材料成型課程設計——圓鋼孔型系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　材料成型專業(yè)</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目：圓鋼孔型系統(tǒng)設計</p><p><b>　　指導老師： </b></p><p><b>　　設計學生： </b><

2、;/p><p>　　2014年1月12日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設計題目</b></p><p><b>　　產品技術要求</b></p><p><b>　　工藝流程</b></p

3、><p><b>　　孔型設計</b></p><p>　?。?）. 孔型系統(tǒng)的選擇</p><p>　　(2). 延伸系數的分配</p><p>　　(3) .等軸孔型的尺寸參數的計算</p><p>　?。?）.非等軸孔型的尺寸參數計算</p><p><b>　

4、　（5）.各孔型圖</b></p><p><b>　　5.軋制壓力計算</b></p><p><b>　　孔型設計</b></p><p><b>　　1.設計題目：</b></p><p>　　成品尺寸(直徑mm)：22 坯料尺寸（mm×mm）

5、：140</p><p>　　機組設備：15架平立交替連軋機 表1.軋輥參數</p><p><b>　　2、產品技術要求</b></p><p>　　以國家標準（GB）、行業(yè)標準（JB、SJ、YD等）、國際標準（ISO、IEC等）為準，也可以根據與用戶達成的技術協(xié)議來生產。</p><p>　?。?）制定軋制制

6、度的原則和要求</p><p>　　線材軋制制度的確定要求是充分發(fā)揮設備能力、提高產量、保證質量，并且操作方便、設備安全。即：</p><p>　　1) 在保證設備能力允許的條件下盡量提高產量；</p><p>　　2) 在保證操作穩(wěn)便的條件下提高質量。</p><p>　?。?）原料及產品規(guī)格</p><p>　　原

7、料：140×140mm；鋼種：45號鋼；</p><p>　　產品規(guī)格：φ22mm.</p><p>　?。?）45鋼化學成分和線材產品技術要求</p><p>　　表1成分要求(GB/T700-1988)</p><p><b>　　3、工藝流程：</b></p><p><b&

8、gt;　　4、孔型設計:</b></p><p>　　產品要求：用140×140mm坯料軋制成直徑22mm的圓鋼</p><p>　?。ㄒ唬┛仔拖到y(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)兩部分構成。延伸孔型系統(tǒng)的作用在于壓縮軋件斷面，為成品孔型系統(tǒng)提供合適的紅坯。它對鋼材軋制的產量、質量有很大影響，但對產品最后形狀尺寸影響不大。常用的延伸孔型系統(tǒng)有箱形、

9、菱-菱、菱-方、橢-方、橢圓-圓、六角-方、橢圓-立橢圓等，常用精軋孔型系統(tǒng)有方-橢圓-圓，圓-橢圓-圓等。這里采用的是箱形加橢圓-圓孔型系統(tǒng)。</p><p>　　箱形孔系統(tǒng)的優(yōu)、缺點：</p><p>　?。?）箱形孔型系統(tǒng)切槽淺，可以提高軋輥的強度。</p><p>　?。?）軋件在寬度方向上的變形比較均勻，因此孔型的磨損</p><p&g

10、t;　　較為均勻，斷面溫降也比較均勻。</p><p>　?。?）在箱形孔型系統(tǒng)中軋制，側面氧化鐵皮容易脫落。</p><p>　?。?）箱形孔型不能軋出形狀精確的方形和矩形，軋件尺寸</p><p>　　越小，這種現(xiàn)象越突出，側面不易平直，尺寸小時易</p><p><b>　　超出尺寸公差。</b></p>

11、;<p>　　（5）軋件在箱形孔型中只在一個方向受壓縮，如果在多個</p><p>　　方向受到壓縮，則軋件的性能較好。</p><p>　　（6）箱形孔型中軋制比較穩(wěn)定（不易扭轉），操作方便，</p><p><b>　　便于實現(xiàn)機械化。 </b></p><p>　　（7）孔型的共用性好。</p&

12、gt;<p>　　橢圓—圓孔型系統(tǒng)的優(yōu)點：</p><p>　?。?） 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生的局部應力。</p><p>　?。?） 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。</p><p>　　（3） 孔型形狀有利于去除軋件表面氧化鐵皮，改

13、善軋件的表面質量。</p><p>　　（4） 需要時可在延伸孔型中生產成品圓鋼，從而減少換輥。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　延伸系數小。通常延伸系數不超過1.30~1.40，使軋制道次增加。</p><p>　　變形不太均勻，但比橢圓—方孔型要好一些。</p><

14、p>　　軋件在圓孔型中穩(wěn)定性差，需要借助于導衛(wèi)裝置來提高軋件在孔型中的穩(wěn)定性，因而對導衛(wèi)裝置的設計、安裝及調整要求嚴格。</p><p>　　圓孔型對來料尺寸波動適應能力差，容易出耳子，故對調整要求高。</p><p>　?。ǘ┭由煜禂档姆峙洌合扔嬎憧偟难由煜禂?，=51.14, 設平均的道次延伸系數為=1.30，所以軋制道次為=15,由此可以確定孔型系統(tǒng)為箱形—橢圓—圓—橢圓—圓—

15、橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓，然后分配各個道次的延伸系數，有經驗及生產實踐數據可知，=1.25，=1.25，=1.28，=1.30，=1.29，=1.31，=1.31，=1.28，=1.30，=1.28，=1.28，=1.28，=1.28，=1.26，=1.26</p><p>　　（三）.各孔型的尺寸參數的計算：先計算等軸孔的各個孔型尺寸參數，主要是圓孔型的計算，在確定了孔型面積后，即可按下

16、式確定圓孔型的直徑，。</p><p>　　（1）第三道次圓孔型尺寸的計算: </p><p><b>　　=56.3mm</b></p><p>　　孔型高度：=112.6mm</p><p>　　槽口寬度：=112.6+1=113.6mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　

17、　輥縫：=0.1×112.6=11.26mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴張，擴張角取</p><p>　　=，所以采用切線擴張，擴張角為</p><p>　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較

18、好，因此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b>　　=9753.77 </b></p><p>　　（2）第五道次圓孔型尺寸的計算: </p><p><b>　　=43.47mm</b></p><p>　　孔型高度：=86.94mm</p><p>　　槽

19、口寬度：=86.94+1=87.94mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×86.94=8.6mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴張，擴張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴張，擴張角為</p>

20、<p>　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b>　　=5814.80</b></p><p>　?。?）第七道次圓孔型尺寸的計算: </p><p><b>　　=33.18mm</b>&l

21、t;/p><p>　　孔型高度：=66.36mm</p><p>　　槽口寬度：=66.36+1=67.36mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×66.36=6.6mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切

22、線擴張，擴張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴張，擴張角為</p><p>　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b>　　=3387.73</b></p><p>　?。?）第九道次圓孔型尺

23、寸的計算: </p><p><b>　　=25.72mm</b></p><p>　　孔型高度：=51.44mm</p><p>　　槽口寬度：=51.44+1=52.44mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×51.44=5.1mm</p><p&g

24、t;<b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴張，擴張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴張，擴張角為</p><p>　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b

25、>　　=2035.62</b></p><p>　　（5）第十一道次圓孔型尺寸的計算: </p><p><b>　　=20mm</b></p><p>　　孔型高度：=40mm</p><p>　　槽口寬度：=40+1=41mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p&g

26、t;　　輥縫：=0.1×40=4mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴張，擴張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴張，擴張角為</p><p>　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因

27、此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b>　　=1568</b></p><p>　　（6）第十三道次圓孔型尺寸的計算: </p><p><b>　　=15.7mm</b></p><p>　　孔型高度：=31.4mm</p><p>　　槽口寬度：=31.

28、4+1=32.4mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×31.4=3.14mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴張，擴張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴張，擴張角為</p><p>

29、　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b>　　=758.50</b></p><p>　?。?）第十五道次圓孔型尺寸的計算: </p><p>　　由于是成品孔，它設計的好壞直接影響到成品的尺寸精度、軋機調整，要考慮偏差允許范

30、圍。</p><p>　　孔型高度：=22.52mm，為負偏差，其取值為-0.5mm(按最新國家標準給值選取)</p><p>　　槽口寬度：=22.52mm，為正偏差，其取值為0.5mm(按最新國家標準給值選取)</p><p>　　輥縫：=0.1×22.52=2.25mm</p><p><b>　　外圓角：</

31、b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴張，擴張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴張，擴張角為</p><p>　　圓孔型內軋件面積的計算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計算，即：</p><p><b>　　=390.15</b>

32、;</p><p>　?。ㄋ模┰诘容S孔計算完成后，可以利用前后兩個等軸孔的尺寸參數計算中間非等軸孔的尺寸參數。在這里主要是利用前后兩個圓孔的尺寸參數計算中間橢圓孔的尺寸參數：</p><p>　　第十四道次的橢圓孔型尺寸的計算：</p><p>　　利用上述方法計算橢圓孔的寬度=34.5mm,橢圓孔的高度或=15.75mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的

33、直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=15.75mm</p><p>　　槽口寬度：=37.95mm</p><p>　　外圓角：或=3.0mm</p><p>　　輥縫：=3.15mm</p><p>　　內圓：=31.73mm，這是

34、由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</p><p>　　=409.975，m為橢圓鈍邊=4.15mm</p><p>　　驗算第十五孔的充滿情況：</p><p>　　22.52，1，完全充滿，符合生產要求。</p><p>　　第十二道次的橢圓孔型尺寸的計算：</p>

35、<p>　　利用上述方法計算橢圓孔的寬度=54.16mm,橢圓孔的高度或=22.30mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=22.3mm</p><p>　　槽口寬度：=59.576mm</p><p>　　外圓角：或=4.7

36、7mm</p><p>　　輥縫：=4.46mm</p><p>　　內圓：=54.20mm，這是由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</p><p>　　=903.75，m為橢圓鈍邊=5.46mm</p><p>　　驗算第十三孔的充滿情況：</p><p>

37、　　31.4，0.96，充滿度較高。</p><p>　　第十道次的橢圓孔型尺寸的計算：</p><p>　　利用上述方法計算橢圓孔的寬度=70.28mm,橢圓孔的高度或=27.89mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=27.89mm&

38、lt;/p><p>　　槽口寬度：=77.31mm</p><p>　　外圓角：或=6.18mm</p><p>　　輥縫：=5.58mm</p><p>　　內圓：=72.55mm，這是由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</p><p>　　=1460.89，m

39、為橢圓鈍邊=6.58mm</p><p>　　驗算第十一孔的充滿情況：</p><p>　　40，0.97，充滿度較高。</p><p>　　第八道次的橢圓孔型尺寸的計算：</p><p>　　利用上述方法計算橢圓孔的寬度=90.93mm,橢圓孔的高度或=35.644mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的

40、寬展系數，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=35.644mm</p><p>　　槽口寬度：=100mm</p><p><b>　　外圓角：或=8mm</b></p><p>　　輥縫：=7.13mm</p><p>　　內圓：=94.80mm，

41、這是由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</p><p>　　=2407.16，m為橢圓鈍邊=8.13mm</p><p>　　驗算第九孔的充滿情況：</p><p>　　51.14，0.98，充滿度較高。</p><p>　　第六道次的橢圓孔型尺寸的計算：</p>&l

42、t;p>　　利用上述方法計算橢圓孔的寬度=120.84mm,橢圓孔的高度或=44.568mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=44.568mm</p><p>　　槽口寬度：=132.924mm</p><p>　　外圓角：或=1

43、0.63mm</p><p>　　輥縫：=8.90mm</p><p>　　內圓：=132.76mm，這是由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</p><p>　　=3989.17，m為橢圓鈍邊=9.9mm</p><p>　　驗算第七孔的充滿情況：</p><p&

44、gt;　　66.36，0.98，充滿度較高。</p><p>　　第四道次的橢圓孔型尺寸的計算：</p><p>　　利用上述方法計算橢圓孔的寬度=154.86mm,橢圓孔的高度或=59.772mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=59

45、.772mm</p><p>　　槽口寬度：=170.346mm</p><p>　　外圓角：或=13.63mm</p><p><b>　　輥縫：=12mm</b></p><p>　　內圓：=163.74mm，這是由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</

46、p><p>　　=6841.92，m橢圓鈍邊=13mm</p><p>　　驗算第五孔的充滿情況：</p><p>　　86.94，，充滿度較高。</p><p>　?。ㄎ澹┯捎诘谝坏来蔚南湫慰缀偷诙来蔚臋E圓孔都為非等軸孔，所以先計算第一道次的箱形孔的尺寸：</p><p>　　孔型高度：=93.8mm,其中=46.2m

47、m</p><p>　　孔型槽底寬度：=138mm，B為來料寬度，B=140mm</p><p>　　槽口寬度: =154.24mm,其中為箱形孔中的寬展系數，=0.2</p><p>　　槽底圓角半徑：=16.8mm</p><p>　　槽口圓角半徑：=14mm</p><p><b>　　輥縫：=10mm

48、</b></p><p>　　槽底凸度：=4.2mm</p><p>　　孔型側壁斜度：=19.38%,其中=41.9mm軋件斷面面積為=13998.712</p><p>　?。┰谟嬎阃甑谝坏来蔚南湫慰壮叽绾螅糜嬎銠E圓孔型尺寸的方法計算第二道次的橢圓孔的尺寸：</p><p>　　橢圓孔的高度=68.6mm,其中、為第三

49、道次圓孔直徑，為第一道次的箱形孔軋件的寬度，為第一道次箱形孔軋件的高度。為第二道次的橢圓孔的寬展系數， 為第一道次箱形孔的寬展系數，=0.5，=0.4。</p><p>　　橢圓孔的寬度=170.1mm</p><p>　　孔型高度：=68.6mm</p><p>　　槽口寬度：=187.11mm</p><p>　　外圓角：或=15.0mm

50、</p><p>　　輥縫：=13.72mm</p><p>　　內圓：=173.20mm，這是由幾何關系計算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計算 :</p><p>　　=11668.866，m橢圓鈍邊=14.72mm</p><p>　　驗算第三孔的充滿情況：</p><p>

51、;　　112.6mm，，充滿度較高。</p><p>　　5.軋制力計算：計算軋制力首先要確定軋制溫度，然后利用軋制力公式即可。</p><p>　　軋制溫度的確定，利用軋制過程溫度公式和生產實踐數據，得到各個道次的軋制溫度，見下面軋制程序表，然后根據軋制壓力公式計算軋制力。由于軋制力計算的復雜，在這里使用S.Ekelund公式，這是一個半經驗的簡化公式，適合型鋼軋制時使用。其該公式為，式

52、中，表示外摩擦對單位壓力影響系數，為粘性系數，為平均變形速度。為求式中一些參數，S.Ekelund給出公式， , ，,將這些參數帶入上述平均軋制壓力公式中得到，</p><p>　　S.Ekelund還給出了計算 和的經驗公式， ，</p><p><b>　　，</b></p><p>　　其中t為軋制溫度℃，</p>&

53、lt;p>　　C為以%表示的碳含量，</p><p>　　Mn為以%表示的錳含量，</p><p><b>　　，鋼軋輥，</b></p><p>　　式中。將上述參數帶入該公式即可，45號鋼的C含量取為0.45，Mn含量取為0.5。其他數據以及具體計算過程見說明書所附的計算表。</p><p>　　給出孔型尺寸參

54、數表2.</p><p><b>　　給出軋制程序表3.</b></p><p><b>　　給出各道次孔型圖</b></p><p><b>　　第一道次箱形孔圖</b></p><p><b>　　第二道次橢圓孔型圖</b></p>&l

55、t;p><b>　　第三道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第四道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第五道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第六道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第七

56、道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第八道次橢圓孔型圖</b></p><p><b>　　第九道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第十道次橢圓孔型圖</b></p><p><b>　　第十一道次圓孔型圖</b>&

57、lt;/p><p>　　第十二道次橢圓孔型圖</p><p><b>　　第十三道次圓孔型圖</b></p><p>　　第十四道次橢圓孔型圖</p><p>　　第十五道次圓孔型系統(tǒng)</p><p>　　說明書附表軋制力計算表</p><p>　　給定有關軋制參數表4.<