材料成型課程設(shè)計(jì)——圓鋼孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　材料成型專業(yè)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：圓鋼孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)學(xué)生： </b><

2、;/p><p>　　2014年1月12日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　　產(chǎn)品技術(shù)要求</b></p><p><b>　　工藝流程</b></p

3、><p><b>　　孔型設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）. 孔型系統(tǒng)的選擇</p><p>　　(2). 延伸系數(shù)的分配</p><p>　　(3) .等軸孔型的尺寸參數(shù)的計(jì)算</p><p>　?。?）.非等軸孔型的尺寸參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　

4、?。?）.各孔型圖</b></p><p><b>　　5.軋制壓力計(jì)算</b></p><p><b>　　孔型設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　成品尺寸(直徑mm)：22 坯料尺寸（mm×mm）

5、：140</p><p>　　機(jī)組設(shè)備：15架平立交替連軋機(jī) 表1.軋輥參數(shù)</p><p><b>　　2、產(chǎn)品技術(shù)要求</b></p><p>　　以國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB、SJ、YD等）、國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO、IEC等）為準(zhǔn)，也可以根據(jù)與用戶達(dá)成的技術(shù)協(xié)議來生產(chǎn)。</p><p>　?。?）制定軋制制

6、度的原則和要求</p><p>　　線材軋制制度的確定要求是充分發(fā)揮設(shè)備能力、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量，并且操作方便、設(shè)備安全。即：</p><p>　　1) 在保證設(shè)備能力允許的條件下盡量提高產(chǎn)量；</p><p>　　2) 在保證操作穩(wěn)便的條件下提高質(zhì)量。</p><p>　?。?）原料及產(chǎn)品規(guī)格</p><p>　　原

7、料：140×140mm；鋼種：45號鋼；</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：φ22mm.</p><p>　?。?）45鋼化學(xué)成分和線材產(chǎn)品技術(shù)要求</p><p>　　表1成分要求(GB/T700-1988)</p><p><b>　　3、工藝流程：</b></p><p><b&

8、gt;　　4、孔型設(shè)計(jì):</b></p><p>　　產(chǎn)品要求：用140×140mm坯料軋制成直徑22mm的圓鋼</p><p>　　（一）孔型系統(tǒng)的選擇：圓鋼孔型系統(tǒng)一般由延伸孔型系統(tǒng)和精軋孔型系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。延伸孔型系統(tǒng)的作用在于壓縮軋件斷面，為成品孔型系統(tǒng)提供合適的紅坯。它對鋼材軋制的產(chǎn)量、質(zhì)量有很大影響，但對產(chǎn)品最后形狀尺寸影響不大。常用的延伸孔型系統(tǒng)有箱形、

9、菱-菱、菱-方、橢-方、橢圓-圓、六角-方、橢圓-立橢圓等，常用精軋孔型系統(tǒng)有方-橢圓-圓，圓-橢圓-圓等。這里采用的是箱形加橢圓-圓孔型系統(tǒng)。</p><p>　　箱形孔系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）箱形孔型系統(tǒng)切槽淺，可以提高軋輥的強(qiáng)度。</p><p>　　（2）軋件在寬度方向上的變形比較均勻，因此孔型的磨損</p><p&g

10、t;　　較為均勻，斷面溫降也比較均勻。</p><p>　?。?）在箱形孔型系統(tǒng)中軋制，側(cè)面氧化鐵皮容易脫落。</p><p>　　（4）箱形孔型不能軋出形狀精確的方形和矩形，軋件尺寸</p><p>　　越小，這種現(xiàn)象越突出，側(cè)面不易平直，尺寸小時易</p><p><b>　　超出尺寸公差。</b></p>

11、;<p>　?。?）軋件在箱形孔型中只在一個方向受壓縮，如果在多個</p><p>　　方向受到壓縮，則軋件的性能較好。</p><p>　?。?）箱形孔型中軋制比較穩(wěn)定（不易扭轉(zhuǎn)），操作方便，</p><p><b>　　便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 </b></p><p>　?。?）孔型的共用性好。</p&

12、gt;<p>　　橢圓—圓孔型系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　（1） 孔型形狀能使軋件從一種斷面平滑的過渡到另一種斷面，從而避免由于劇烈不均勻變形而產(chǎn)生的局部應(yīng)力。</p><p>　?。?） 孔型中軋出的軋件斷面圓滑無棱、冷卻均勻，從而消除了因斷面溫度分布不均而引起軋制裂紋的因素。</p><p>　?。?） 孔型形狀有利于去除軋件表面氧化鐵皮，改

13、善軋件的表面質(zhì)量。</p><p>　?。?） 需要時可在延伸孔型中生產(chǎn)成品圓鋼，從而減少換輥。</p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b></p><p>　　延伸系數(shù)小。通常延伸系數(shù)不超過1.30~1.40，使軋制道次增加。</p><p>　　變形不太均勻，但比橢圓—方孔型要好一些。</p><

14、p>　　軋件在圓孔型中穩(wěn)定性差，需要借助于導(dǎo)衛(wèi)裝置來提高軋件在孔型中的穩(wěn)定性，因而對導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)整要求嚴(yán)格。</p><p>　　圓孔型對來料尺寸波動適應(yīng)能力差，容易出耳子，故對調(diào)整要求高。</p><p>　?。ǘ┭由煜禂?shù)的分配：先計(jì)算總的延伸系數(shù)，=51.14, 設(shè)平均的道次延伸系數(shù)為=1.30，所以軋制道次為=15,由此可以確定孔型系統(tǒng)為箱形—橢圓—圓—橢圓—圓—

15、橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓—橢圓—圓，然后分配各個道次的延伸系數(shù)，有經(jīng)驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)可知，=1.25，=1.25，=1.28，=1.30，=1.29，=1.31，=1.31，=1.28，=1.30，=1.28，=1.28，=1.28，=1.28，=1.26，=1.26</p><p>　?。ㄈ?各孔型的尺寸參數(shù)的計(jì)算：先計(jì)算等軸孔的各個孔型尺寸參數(shù)，主要是圓孔型的計(jì)算，在確定了孔型面積后，即可按下

16、式確定圓孔型的直徑，。</p><p>　　（1）第三道次圓孔型尺寸的計(jì)算: </p><p><b>　　=56.3mm</b></p><p>　　孔型高度：=112.6mm</p><p>　　槽口寬度：=112.6+1=113.6mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　

17、　輥縫：=0.1×112.6=11.26mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，所以采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p><p>　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較

18、好，因此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b>　　=9753.77 </b></p><p>　　（2）第五道次圓孔型尺寸的計(jì)算: </p><p><b>　　=43.47mm</b></p><p>　　孔型高度：=86.94mm</p><p>　　槽

19、口寬度：=86.94+1=87.94mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×86.94=8.6mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p>

20、<p>　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b>　　=5814.80</b></p><p>　　（3）第七道次圓孔型尺寸的計(jì)算: </p><p><b>　　=33.18mm</b>&l

21、t;/p><p>　　孔型高度：=66.36mm</p><p>　　槽口寬度：=66.36+1=67.36mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×66.36=6.6mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切

22、線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p><p>　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b>　　=3387.73</b></p><p>　?。?）第九道次圓孔型尺

23、寸的計(jì)算: </p><p><b>　　=25.72mm</b></p><p>　　孔型高度：=51.44mm</p><p>　　槽口寬度：=51.44+1=52.44mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×51.44=5.1mm</p><p&g

24、t;<b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p><p>　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b

25、>　　=2035.62</b></p><p>　　（5）第十一道次圓孔型尺寸的計(jì)算: </p><p><b>　　=20mm</b></p><p>　　孔型高度：=40mm</p><p>　　槽口寬度：=40+1=41mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p&g

26、t;　　輥縫：=0.1×40=4mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p><p>　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因

27、此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b>　　=1568</b></p><p>　?。?）第十三道次圓孔型尺寸的計(jì)算: </p><p><b>　　=15.7mm</b></p><p>　　孔型高度：=31.4mm</p><p>　　槽口寬度：=31.

28、4+1=32.4mm，為寬展余量，其取值范圍為1~4mm</p><p>　　輥縫：=0.1×31.4=3.14mm</p><p><b>　　外圓角：</b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p><p>

29、　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b>　　=758.50</b></p><p>　?。?）第十五道次圓孔型尺寸的計(jì)算: </p><p>　　由于是成品孔，它設(shè)計(jì)的好壞直接影響到成品的尺寸精度、軋機(jī)調(diào)整，要考慮偏差允許范

30、圍。</p><p>　　孔型高度：=22.52mm，為負(fù)偏差，其取值為-0.5mm(按最新國家標(biāo)準(zhǔn)給值選取)</p><p>　　槽口寬度：=22.52mm，為正偏差，其取值為0.5mm(按最新國家標(biāo)準(zhǔn)給值選取)</p><p>　　輥縫：=0.1×22.52=2.25mm</p><p><b>　　外圓角：</

31、b></p><p>　　通常連軋中采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角取</p><p>　　=，則，則采用切線擴(kuò)張，擴(kuò)張角為</p><p>　　圓孔型內(nèi)軋件面積的計(jì)算</p><p>　　圓孔型中軋件一般情況充滿較好，因此軋件面積可采用圓面積計(jì)算，即：</p><p><b>　　=390.15</b>

32、;</p><p>　?。ㄋ模┰诘容S孔計(jì)算完成后，可以利用前后兩個等軸孔的尺寸參數(shù)計(jì)算中間非等軸孔的尺寸參數(shù)。在這里主要是利用前后兩個圓孔的尺寸參數(shù)計(jì)算中間橢圓孔的尺寸參數(shù)：</p><p>　　第十四道次的橢圓孔型尺寸的計(jì)算：</p><p>　　利用上述方法計(jì)算橢圓孔的寬度=34.5mm,橢圓孔的高度或=15.75mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的

33、直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數(shù)，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數(shù)，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=15.75mm</p><p>　　槽口寬度：=37.95mm</p><p>　　外圓角：或=3.0mm</p><p>　　輥縫：=3.15mm</p><p>　　內(nèi)圓：=31.73mm，這是

34、由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</p><p>　　=409.975，m為橢圓鈍邊=4.15mm</p><p>　　驗(yàn)算第十五孔的充滿情況：</p><p>　　22.52，1，完全充滿，符合生產(chǎn)要求。</p><p>　　第十二道次的橢圓孔型尺寸的計(jì)算：</p>

35、<p>　　利用上述方法計(jì)算橢圓孔的寬度=54.16mm,橢圓孔的高度或=22.30mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數(shù)，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數(shù)，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=22.3mm</p><p>　　槽口寬度：=59.576mm</p><p>　　外圓角：或=4.7

36、7mm</p><p>　　輥縫：=4.46mm</p><p>　　內(nèi)圓：=54.20mm，這是由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</p><p>　　=903.75，m為橢圓鈍邊=5.46mm</p><p>　　驗(yàn)算第十三孔的充滿情況：</p><p>

37、　　31.4，0.96，充滿度較高。</p><p>　　第十道次的橢圓孔型尺寸的計(jì)算：</p><p>　　利用上述方法計(jì)算橢圓孔的寬度=70.28mm,橢圓孔的高度或=27.89mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數(shù)，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數(shù)，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=27.89mm&

38、lt;/p><p>　　槽口寬度：=77.31mm</p><p>　　外圓角：或=6.18mm</p><p>　　輥縫：=5.58mm</p><p>　　內(nèi)圓：=72.55mm，這是由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</p><p>　　=1460.89，m

39、為橢圓鈍邊=6.58mm</p><p>　　驗(yàn)算第十一孔的充滿情況：</p><p>　　40，0.97，充滿度較高。</p><p>　　第八道次的橢圓孔型尺寸的計(jì)算：</p><p>　　利用上述方法計(jì)算橢圓孔的寬度=90.93mm,橢圓孔的高度或=35.644mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的

40、寬展系數(shù)，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數(shù)，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=35.644mm</p><p>　　槽口寬度：=100mm</p><p><b>　　外圓角：或=8mm</b></p><p>　　輥縫：=7.13mm</p><p>　　內(nèi)圓：=94.80mm，

41、這是由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</p><p>　　=2407.16，m為橢圓鈍邊=8.13mm</p><p>　　驗(yàn)算第九孔的充滿情況：</p><p>　　51.14，0.98，充滿度較高。</p><p>　　第六道次的橢圓孔型尺寸的計(jì)算：</p>&l

42、t;p>　　利用上述方法計(jì)算橢圓孔的寬度=120.84mm,橢圓孔的高度或=44.568mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數(shù)，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數(shù)，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=44.568mm</p><p>　　槽口寬度：=132.924mm</p><p>　　外圓角：或=1

43、0.63mm</p><p>　　輥縫：=8.90mm</p><p>　　內(nèi)圓：=132.76mm，這是由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</p><p>　　=3989.17，m為橢圓鈍邊=9.9mm</p><p>　　驗(yàn)算第七孔的充滿情況：</p><p&

44、gt;　　66.36，0.98，充滿度較高。</p><p>　　第四道次的橢圓孔型尺寸的計(jì)算：</p><p>　　利用上述方法計(jì)算橢圓孔的寬度=154.86mm,橢圓孔的高度或=59.772mm，這里D為前一個圓孔的直徑，d為下一個圓孔的直徑，為軋件在下一個圓孔中的寬展系數(shù)，為軋件在中間橢圓孔中的寬展系數(shù)，=0.4，=0.8</p><p>　　孔型高度：=59

45、.772mm</p><p>　　槽口寬度：=170.346mm</p><p>　　外圓角：或=13.63mm</p><p><b>　　輥縫：=12mm</b></p><p>　　內(nèi)圓：=163.74mm，這是由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</

46、p><p>　　=6841.92，m橢圓鈍邊=13mm</p><p>　　驗(yàn)算第五孔的充滿情況：</p><p>　　86.94，，充滿度較高。</p><p>　　（五）由于第一道次的箱形孔和第二道次的橢圓孔都為非等軸孔，所以先計(jì)算第一道次的箱形孔的尺寸：</p><p>　　孔型高度：=93.8mm,其中=46.2m

47、m</p><p>　　孔型槽底寬度：=138mm，B為來料寬度，B=140mm</p><p>　　槽口寬度: =154.24mm,其中為箱形孔中的寬展系數(shù)，=0.2</p><p>　　槽底圓角半徑：=16.8mm</p><p>　　槽口圓角半徑：=14mm</p><p><b>　　輥縫：=10mm

48、</b></p><p>　　槽底凸度：=4.2mm</p><p>　　孔型側(cè)壁斜度：=19.38%,其中=41.9mm軋件斷面面積為=13998.712</p><p>　?。┰谟?jì)算完第一道次的箱形孔尺寸后，利用計(jì)算橢圓孔型尺寸的方法計(jì)算第二道次的橢圓孔的尺寸：</p><p>　　橢圓孔的高度=68.6mm,其中、為第三

49、道次圓孔直徑，為第一道次的箱形孔軋件的寬度，為第一道次箱形孔軋件的高度。為第二道次的橢圓孔的寬展系數(shù)， 為第一道次箱形孔的寬展系數(shù)，=0.5，=0.4。</p><p>　　橢圓孔的寬度=170.1mm</p><p>　　孔型高度：=68.6mm</p><p>　　槽口寬度：=187.11mm</p><p>　　外圓角：或=15.0mm

50、</p><p>　　輥縫：=13.72mm</p><p>　　內(nèi)圓：=173.20mm，這是由幾何關(guān)系計(jì)算得到的。</p><p>　　橢圓孔中軋件面積的計(jì)算 :</p><p>　　=11668.866，m橢圓鈍邊=14.72mm</p><p>　　驗(yàn)算第三孔的充滿情況：</p><p>

51、;　　112.6mm，，充滿度較高。</p><p>　　5.軋制力計(jì)算：計(jì)算軋制力首先要確定軋制溫度，然后利用軋制力公式即可。</p><p>　　軋制溫度的確定，利用軋制過程溫度公式和生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)，得到各個道次的軋制溫度，見下面軋制程序表，然后根據(jù)軋制壓力公式計(jì)算軋制力。由于軋制力計(jì)算的復(fù)雜，在這里使用S.Ekelund公式，這是一個半經(jīng)驗(yàn)的簡化公式，適合型鋼軋制時使用。其該公式為，式

52、中，表示外摩擦對單位壓力影響系數(shù)，為粘性系數(shù)，為平均變形速度。為求式中一些參數(shù)，S.Ekelund給出公式， , ，,將這些參數(shù)帶入上述平均軋制壓力公式中得到，</p><p>　　S.Ekelund還給出了計(jì)算 和的經(jīng)驗(yàn)公式， ，</p><p><b>　　，</b></p><p>　　其中t為軋制溫度℃，</p>&

53、lt;p>　　C為以%表示的碳含量，</p><p>　　Mn為以%表示的錳含量，</p><p><b>　　，鋼軋輥，</b></p><p>　　式中。將上述參數(shù)帶入該公式即可，45號鋼的C含量取為0.45，Mn含量取為0.5。其他數(shù)據(jù)以及具體計(jì)算過程見說明書所附的計(jì)算表。</p><p>　　給出孔型尺寸參

54、數(shù)表2.</p><p><b>　　給出軋制程序表3.</b></p><p><b>　　給出各道次孔型圖</b></p><p><b>　　第一道次箱形孔圖</b></p><p><b>　　第二道次橢圓孔型圖</b></p>&l

55、t;p><b>　　第三道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第四道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第五道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第六道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第七

56、道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第八道次橢圓孔型圖</b></p><p><b>　　第九道次圓孔型圖</b></p><p><b>　　第十道次橢圓孔型圖</b></p><p><b>　　第十一道次圓孔型圖</b>&

57、lt;/p><p>　　第十二道次橢圓孔型圖</p><p><b>　　第十三道次圓孔型圖</b></p><p>　　第十四道次橢圓孔型圖</p><p>　　第十五道次圓孔型系統(tǒng)</p><p>　　說明書附表軋制力計(jì)算表</p><p>　　給定有關(guān)軋制參數(shù)表4.<