材料成型課程設計—角鋼

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　角鋼是一種通用型鋼，用于各種鋼結構中，適用范圍非常廣。通常的角鋼分為等邊角鋼、不等邊角鋼和特種角鋼三大類。角鋼軋制可以采用多種孔型系統(tǒng)，其中使用最廣泛的是蝶式孔型系統(tǒng)，蝶式孔型系統(tǒng)中又可以分為帶立軋孔的蝶式孔型系統(tǒng)、不帶立軋孔蝶式孔型系統(tǒng)、“對角”蝶式孔型系統(tǒng)、“鐘形”蝶式孔型系統(tǒng)、W形蝶式孔型系統(tǒng)等，但是使用最廣泛的是不帶

2、立軋孔蝶式孔型系統(tǒng)。角鋼的孔型設計中成品孔型設計最要是確定成品孔的腿長，腿長余量，腿厚，頂角，跨下圓弧半徑等，而蝶式孔型系統(tǒng)設計主要確定直線段長度，圓弧段的半徑，水平段的長度，腿端的圓弧半徑r1和r2，跨下圓弧半徑，輥縫值等。</p><p>　　關鍵字 角鋼，成品孔，蝶式孔型系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

3、t;<b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p>　　1.1角鋼的用途2</p><p>　　1.2角鋼的分類2</p><p>　　1.3角鋼的規(guī)格2</p><p>　　1.4角鋼的外觀質量要求3</p&g

4、t;<p>　　2 角鋼的軋制工藝4</p><p>　　2.1坯料的選擇4</p><p>　　2.2平均延伸系數(shù)的確定4</p><p>　　2.3軋制道次的確定5</p><p>　　2.4孔型系統(tǒng)的確定5</p><p><b>　　3 孔型設計6</b><

5、/p><p>　　3.1成品孔(K1)的設計6</p><p>　　3.2成品前孔（K2）的設計7</p><p>　　3.3 K3孔的孔型設計9</p><p><b>　　4 校核11</b></p><p>　　4.1 驗算K1，K2，K3孔頂角壓下系數(shù)是否大于腿厚壓下系數(shù)11<

6、/p><p>　　4.2 驗算槽口寬度11</p><p><b>　　5 設計結果12</b></p><p><b>　　6 總結13</b></p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　1 概述&l

7、t;/b></p><p><b>　　1.1角鋼的用途</b></p><p>　　角鋼屬建造用碳素結構鋼，是簡單斷面的型鋼鋼材，主要用于金屬構件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機械強度。生產角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成形、正火或熱軋狀態(tài)交貨。角鋼可按結構的不同需要組成各種不同的受力構件，也可作構件之間的連接件。

8、廣泛地用于各種建筑結構和工程結構，如房梁、橋梁、輸電塔、起重運輸機械、船舶、工業(yè)爐、反應塔、容器架以及倉庫貨架等。</p><p><b>　　1.2角鋼的分類</b></p><p>　　角鋼主要分為等邊角鋼和不等邊角鋼兩類，其中不等邊角鋼又可分為不等邊等厚及不等邊不等厚兩種。而等邊角鋼的孔型設計中一般有兩種方法：第一種是各蝶式孔的頂角度數(shù)，直線段長度，彎曲段長度依

9、次變化，即從成品孔起逆軋制順序各蝶式孔頂角及直線段依次增大，曲線段依次減小，因而各蝶式孔的輪廓逐漸變化。第二種方法是個蝶式孔具有頂角度數(shù)，直線段長度和彎曲段長度都不變。第一種方法有很多缺陷，比如頂角難以充滿容易形成塌角、孔型內穩(wěn)定性較差容易使兩條腿長短不一、由于孔的輪廓不一，所以樣板加工軋輥車削較麻煩和計算很麻煩。而第二種方法很好的克服了以上的這幾種缺陷。</p><p><b>　　1.3角鋼的規(guī)格&

10、lt;/b></p><p>　　角鋼的規(guī)格用邊長和邊厚的尺寸表示。等邊角鋼具有90º的尖銳定頂角，兩腿的長度相等，目前國產角鋼規(guī)格為2-20號，以邊長的厘米數(shù)為號數(shù)，同一號角鋼常有2-7種不同的邊厚。例如，2號角鋼其腿厚有3mm、4mm，5號角鋼有3mm、</p><p>　　4mm、5mm、6mm四種。進口角鋼標明兩邊的實際尺寸及邊厚并注明相關標準。一般邊長12.5cm

11、以上的為大型角鋼，12.5cm-5cm之間的為中型角鋼，邊長5cm以下的為小型角鋼。</p><p>　　1.4角鋼的外觀質量要求</p><p>　　角鋼的表面質量在標準中有規(guī)定，一般要求不能存在使用上有害的缺陷，如分層、結疤、裂縫等。保證軋制過程中角鋼形成尖銳清晰的90º頂角，是角鋼孔型設計必須十分注意的一個問題。與復雜斷面相比，角鋼的形狀比較簡單，其變形過程與扁鋼斷面形狀相

12、近，腿部的變形較均勻，而且兩腿的壓下量基本相同。角鋼幾何形狀偏差的允許范圍在標準中也有規(guī)定，一般包括彎曲度、邊寬、邊厚、頂角、理論重量等項，并規(guī)定角鋼不得有十分顯著的扭轉。</p><p>　　2 角鋼的軋制工藝</p><p><b>　　2.1坯料的選擇</b></p><p>　　由于型鋼對材質要求并不特殊，在目前技術水平下幾乎可以全部

13、使用連鑄坯。連鑄坯斷面形狀可以是方形或矩形，連鑄技術水平高的使用異形坯。用連鑄坯軋制普通型剛絕大多數(shù)可不必檢查和清理，從這個角度說，大、中型型鋼最容易實現(xiàn)連鑄坯熱裝熱送，甚至直接軋制。連鑄連軋是型材發(fā)展的方向，直接以連鑄坯為原料進行軋制是中小型軋機在市場上競爭的有力選擇，連鑄坯在650℃~800℃熱裝熱送，可提高加熱爐能力20%~30%，比冷裝減少坯料氧化損失0.2%~0.3%，節(jié)約加熱能耗30%~45%，同時可以減少或取消中間存儲面積

14、，減少設備和操作人員，縮短生產周期，加快經濟周轉，有巨大的經濟效益。</p><p>　　連鑄坯主要有90×90mm，120×102mm，150×150mm，200×200mm，240×240mm等種連鑄坯。根據角鋼的規(guī)格大小，我選擇了90×90×1200mm的方坯來軋制5×63×63mm號角鋼，其材質為普通碳素鋼Q235。

15、</p><p>　　2.2平均延伸系數(shù)的確定</p><p>　　延伸系數(shù)分配原則是在粗軋孔高溫條件下盡量采用大的延伸，沿軋制順序逐漸減少。成品孔延伸系數(shù)為1.05~1.15，成品前孔延伸系數(shù)為1.15~1.25，其他各孔延伸系數(shù)大約為1.3~1.8。孔型系統(tǒng)平均延伸系數(shù)取1.25~1.35，一般中型生產線平均延伸系數(shù)選為1.1~1.4，這時軋制較穩(wěn)定，工藝也合理，對于5×63

16、×63mm角鋼，設定平均延伸系數(shù)為1.2867，以保證軋制穩(wěn)定，生產正常，質量穩(wěn)定。</p><p>　　2.3軋制道次的確定</p><p>　　軋制型鋼時，由于斷面形狀比較復雜，而且壓下量是不均勻的，所以變形量通常用平均延伸系數(shù)來表示。</p><p>　　表2-1 63×63mm角鋼的相關參數(shù)</p><p>　　

17、根據表一，知，因此有：</p><p>　　所以，軋制道次 </p><p>　　式中——總延伸系數(shù)；</p><p><b>　　——平均延伸系數(shù)；</b></p><p>　　，——坯料與成品的斷面面積，。</p><p>　　所以取11個軋制道次為。</p>&l

18、t;p>　　2.4孔型系統(tǒng)的確定</p><p>　　在軋機上軋制角鋼時，孔型盡量采用蝶式孔型，減少立軋孔或不使用立軋孔，便于機械化操作，減少生產工藝因素的波動，提高軋制的穩(wěn)定性；切分孔基本上采用閉口蝶式孔，提高軋件在軋制時的穩(wěn)定性，使兩腿被對稱的切分，保證下一道次軋制的穩(wěn)定性；半閉口式成品孔的特點是在腿端有一個臺階，可使腿端得到加工并控制腿長，通常在只是大批量生產一個型號的角鋼且產量穩(wěn)定時才用這種成品孔型

19、。在大多數(shù)軋鋼車間，一個成品孔型中軋制出不同腿厚的角鋼，多采用開口式成品孔。</p><p>　　所以，根據上述原則，我選擇了蝶式孔型系統(tǒng)，不使用立軋孔；成品孔采用開口式成品孔。</p><p><b>　　3 孔型設計</b></p><p>　　3.1成品孔(K1)的設計</p><p>　　成品孔采用開口式成品孔

20、，曲成品孔頂角</p><p>　　按照5mm厚進行設計，5×63×63mm的角鋼的跨下圓角半徑為</p><p>　　腿長允許偏差 腿厚允許偏差</p><p>　　由于輥縫值s最小值應大于軋輥彈跳值，最大值應在調整s=0時，上下軋槽不接觸，即,所以取</p><p>　　腿長余量（鎖口長度）</p&

21、gt;<p><b>　　經查經驗數(shù)據，</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　腿長</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　K1孔的寬度 </p>

22、;<p>　　根據以上數(shù)據，畫出K1孔的孔型圖，如下：</p><p>　　3.2成品前孔（K2）的設計</p><p>　　成品前蝶式孔（K2孔）頂角等于成品孔頂角，所以有</p><p>　　跨下圓角半徑 </p><p>　　由表3-1角鋼蝶式孔參數(shù)計算LH、R。</p>&

23、lt;p>　　表3-1 角鋼蝶式孔參數(shù)</p><p>　　由蝶式孔參數(shù)知：，。所以有：</p><p>　　K2蝶式孔的直線段長度</p><p><b>　　取</b></p><p>　　K2蝶式孔的彎曲段圓弧半徑</p><p><b>　　取</b><

24、/p><p>　　表3-2 蝶式孔型中壓下系數(shù)和壓下量表</p><p><b>　　根據表三取</b></p><p><b>　　所以腿厚</b></p><p><b>　　成品中心線長度</b></p><p>　　表3-3 角鋼各孔型中寬展系數(shù)

25、β</p><p><b>　　根據表四取</b></p><p><b>　　所以寬展量</b></p><p><b>　　K2中心線長度</b></p><p><b>　　直線段長度</b></p><p><b>

26、;　　彎曲段長度</b></p><p><b>　　水平段長度</b></p><p><b>　　K2孔寬</b></p><p><b>　　定點圖個參數(shù)</b></p><p>　　腿端斜度 </p><p

27、>　　輥縫 </p><p>　　鎖口長度 </p><p>　　間隙 </p><p>　　根據以上數(shù)據，畫出K2孔的孔型圖，如下：</p><p>　　3.3 K3孔的孔型設計</p><p>　　

28、蝶式孔（K3孔）頂角等于成品孔頂角，所以有</p><p>　　跨下圓角半徑 </p><p>　　根據表三 取</p><p><b>　　所以腿厚</b></p><p>　　根據表四 取<

29、/p><p><b>　　所以寬展量</b></p><p><b>　　K3中心線長度</b></p><p><b>　　直線段長度</b></p><p><b>　　彎曲段長度</b></p><p><b>　　水平

30、段長度</b></p><p><b>　　K3孔寬</b></p><p><b>　　定點圖個參數(shù)</b></p><p>　　腿端斜度 </p><p>　　輥縫 </p><p

31、>　　鎖口長度 </p><p>　　間隙 </p><p>　　根據以上數(shù)據，畫出K3孔的孔型圖，如下：</p><p><b>　　4 校核</b></p><p>　　4.1 驗算K1，K2，K3孔頂角壓下系數(shù)是否大于腿厚壓

32、下系數(shù)</p><p><b>　　由此可以得到：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　4.2 驗算槽口寬度</p><p><b>　　,，</b></p><p>　　根據4.1、4.2驗算結果，得到孔型設計合理。&l

33、t;/p><p><b>　　5 設計結果</b></p><p><b>　　設計參數(shù)如下：</b></p><p>　　表5-1 90×90×90mm鋼坯軋制5×63×63mm等邊角鋼孔型設計參數(shù)</p><p><b>　　6 總結</b

34、></p><p>　　為期兩周的課程設計已進入收尾階段，通過這次對5×63×63mm角剛的的K1，K2，K3孔的孔型設計，我比較全面的掌握了設計等邊角鋼的軋制孔型的基本方法，對各個參數(shù)表示的意義與計算也有很好的理解和掌握。在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。</p><p>　　在本次課

35、程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱一些設計資料。為了讓自己的設計更為完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的。知道了很多的角鋼孔型設計的一些經驗參數(shù)，通過這些經驗參數(shù)，可以很明顯的看出自己設計得是否正確。在設計得過程中，用到了以前所學的專業(yè)課的知識，如：CAD制圖、金屬塑性加工學等。雖然在過去從未獨立設計過角鋼的孔型，但在學習的過程中帶著問題去學效率很高。此外，我還學會更熟練的使用word。這是我這次做課程設計的又一次收獲。</p

36、><p>　　在這次課程設計中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題，對以前所學過的知識理解不夠深刻，掌握不夠牢固，在運用一些理論知識的時候也有很多困惑。不過，通過兩周的學習并向老師和同學請教，這些不足都得到了彌補。</p><p>　　在此，感謝老師的細心指導，也同樣感謝其他同學的幫助。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p>&