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1、+ 攀枝花學院 學生課程設計（論文） 題 目： 8mm圓鋼孔型設計 學生姓名： 學 號： 所在院(系)： 材料工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 2010級壓力加工班 指 導 教 師： 肖玄 職稱： 助教 2013年 11 月 15 日 攀枝花學院教務處制 攀枝花學院

2、本科學生課程設計任務書 題　目 8mm圓鋼孔型設計 1、課程設計的目的 通過本課程設計教學所要達到的目的是：1、訓練學生綜合運用機械原理、金屬塑性成型原理、金屬凝固原理、成型工藝設備及設計等課程的理論知識獨立思考、分析、初步解決材料成型工藝問題的技能，提高運算、設計繪圖能力及查閱資料的技能；2、使學生熟練掌握工藝設計的步驟和方法；3、培養(yǎng)學生以理論為基礎并結合生產實際進行工藝設計的設計思想。4、為畢業(yè)設計（論文）及畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎。 2、課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等） 內容： 1、根據所選的題目查閱相關

3、的資料，認真理解題目的意圖。 2、按要求設計計算出相應的軋制規(guī)程（孔型圖）。 3、對照生產實際，對自己的設計進行綜合評定、總結。 要求： 1、設計過程中要做到嚴謹、科學、切合實際。 2、要有一定的突破及創(chuàng)新。 3、設計說明書要嚴格按要求書寫。 3、主要參考文獻 [1]《軋鋼車間設計基礎》，袁康，北京鋼鐵學院壓力加工系 [2]《板帶鋼軋制工藝指導書》，李登超 [3]《擠壓工藝及模具》，賈俐俐等，機械工業(yè)出版社 [4]《沖模設計應用實例》，模具實用技術叢書編委會，機械工業(yè)出版社 [5]《塑性成形工藝與模具設計》，高錦張等，機械工業(yè)出版社 4、課程設計工作進度計劃 第一周

4、： 1、認真領會指導書中所給題目的內容，查閱相關的資料。 2、根據自己的理解形成初步的設計方案。 第二周： 1、對自己的設計方案進行修改。 2、書寫設計說明書。 指導教師（簽字） 肖玄 日期 2013年 11月9 日 教研室意見： 同意。 孫青竹 2013年 11 月12日 學生（簽字）： 接受任務時間：2013 年 11月15日 課程設計（論文）指導教師成績評定表 題目名稱

5、 8mm圓鋼孔型設計 評分項目 分值 得分 評價內涵 工作 表現 20% 01 學習態(tài)度 6 遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態(tài)度。 02 科學實踐、調研 7 通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。 03 課題工作量 7 按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。 能力 水平 35% 04 綜合運用知識的能力 10 能運用所學知識和技能去發(fā)現與解決實際問題，能正確處理實驗數據，能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。 05 應用文獻的能力 5 能獨立查閱相關文

6、獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。 06 設計（實驗）能力，方案的設計能力 5 能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調試、操作等實驗工作，數據正確、可靠；研究思路清晰、完整。 07 計算及計算機應用能力 5 具有較強的數據運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。 08 對計算或實驗結果的分析能力（綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 具有較強的數據收集、分析、處理、綜合的能力。 成果 質量 45% 09 插圖（或圖紙）質量、篇幅、設計（論文）規(guī)范化程度 5

7、 符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。 10 設計說明書（論文）質量 30 綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。 11 創(chuàng)新 10 對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。 成績 指導教師評語 指導教師簽名： 年　月　日 摘 要 型鋼是經各種塑性加工成形的具有一定斷面形狀和尺寸的直條實心鋼材，是重要的鋼材產品之一，它被廣泛的應用于國民經濟的各個部門。圓鋼屬于簡單斷面型鋼的一種，在工業(yè)生產

8、中，自然缺少不了孔型設計這一步驟。軋制圓鋼的孔型系統有多種，應根據直徑、用途、鋼號及軋機形式來選用。圓鋼規(guī)格以直徑表示，直徑在85—160mm的圓鋼屬于大型型鋼；直徑在38—80mm的圓鋼屬中型型鋼；直徑在10—36mm的圓鋼屬小型型鋼；常見線材產品規(guī)格直徑多為Φ5～Φ13mm，多為圓斷面，異型斷面線材有橢圓形、方形及螺紋形等，但生產數量很少。 關鍵詞：型鋼、圓鋼、孔型設計。 目 錄 摘要 4 1緒論 6 1.1發(fā)展概況 6 1.2原料的選擇 6

9、 1.2.1原料種類的選擇 6 1.2.2原料尺寸的選擇 6 2孔型設計的目的、內容、要求和方法 7 2.1設計目的 7 2.2孔型設計的內容 7 2.3孔型設計的要求 7 2.4孔型的設計方法 8 3.孔型設計 8 3.1孔型設計的一般步驟 8 3.2孔型設計系統 9 3.3軋件斷面尺寸 9 3.3.1確定各道次延伸系數 9 3.3.2確定各道次軋件的斷面面積 10 3.4孔型設計計算 12 3.4.1精軋孔型設計 12 3.4.2延伸孔型設計 16 4.校核部分 23 4.1校核咬入情況 23 4.2軋輥校核 25 4.2.1軋制壓

10、力的計算 25 5.結語 27 參考文獻 28 1緒論 1.1發(fā)展概況 我國是世界上最大的線材生產國，年產量占世界生產總量三分之一以上，線材也是我國第二大鋼材生產品種，在國內鋼鐵產量的比重一直較高。但由于資金及認識的滯后，我國僅有為數不多的幾家線材廠能生產出高檔次的線材產品，因此我國有時還需要從國外進口少量簾線鋼絲、鋼絞線、鍍鋅鋼絲等硬線產品。 高線，即是高速線材，是指用“高速無扭軋機”軋制盤卷，軋制速度在80—160米/秒，每根重量（盤）在1.8—2.5噸，尺寸公差精度高（可達到0

11、.02mm），在軋制過程中可通過調整工藝參數（特別是在冷卻線上）來保證產品的不同要求。 鋼坯在軋機上通過軋輥的孔槽經過若干道次，被軋成所需斷面形狀和尺寸。這些軋輥孔槽的設計稱為孔型設計?？仔驮O計在型鋼中的作用不僅是將鋼錠或鋼坯在所設計的軋輥孔型中經過若干道次軋制變形，獲得所要求的斷面形狀、尺寸和性能的產品，同時它對產品質量、軋機生產能力、金屬消耗、能耗、產品成本和勞動條件等都有直接至關重要的作用[1]。 1.2原料的選擇 1.2.1原料種類的選擇 型鋼原料分為鋼錠、鋼坯和連鑄鋼坯三種。 鋼錠由于鑄造工藝的限制，一般斷面較大，而且為了脫模不可避免地在鋼錠長度方向帶有錐度，這就造成以

12、鋼錠為原料生產線材時的軋制道次多，軋制過程中溫降大。目前，用鋼錠作原料直接軋成線材的生產方式已被淘汰。 鋼坯經粗軋機開坯軋制而成，其規(guī)格范圍廣、鋼種多但并不能消除偏析、縮孔等缺陷且再生產過程中要發(fā)生燒損、切頭、切尾等。故軋制鋼坯很少用。 采用連鑄坯為原料，與采用軋坯相比，金屬收得率提高、能耗低、勞動條件改善、生產率提高。因此本設計原料選用連鑄坯[2]。 1.2.2原料尺寸的選擇 坯重一定情況下，選擇大斷面坯可以縮短坯料長度，但斷面過大使軋制道次增加，機架數增加，投資加大。斷面小則長度大。此次設計的斷面尺寸為150mm2。 坯料長受加熱爐寬度限制，一般不超過12m的加熱爐技術較為成熟，

13、加熱上限溫度較高。 另外從連軋出入口速度考慮，由連軋關系 式中： ——坯料、成品斷面積； ——坯料、成品軋制速度。 軋線出口速度對車間生產能力和技術水平起決定作用，出口速度高，可以增大盤重，提高產量。而且相應提高了入口速度，避免粗軋輥速度低，產生嚴重熱龜裂。但控制水平要求也相應提高?？紤]先進性和經濟性，采用坯料長12m。 故最終選擇150方長12m的方坯[3]。 2. 孔型設計的目的、內容、要求和方法 2.1孔型設計的內容 通過本課程設計教學所要達到的目的是：1、訓練學生綜合運用機械原理、金屬塑性成型原理、金屬凝固原理、成型工藝設備及設計等課程的理論知識獨

14、立思考、分析、初步解決材料成型工藝問題的技能，提高運算、設計繪圖能力及查閱資料的技能；2、使學生熟練掌握工藝設計的步驟和方法；3、培養(yǎng)學生以理論為基礎并結合生產實際進行工藝設計的設計思想。4、為畢業(yè)設計（論文）及畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎。 2.2孔型設計的內容 孔型設計的內容包括： （1）斷面孔型設計。根據鋼坯和成品的斷面形狀、尺寸及產品性能的要求，選擇孔型系統，確定道次，分配各道次的變形量和設計各孔型的形狀和尺寸。 （2）軋輥孔型設計。根據斷面孔型設計，確定孔型在每個機架上的配置方式、數目，軋輥上孔型之間的距離，開槽深淺，以保證軋件能正常軋制，操作方便，具有最高的產量和最

15、佳的產品質量。 （3）軋輥輔件設計：主要是導衛(wèi)裝置設計。為了保證軋件能順利穩(wěn)定地進出孔型，或使軋件能在進出孔型時扭轉一定的角度，必須正確地設計導衛(wèi)裝置的形狀、尺寸和在軋機上的固定方式。 2.3孔型設計的要求 1) 得到符合要求的形狀，精確的尺寸，良好的表面質量和內部組織以及力學性能均佳的優(yōu)質鋼材。 2) 充分利用鋼的高溫塑性，把變形量和不均勻變形量集中在前幾個道次，然后隨軋制順序逐漸減少變形量； 3) 采用形狀簡單的孔型，專用孔型的數量要適當； 4) 道次數與翻鋼程序及次數要合理； 5) 軋件在孔型中的狀態(tài)應力穩(wěn)定； 6) 生產型鋼品種多的型鋼軋機，其孔型的共用性應廣泛；

16、 7) 要考慮軋機的調整。 8) 軋制工藝穩(wěn)定，生產操作簡單，軋鋼機調整方便，并使軋機具有盡可能高的生產能力。 9) 使軋制能耗和軋輥消耗最低。 10) 勞動條件好，安全，便于實現高度機械化、自動化操作。 為達到上述要求，獲得最佳的效果，應掌握金屬在孔型中的變形規(guī)律和孔型設計的方法步驟外，還必須熟悉軋機設備工藝特點和操作習慣，針對具體軋機工藝特點和操作條件進行相應的孔型設計，并在實踐中不斷改進和完善[4]。 2.4孔型的設計方法 1．中間夾扁法 已知來料和出延伸孔型的斷面都是方或者圓等對稱面形狀，利用延伸孔型系統間隔出方的特點，設計中間方斷面，然后再設計每對方間的其它斷面

17、2．經驗法 在估計各道次變形基本準確的情況下，由前向后或由后向前逐道推出各孔型的尺寸。其中寬展系數的確定是關鍵。對于變形復雜的孔型采用等效或相似或移動體積法等加以變換。 此次設計中就采用中間夾扁法進行設計。 3. 孔型設計 3.1孔型設計的一般步驟 （1） 了解產品的技術條件 。 （2） 選擇合理的孔型系統 。每種孔型系統各有優(yōu)缺點，影響到產量，質量，方案對比。 （3） 根據坯料與成品（指主要產品）計算總延伸系數，以及軋制道次，并合理分配在各軋機上。 （4） 分配延伸系數。原則:考慮塑性,咬入,輥強,電機,孔型磨損,成型等因素 開始道次塑性↑,咬入為主； 無鐵皮后,

18、 輥徑大，延伸為主；高溫大壓下，溫度下降后，以精確尺寸為主，μ↓ 。 校核 : μ總=μ1μ2μ3…μn 。 （5） 軋件面積計算 。 （6） 孔型尺寸。確定圓角,斜度,高度,寬度 ，按定方插扁的方法分品種求中間扁孔（橢圓或六角孔）尺寸，設計出各個中間孔型 （7） 孔型在軋輥上配置 ，繪制孔型圖及軋輥孔型配輥圖。 （8） 檢驗校核 。 （9） 軋輥輔件設計[5]。 3.2孔型設計系統 生產圓鋼的孔型系統一般由延伸孔和精軋孔兩部分組成,延伸孔的主要目的是減小軋件斷面,并為軋件正確、順利地進入精軋孔創(chuàng)造良好的條件。 延伸孔型系統包括箱形孔型系統、菱-方孔型系統、菱-菱孔型系

19、統、橢圓-方孔型系統、六角-方孔型系統、橢圓-圓孔型系統。 圓鋼精軋孔型系統：方-橢-圓孔型系統、圓-橢圓-圓孔型系統、橢圓-立橢圓-橢圓-圓孔型系統、萬能孔型系統[6]。 3.3軋件斷面尺寸 3.3.1確定各道次延伸系數 本設計用150*150mm的方坯軋制f8mm的圓鋼 第一步：計算總延伸系數 m= F0/ Fn==447.62 根據本軋機的布置形式和選擇的孔型系統，參考有關廠的延伸系數，取平均延伸系數=1.4，則軋制道次數為: 取18道次 第二步：分品種選擇孔型系統分配延伸系數 孔型系統選擇為： 矩形箱1 — 方箱2—矩形箱3—方箱4—矩形箱5—方箱6

20、—菱形7— 立方8 —菱形9— 立方10—橢圓11—立方12—橢圓13—圓14—橢圓15—圓16—橢圓17—圓18 整個孔型系統可分為粗軋、中軋和精軋三部分。 粗軋孔型系統：采用箱型孔型系統解決開花頭子問題，以及有利于去除表面在加熱時形成的一次氧化鐵皮。 中軋孔型系統：采用菱--方孔型系統，產品斷面尺寸精確，夾持作用好、軋制穩(wěn)定、調整操作方便、導衛(wèi)要求不嚴，延伸系數較大（相對于相同面積孔型）。 精軋孔型系統：對合金鋼采用橢圓—圓孔型系統，這是因為雖然延伸系數小，但變形緩和能保證產品質量。 第三步：分配延伸系數： 表3-1延伸系數

21、 1.30 1.30 1.35 1.35 1.45 1.45 1.45 1.35 1.45 m17 m18 1.35 1.60 1.54 1.60 1.40 1.40 1.35 1.35 1.28 由求出最后一道次的延伸系數 3.3.2確定各道次軋件的斷面面積 1、求各道次方或圓的孔型尺寸 因為： 所以：方形軋件斷面尺寸：斷面面積 Fi=Fi-2 斷面邊長 =

22、 可得：F2=13314.0mm2 , a2=115.4mm同理計算出其它方形軋件斷面尺寸，見下表： 表3-2 面積 F2 = 13314.0 F4=7305.1 F6=3474.5 F8= 1775.0 F10=906.7 F12=368.0 邊長 =115.4 =85.5 =60.0 =42.1 =30.1 =19.2 可得：F2=13314.0mm2 , a2=115.4mm同理計算出其它方形軋件斷面尺寸，

23、見下表： 圓形軋件斷面尺寸: 斷面面積 Fi=Fi-2 斷面半徑ri= 可得：F14=164.3 mm2 , r14=7.2mm,同理計算出其它圓形軋件斷面尺寸，見下表： 表3-3 F14=164.3 F16=86.9 F18=50.3 r14=7.2 r16=5.3 r18=4.0 2、由Fi=Fi-1 得其他道次面積： F1=F0/=150*15

24、0/1.3=17308.0mm2 同理可得其它斷面面積，見下表： 表3-4 道次 F1 F3 F5 F7 F9 F11 F13 F15 F17 面積(mm2) 17308.0 9861.9 5038.0 2396.2 1224.1 566.7 230.0 117.3 66.9 3.4孔型設計計算 3.4.1精軋孔型設計 1．成品孔型設計 圓鋼成品孔型是圓鋼成品孔型設計的好壞直接影響到成品的尺寸精度、軋機調整和孔型壽命。設計圓鋼成品孔型時，一般應考慮到使橢圓度變化最小，并且能

25、充分利用所允許的偏差范圍，即能保證調整范圍最大。為了減少過充滿和便于調整，圓鋼成品孔型的形狀采用帶有擴張角的圓形孔。 目前廣泛采用的成品孔構成方法有兩種，一種是雙半徑圓弧法，另一種是由孔型兩側用切線連結的擴張角法，如圖3—1所示。雙半徑圓弧法長期以來是圓鋼成品孔慣用的設計方法，但隨著對圓鋼產品質量要求的提高，這種方法不適應高精度圓鋼的生產，因為這種成品孔的設計造成公差帶減少，調整范圍變窄，成品尺寸難以控制[7]。 圖3-1 由孔型兩側用切線連結的擴張角法具有的優(yōu)點是： 1. 作圖簡單，便于制作軋槽樣板； 2. 其中心張角

26、比較小，使軋件的真圓度提高，軋制時金屬超出標準圓的部位比較少； 3. 增大了測壓作用，使限制軋件寬展的作用加強，更有利于控制成品寬度方向的尺寸； 4. 軋件充滿孔型時，輥縫斜線直徑仍不會超出公差范圍； 5. 可以減少因孔型磨損后在中心張角30對應的圓周上直徑超出公差范圍的現象。 因此本設計中采用由孔型兩側用切線連結的擴張角法。 成品孔型的高度Hk為： Hk=[d-(0~1.0)Δ-](1.007~1.02) 式中：d為圓鋼的公稱直徑或稱為標準直徑，mm； Δ-為負公差，mm; 1.007~1.02為熱膨脹系數，其具體數值根據終軋溫度和鋼種而定，各種鋼可取為：

27、 表3-5 普碳鋼 碳素工具鋼 滾珠軸承鋼 高速鋼 1.011~1.015 1.105~1.018 1.018~1.02 1.007~1.009 成品孔的寬度Bk=[d+(0.5~1.0)Δ+](1.007~1.02) 式中：Δ+為正公差，mm。 輥縫S可根據所軋圓鋼直徑d按下表選取，外圓角半徑r=0.5~1毫米 成品孔的擴張角θ，一般可取為=20~30，但總是小于θ=30 從而：按照國家標準GB702—72，直徑為8mm圓鋼的允許偏差為0.25，因而成品孔型直徑為8mm的圓鋼： Hk=[d-(0~

28、1.0)Δ-]1.015=[8-0.25]1.015=7.9 R=Hk/2=3.95 Bk=[d+(0.5~1.0)Δ+]1.015=[8+0.25]1.015=8.4 表3-6圓鋼成品孔輥縫S和d0的關系 d0/mm 6--9 10--19 20--28 30--70 70--200 S/mm 1—1.5 1.5—2 2—3 3—4 4--8 由上表取輥縫S=1.0 則：θ=ρ+α = = =27.7 外圓半徑：r=1 孔型如下圖： 圖3-2 2.圓鋼成品前孔的構成 橢圓的成品前孔是橢

29、圓孔型，用絕對寬展系數計算法確定成品前圓孔。 Bk=A+ 2△h2=(A(1+ 2)- d02(1+ 1))/(1- 1 2) 式中：A為K3孔的方坯或圓坯直徑； 1為成品孔的絕對寬展系數，見下表。 2為橢圓孔型的絕對寬展系數，見下表。 △h2為橢圓孔型K2的壓下量。 表3-7軋件在橢圓-圓精軋孔型中的寬展系數 孔型 成品孔 橢圓孔 圓孔 0.3—0.5 0.8—1.2 0.4—0.5 hk=d0- 1△h1=d0- 1(bk-d0)=d0(1+ 1)- 1bk 式中：d0為成品孔直徑；

30、 △h1為成品孔壓下量。 從而： 取1=0.4；2=0.8，并前面求得r=5.3mm Bk= (A(1+ 2)- d02(1+ 1))/(1- 1 2) = (10.6(1+ 0.8)-8*0.8*(1+ 0.4))/(1- 0.4*0.8) =14.9 hk= d0(1+ 1)- 1bk =8*(1+0.4)- 0.4*14.9 =5.2 因為S=（0.2—0.3）hk=0.9—13.5mm 取輥縫S=1.2mm，橢圓半徑R為： R=((hk)2+(Bk)2)/4(hk-S)=(5.22+14.92)/4*(5.2-1.2)=15.6 槽口圓角

31、為r=1.0—1.5mm,取r=1.0mm型如下圖： 圖3-3 3.成品再前孔確定 圓-橢圓-圓精軋孔型系統成品再前孔為圓孔。 基圓直徑： l 當圓鋼的直徑d0=8—12時，D3=H3=（1.18—1.22）d0 l 當圓鋼的直徑d0=13—30時，D3= H3=（1.21—1.26）d0 式中:d0為成品圓鋼直徑； 孔型寬度：bk3=(1.15—1.28) D3 從而：D3= H3=（1.18—1.22）d0=1.2*8=9.6mm bk3=(1.15—1.28) d0=1.25*8=10.0

32、mm 取輥縫S=1.5m θ=ρ+α = = =26.8 孔型如下圖： 圖3-4 3.4.2延伸孔型設計 下面根據延伸孔各道次的軋件尺寸，再根據以下各表來求延伸孔各道次的孔型尺寸： 1.箱形孔的構成 表 3-8 參數名稱及單位 關 系 式 說明 孔型高度（mm） hk=h軋件=hz， B—來料寬 y=10--20% --軋輥名義直徑

33、 孔型槽底寬度（mm） =B-(0~6) 孔型槽口寬度（mm） BK=bz+Δ=B=Δb+Δ， Δ=5--8，Δb=βΔh 孔型側壁斜度 y= 孔型槽底圓角半徑（mm） R=(0.1--0.2)hK 孔型槽口圓角半徑（mm） r=(0.05--0.11)hK 輥縫（mm） S=(0.012--0.02)D0或按軋機彈跳值選，大中型開坯機：S=8--15，小型開坯機：S=5--10。 軋槽底凸值（mm） f=0—6 2. 立方孔型的構成 由于兩條對角線上軋件的溫度、溫降及軋輥的磨損不一致，孔型構成高度應稍小于構成寬度，即h=(1.4～1.41)a，b=(1

34、.41～1.42)a，相當于頂角為9030′。 表3-9 參數名稱及單位 關 系 式 說明 方孔對角高度（mm） h=(1.4～1.41)a a—方軋件邊長 方孔對角寬度（mm） b=(1.41～1.42)a 孔型高度（mm） hk=h-0.828R 軋槽寬度（mm） Bk=b-s 孔型圓角半徑（mm） R=(0.1～0.2)h，r=(0.1～0.35)h 輥縫（mm） s=0.1a 3.菱形孔的構成 圖3-5 為了簡化計算，將前面計算出的菱形軋件尺寸

35、看成是孔型尖角處的尺寸: 校核時，若發(fā)現bz＞Bk，則要修改孔型，取Bk＝（1.088～1.11）bz，即相當于充滿度為0.9～0.92(δ=bz/BK)。 表3-10 參數名稱及單位 關 系 式 說明 孔型高度（mm） h=hz，b=bz（h、b――孔型構成尺寸） a— 方軋件邊長 tan( /2)=h/b 軋槽寬度（mm） Bk(bk)=b(1-S/h) 菱形邊長（mm） hk=h-0.828R 孔型頂角 α＝180- 孔型圓角半徑（mm） R＝（0.1～0.2）h，r=(0.

36、1～0.35)h 輥縫（mm） S=(0.1～0.2)hz（或按彈跳情況選?。? 4橢圓孔的構成 表3-11 參數名稱及單位 關 系 式 說明 孔型高度（mm） hk=hz hz,bz――孔型構成尺寸 軋槽寬度（mm） Bk=(1.088～1.11)bz 槽口圓角半徑（mm） r=(0.08～0.12)Bk 橢圓半徑（mm） 輥縫（mm） s=(0.2～0.3)hk 5．圓孔型的構成 圖3-6

37、 表3-12 參數名稱及單位 關 系 式 說明 孔型高度（mm） hk=d d—圓孔直徑 孔型寬度（mm） Bk=2R+Δ，Δ=1--4 孔型半徑（mm） R=d/2 孔型外圓角半徑（mm） r=1.5—5.0 直線側壁斜度圓孔型切點對應的擴張角 θ= 輥縫（mm） s=（0.01—0.15）hk 將數據帶入相數應上面各表，求得各延伸孔的孔型尺寸見下表： 表3-13 道次

38、 孔型 hk S θ 1 矩形箱 103.9*161.5 103.9 156.0 170.0 7.0 20.0 10.0 14.5% 2 方箱 115.4 115.4 110.0 123.0 6.0 20.0 10.0 11.9% 3 矩形箱 75.0*127.5 75.0 125.0 137.0 7.0 15.0 8.0 17.7% 4 方箱 85.5 85.5 80.0 95.0 6.0 14.0 7.0 18.9% 5 矩形箱 49.6*96.3 49.6

39、 96.0 102.0 6.0 9.0 5.0 13.8% 6 方箱 60.0 60.0 60.0 70.0 6.0 12.0 6.0 18.5% 7 菱形 30.7*74.6 29.1 60.0 6.0 6.0 10.0 8 立方 42.1 55.1 55.2 4.2 4.6 6.1 9 菱形 22.1*50.1 20.8 41.0 4.0 4.0 7.0 10 立方 30.1 38.1 39.4 3.0 4.9 6.5 11 橢

40、圓 23.5*36.1 23.5 39.7 5.0 28.1 4.0 12 立方 19.2 23.5 25.2 1.9 4.0 5.4 13 橢圓 11.6*23.8 11.6 26.2 2.5 23.1 2.6 14 圓 14.4 14.4 16.0 1.0 7.2 1.5 29.6 15 橢圓 8.4*18.0 8.4 19.8 2.0 18.1 2.0 16 圓 10.6 9.6 10.0 1.5 5.3 1.0 26.8 17

41、 橢圓 6.6*12.6 5.2 14.9 1.2 15.6 1.0 18 圓 8.0 7.9 8.4 1.0 4.0 1.0 27.7 各孔型如下圖 4 校核部分 4.1咬入校核 1. 粗軋，中軋工作輥徑的確定 箱形孔： 方，菱孔 ：Dg=D-F/B 式中： 為軋輥工作直徑 為輥環(huán)直徑 為孔型高度 F—孔件面積 B—孔件寬度 2.預精軋，精軋工作輥徑的確定 橢

42、圓孔： 圓孔： 式中： 為軋輥工作直徑 為輥環(huán)直徑 為孔型高度 根據以上公式計算工作輥直徑（此次選取粗軋機軋輥直徑為500mm，中軋機軋輥直徑為400mm,精軋機軋輥直徑為300mm）如下表 表4-1 道次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工作輥直徑 411.7 401.9 436.3 427.3 457.8 449.0 367.9 357.8 375.6 道次 10 11 12 13 14 15 16 17 18 工作輥直徑

43、369.9 372.4 380.8 287.4 283.4 291.7 288.5 294.1 292.1 因為咬入角α=arccos（1-Δh/D） 式中：Δh—道次壓下量，mm D—軋輥工作輥徑,mm 又因為摩擦系數f=k1k2k3（1.05-0.0005t） 式中：k1：軋輥材質與表面狀態(tài)影響系數，鋼輥為1，鐵輥為0.8 k2：軋制速度影響系數。 k3：軋件化學成分的影響系數。 t：軋制溫度，C。 對于鑄鋼輥和表面粗糙鋼棍：f= 1.05-0.00

44、05t 對冷硬鑄鋼棍和表面光滑鋼軋輥：f=0.8（1.05-0.0005t） 對研磨鋼軋輥：f=0.55（1.05-0.0005t） 由于是鑄鋼輥，因此f= 1.05-0.0005t 因為S愛克隆德公式使用范圍：軋件溫度大于等于800℃，軋件材質為碳鋼（其化學成分中Mn不超過1％及Cr不超過2～3％），軋制速度不超過20m/s。 由于高線軋制的工藝特性，軋制過程中的溫度難以用公式來計算。所以，在此以同類車間生產實際中采集的數據來大概確定各道次的溫度，詳見下表 表4-2 道次 1 2 3

45、4 5 6 7 8 9 軋制溫度（℃） 1050 1044 1039 1034 1027 1023 1015 1009 1003 道次 10 11 12 13 14 15 16 17 18 軋制溫度（℃） 997 992 988 980 971 962 954 945 940 所以極限咬入條件為：α≤arctanf=β 表4-3 道次\參數 Δh α（度） f β（度） 能否咬入 1 46.1 27.4 0.53 27.7 能 2

46、46.1 27.7 0.53 27.8 能 3 40.4 24.9 0.53 27.9 能 4 43.0 25.9 0.53 28.1 能 5 35.9 22.8 0.54 28.2 能 6 36.3 23.2 0.54 28.3 能 7 29.3 23.0 0.54 28.5 能 8 32.5 24.6 0.55 28.6 能 9 20.0 18.8 0.55 28.7 能 10 20.0 18.9 0.55 28.9 能 11 6.6 10.8 0.55 29.0 能

47、 12 16.9 17.1 0.56 29.1 能 13 7.6 13.2 0.56 29.2 能 14 9.4 14.8 0.56 29.4 能 15 6.0 11.6 0.57 29.6 能 16 7.4 13.0 0.57 29.8 能 17 4.0 9.5 0.58 30.0 能 18 4.6 10.2 0.58 30.1 能 4.2軋輥校核 在完成某個新產品的孔型設計時，或對軋機進行技術改造時，必須對軋輥強度驗算以判定工藝規(guī)程設計的合理性。 根據前面的配輥情況可知，每架軋機的軋輥都有多個軋槽，

48、由各個軋槽過鋼時，軋制壓力及軋制力矩均相同，且根據材料力學的有關知識可知：當中間軋槽過鋼時，軋輥危險面的彎矩最大，軋輥最危險。在型鋼生產中，通常把軋輥上的軋制力當成是集中力來看待[8]。 4.2.1軋制壓力的計算 1、計算單位軋制壓力，采用艾克隆德公式 式中：m—外摩擦影響系數， 其中：f—軋件與軋輥間的摩擦系數，由咬入校核知 f=1.05-0.0005t R—軋輥的工作半徑 Δh—每道次的平均壓下量 H , h--坯料軋前后的平均高度 k—靜壓力下單位變形

49、抗力，為 k= Mpa 其中：C、為碳、錳、鉻的含量，采用45號鋼。 --被軋鋼材的粘度系數，經驗式為=0. 1(14-0.01t) c N.s/mm2 其中：t—軋制溫度 c—軋制速度系數 軋制速度的選取見下表 表4-4 軋制速度 <6m/s 6~10 10~15 15~20 系數（c） 1 0.8 0.65 0.6 --平均變形速度 其中：v—軋件速度即為平均工作輥徑的線速度 軋輥速度分配(連軋常數) 確定最后架即18架軋制

50、速度=20m/s,忽略前滑與推拉的影響， 連軋常數 C==50.320=1006.0 由公式，求出各道次軋件的線速度（單位：m/s） =1006.0/17308=0.1，同理計算其他道次軋件速度。見下表 表4-5 道次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 速度 0.06 0.08 0.10 0.14 0.20 0.0.29 0.42 0.57 0.82 道次 10 11 12 13 14 15 16 17 18 速度 1.11 1.78 2.6

51、1 4.37 6.12 8.58 11.58 15.04 20.00 2、計算接觸面積 按公式：， 其中：F—接觸平均面積 B、b—軋件來料寬、軋出寬 5 結語 本文針對高線軋制圓鋼孔型設計，我首先拿到方案對方案有了初步的了解；其次網上查閱資料對圓鋼孔型設計有了初步的了解；再次根據任務書到圖書館查閱資料，借參考文獻，做好課程設計開始前的必要準備；最后對各部分進行了詳細地設計與分析。

52、通過本次課程設計，我基本掌握了高線軋制圓鋼的孔型設計步驟，軋件斷面計算，孔型設計計算，咬入校核，軋輥校核等。在獲得新的知識的同時還復習了以前學過的知識，提高了自己對知識的綜合運用以及自身的實踐能力。通過此次課程設計，我收獲了很多。因為經過這次設計，我不僅掌握了型鋼設計的具體內容和主要方法，還學會了一些課堂里學不到的知識和解決實際問題的方法和基本思路，充分鍛煉了自己的創(chuàng)新能力，解決實際問題的能力，查閱資料的能力。 通過翻閱有關資料，和肖玄老師的指導，我對孔型設計計算，軋制力矩計算，軋輥校核等都有了更深的了解，為畢業(yè)設計打下堅實的基礎，也為以后走上工作崗位奠定基礎。

53、 參考文獻 [1] 徐春，王全勝，張弛.型鋼孔型設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008. [2] 胡彬.型鋼孔型設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010. [3] 白光潤. 型鋼孔型設計[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1995. [4] 許云祥.型鋼孔型設計[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993. [5] 趙松筠，唐文林. 型鋼孔型設計[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1993. [6] 袁康. 軋鋼車間設計基礎[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1999. [7] 劉寶桁．軋鋼機械設備[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2004.9． [8] 康永林.軋制工程學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.