì)軋輥軸線垂直線的傾斜程度輥軸線垂直線的傾斜程度圓角：圓角：孔型角部除特殊要求孔型角部除特殊要求外，一般均做成圓弧

3、形。位外，一般均做成圓弧形。位于孔型內(nèi)的稱內(nèi)圓角，外的于孔型內(nèi)的稱內(nèi)圓角，外的為外圓角為外圓角槽底凸度：槽底凸度：某些孔型將槽底某些孔型將槽底做成具有一定高度、形狀的做成具有一定高度、形狀的凸起，這些凸起稱為槽底凸凸起，這些凸起稱為槽底凸度。度。鎖口：鎖口：閉口孔型中用來(lái)隔開閉口孔型中用來(lái)隔開孔型與輥縫的兩軋輥間的縫孔型與輥縫的兩軋輥間的縫隙隙1.3 孔型的組成及作用各組成部分的作用輥縫的作用a. 防止軋輥輥面磨損b. 提高孔型共用性c. 減少軋槽的刻入深度，提高軋輥強(qiáng)度d. 簡(jiǎn)化軋機(jī)調(diào)整大輥縫不利好處a. 切槽淺b. 重車次數(shù)多c. 調(diào)整量大a. 軋制不穩(wěn)定b. 影響軋件尺寸和形狀輥縫取值輥

4、縫與軋輥直徑D有著密切的關(guān)系大中型軋機(jī)輥縫尺寸（）小型軋機(jī)輥縫尺寸（）開坯軋機(jī)815開坯軋機(jī)610毛軋機(jī)610毛軋機(jī)35精軋機(jī)46精軋機(jī)13 也可以：成品：也可以：成品：s=0.01D 粗軋：粗軋：s=0.02D 開坯：開坯：s=0.03DSmin大于彈跳值，避免兩輥貼面大于彈跳值，避免兩輥貼面成品孔型和精軋孔型，盡量取小成品孔型和精軋孔型，盡量取小開坯孔型和延伸孔型，適當(dāng)增大開坯孔型和延伸孔型，適當(dāng)增大孔型側(cè)壁斜度y孔型側(cè)壁斜度；孔型側(cè)壁傾斜角；Bk孔型槽口寬度；bk槽底寬度；hp孔型高度。 各組成部分的作用孔型側(cè)壁斜度的作用a. 有利于咬入和脫槽（入口與出口形成喇叭口）b. 延長(zhǎng)軋輥使用壽

5、命（減少了重車量）c. 提高孔型的共用性（寬展余量，耳子，充滿度）d. 增大時(shí)，可以提高腿部側(cè)壓下量，減少道次側(cè)壁斜度過(guò)大：（1）影響軋件形狀的正確性；（2）影響軋件在孔型中的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)原則：綜合考慮出孔型軋件的形狀和軋件在孔型中的穩(wěn)定性。參考數(shù)據(jù): 初軋30-50% 精軋5-10% ，延伸箱孔: 10-20% 垂直的側(cè)壁是沒(méi)有的。用側(cè)壁和軋輥軸線的垂直線夾角的正切值表示 孔型圓角內(nèi)圓角R外圓角r作用作用a. 防止軋件角部急劇冷卻，消除角裂產(chǎn)生b. 改善軋輥強(qiáng)度，防止因尖角部分引起應(yīng)力集中而削弱軋輥強(qiáng)度c. 改變孔型的實(shí)際面積，從而改變變形量和充滿度a. 防止形成折疊缺陷b. 防止刮絲現(xiàn)象c

6、. 增加軋輥強(qiáng)度各組成部分的作用圓角半徑的取值：圓角半徑的取值：u 一般槽底圓角半徑應(yīng)取大一些，成品孔型的槽一般槽底圓角半徑應(yīng)取大一些，成品孔型的槽底圓角半徑取決于成品斷面的標(biāo)準(zhǔn)要求。底圓角半徑取決于成品斷面的標(biāo)準(zhǔn)要求。u 在軋制簡(jiǎn)單斷面型鋼時(shí)，成品孔型的外圓角半在軋制簡(jiǎn)單斷面型鋼時(shí)，成品孔型的外圓角半徑作用徑作用(a)已失去意義，半徑可取小，甚至為已失去意義，半徑可取小，甚至為0，以保證成品斷面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。以保證成品斷面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。鎖口的作用控制軋件斷面形狀，便于閉口孔型的調(diào)整各組成部分的作用槽底凸度的作用使軋件斷面邊稍凹，在輥道上運(yùn)行比較穩(wěn)定，進(jìn)入下一道孔型時(shí)咬入條件也較好；另外可提高

7、軋槽的使用壽命。給翻鋼后的孔型增加寬展余地，減小出耳子的危險(xiǎn)性。保證軋件側(cè)面平直設(shè)計(jì)原則：相鄰孔型鎖口要上、下交替，防止飛翅； 鎖口要大于孔型軋不同厚度時(shí)的調(diào)整量。參考數(shù)據(jù)：m=r1+28mmr1：輥環(huán)圓角半徑設(shè)計(jì)原則：?jiǎn)喂淖冃螄?yán)重，f大些；成品孔不用，翻鋼后如果是高軋件則要少用或不用參考數(shù)據(jù)：f=06mm,以24mm為多。1.4 孔型設(shè)計(jì)孔型設(shè)計(jì)定義將鋼錠或鋼坯在軋輥孔型中經(jīng)過(guò)若干道次軋制變形，獲得所需要的斷面形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品，為此而進(jìn)行的設(shè)計(jì)、畫圖、計(jì)算等工作稱為孔型設(shè)計(jì)孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容斷面孔型設(shè)計(jì)確定孔型系統(tǒng)，軋制道次，變形量以及各個(gè)道次的孔型形狀、尺寸軋輥孔型設(shè)計(jì)確定孔型在各機(jī)架上

8、分配及在軋輥上的配置形式，以保證軋件能正常軋制，操作方便軋輥輔件設(shè)計(jì)孔型設(shè)計(jì)的要求優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低成本便于操作導(dǎo)衛(wèi)、圍盤、翻鋼裝置、檢查樣板，防止出現(xiàn)偏心、纏輥等 將選擇孔型系統(tǒng)、分配道次延伸率、確定軋制道次、計(jì)算孔型尺寸、驗(yàn)算、畫孔型圖等一系列工作稱為斷面孔型設(shè)計(jì)2.1 斷面孔型設(shè)計(jì)基本原則u 選擇合理的孔型系統(tǒng)u 利用鋼的高溫塑性，把變形量和不均勻變形集中在前幾道，然后按照軋制程序逐道次減小變形量。u 盡可能采用形狀簡(jiǎn)單的孔型，專用孔型的數(shù)量要適當(dāng)。u 軋制道次數(shù)、各機(jī)架間的道次分配以及翻鋼和移鋼程序要合理，以便縮短軋制節(jié)奏，提高軋機(jī)產(chǎn)量，并利于操作。u 軋件在孔型中的狀態(tài)要穩(wěn)定，防止軋件變形過(guò)

9、程中彎扭。u 生產(chǎn)多品種時(shí)要盡量考慮孔型的共用性，以減少軋輥儲(chǔ)備和換輥時(shí)間2 斷面孔型設(shè)計(jì)程序及基本原則選擇坯料尺寸總軋制道次數(shù)的確定各道次變形量的分配確定軋件的斷面形狀和尺寸確定孔型的形狀和尺寸繪制配輥圖進(jìn)行校核軋輥輔件設(shè)計(jì)選擇合理的孔型系統(tǒng)2.2孔型設(shè)計(jì)程序孔型設(shè)計(jì)基本條件儲(chǔ)備 孔型設(shè)計(jì)基本條件儲(chǔ)備 產(chǎn)品的技術(shù)條件產(chǎn)品斷面形狀、尺寸及其允許偏差，對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量、金相組織和性能的要求，對(duì)某些產(chǎn)品還應(yīng)了解用戶使用情況及其特殊要求 原料條件車間設(shè)備條件鋼錠或鋼坯形狀和尺寸，或者按孔型設(shè)計(jì)要求重新選定原料規(guī)格 軋機(jī)布置、機(jī)架數(shù)、輥徑、輥身長(zhǎng)度、軋制速度、電機(jī)能力、加熱爐、移鋼和翻鋼設(shè)備、工作輥道和

10、延伸輥道、延伸臺(tái)、剪機(jī)或鋸機(jī)性能以及車間平面布置情況等 選擇合理的孔型系統(tǒng)新產(chǎn)品 舊產(chǎn)品 多種產(chǎn)品 單一產(chǎn)品設(shè)計(jì)孔型之前應(yīng)該了解類似產(chǎn)品的軋制情況及其存在問(wèn)題，作為新產(chǎn)品孔型設(shè)計(jì)的依據(jù) 應(yīng)了解在其他軋機(jī)上軋制該產(chǎn)品情況及存在問(wèn)題 產(chǎn)量要求不高的軋機(jī)上應(yīng)采用共用性大的孔型系統(tǒng)，這樣可以減少換輥次數(shù)及軋輥的儲(chǔ)備量 專業(yè)化較高的軋機(jī)上應(yīng)盡量采用專用的孔型系統(tǒng)，可以排除其他產(chǎn)品的干擾并使產(chǎn)量提高 選 擇 坯 料 尺 寸 從坯料到成品應(yīng)具有一定的壓縮比，并能使終軋溫度控制在工藝規(guī)程要求的范圍內(nèi)，以保證成品的組織和性能要求。 必須考慮軋機(jī)型式和能力。一般對(duì)于一定的軋機(jī)來(lái)講，應(yīng)根據(jù)該軋機(jī)的能力確定合理的道次

11、和平均延伸系數(shù)以及坯料的尺寸范圍。應(yīng)考慮金屬成形的需要。如角鋼、重軌、扁鋼等時(shí)。 選用坯料斷面尺寸和長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)考慮加熱爐、冷床等輔助設(shè)備的允許長(zhǎng)度，以及各設(shè)備之間的距離，以免生產(chǎn)時(shí)相互干擾。對(duì)于線材而言，為了增大盤重，應(yīng)該在允許的范圍內(nèi)盡量增大坯料的重量。 對(duì)于多品種型鋼車間，應(yīng)盡量減少坯料規(guī)格?？傑堉频来螖?shù)的確定壓下量法：主要用于初軋機(jī)與開坯機(jī)寬展系數(shù)=0.150.25H、h軋制前、后軋件高度B、b軋制前、后軋件寬度 Fi各道軋后的軋件橫斷面面積主要參數(shù)延伸系數(shù)法：大部分型鋼軋機(jī)已知鋼錠或鋼坯的斷面尺寸壓下量法延伸系數(shù)法01210123123nnnnFFFFFFFFFFnc=0clglglgl

12、glgncFFn總延伸系數(shù)：平均延伸系數(shù)：總軋制道次： 1hHhBb hnh 總 壓下量：總軋制道次： 平均壓下量，由軋機(jī)能力所決定，可參照各類軋機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取。:h延伸系數(shù)法舉例：例：7027.5，在400 x2/250 x5軋機(jī)上軋制（P164)111.4)27.5(70223.1?。篶96.173 . 1lg4 .111lgn則：可取18，19道次，根據(jù)布置方式兩列，所以取偶數(shù)18道如果有幾種鋼坯尺寸可以任意挑選時(shí)，應(yīng)根據(jù)軋機(jī)的具體情況選擇最適合的軋制道次，然后根據(jù)鋼坯的橫斷面積：鋼坯的邊長(zhǎng)為： 根據(jù)鋼坯邊長(zhǎng)選擇與其接近的鋼坯尺寸ncnFF00F各道次變形量的分配考慮的條件金屬的塑性咬

13、入條件軋輥強(qiáng)度電機(jī)能力孔型磨損確定的原則軋件溫度高，金屬的塑性、軋輥強(qiáng)度和電機(jī)能力不成為限制因素，而爐生氧化鐵皮和咬入條件成為限制變形量的主要因素，一般取較大值 隨著爐生氧化鐵皮的剝落，咬入條件得到改善，而此時(shí)軋件溫度降低不多，故變形系數(shù)可不斷增加，并達(dá)到最大值 隨著軋制過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，軋件斷面面積逐漸減小，軋件溫度降低，變形抗力增加，軋輥強(qiáng)度和電機(jī)能力成為限制變形量的主要因素，因此變形系數(shù)降低 最后幾道中，為了減少孔型磨損，保證成品斷面形狀和尺寸精確度，應(yīng)采用較小的變形系數(shù) 橫列式軋機(jī)上變形系數(shù)按道次分配的典型曲線 連軋機(jī)上變形系數(shù)按道次分配的典型曲線 確定軋件的斷面形狀和尺寸根據(jù)軋件斷面形狀

14、和尺寸確定孔型形狀和尺寸，并構(gòu)成孔型。有時(shí)孔型設(shè)計(jì)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接確定孔型尺寸及其構(gòu)成，可不事先確定軋件尺寸 。確定孔型的形狀和尺寸根據(jù)各道延伸系數(shù)確定各道次軋件橫斷面面積，然后按照軋件橫斷面面積及其變形關(guān)系確定軋件斷面形狀和尺寸。 繪制配輥圖把設(shè)計(jì)出的孔型按一定規(guī)則配置在軋輥上，并繪制配輥圖。 進(jìn)行校核對(duì)咬入條件、電機(jī)負(fù)荷、軋輥強(qiáng)度、孔型充滿程度以及軋件在孔型中位置的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。軋輥附件設(shè)計(jì)根據(jù)孔型圖和配輥圖設(shè)計(jì)導(dǎo)衛(wèi)、軋輥車削和檢測(cè)樣板等輔件并繪圖。 軋機(jī)名義直徑與軋輥尺寸直徑參數(shù)D0軋機(jī)名義直徑，即傳動(dòng)軋輥的齒輪座內(nèi)齒輪的中心距或節(jié)圓的直徑Dmax軋輥?zhàn)畲笾睆紻min軋輥?zhàn)钚≈睆紻軋

15、輥原始直徑最大值，DDmax+SD 軋輥原始直徑最小值，DDmin+S3.1 軋機(jī)尺寸與軋輥直徑型鋼軋機(jī)的大小型鋼軋機(jī)的大小不能按照實(shí)際使不能按照實(shí)際使用的軋輥直徑來(lái)用的軋輥直徑來(lái)表示，而采用傳表示，而采用傳動(dòng)軋輥的齒輪座動(dòng)軋輥的齒輪座內(nèi)齒輪的中心距內(nèi)齒輪的中心距或節(jié)圓直徑來(lái)表或節(jié)圓直徑來(lái)表示。示。3 孔型在軋輥上的配置孔型配置時(shí)是以新軋輥直徑Dmax對(duì)應(yīng)的軋輥原始直徑D為基準(zhǔn)直徑的。軋輥重車系數(shù) （重車率）sDKDSDKD00)21 (min)21 (maxD和D受到連接軸允許傾角的限制：萬(wàn)向軸10,K=0.180.2;梅花軸4.5,K=0.140.16。最理想的是新軋輥的連接軸傾角與軋輥到

16、最后一次的連接軸的傾角相等，即此時(shí)新舊軋輥直徑可按下式確定：軋輥重車率是指軋輥總的重車量與軋機(jī)名義直徑D0之比，用K表示：maxmin00DDDDKDD02DDDmaxDDsminDDs又因?yàn)椋很堓伷骄ぷ髦睆杰堓伵c軋件接觸處的軋輥直徑叫做軋輥工作直徑。對(duì)角方孔型中軋輥工作直徑的變化通常把軋件出口速度相對(duì)通常把軋件出口速度相對(duì)應(yīng)的軋輥直徑（不考慮前應(yīng)的軋輥直徑（不考慮前滑），稱為軋輥的平均工滑），稱為軋輥的平均工作直徑作直徑Dk。（a）平輥；（b)箱形孔型軋輥DkD-hD-軋輥原始直徑，軋輥原始直徑，mmh-孔型高度，孔型高度，mm。3.2 軋輥上壓力和下壓力 概念上下軋輥工作直徑不等時(shí)的軋制

17、稱為壓力軋制，上下軋輥的工作直徑之差為壓力值： 當(dāng) 時(shí)，稱為上壓力軋制，此時(shí)，軋件上表面的速度大于下表面的速度，下彎。反之，稱為下壓力軋制。軋制時(shí)軋輥的壓力（a)上壓力；（b)下壓力使軋件中產(chǎn)生附加壓力上下壓力的利用優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)初軋機(jī)采用下壓力軋制。為了減輕軋件前端對(duì)輥道第一個(gè)輥的沖擊型鋼軋制時(shí)大部分采用上壓力軋制。可以避免安裝復(fù)雜的上衛(wèi)板，另外，使用上衛(wèi)板時(shí)，機(jī)架被堵塞，難以觀察軋輥為了脫模方便，軋制復(fù)雜斷面型鋼時(shí)，應(yīng)根據(jù)孔型的開口（鎖口）位置來(lái)選定配置上壓力或下壓力。開口向上配上壓力，反之下壓力。輥徑差造成上下輥壓下量分布不均，其結(jié)果是上下軋槽磨損不均對(duì)軋件產(chǎn)生沖擊，傳動(dòng)軸易扭斷配輥壓力值的確

18、定初軋機(jī)上取1015mm的下壓力;對(duì)開壞軋機(jī)上的箱形孔配置壓力值不大于(2% 3%)D0;對(duì)其他延伸孔型配置壓力值不大于1%D0.閉口孔型配置壓力值取26mm；成品孔型力求不配置壓力值。例：當(dāng)上壓力為m時(shí)，軋制線與軋輥中線之間的距離？解：設(shè)距離為x，已知 由圖可知： 則上c下cK上上K下下RRhR 2hRR 2RxRxR3.3 軋輥中線、軋制線和孔型中性線 概念軋輥中線軋制線孔型中性線上下兩個(gè)軋輥軸線間距離的等分線稱為軋輥中線。 配置孔型的基準(zhǔn)線稱為軋制線。配輥時(shí)軋制線和孔型中性線重合 上、下軋輥?zhàn)饔糜谲埣系牧貙?duì)于某水平直線相等，該水平直線稱為孔型中性線。 42R-KmxxRK得到：下上上

19、壓力軋制時(shí)軋輥的配置情況3.4 孔型在軋輥輥身長(zhǎng)度上的配置2.為了便于調(diào)整，成品孔和成品前孔最好單獨(dú)配置在一架機(jī)架上； 1.孔型在各機(jī)架分配原則是力求軋機(jī)各架軋制時(shí)間均衡； 3.根據(jù)各孔型磨損程度及其對(duì)質(zhì)量的影響，每一道備用孔型數(shù)量在軋輥上應(yīng)有所不同； 4.咬入條件不好的孔型或操作困難的道次應(yīng)盡量不要與其前后孔型配置在同一臺(tái)軋機(jī)的同一條軋制線上，以保證調(diào)整的靈活性； 5.定孔型間距即輥環(huán)寬度時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮輥環(huán)強(qiáng)度以及安裝和調(diào)整軋輥輔件操作條件。 確定輥環(huán)的間距即輥環(huán)寬度確定輥環(huán)的間距即輥環(huán)寬度原則原則中間輥環(huán)：對(duì)鋼軋輥的中間輥環(huán)寬度bz0.5hp (hp為軋槽深度)邊輥環(huán)；軋輥邊輥環(huán)寬度Bb在

20、型鋼軋機(jī)上要為導(dǎo)衛(wèi)裝置調(diào)整留出足夠的位置。大中型軋機(jī)一般取Bb 100150mm，小型軋機(jī)一般不小于40mm。6.對(duì)于左右不對(duì)稱的孔型，為了減少軋制時(shí)的軸向力，防止軋輥軸向竄動(dòng)造成厚度不均，在配輥時(shí)應(yīng)使孔型在縱軸上的投影相等。3.5 孔型在軋輥上的配置步驟按軋輥原始直徑D畫出上輥和下輥軸線 在兩個(gè)軸線間作一條等分線，即為軋輥中線 當(dāng)不配壓力時(shí)，孔型中性線與軋輥中線重合作為軋制線；當(dāng)配置壓力時(shí)，在距軋輥中線xm/4處畫軋制線。 使孔型中性線與軋制線重合，繪制孔型圖 確定孔型各處軋輥直徑，畫出配輥圖 已知某1100mm方坯初軋機(jī)，其中箱型孔型高度為220mm，輥縫s=15mm，采用m=10mm下壓

21、配置，試將此孔型配置到軋輥上。（取重車系數(shù)K=0.12）3.6 孔型配置例題已知某1100mm方坯初軋機(jī)，其中箱型孔型高度為220mm，輥縫s=15mm，采用m=10mm下壓配置，試將此孔型配置到軋輥上。解：計(jì)算軋輥原始直徑，并繪制上、下軋輥軸線，取重車系數(shù)K=0.12,則在兩軋輥軸線間畫出軋輥中線，與上、下軋輥的距離為D/2=582.5MM。確定軋制線位置。因配置下壓力，故軋制向上偏移值為確定孔型中性線。簡(jiǎn)單對(duì)稱斷面孔型的水平對(duì)稱軸線即為孔型中性線，使孔型中性線與軋制線重合，繪制出孔型圖。計(jì)算有關(guān)尺寸，繪制出軋輥配輥圖。上輥輥環(huán)直徑下輥輥環(huán)直徑上輥槽底軋輥直徑下輥槽底軋輥直徑D=(1+K/2)D0=(1+0.12/2)1100=1165mmX=Dk/4=10/4=2.5mmDhs=D-2x-s=1