1、延伸孔型課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 一、概述 一)設(shè)計(jì)目的 延伸孔型課程設(shè)計(jì)是軋鋼工藝課程的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下目的： 1.通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，把在軋鋼工藝學(xué)及軋制原理課程中所學(xué)得的知識(shí)在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中綜合地加以運(yùn)用，使這些知識(shí)得到鞏固、加深和發(fā)展。 2.本次設(shè)計(jì)是學(xué)生在進(jìn)行了機(jī)械零件、加熱爐課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握軋鋼工藝設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為以后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。 二)設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)題目由指導(dǎo)教師根據(jù)具體情況在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給出，一生一題。 三)延伸孔型課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的內(nèi)容 1.延伸孔型系

2、統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 2.軋輥孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算。 3.一架軋機(jī)的配輥圖。 4.斷面孔型圖若干張。 5.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 四)延伸孔型設(shè)計(jì)的一般過(guò)程及時(shí)間安排 1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備(0.5天)1)閱讀和研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)， 明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求， 分析設(shè)計(jì)題目，了解原始數(shù)據(jù)和軋機(jī)類型。 2)復(fù)習(xí)課程有關(guān)內(nèi)容，以熟習(xí)有關(guān)延伸孔型設(shè)計(jì)的方法和步驟；準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)所需要的圖紙、資料和用具；擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃等。 2.延伸孔型的設(shè)計(jì)計(jì)算(3.5天)1)分析各類延伸孔型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的延伸孔型系統(tǒng)。 2)確定最后一個(gè)過(guò)渡孔型中軋件的斷面形狀和尺寸。 3)計(jì)算確定各道軋件尺寸。 4)確定各孔型尺寸。 3軋輥孔型設(shè)計(jì)（配輥，1天）

3、4.繪制斷面孔型圖(2天)： 1).繪制斷面孔型圖。 2).標(biāo)注尺寸。 5.繪制配輥圖(2天)： 選擇一架軋機(jī)繪出配輥圖，并標(biāo)注尺寸。 5.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(1天)整理和編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 二、延伸孔型的設(shè)計(jì)方法 1理論計(jì)算法 延伸孔型系統(tǒng)一般都是間隔出現(xiàn)方或圓孔型，設(shè)計(jì)時(shí)首先設(shè)計(jì)計(jì)算出方（圓）孔型中軋件的斷面尺寸，然后根據(jù)相鄰兩個(gè)方（圓）軋件尺寸計(jì)算出中間軋件的斷面尺寸，最后根據(jù)軋件斷面形狀和尺寸構(gòu)成孔型。 2經(jīng)驗(yàn)法 首先制定壓下規(guī)程（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分配各道壓下量確定翻鋼程序），確定各道軋件尺寸，最后根據(jù)軋件尺寸構(gòu)成孔型。其中寬展量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定也可按公式計(jì)算。 該法特點(diǎn)是孔型共用程度大，現(xiàn)場(chǎng)上經(jīng)

4、常采用。 三、延伸孔型的設(shè)計(jì)步驟 本次延伸孔型課程設(shè)計(jì)采用理論計(jì)算法。 軋制生產(chǎn)過(guò)程中，為獲得某一斷面的成品，通常要有一定數(shù)量的精軋孔型和造型孔型，而在精軋孔型之前的延伸孔型則是把大斷面的鋼錠或鋼坯軋成第一個(gè)精軋孔型所需的軋件斷面形狀和尺寸。延伸孔型通常有箱形(方箱和矩箱)、方形、菱形、橢圓形、六角形及圓形等。延伸孔型系統(tǒng)就是這些孔型的組合。延伸孔型設(shè)計(jì)的目的就是要確定出延伸孔型的數(shù)目(道次數(shù))、形狀和尺寸。一般按下列步驟進(jìn)行。 一)選擇延伸孔型系統(tǒng) 延伸孔型系統(tǒng)有：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-橢圓孔型系統(tǒng)及混合孔型系

5、統(tǒng)等，究竟用哪種孔型系統(tǒng)合理，要根據(jù)具體的軋制條件如軋機(jī)型式、軋輥直徑、軋制速度、電機(jī)能力、軋機(jī)前后輔助設(shè)備、原料尺寸、鋼種、生產(chǎn)技術(shù)水平及操作習(xí)慣等來(lái)確定。 1.箱形孔型系統(tǒng) 箱形孔型系統(tǒng)具有可在同一孔型中軋制多種尺寸不同的軋件，共用性大，可以減少孔數(shù)，減少換孔或換輥次數(shù)，有利于提高軋機(jī)的作業(yè)率；在軋件斷面相等的條件下，與其他孔型系統(tǒng)的孔型相對(duì)比，箱形孔型系統(tǒng)的孔型在軋輥上的切槽較淺，這樣相對(duì)地提高了軋輥強(qiáng)度，可增大壓下量，對(duì)軋制大斷面的軋件是有利的；在孔型中軋件寬度方向上的變形比墳均勻，同時(shí)因?yàn)榭仔椭懈鞑糠种g的速度差較小，所以孔型的磨損較為均勻，磨損也較少；氧化鐵皮易于脫落；軋件在箱形孔

6、中軋制比在光輥上軋制穩(wěn)定；軋件斷面溫降較為均勻等優(yōu)點(diǎn)，適用于初軋機(jī)、軌梁軋機(jī)、二輥和三輥開(kāi)坯機(jī)、連續(xù)式鋼坯軋機(jī)、中小型或線材軋機(jī)的開(kāi)坯軋型，軋制大中型斷面鋼坯或生產(chǎn)大斷面的成品方鋼；也可以用于型鋼軋機(jī)的前幾道作為延伸孔型，以利于除去軋件上的氧化鐵皮。 箱形孔型的缺點(diǎn)是有時(shí)難以從箱形孔型中軋出幾何形狀精確的方形或矩形斷面的軋件，軋伴斷面愈小，這種現(xiàn)象愈嚴(yán)重，因此箱形孔型不適于軋制要求斷面形狀精確的小軋件。另外軋件在箱形孔型中只能在一個(gè)方向受到壓縮，其側(cè)表面不易平直，有時(shí)出現(xiàn)皺紋，同時(shí)角部的加工也不足。 2.菱-方孔型系統(tǒng) 菱-方孔型系統(tǒng)能軋出四邊平直，角部和斷面準(zhǔn)確的方形斷面軋件，且在同一套孔型

7、中能軋出幾種不同尺寸的方坯和方鋼；軋件在孔型中比較穩(wěn)定，對(duì)于導(dǎo)衛(wèi)裝置要求并不嚴(yán)格。因此主要用于中小型軋機(jī)軋制60608080mm以下的方坯或方鋼，或作為三輥開(kāi)坯機(jī)的后幾個(gè)孔型，即用箱形與菱-方孔型組成混合孔型系統(tǒng)。 菱-方孔型系統(tǒng)的缺點(diǎn)是四面受壓縮，氧化鐵皮不易脫落，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量；菱形軋件角部較尖，冷卻較快，而且角部在軋件斷面上的部位不能變換，軋制某些合金鋼時(shí)易出現(xiàn)角部位裂；與箱形孔系統(tǒng)相對(duì)比，切入軋槽鉸深，影響軋輥強(qiáng)度；軋?jiān)愀魈幑ぷ髦睆讲钶^大，因此孔型磨損不均。 3.橢-方孔型系統(tǒng) 橢-方孔型系統(tǒng)的特點(diǎn)是：變形系數(shù)大；能變換軋件角部的位置；軋件能得到多方向上的壓縮，對(duì)于改善金屬的內(nèi)部組織

8、和提高鋼材的質(zhì)量較為有利；軋件在孔型中所處的狀態(tài)較穩(wěn)定，有利于操作；橢圓孔型在軋輥上的切槽較淺。其缺點(diǎn)是不均勻變形嚴(yán)重；橢圓孔比方孔磨損快等。 橢-方孔型系統(tǒng)常用作小型或線材軋機(jī)的延伸孔型，軋制5070mm以下的斷面。 4.橢-圓孔型系統(tǒng) 橢圓-圓孔型系統(tǒng)中變形較為均勻，軋制前后的斷面形狀過(guò)渡緩和，能防止產(chǎn)生局部應(yīng)力；軋件斷面各處冷卻均勻；氧化鐵皮易于脫落；還可由延伸孔型軋出成品圓鋼，減少了軋輥數(shù)量和換輥次數(shù)。 橢圓-圓孔型系統(tǒng)多用于軋制低塑性的高合金鋼。 5.六角-方孔型系統(tǒng) 六角-方孔型系統(tǒng)中沿軋件寬度方向變形較為均勻，單位壓力、總軋制力和能量消耗都較?。卉堓伳p小且均勻。一般廣泛用于小型

9、和線材軋機(jī)的毛軋或毛軋機(jī)組上，所軋的方件邊長(zhǎng)a=1555mm。常用在箱形系統(tǒng)之后和橢-方系統(tǒng)之前，組成混合孔型系統(tǒng)。 二)確定孔型系統(tǒng)中的方(圓)孔型中的軋件尺寸 1.確定總延伸系數(shù)：。 2.確定平均延伸系數(shù)，計(jì)算軋制道次。 按下表選取延伸系數(shù)和寬展系數(shù)。 孔型系統(tǒng) 平均延伸系數(shù) 寬展系數(shù) 方孔型寬展系數(shù) 箱形 1.151.40.250.450.20.3菱方 1.21.40.30.50.250.4橢方 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.

10、6A400.50.70.40.7A400.651.0橢圓圓 1.31.40.50.950.30.4（圓） 橢立橢 1.151.340.50.60.30.4（立橢） 確定軋制道次：3逐道分配延伸系數(shù)并檢驗(yàn)：4確定方（圓）軋件尺寸： 如上圖所示： ，則：? ， 方件邊長(zhǎng)：圓軋件可以當(dāng)作方軋件處理：三）確定中間軋件尺寸 此處所指的中間軋件是指前后兩個(gè)方（圓）件之間的軋件，可為矩形、菱形、六角形、橢圓等，且所指的中間軋件斷面尺寸是指最高和最寬處尺寸。 1中間軋件一般應(yīng)滿足的條件： 有些例外，如有負(fù)寬展時(shí)。 ?2中間軋件尺寸的確定方法： 箱形孔型（中間軋件為矩形），如圖所示： ，聯(lián)解得： 中間軋件為橢圓

11、、六角形時(shí)（如圖所示）： ? 中間軋件為菱形時(shí)（如圖所示） 公式中各符號(hào)的準(zhǔn)確意義： hz、bz中間軋件的最高和最寬處尺寸（軋件尺寸）； bA、hA、ba、ha方件在孔型中的最高和最寬處尺寸，是軋件尺寸，非孔型尺寸，可取邊長(zhǎng)的1.2倍。 當(dāng)中間孔為菱形時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，均以尖角處的尺寸為準(zhǔn)，這樣，hz、bz、bA、hA、ba、ha均為對(duì)角線尺寸。 四)孔型的構(gòu)成 在確定軋件斷面尺寸之后，根據(jù)各孔中軋件尺寸來(lái)確定孔型尺寸，構(gòu)成孔型。構(gòu)成各孔型時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題： 1.箱形孔的構(gòu)成 扁箱形孔型（矩形孔） hK=h軋件=hz，bK=B-(06)BK=bz+=B=b+，=512，b=hR=(0.10.2)

12、hK，r=(0.050.15)hK，y=1025%S=(0.0120.02)D或按軋機(jī)彈跳值選，大中型開(kāi)坯機(jī)：S=815，小型開(kāi)坯機(jī)：S=510。 方箱形孔型 hK=h軋件=hz，bK=B-(06)BK=bz+=B=b+，=58，b=hR=(0.10.2)hK，r=(0.050.1)hK，y=1020%矩、方孔型的凸度 使用凸度的目的：在輥道上運(yùn)行平穩(wěn)，防止翻鋼后出現(xiàn)過(guò)充滿。最后一個(gè)孔應(yīng)無(wú)凸度。 凸度的形式：曲線、折線、直線。 凸度的大小：視軋機(jī)和軋制條件而定.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=(1.41.41)a，b=

13、(1.411.42)a，相當(dāng)于頂角為9030。 其它尺寸:hk=h-0.828R，Bk=b-s R=(0.10.2)h，r=(0.10.35)h，s=0.1a3.菱形孔的構(gòu)成 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:h=hz，b=bz（h、b孔型構(gòu)成尺寸） Bk(bK)=b(1-S/h)S=(0.10.2)hz（或按彈跳情況選?。?R（0.10.2）h，r=(0.10.35)htg(/2)=h/b，180- 孔型面積：精確計(jì)算孔型面積：校核時(shí)，若發(fā)現(xiàn)BzBk，則要修改孔型，取Bk（1.0881.11）bz，即相當(dāng)于充滿度為0.90.92(=bz/BK)。 4橢圓孔的構(gòu)成

14、 Bk=(1.0881.11)bz，hk=hz，s=(0.20.3)hk，r=(0.080.12)Bk面積（粗略）：。 5六角孔的構(gòu)成 進(jìn)入六角孔的方件邊長(zhǎng)為A，軋后軋件的尺寸為hz、bz，則： hk=hz，bk=A-2R1-tg(45-/2)Bk=bk+(hz-s)tg或取Bk=(1.051.18)b90，一般可取為8090（常取90）。A較大時(shí)，接近90；當(dāng)A較小時(shí)，取下限。902R=(0.30.6)hk，r=(0.20.4)hk，s=(0.10.2)hk6圓孔型的構(gòu)成 ，Bk=2R+，=24擴(kuò)張角1530，常用30 r=25，s=25擴(kuò)張圓半徑可用作圖法求得，也可計(jì)算得出： 若30，則：

15、 若計(jì)算出的R為負(fù)值，則表示采用反向圓弧。 五)校核、修改 延伸孔型尺寸確定完成后，還應(yīng)進(jìn)行校核和修改。一般根據(jù)原料尺寸從第一孔開(kāi)始逐道計(jì)算壓下量和寬展量，確定出各孔中軋件的實(shí)際尺寸。當(dāng)出現(xiàn)bzB甚至=bz/bk0.95時(shí)就應(yīng)修改孔型尺寸，此時(shí)可適當(dāng)加大槽口尺寸Bk，以防止軋制時(shí)出現(xiàn)過(guò)充滿(或充滿度過(guò)大)而形成耳子，翻鋼軋制后出現(xiàn)折疊，影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。 四、軋輥孔型圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一)孔型在軋制面上水平方向的配置 1.原則 1)各機(jī)架軋制時(shí)間基本均衡。 2)成品孔型與成品前孔應(yīng)單獨(dú)配置，以利于調(diào)整。 3)備作孔的數(shù)目隨接近于成品孔而增多，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少換輥次數(shù)。 2.輥環(huán)寬度的確定 輥

16、環(huán)寬度取決于輥環(huán)的強(qiáng)度以及安裝、調(diào)整輔件的操作條件。一般取為：鋼軋輥bzhp/2；鐵軋輥bzhp。邊輥環(huán)的寬度按下表選?。?軋機(jī) 初軋機(jī) 軌梁與大型軋機(jī) 三輥開(kāi)坯機(jī) 中小型軋機(jī) 邊輥環(huán)寬度(mm)501001001506015050100二)孔型在軋制面上垂直方向的配置 1.幾個(gè)基本尺寸的確定 1)原始中心距（最大中心距） 新輥時(shí)，上下軋輥軸線間距。 當(dāng)上下輥直徑相等時(shí)：Dmax新輥直徑； S輥縫值； D0名義直徑； K重車率，開(kāi)坯機(jī)、型鋼軋機(jī)：K0.080.12。 2)假想原始直徑 在保持原始中心距不變的條件下，認(rèn)為上下兩軋輥靠攏，中間沒(méi)有輥縫時(shí)的軋輥直徑，Ds（Dx）DmaxS 3)“壓力

17、” 上下軋輥工作直徑之差。 2.幾條基本直線的確定 1)軋輥中線 上下軋輥軸線間距的等分線，也稱軋輥平分線。 2)軋制線 軋制線是一條排列著孔型的線，是在軋制面上垂直方向配置孔型的基準(zhǔn)線。 當(dāng)采用“上壓力”時(shí)，軋制線位于軋輥中線以下處； 當(dāng)采用“下壓力”時(shí)，軋制線位于軋輥中線上方處。 3)孔型中性線 確定孔型中性線的目的是在配輥使其與軋制線重合。確定方法： 簡(jiǎn)單斷面孔型：孔型水平對(duì)稱軸線即是孔型中性線。 復(fù)雜斷面孔型：采用近似法，如重心法（懸掛法）、周邊重心法、面積相等法等。 3.步驟 1)按原始中心距確定上下軋輥軸線。 2)確定軋輥中線。 3)根據(jù)軋制條件確定是否采用“壓力”軋制以及“上壓”

18、或“下壓”值的大小。 4)根據(jù)壓力值確定軋制線距軋輥中線的距離及其方位。 5)確定孔型中性線。 6)使孔型中性線與軋制線重合，確定出孔型各處的軋輥直徑，畫(huà)出軋輥圖。 五、延伸孔型設(shè)計(jì)實(shí)例 用120120方坯軋制26圓坯的孔型設(shè)計(jì)，孔型系統(tǒng)如下圖所示。 1確定各方（圓）軋仲尺寸 ， 同理可得：50，32，d262確定各中間軋件尺寸 根據(jù)孔型系統(tǒng)寬展系數(shù)范圍，各孔寬展系數(shù)如表1所示。 表1? 各道次寬展系數(shù) k1 k2k3k4k5k6k7k8k9k100.30.30.50.40.50.50.60.50.80.4矩形軋件： ? 聯(lián)解得：h=91，b=128.6菱形孔型： ? 聯(lián)解得：h=91.7，b=165.7六角形： ? 聯(lián)解得：h=40，b=100；同理可得： 第七孔（橢圓）：h=25，b=65；第九孔（橢圓）：h=19.6，b=41.93確定孔型尺寸 根據(jù)孔型尺寸確定原則和方法，各孔型尺寸如表2所示。確定過(guò)程略。 4.校核、修改 經(jīng)校核、修改后的尺寸如表3所示，校核、修改過(guò)程略。 5畫(huà)孔型圖，