63a工字钢孔型设计及其工艺流程解析

1、太原科技大学课程设计机械工程学院课 程设计任务书专业班级：设计人：同组人：设计题目：工字钢孔型设计及生产工艺设计参数： 坯料 卩=15465.8口卅 钢种：Q235钢；产品规格：63a工字钢。设计要求：通过本课程设计使学生了解型钢生产现状及今后发展趋势；熟悉型钢生产工艺过程；掌握型钢轧机孔型计算方法，为毕业设计及今后从事相关的专2）设计孔型系统；3）业打卜必要的基础。设计内容包括：1）制定丄艺方案；计算轧制力能参数；4计算机绘制相关图纸；5）撰写说明书。设计时间:2014年11月24日 至2014年12月12日_设计人（签字）_指导教师（签字）_教研室主任（签字）_附注：本课程设计任务书由学生

2、附入设计说明书内。太原科技大学课程设计摘要63a工字钢在现代工业和建筑业用途相当广泛。 同时可以表现出一个国家的 工业发展程度。本文对工字钢的生产及其设计有了一些解，掌握工字钢生产的基 本知识。通过钢坯的选择、粗轧机的轧制、轧边机、万能轧机、万能精轧机、最 后扎出符合客户需要的产品。本文对工字钢的优点，本文综合上述所有工字钢的 优点，阐述了工字钢的扎制时所需的孔型的设计。以及坯料的选择等内容。关键字：万能轧机、63a工字钢、轧边机、孔型太原科技大学课程设计目录摘要.2第一章绪论.3第一章绪论.41.1 工字钢的优点.41.2 工字钢的用途.41.3 工字的种类.41.3.1 普通工字钢.41.

3、4 本文主要内容.4第二章工字钢的介绍 .52.1 工字钢的介绍.52.2 工字钢截面图.52.3 设计 63a 工字钢规格及各个参数 .5第三章工艺流程.8第四章万能成品孔孔型设计 .94.1 坯料的选择.94.2 轧制道次的确定.94.3 63a 成型孔型的设计.9第五章其他直轧法孔型设计 .115.1，孔型腰宽的计算 . 115.2 孔型腰厚的计算.115.3 腰部面积的计算 . 115.4 腰部延伸系数的计算 .11第六章其他万能工字孔型的设计 .126.1 各孔高度的计算.136.2 各孔腰厚的计算.136.3 各腿腿长的计算.14第七章轧制力的计算 . 157.1 计算 K7 的轧

4、制力.157.2 接触面积的计算.167.3 轧制力的计算.167.4 压下规程的计算 . 16参考文献. 错误！ 未定义书签。结论.错误！未定义书签。致谢.19太原科技大学课程设计第一章绪 论1.1 工字钢的优点63a工字钢由于性能稳定、结构合理、强度和刚度好，目前在国内外市场上 所占比例在逐步上升。翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强。翼缘两表面相互平行 使得连接、加工、安装简便。与一般型钢相比，成本低、精度高、残余应力小、 无需昂贵的焊接材料和焊缝检测、节约钢结构制作成本30%左右。相同截面负荷下.热轧H钢结构比传统结构重量减轻15%-20%与砼结构相比，工字钢结构可 增大6%的使用面积，而结

5、构自重减轻20%- 30%减少结构设计内力。工字钢可 加工成T型钢，蜂窝梁可经组合形成各种截面形式，极大满足工程设计与制作需求1。1.2 工字钢的用途广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。1.3 工字的种类1.3.1 普通工字钢据GB/T706-1988规定，普通工字钢的规格为1063号（即H=100-630）普通工字钢推的宽度b较窄、腿内侧壁斜度较大、在使用上很不经济。1.3.2 轻型工字钢在保证强度的条件下，为了节约金属而出现轻型工字钢，他的规格为1070号，内侧斜度为20%轻型工字钢与普通工字钢相比，工字钢腿宽平均增加12流右，要和腿的厚度以及内侧壁斜度都减小，采用轻型工字钢可

6、节约金属15%。1.4 本文主要内容本文综合上述所有工字钢的优点，阐述了工字钢的扎制时所需的孔型的设 计。以及坯太原科技大学课程设计料的选择等内容。太原科技大学课程设计第二章工字钢的介绍2.1 工字钢的介绍工字钢也称钢梁，是截面为工字形的长条钢材，工字钢的型号用腰高的厘米 数表示。工字钢的种类有普通工字钢，其腰宽由100600毫米，表示为No10No60,其边部内侧壁斜度为1:6；轻型工字钢，No18以上者变高约增加12%腰厚及边厚内侧壁斜度均减小，采用轻型工字钢可节约金属15%它的规格为No14No70;宽平行边工字钢或宽缘工字钢或H型钢，其特点是边部内侧壁几乎 没有斜度，边部较宽，故称为宽

7、平行边工字钢，其规格有No20No100;此外还有柱形钢以及H型钢柱，其特点为边宽与腰宽相等，及其他尺寸不同的特殊用途 的工字钢3。2.2 工字钢截面图2.3 设计 63a 工字钢规格及各个参数2.3.1 63a工字钢各参数太原科技大学课程设计表 2.3.1 63a工字钢各个参数型号截面尺寸/mm截面积/cm2hbdrr145a45015011.518.013.56.8102.44645b15213.5111.44645c15415.5120.44650a50015812.020.010.47.0119.30450b16014.0129.30450c16216.0139.30455a55016

8、612.521.014.57.3134.18555b16814.5145.18555c17016.5156.18556a56016612.5135.43556b16814.5146.63556c17016.5157.83563a63017613.022.015.07.5154.65863b17815.0167.25863c18017.0179.658太原科技大学课程设计232外形容许偏差表 2.3.2 外形容许偏差高度(h)高度允许偏差1001.51002002.02004003.0仝 4004.0腿宽度(b)1001.5100Y502.01502002.52003003.03004003.5

9、仝 4004.0腰厚(d)1000.41002000.52003000.7300=开坯LJ_1_ /7L冷却锯切匕_丿万能精轧=|万能粗轧发货矫直检查打印包装堆垛太原科技大学课程设计第四章万能成品孔孔型设计4.1 坯料的选择4.1.1 材料的选择：Q235B碳素结构钢Q235B与优质碳素钢的区别在于对含碳量及性能范围要求， 以及 对硫，磷等残余元素的限制较宽，一般在热轧状态下使用。Q235B钢含碳量适中， 综合性能较好，强度，塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最为广泛。4.1.2 柸料的尺寸初步选择异形坯,断面面积F=15465.8伽24.2 轧制道次的确定按产品标准查得63a工字钢的断面面积

10、为15465.8m m2,取卩c=1.30查经验公式：n=lgn&/lgn) n= lg1即288.1右(=0.81。n=lg0.81/lg1.1015465.811n取整n=11,所以轧制道次为11次。4.3 63a成型孔型的设计图 4.3 成品孔型4.3.1 孔型宽度Bk1=b-(0.51)-(1.0121.014)B-成品宽度冷尺寸mm太原科技大学课程设计- 成品腰宽负偏差mm1.0121.214 -热膨胀系数Bki=630-0.6*4)*013=630+2.4 1.013=640.62124.3.2 腰厚的计算dk1=d-丫=13.0+0.9=13.9d-成品腰厚冷尺寸mmY成

11、品腰负偏差mm4.3.3 腿高的计算确定成品腿长要保证以下两个原则：a,当腰厚调整到最大正偏差时H不得超出大腿高正偏差。b,当腰厚调整到最小负偏差时，H不得小于最小腿高正偏差。这是因为随扎槽磨损腿高会自行减小，另外腿高随辊缝调整而变化，腰厚尺寸调整到标准值时，腿高不应超过正偏差，随扎制进行，孔型不断调整，腿高将 不断变短，因此为保证腿高，采用正偏差设计。h1=hk1+hb 1+d1=(h+&Y)(1.0121.014)=(176+4+4)X1.013=186.392h-成品总高冷尺寸mm-成品高正偏差mm开口腿与闭口腿长度相等即hk1=hb1=(h1-d1)/2=(186.392-13

12、.9)/2=86.25设计小号工字钢时因腿高拉缩量较小，按标准尺寸确定：h1=(1.01210.04)hk1=1.013176=178.2884.3.4 腿厚的计算腿厚容许偏差t一般采用负偏差，t=-1.5腿端尺寸为：ak1=ab1=tk1-105hk1y=22-0.5X86.264X1/6=14.811y-腿的侧斜度腿根尺寸为：bk1=bb1=tk1+0.5hk1X1/6=22+0.5X86.264X1/6=29.194.3.5 其他尺寸，各处圆弧尺寸rk1=7.5mm r=15mm太原科技大学课程设计第五章其他直轧法孔型设计5.1 孔型腰宽的计算Bk2=Bki-d=640.6212-1.5

13、=639.1212mmd-孔腰部压下量5.2 孔型腰厚的计算dk2=dki+Ad=13.9+1.5=15.4mm5.3 腰部面积的计算Fy2=639.1212X5.4=9842.46648mm2Fy1=B1d1=640.6212 13.9=8904.63468mm5.4 腰部延伸系数的计算W1=Fy2/Fy1=9842.46648/8904.63468=1.105太原科技大学课程设计第六章其他万能工字孔型的设计对于万能成品孔前的各道次万能工字型，孔型形状与成品孔相似，主要区别 是工字形扎件的腿部外侧壁与腰部并非垂直，而是形成大于90的夹角，因而立辊形状类似腰鼓(有利于提高立扎辊的重车率)。在设

14、计平立辊孔型尺寸时， 要注意平辊侧缘斜度和立辊辊面斜度放入关系，通常平辊侧缘斜度取13，立辊辊面斜度取45,两者形成89夹角，与成品腿部内侧斜度1:6基本吻合。 此外，平辊的圆角按成品腿根圆角的112倍选取，使成品孔的腿根得到良好的加 工。万能工字孔型设计的关系是各道次腰部和腿部厚度的压下分配，计算步骤如下。1逆扎制顺序确定各道次的腰部压下系数 成品道次取较小值 (11151120,然后逆扎制顺序逐渐取较大值(1.201040).2根据各道次万能孔的腰部压下系数从成品道次反算扎件腰部厚度尺寸。3逆轧制顺序确定各道次的腿部压下系数根据工字钢变形特点，腿根部压下系数要比腰部厚度压下系数大3%8%。

15、根据各道次万能孔的腿部压下系数， 即可从成品道次反酸扎件腿部厚度尺寸。4估算腿部长度 由于万能孔型中，工字型扎件的腿端完全是开口的，因此其腿长只需粗略估算。在估算时要考虑在万能孔型质检轧边道次的腿部压下量的0.30.5倍。显然，腿部长度与万能孔型尺寸关系不大，但却是关系到轧边孔和 中间孔设计的一个重要参数。成品成孔前各道万能工字孔型如图5-17所示。其设计主要是分别确定平辊和立辊的压下程序，因为各道孔型尺寸完全相同，仅是辊缝值不同。因此，成品孔前各万能平辊对于某个规格可共用， 前立辊对于所有 规格的工字钢均能共用。6隗宕389； 09-一1014图 6.1 其他孔型太原科技大学课程设计6.1

16、各孔高度的计算图 6.2 其他孔型d2=4mmd3=2mmd4=4mmd6=3mmd7=3mmd9=4mmde=3mmdn=3mmK2：d2=13.9-4=9.9取b2=2mmb3=3b6=3b7=3b9=3bio=2K2：B2=638.6212mm6.2 各孔腰厚的计算d8=4mm571,為太原科技大学课程设计K3：d3=9.9+2=11.9mmK4=K5=11.9-4=7.9K6：d6=7.9+3=10.9mmK7：d7=10.9+3=13.9mmK8：d8=13.9-4=9.9mmK9：d9=9.9+4=13.9mmKio：dio=13.9+3=16.9mmKii：dii=16.9+3=

17、19.9mm6.3 各腿腿长的计算图 6.3 其他孔型h2=4mmh3=immh4=4mmh6=immh7=immh8=immh9=immhio=immhii=immK2：h2=i78.288-4=i74.288mmK3：h3=i74.288-=i73.288mmK4=K5：h4=i73.288-4=i69.288mmK6：d6=i69.288-i=i68.288mmK7：d7=i68.288-i=i67.288mmK8：d8=i67.288-i=i66.288K9：d9=i66.288-i=i65.288mmKio：dio=i65.288-i=i64.288mmKii：dii=i64.288

18、-i=i63.288mm太原科技大学课程设计第七章轧制力的计算7.1 计算 K7 的轧制力p=(1+m)(K+ n )试中m-外摩擦对单位压力影响的系数n-黏性系数；- 平均变形速度;其中（1+m是考虑外摩擦的影响，为了决定m公式如下:1.6f . R -1.2. hm=H +h平均变形速度；用下式计算:K=9.8(14-0.01t)1.4+w(C)+w(M n)t-轧制温度w(C)- 碳含量w(Mn)-锰含量K=9.8(14-0.01t)1.4+w(C)+w(M n)计算黏性系数：n=0.1(14-0.01t)C=0.1(14-0.01W00)式中C-决定于轧制速度系数轧制速度/m *s-1

19、系数 C616100.810150.6515200.60m=6.286168.288167.288=0.0029H hof=a(1.05-0.0005t)=1 (1.05-0.0005 1000)=0.55=0.41.6 0.5. 800 *3 -1.2 3168.288167.288太原科技大学课程设计=9.8(14-0.01X1000)1.4+0.2+1.4=117.6p=(1+m)(K+n)=(1+6.286)(117.6+0.4X0.0029)=740.2337.2 接触面积的计算_ BKBk632.6212 635.62122F= - R.：h=800 3=31071mm2 27.3 轧制力的计算p?=740.233X1071.94=1.3 1X7N7.4 压下规程的计算表 7-2 万能轧机压下规程道次机架类型腰部厚度d/mm腰部 压下 量厶d/mm腿部 压下 量t