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

2、本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題　目 8mm圓鋼孔型設(shè)計(jì) 1、課程設(shè)計(jì)的目的 通過本課程設(shè)計(jì)教學(xué)所要達(dá)到的目的是：1、訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理、金屬塑性成型原理、金屬凝固原理、成型工藝設(shè)備及設(shè)計(jì)等課程的理論知識(shí)獨(dú)立思考、分析、初步解決材料成型工藝問題的技能，提高運(yùn)算、設(shè)計(jì)繪圖能力及查閱資料的技能；2、使學(xué)生熟練掌握工藝設(shè)計(jì)的步驟和方法；3、培養(yǎng)學(xué)生以理論為基礎(chǔ)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想。4、為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎(chǔ)。 2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等） 內(nèi)容： 1、根據(jù)所選的題目查閱相關(guān)

3、的資料，認(rèn)真理解題目的意圖。 2、按要求設(shè)計(jì)計(jì)算出相應(yīng)的軋制規(guī)程（孔型圖）。 3、對(duì)照生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合評(píng)定、總結(jié)。 要求： 1、設(shè)計(jì)過程中要做到嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、切合實(shí)際。 2、要有一定的突破及創(chuàng)新。 3、設(shè)計(jì)說明書要嚴(yán)格按要求書寫。 3、主要參考文獻(xiàn) [1]《軋鋼車間設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，袁康，北京鋼鐵學(xué)院壓力加工系 [2]《板帶鋼軋制工藝指導(dǎo)書》，李登超 [3]《擠壓工藝及模具》，賈俐俐等，機(jī)械工業(yè)出版社 [4]《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》，模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)，機(jī)械工業(yè)出版社 [5]《塑性成形工藝與模具設(shè)計(jì)》，高錦張等，機(jī)械工業(yè)出版社 4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃 第一周

4、： 1、認(rèn)真領(lǐng)會(huì)指導(dǎo)書中所給題目的內(nèi)容，查閱相關(guān)的資料。 2、根據(jù)自己的理解形成初步的設(shè)計(jì)方案。 第二周： 1、對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。 2、書寫設(shè)計(jì)說明書。 指導(dǎo)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(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間：2013 年 11月15日 課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表 題目名稱

5、 8mm圓鋼孔型設(shè)計(jì) 評(píng)分項(xiàng)目 分值 得分 評(píng)價(jià)內(nèi)涵 工作 表現(xiàn) 20% 01 學(xué)習(xí)態(tài)度 6 遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。 02 科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研 7 通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。 03 課題工作量 7 按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。 能力 水平 35% 04 綜合運(yùn)用知識(shí)的能力 10 能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。 05 應(yīng)用文獻(xiàn)的能力 5 能獨(dú)立查閱相關(guān)文

6、獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。 06 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力 5 能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。 07 計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。 08 對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力） 10 具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。 成果 質(zhì)量 45% 09 插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度 5

7、 符合本專業(yè)相關(guān)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(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量 30 綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。 11 創(chuàng)新 10 對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。 成績(jī) 指導(dǎo)教師評(píng)語 指導(dǎo)教師簽名： 年　月　日 摘 要 型鋼是經(jīng)各種塑性加工成形的具有一定斷面形狀和尺寸的直條實(shí)心鋼材，是重要的鋼材產(chǎn)品之一，它被廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。圓鋼屬于簡(jiǎn)單斷面型鋼的一種，在工業(yè)生產(chǎn)

8、中，自然缺少不了孔型設(shè)計(jì)這一步驟。軋制圓鋼的孔型系統(tǒng)有多種，應(yīng)根據(jù)直徑、用途、鋼號(hào)及軋機(jī)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(chǎn)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(chǎn)數(shù)量很少。 關(guān)鍵詞：型鋼、圓鋼、孔型設(shè)計(jì)。 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(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求和方法 7 2.1設(shè)計(jì)目的 7 2.2孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容 7 2.3孔型設(shè)計(jì)的要求 7 2.4孔型的設(shè)計(jì)方法 8 3.孔型設(shè)計(jì) 8 3.1孔型設(shè)計(jì)的一般步驟 8 3.2孔型設(shè)計(jì)系統(tǒng) 9 3.3軋件斷面尺寸 9 3.3.1確定各道次延伸系數(shù) 9 3.3.2確定各道次軋件的斷面面積 10 3.4孔型設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.4.1精軋孔型設(shè)計(jì) 12 3.4.2延伸孔型設(shè)計(jì) 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(jì)算 25 5.結(jié)語 27 參考文獻(xiàn) 28 1緒論 1.1發(fā)展概況 我國是世界上最大的線材生產(chǎn)國，年產(chǎn)量占世界生產(chǎn)總量三分之一以上，線材也是我國第二大鋼材生產(chǎn)品種，在國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量的比重一直較高。但由于資金及認(rèn)識(shí)的滯后，我國僅有為數(shù)不多的幾家線材廠能生產(chǎn)出高檔次的線材產(chǎn)品，因此我國有時(shí)還需要從國外進(jìn)口少量簾線鋼絲、鋼絞線、鍍鋅鋼絲等硬線產(chǎn)品。 高線，即是高速線材，是指用“高速無扭軋機(jī)”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(dá)到0

11、.02mm），在軋制過程中可通過調(diào)整工藝參數(shù)（特別是在冷卻線上）來保證產(chǎn)品的不同要求。 鋼坯在軋機(jī)上通過軋輥的孔槽經(jīng)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(shè)計(jì)稱為孔型設(shè)計(jì)?？仔驮O(shè)計(jì)在型鋼中的作用不僅是將鋼錠或鋼坯在所設(shè)計(jì)的軋輥孔型中經(jīng)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(chǎn)品，同時(shí)它對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、軋機(jī)生產(chǎn)能力、金屬消耗、能耗、產(chǎn)品成本和勞動(dòng)條件等都有直接至關(guān)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(zhǎng)度方向帶有錐度，這就造成以

12、鋼錠為原料生產(chǎn)線材時(shí)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(chǎn)方式已被淘汰。 鋼坯經(jīng)粗軋機(jī)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(chǎn)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(dòng)條件改善、生產(chǎn)率提高。因此本設(shè)計(jì)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(zhǎng)度，但斷面過大使軋制道次增加，機(jī)架數(shù)增加，投資加大。斷面小則長(zhǎng)度大。此次設(shè)計(jì)的斷面尺寸為150mm2。 坯料長(zhǎng)受加熱爐寬度限制，一般不超過12m的加熱爐技術(shù)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(guān)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(duì)車間生產(chǎn)能力和技術(shù)水平起決定作用，出口速度高，可以增大盤重，提高產(chǎn)量。而且相應(yīng)提高了入口速度，避免粗軋輥速度低，產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)猃斄?。但控制水平要求也相?yīng)提高?？紤]先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性，采用坯料長(zhǎng)12m。 故最終選擇150方長(zhǎng)12m的方坯[3]。 2. 孔型設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求和方法 2.1孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容 通過本課程設(shè)計(jì)教學(xué)所要達(dá)到的目的是：1、訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理、金屬塑性成型原理、金屬凝固原理、成型工藝設(shè)備及設(shè)計(jì)等課程的理論知識(shí)獨(dú)

14、立思考、分析、初步解決材料成型工藝問題的技能，提高運(yùn)算、設(shè)計(jì)繪圖能力及查閱資料的技能；2、使學(xué)生熟練掌握工藝設(shè)計(jì)的步驟和方法；3、培養(yǎng)學(xué)生以理論為基礎(chǔ)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想。4、為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎(chǔ)。 2.2孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容 孔型設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： （1）斷面孔型設(shè)計(jì)。根據(jù)鋼坯和成品的斷面形狀、尺寸及產(chǎn)品性能的要求，選擇孔型系統(tǒng)，確定道次，分配各道次的變形量和設(shè)計(jì)各孔型的形狀和尺寸。 （2）軋輥孔型設(shè)計(jì)。根據(jù)斷面孔型設(shè)計(jì)，確定孔型在每個(gè)機(jī)架上的配置方式、數(shù)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(chǎn)量和最

15、佳的產(chǎn)品質(zhì)量。 （3）軋輥輔件設(shè)計(jì)：主要是導(dǎo)衛(wèi)裝置設(shè)計(jì)。為了保證軋件能順利穩(wěn)定地進(jìn)出孔型，或使軋件能在進(jìn)出孔型時(shí)扭轉(zhuǎn)一定的角度，必須正確地設(shè)計(jì)導(dǎo)衛(wèi)裝置的形狀、尺寸和在軋機(jī)上的固定方式。 2.3孔型設(shè)計(jì)的要求 1) 得到符合要求的形狀，精確的尺寸，良好的表面質(zhì)量和內(nèi)部組織以及力學(xué)性能均佳的優(yōu)質(zhì)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(gè)道次，然后隨軋制順序逐漸減少變形量； 3) 采用形狀簡(jiǎn)單的孔型，專用孔型的數(shù)量要適當(dāng)； 4) 道次數(shù)與翻鋼程序及次數(shù)要合理； 5) 軋件在孔型中的狀態(tài)應(yīng)力穩(wěn)定； 6) 生產(chǎn)型鋼品種多的型鋼軋機(jī)，其孔型的共用性應(yīng)廣泛；

16、 7) 要考慮軋機(jī)的調(diào)整。 8) 軋制工藝穩(wěn)定，生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，軋鋼機(jī)調(diào)整方便，并使軋機(jī)具有盡可能高的生產(chǎn)能力。 9) 使軋制能耗和軋輥消耗最低。 10) 勞動(dòng)條件好，安全，便于實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化、自動(dòng)化操作。 為達(dá)到上述要求，獲得最佳的效果，應(yīng)掌握金屬在孔型中的變形規(guī)律和孔型設(shè)計(jì)的方法步驟外，還必須熟悉軋機(jī)設(shè)備工藝特點(diǎn)和操作習(xí)慣，針對(duì)具體軋機(jī)工藝特點(diǎn)和操作條件進(jìn)行相應(yīng)的孔型設(shè)計(jì)，并在實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善[4]。 2.4孔型的設(shè)計(jì)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(duì)稱面形狀，利用延伸孔型系統(tǒng)間隔出方的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中間方斷面，然后再設(shè)計(jì)每對(duì)方間的其它斷面

17、2．經(jīng)驗(yàn)法 在估計(jì)各道次變形基本準(zhǔn)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(shù)的確定是關(guān)鍵。對(duì)于變形復(fù)雜的孔型采用等效或相似或移動(dòng)體積法等加以變換。 此次設(shè)計(jì)中就采用中間夾扁法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3. 孔型設(shè)計(jì) 3.1孔型設(shè)計(jì)的一般步驟 （1） 了解產(chǎn)品的技術(shù)條件 。 （2） 選擇合理的孔型系統(tǒng) 。每種孔型系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，影響到產(chǎn)量，質(zhì)量，方案對(duì)比。 （3） 根據(jù)坯料與成品（指主要產(chǎn)品）計(jì)算總延伸系數(shù)，以及軋制道次，并合理分配在各軋機(jī)上。 （4） 分配延伸系數(shù)。原則:考慮塑性,咬入,輥強(qiáng),電機(jī),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=μ1·μ2·μ3·…·μn 。 （5） 軋件面積計(jì)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(shè)計(jì)出各個(gè)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(yàn)校核 。 （9） 軋輥輔件設(shè)計(jì)[5]。 3.2孔型設(shè)計(jì)系統(tǒng) 生產(chǎn)圓鋼的孔型系統(tǒng)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(jìn)入精軋孔創(chuàng)造良好的條件。 延伸孔型系

19、統(tǒng)包括箱形孔型系統(tǒng)、菱-方孔型系統(tǒng)、菱-菱孔型系統(tǒng)、橢圓-方孔型系統(tǒng)、六角-方孔型系統(tǒng)、橢圓-圓孔型系統(tǒng)。 圓鋼精軋孔型系統(tǒng)：方-橢-圓孔型系統(tǒng)、圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)、橢圓-立橢圓-橢圓-圓孔型系統(tǒng)、萬能孔型系統(tǒng)[6]。 3.3軋件斷面尺寸 3.3.1確定各道次延伸系數(shù) 本設(shè)計(jì)用150*150mm的方坯軋制f8mm的圓鋼 第一步：計(jì)算總延伸系數(shù) må= F0/ Fn==447.62 根據(jù)本軋機(jī)的布置形式和選擇的孔型系統(tǒng)，參考有關(guān)廠的延伸系數(shù)，取平均延伸系數(shù)=1.4，則軋制道次數(shù)為: 取18道次 第二步：分品種選擇孔型系統(tǒng)分配延伸系數(shù) 孔型系統(tǒng)選擇為：

20、 矩形箱1 — 方箱2—矩形箱3—方箱4—矩形箱5—方箱6—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(gè)孔型系統(tǒng)可分為粗軋、中軋和精軋三部分。 粗軋孔型系統(tǒng)：采用箱型孔型系統(tǒng)解決開花頭子問題，以及有利于去除表面在加熱時(shí)形成的一次氧化鐵皮。 中軋孔型系統(tǒng)：采用菱--方孔型系統(tǒng)，產(chǎn)品斷面尺寸精確，夾持作用好、軋制穩(wěn)定、調(diào)整操作方便、導(dǎo)衛(wèi)要求不嚴(yán)，延伸系數(shù)較大（相對(duì)于相同面積孔型）。 精軋孔型系統(tǒng)：對(duì)合金鋼采用橢圓—圓孔型系統(tǒng)，這是因?yàn)殡m然延伸系數(shù)小，但變形緩和能保證產(chǎn)品質(zhì)量。 第三步：分配延伸系數(shù)：

21、 表3-1延伸系數(shù) 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(shù) 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?yàn)椋? 所以：方形軋件斷面尺寸：斷面面積 F

22、i=Fi-2 斷面邊長(zhǎng) = 可得：F2=13314.0mm2 , a2=115.4mm同理計(jì)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(zhǎng) =115.4 =85.5 =60.0 =42.1 =30.1 =19.2 可得：F2=13314.0mm

23、2 , a2=115.4mm同理計(jì)算出其它方形軋件斷面尺寸，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(jì)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

24、-1 得其他道次面積： F1=F0/=150*150/1.3=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(shè)計(jì)計(jì)算 3.4.1精軋孔型設(shè)計(jì) 1．成品孔型設(shè)計(jì) 圓鋼成品孔型是圓鋼成品孔型設(shè)計(jì)的好壞直接影響到成品的尺寸精度、軋機(jī)調(diào)整和孔型壽

25、命。設(shè)計(jì)圓鋼成品孔型時(shí)，一般應(yīng)考慮到使橢圓度變化最小，并且能充分利用所允許的偏差范圍，即能保證調(diào)整范圍最大。為了減少過充滿和便于調(diào)整，圓鋼成品孔型的形狀采用帶有擴(kuò)張角的圓形孔。 目前廣泛采用的成品孔構(gòu)成方法有兩種，一種是雙半徑圓弧法，另一種是由孔型兩側(cè)用切線連結(jié)的擴(kuò)張角法，如圖3—1所示。雙半徑圓弧法長(zhǎng)期以來是圓鋼成品孔慣用的設(shè)計(jì)方法，但隨著對(duì)圓鋼產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，這種方法不適應(yīng)高精度圓鋼的生產(chǎn)，因?yàn)檫@種成品孔的設(shè)計(jì)造成公差帶減少，調(diào)整范圍變窄，成品尺寸難以控制[7]。 圖3-1 由孔型兩側(cè)用切線連結(jié)的擴(kuò)張角法具有的優(yōu)點(diǎn)是

26、： 1. 作圖簡(jiǎn)單，便于制作軋槽樣板； 2. 其中心張角比較小，使軋件的真圓度提高，軋制時(shí)金屬超出標(biāo)準(zhǔn)圓的部位比較少； 3. 增大了測(cè)壓作用，使限制軋件寬展的作用加強(qiáng)，更有利于控制成品寬度方向的尺寸； 4. 軋件充滿孔型時(shí)，輥縫斜線直徑仍不會(huì)超出公差范圍； 5. 可以減少因孔型磨損后在中心張角30°對(duì)應(yīng)的圓周上直徑超出公差范圍的現(xiàn)象。 因此本設(shè)計(jì)中采用由孔型兩側(cè)用切線連結(jié)的擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)直徑，mm； Δ-為負(fù)公差，mm; 1.007~1.02為熱膨

27、脹系數(shù)，其具體數(shù)值根據(jù)終軋溫度和鋼種而定，各種鋼可取為： 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(jù)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(kuò)張角θ，一般可取為=20°~30°，但總是小于θ=30° 從而：按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB702—

28、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-(0~1.0)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(guān)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&

29、#186; 外圓半徑：r=1 孔型如下圖： 圖3-2 2.圓鋼成品前孔的構(gòu)成 橢圓的成品前孔是橢圓孔型，用絕對(duì)寬展系數(shù)計(jì)算法確定成品前圓孔。 Bk=A+ ß2△h2=(A(1+ ß2)- d0ß2(1+ ß1))/(1- ß1 ß2) 式中：A為K3孔的方坯或圓坯直徑； ß1為成品孔的絕對(duì)寬展系數(shù)，見下表。 ß2為橢圓孔型的絕對(duì)寬展系數(shù)，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

30、型中的寬展系數(shù) 孔型 成品孔 橢圓孔 圓孔 ß 0.3—0.5 0.8—1.2 0.4—0.5 hk=d0- ß1△h1=d0- ß1(bk-d0)=d0(1+ ß1)- ß1bk 式中：d0為成品孔直徑； △h1為成品孔壓下量。 從而： 取ß1=0.4；ß2=0.8，并前面求得r=5.3mm Bk= (A(1+ ß2)- d0ß2(1+ ß1))/(1- ß1 ß2) = (10.6(1+ 0.8)-8*0.8*(1+ 0.4

31、))/(1- 0.4*0.8) =14.9 hk= d0(1+ ß1)- ß1bk =8*(1+0.4)- 0.4*14.9 =5.2 因?yàn)镾=（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(tǒng)成品再前孔為圓

32、孔。 基圓直徑： l 當(dāng)圓鋼的直徑d0=8—12時(shí)，D3=H3=（1.18—1.22）d0 l 當(dāng)圓鋼的直徑d0=13—30時(shí)，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=10.0mm 取輥縫S=1.5m θ=ρ+α = = =26.8º 孔型如下圖： 圖3-4 3.4.2延伸孔型設(shè)計(jì) 下面根據(jù)

33、延伸孔各道次的軋件尺寸，再根據(jù)以下各表來求延伸孔各道次的孔型尺寸： 1.箱形孔的構(gòu)成 表 3-8 參數(shù)名稱及單位 關(guān) 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 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(cè)壁斜度 y= 孔型槽底圓角半徑（mm） R=

34、(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(jī)彈跳值選，大中型開坯機(jī)：S=8--15，小型開坯機(jī)：S=5--10。 軋槽底凸值（mm） f=0—6 2. 立方孔型的構(gòu)成 由于兩條對(duì)角線上軋件的溫度、溫降及軋輥的磨損不一致，孔型構(gòu)成高度應(yīng)稍小于構(gòu)成寬度，即h=(1.4～1.41)a，b=(1.41～1.42)a，相當(dāng)于頂角為90°30′。 表3-9 參數(shù)名稱及單位 關(guān) 系 式 說明 方孔對(duì)

35、角高度（mm） h=(1.4～1.41)a a—方軋件邊長(zhǎng) 方孔對(duì)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(gòu)成 圖3-5 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將前面計(jì)算出的菱形軋件尺寸看成是孔型尖角處的尺寸: 校核時(shí)，若發(fā)現(xiàn)bz＞Bk，則要修改孔型，取Bk＝（1.088～1.11）bz，即相當(dāng)于充滿度為0.9～0.92(δ=bz/BK)。

36、 表3-10 參數(shù)名稱及單位 關(guān) 系 式 說明 孔型高度（mm） h=hz，b=bz（h、b――孔型構(gòu)成尺寸） a— 方軋件邊長(zhǎng) tan(ß /2)=h/b 軋槽寬度（mm） Bk(bk)=b(1-S/h) 菱形邊長(zhǎng)（mm） hk=h-0.828R 孔型頂角 α＝180°- ß 孔型圓角半徑（mm） R＝（0.1～0.2）h，r=(0.1～0.35)h 輥縫（mm） S=(0.1～0.2)hz（或按彈跳情況選?。? 4橢圓孔的構(gòu)成

37、 表3-11 參數(shù)名稱及單位 關(guān) 系 式 說明 孔型高度（mm） hk=hz hz,bz――孔型構(gòu)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(gòu)成 圖3-6 表3-12 參數(shù)名稱及單位 關(guān) 系 式 說明 孔型高度（mm） hk=d d—圓孔直徑 孔型寬度（mm） B

38、k=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(cè)壁斜度圓孔型切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)張角 θ= 輥縫（mm） s=（0.01—0.15）hk 將數(shù)據(jù)帶入相數(shù)應(yīng)上面各表，求得各延伸孔的孔型尺寸見下表： 表3-13 道次 孔型 hk S θ 1 矩形箱 103.9*161.5 103.9 156.0 170.0 7.0

39、 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 96.0 102.0 6.0 9.0 5.0 13.8% 6 方箱 60.0 60.0 60.0 70.0

40、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 橢圓 23.5*36.1 23.5 39.7 5.0 28.1 4.0 12 立方 19.2 23.5 25

41、.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 29.6º 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 26.8º 17 橢圓 6.6*12.6 5.2 14.9 1.2 15.6 1.0 18 圓 8.0

42、 7.9 8.4 1.0 4.0 1.0 27.7º 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(yù)精軋，精軋工作輥徑的確定 橢圓孔： 圓孔： 式中： 為軋輥工作直徑 為輥環(huán)直徑 為孔型高度

43、 根據(jù)以上公式計(jì)算工作輥直徑（此次選取粗軋機(jī)軋輥直徑為500mm，中軋機(jī)軋輥直徑為400mm,精軋機(jī)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 369.9 372.4 380.8 287.4 283.4 291.7 288.5 294.1

44、 292.1 因?yàn)橐虢铅?arccos（1-Δh/D） 式中：Δh—道次壓下量，mm D—軋輥工作輥徑,mm 又因?yàn)槟Σ料禂?shù)f=k1k2k3（1.05-0.0005t） 式中：k1：軋輥材質(zhì)與表面狀態(tài)影響系數(shù)，鋼輥為1，鐵輥為0.8 k2：軋制速度影響系數(shù)。 k3：軋件化學(xué)成分的影響系數(shù)。 t：軋制溫度，Cº。 對(duì)于鑄鋼輥和表面粗糙鋼棍：f= 1.05-0.0005t 對(duì)冷硬鑄鋼棍和表面光滑鋼軋輥：f=0.8（1.05-0.0005t） 對(duì)研磨鋼軋輥：

45、f=0.55（1.05-0.0005t） 由于是鑄鋼輥，因此f= 1.05-0.0005t 因?yàn)镾·愛克隆德公式使用范圍：軋件溫度大于等于800℃，軋件材質(zhì)為碳鋼（其化學(xué)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(jì)算。所以，在此以同類車間生產(chǎn)實(shí)際中采集的數(shù)據(jù)來大概確定各道次的溫度，詳見下表 表4-2 道次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 軋制溫度（℃） 1050 1044 103

46、9 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(shù) Δh α（度） f β（度） 能否咬入 1 46.1 27.4 0.53 27.7 能 2 46.1 27.7 0.53 27.8 能 3 40.4 24.9

47、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 12 16.9 17.1 0.56 29.1 能 13 7.6 1

48、3.2 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(gè)新產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)時(shí)，或?qū)垯C(jī)進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，必須對(duì)軋輥強(qiáng)度驗(yàn)算以判定工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的合理性。 根據(jù)前面的配輥情況可知，每架軋機(jī)的軋輥都有多個(gè)軋槽，由各個(gè)軋槽過鋼時(shí)，軋制壓力及軋制力矩均相同，且根據(jù)材料力學(xué)的有關(guān)知識(shí)可知：當(dāng)中間軋槽

49、過鋼時(shí)，軋輥危險(xiǎn)面的彎矩最大，軋輥?zhàn)钗ｋU(xiǎn)。在型鋼生產(chǎn)中，通常把軋輥上的軋制力當(dāng)成是集中力來看待[8]。 4.2.1軋制壓力的計(jì)算 1、計(jì)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(shù)， 其中：f—軋件與軋輥間的摩擦系數(shù)，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—靜壓力下單位變形抗力，為 k= Mpa 其中：C、為碳、錳、鉻的含量，采用45號(hào)鋼。

50、 --被軋鋼材的粘度系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)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(shù) 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(shù)（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(shù)) 確定最后架即18架軋制速度=20m/s,忽略前滑與推拉的影響， 連軋常數(shù) C==50

51、.3×20=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(jì)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 2.61 4.37 6.12 8.58 11.58

52、 15.04 20.00 2、計(jì)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(jié)語 本文針對(duì)高線軋制圓鋼孔型設(shè)計(jì)，我首先拿到方案對(duì)方案有了初步的了解；其次網(wǎng)上查閱資料對(duì)圓鋼孔型設(shè)計(jì)有了初步的了解；再次根據(jù)任務(wù)書到圖書館查閱資料，借參考文獻(xiàn)，做好課程設(shè)計(jì)開始前的必要準(zhǔn)備；最后對(duì)各部分進(jìn)行了詳細(xì)地設(shè)計(jì)與分析。 通過本次課程設(shè)計(jì)，我基本掌握了高線軋制圓鋼的孔型設(shè)計(jì)步

53、驟，軋件斷面計(jì)算，孔型設(shè)計(jì)計(jì)算，咬入校核，軋輥校核等。在獲得新的知識(shí)的同時(shí)還復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的知識(shí)，提高了自己對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用以及自身的實(shí)踐能力。通過此次課程設(shè)計(jì)，我收獲了很多。因?yàn)榻?jīng)過這次設(shè)計(jì)，我不僅掌握了型鋼設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容和主要方法，還學(xué)會(huì)了一些課堂里學(xué)不到的知識(shí)和解決實(shí)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(shí)際問題的能力，查閱資料的能力。 通過翻閱有關(guān)資料，和肖玄老師的指導(dǎo)，我對(duì)孔型設(shè)計(jì)計(jì)算，軋制力矩計(jì)算，軋輥校核等都有了更深的了解，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為以后走上工作崗位奠定基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1

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