钢孔型设计课程设计

1、目录第一章 选择延伸孔型系统21.1箱形孔型系统21.2菱-方孔型系统21.3椭圆-方孔型系统21.4椭圆-圆孔型系统31.5六角-方孔型系统31.6方-椭圆-圆孔型系统31.7圆-椭圆-圆孔型系统31.8椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统31.9万能孔型系统3第二章 孔型系统的计算42.1轧制道次的确定和分配42.1.1 轧制道次确定42.1.2延伸系数分配42.2粗轧孔型的计算52.2.1确定各方形断面尺寸52.2.2确定各中间扁轧件的断面尺寸5第三章 精轧孔型设计 10第四章 延伸孔型设计114.1第一对矩箱和方箱孔型114.2 第二对菱形孔和方箱孔型124.3 第三对六角孔型和方箱孔型12

2、4.4 第四对椭圆孔型和方箱孔型134.5第五对椭圆和圆孔型13第五章 小结14第一章 选择孔型系统 延伸孔型系统有：箱形孔型系统、菱-方孔型系统、菱-菱孔型系统、椭圆-方孔型系统、六角-方孔型系统、椭圆-圆孔型系统、圆-椭圆孔型系统及混合孔型系统等；精轧孔型系统有：方-椭圆-圆孔型系统、圆-椭圆-圆孔型系统、椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统、万能孔型系统。究竟用哪种孔型系统合理，要根据具体的轧制条件如轧机型式、轧辊直径、轧制速度、电机能力、轧机前后辅助设备、原料尺寸、钢种、生产技术水平及操作习惯等来确定。1.1箱形孔型系统 箱形孔型系统具有可在同一孔型中轧制多种尺寸不同的轧件，共用性大，可以减

3、少孔数，减少换孔或换辊次数，有利于提高轧机的作业率；在轧件断面相等的条件下，与其他孔型系统的孔型相对比，箱形孔型系统的孔型在轧辊上的切槽较浅，这样相对地提高了轧辊强度，可增大压下量，对轧制大断面的轧件是有利的；在孔型中轧件宽度方向上的变形比坟均匀，同时因为孔型中各部分之间的速度差较小，所以孔型的磨损较为均匀，磨损也较少；氧化铁皮易于脱落；轧件在箱形孔中轧制比在光辊上轧制稳定；轧件断面温降较为均匀等优点，适用于初轧机、轨梁轧机、二辊和三辊开坯机、连续式钢坯轧机、中小型或线材轧机的开坯轧型，轧制大中型断面钢坯或生产大断面的成品方钢；也可以用于型钢轧机的前几道作为延伸孔型，以利于除去轧件上的氧化铁皮

4、。箱形孔型的缺点是有时难以从箱形孔型中轧出几何形状精确的方形或矩形断面的轧件，轧伴断面愈小，这种现象愈严重，因此箱形孔型不适于轧制要求断面形状精确的小轧件。另外轧件在箱形孔型中只能在一个方向受到压缩，其侧表面不易平直，有时出现皱纹，同时角部的加工也不足。 1.2菱-方孔型系统 菱-方孔型系统能轧出四边平直，角部和断面准确的方形断面轧件，且在同一套孔型中能轧出几种不同尺寸的方坯和方钢；轧件在孔型中比较稳定，对于导卫装置要求并不严格。因此主要用于中小型轧机轧制60608080mm以下的方坯或方钢，或作为三辊开坯机的后几个孔型，即用箱形与菱-方孔型组成混合孔型系统。 菱-方孔型系统的缺点是四面受压缩

5、，氧化铁皮不易脱落，影响产品表面质量；菱形轧件角部较尖，冷却较快，而且角部在轧件断面上的部位不能变换，轧制某些合金钢时易出现角部位裂；与箱形孔系统相对比，切入轧槽铰深，影响轧辊强度；轧糟各处工作直径差较大，因此孔型磨损不均。 1.3椭-方孔型系统 椭-方孔型系统的特点是：变形系数大；能变换轧件角部的位置；轧件能得到多方向上的压缩，对于改善金属的内部组织和提高钢材的质量较为有利；轧件在孔型中所处的状态较稳定，有利于操作；椭圆孔型在轧辊上的切槽较浅。其缺点是不均匀变形严重；椭圆孔比方孔磨损快等。椭-方孔型系统常用作小型或线材轧机的延伸孔型，轧制70mm以下的断面。 1.4椭-圆孔型系统 椭圆-圆孔

6、型系统中变形较为均匀，轧制前后的断面形状过渡缓和，能防止产生局部应力；轧件断面各处冷却均匀；氧化铁皮易于脱落；还可由延伸孔型轧出成品圆钢，减少了轧辊数量和换辊次数。椭圆-圆孔型系统多用于轧制低塑性的高合金钢。 1.5六角-方孔型系统 六角-方孔型系统中沿轧件宽度方向变形较为均匀，单位压力、总轧制力和能量消耗都较小；轧辊磨损小且均匀。一般广泛用于小型和线材轧机的毛轧或毛轧机组上，所轧的方件边长a=1555mm。常用在箱形系统之后和椭-方系统之前，组成混合孔型系统。1.6方-椭圆-圆孔型系统 延伸系数大，轧制稳定，能与其他延伸孔型很好的衔接。方轧件在椭圆孔型中变形不均匀，方孔切槽深，孔型公用性差。

7、1.7圆-椭圆-圆孔型系统 轧件变形和冷却均匀，易除去表面氧化铁皮，便于使用围盘，成品尺寸比较精确，公用性较大。延伸系数小，椭圆件在圆孔中轧制不稳定。1.8椭圆-立椭圆-椭圆-圆孔型系统 轧件变形均匀，易除去表面氧化铁皮，椭圆件在立椭圆孔型中能自动找正轧制稳定。延伸系数小，容易出现中心部位疏松。1.9选择孔型系统 孔型系统的选择与轧机的不知形式和轧件断面大小关系密切。对于原料为120mm120mm的方坯，断面尺寸较大，为了去除来料表面之氧化铁皮及减少刻槽深度，最好采用一对箱形孔型；箱形孔型之后可采用以方孔型系统；当轧件断面尺寸在40mmx40mm60mmx60mm之间时一般采用六角-方孔型系统

8、；当轧件断面小于40mmx40mm时可采用椭-方孔型系统。 由此可以看出，该孔型系统是由箱形-菱-方-六角-方-椭-圆组成的混合孔型系统。精轧系统选用圆-椭-圆孔型系统。第2章 孔型系统的计算2.1轧制道次的确定和分配2.1.1 轧制道次确定 总延伸系数60.2根据本轧机的布置形式和选择的孔型系统，参考有关厂的延伸系数，去平均延伸系数1.4，则轧制道次数为: 12.00根据轧机布置应取偶数道次，取n=12，根据圆钢精轧孔型设计，确定第10道圆孔轧件断面的基圆直径为=22.1mm。2.1.2延伸系数分配 按下表选取延伸系数和宽展系数: 孔型系统 平均延伸系数 宽展系数 方孔型宽展系数 箱形 1.

9、151.40.250.450.20.3菱方 1.21.40.30.50.250.4椭方 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椭圆圆 1.31.40.50.950.30.4（圆） 椭立椭 1.151.340.50.60.30.4（立椭） 延伸孔型是由10道组成，最后确定延伸孔型是由一对箱形孔型，一对菱-方孔型，一对六角-方孔型系统组成。为了孔型设计方便，可将粗轧的总延伸系数按对进行分配。粗

10、轧的总延伸系数为：=37.56 各对的延伸系数为： 1.69，1.65 ，2.56，2.38，2.212.2延伸孔型的计算2.2.1确定各方形断面尺寸 按式，各方形轧件断面尺寸为：mmmmmmmmmm2.2.2确定各中间扁轧件的断面尺寸 第1孔型（矩形箱孔型）根据条件轧制是在高温下进行的，而且坯料边长对该轧机来说属于偏大类型的，故宽展系数应取偏小值；考虑到轧辊为钢轧辊，而且轧辊的辊速较低，有利于宽展，宽展系数可适当增加，故取，。 设矩形轧件之高度mm，则mm 验算轧件在第二孔（方箱形孔型）的充满情况： mm 轧件在第二孔型后的轧件宽度为92.25mm，与我们所需要的92,3mm相差甚小，故设定

11、mm是合适的。否则需要重新设定。 第3孔型（菱形孔型） 由于菱形孔型的实际高度和孔型的槽口宽度与顶角圆弧半径和辊缝值的大小有关，为了孔型设计的方便，首先按轧件的几何对角线计算变形，之后再按轧件的实际变形验算孔型的充满程度。按轧件的几何对角线计算菱形孔的高和宽：根据同样的原因设，。 设菱形的几何高度mm，则mm 计算菱形的实际高度和槽口的宽度，菱形孔的顶角的圆弧半径mm，辊缝mm，则mmmm内圆角半径mm计算第4孔（对角方孔）孔型尺寸，mm，内圆角半径mm，辊缝mm，则mmmmmm内圆角半径mm 计算轧件的实际变形：验算方轧件在菱形孔型中的充满程度：菱形孔来料的高度和宽度为：mm其中为轧件外圆角

12、半径：mm此时，轧机在菱形孔扎后的实际宽度为：mm轧件宽度小于，其充满程度。 ，验算菱形轧件在第4孔型中时的充满程度：mm第4孔型轧件扎后的宽度比槽口宽度小，其充满程度，故前面设定的菱形孔型的尺寸是合适的。第5孔型（六角孔型）六角方孔型系统的宽展系数范围表见2-8。取，。设mm ，则轧件在第5孔型后的轧件宽度为mm验算轧件在第6孔型的充满程度：计算第6孔型（对角孔型）的尺寸，设，s=0.1a,则mmmmmmmm轧件在第6孔型中的实际宽度为：mm轧件宽度比小1.2mm ，此时孔型的充满程度为 ，故认为六角形孔型的设计合适的。第7孔型（椭圆孔型） 根据表2-5取 ， 。设mm ，则轧件在第7孔型的

13、扎后宽度为：mm验算轧件在第8孔型中的充满程度：计算第8孔型的尺寸，设mm，mm，则mmmmmmmm轧件在第8孔型的实际宽度为：mm轧件宽度比 小1.84 ，但差值很小，此时孔型的充满程度为 ，故认为椭圆圆孔的设计是合适的，否则需重新设定椭圆高度，重复以上的设计步骤，直到第8孔型的轧件宽度小于 ，但孔型充满又不宜小于95%为止。第9孔型（椭圆孔型）根据表2-5取 ， 。设mm ，则轧件在第7孔型的扎后宽度为：mm验算轧件在第8孔型中的充满程度：mmmm，取mm。轧件在第10孔型的实际宽度为：mm此时，孔型的充满程度为，故认为椭圆孔型的设计是符合条件的。以上各中间孔型仅计算了轧件的高和宽，而相对

14、于的孔型尺寸计算可按各延伸孔型的构成方法进行，下面将计算孔型的尺寸。第三章 精轧孔型的设计精轧孔型采用圆-椭圆-圆孔型系统：按国家标准gb702-86,18mm圆钢的允许偏差3组为0.5mm，则成品孔型的尺寸为：mmmm取mm，则，故可求出为mm取外圆角mm。成品前椭圆孔型尺寸为：mmmm取mm，则随圆半径r为：mm取外圆角r=2mm。椭圆前圆孔型的基圆直径mm，mm取mm，外圆角mm。验算精轧孔型的充满情况。表给出了各精轧孔型宽展系数的取值范围，由椭圆轧件的尺寸为：mmmm成品孔型轧件的尺寸为：mmmm 计算结果，椭圆孔型的充满程度为，充满程度太大。取椭圆孔型的充满程度为0.9，则椭圆孔型的

15、mm。再依mm，mm，计算椭圆圆弧半径mm第四章 延伸孔型的设计4.1第一对矩箱和方箱孔型 对于矩箱孔型，由于来料尺寸为mm，轧出轧件尺寸为mm，取，内圆角mm，外圆角mm，槽底宽度为：mm槽口宽度为mm侧壁斜度为孔型高度mm，充满程度。对于方箱孔型，来料尺寸为mm，轧出轧件尺寸为mm，取，内圆角mm，外圆角mm，槽底宽度为：mm槽口宽度为mm侧壁斜度为孔型高度mm，充满程度。4.2 第二对菱形孔和方箱孔型 对于菱形孔型，参考延伸孔型的设计计算，轧出轧件的尺寸mm，菱形孔的几何尺寸为mm，mm，实际尺寸为mm，槽口宽度mm，取mm，内圆角mm，外圆角mm，充满程度。 对于方箱孔型，参考延伸孔型

16、的设计计算，轧出轧件的尺寸mm，孔型的几何尺寸为mm，实际尺寸为mm，槽口宽度mm，取mm，内圆角mm，外圆角mm，充满程度。4.3 第三对六角孔型和方箱孔型 对于六角孔型，参考延伸孔型的设计计算轧出轧件的尺寸mm，槽底宽度mm，槽口宽度mm，取mm，内圆角mm，外圆角mm充满程度。 对于方箱孔型，参考延伸孔型的设计计算，轧出轧件的尺寸mm，孔型的几何尺寸为mm，实际尺寸为mm，槽口宽度mm，取mm，内圆角mm，外圆角mm，充满程度。 4.4 第四对椭圆孔型和方箱孔型 对于椭圆孔型，参考延伸孔型的设计计算，轧出轧件尺寸mm，槽口宽度mm，取mm，外圆角mm，mm，充满程度。 对于方箱孔型，参考

17、延伸孔型的设计计算，轧出轧件的尺寸mm，孔型的几何尺寸为mm，实际尺寸为mm，槽口宽度mm，取mm，内圆角mm，外圆角mm，充满程度。4.5第五对椭圆和圆孔型 对于椭圆孔型，参考延伸孔型的设计计算，轧出轧件尺寸mm，槽口宽度mm，取mm，外圆角mm，mm，充满程度。 对于圆孔型参考延伸孔型的设计计算，轧出轧件尺寸mm，槽口宽度mm，孔型高度mm，切点对应的扩张角为 ： 第五章 小结从以上介绍可以看出，采用宽展系数方法设计孔型是很简单的。使用这种方法的关键就是正确选择宽展系数，这对没有经验的孔型设计人员是很困难的。为了使没有经验的人员能比较正确的选择宽展系数的数值，可参考如下原则：（1） 在其他条件相同的情况下，轧件温度越高，宽展系数越小。在一般情况下，在轧制过程中轧件的温度逐渐降低的，这样对同类孔型系统宽展系数应取越来越大的数值。（2） 轧辊材质的影响。使用钢轧辊时应取较大的宽展系数。（3） 轧件断面大小的影响。轧件断面越大，宽展系数越小。（4） 轧制速度的影响。在其他条件相同时，轧制速度越高，宽展系数越小。（5） 轧制钢种的影响。在其他