第三章延伸孔型设计介绍

棒线材φ450轧机设计摘要线材的用途很广，在国民经济各个部门中，线材占有重要地位。

近年来，对线材性能及表面质量的要求越来越高。

尤其是对线材的化学成分、机械性能、晶粒组织及晶粒粒度都要做检验，符合标准方可出厂。

所以，对线材的苛刻要求决定了新轧机及相关新技术的飞速发展。

线材轧机属于小型轧钢机械范畴。

线材轧机与其它轧钢机一样，其主机列也包括执行机构、传动装置、和原动机三个基本组成部分。

本次设计在收集整理了国内外先进的线材轧制设备和技术的基础上，对设计方案进行了优化选择。

首先，根据压下规程和轧制速度计算轧制力和轧制力矩，对电机进行选择、校核。

然后对于主要零部件进行了受力和强度分析、校核；对于主传动装置中的减速器、联轴器、万向接轴进行了设计，同时对润滑方式进行了选择。

最后，对该轧机的经济效益进行分析评价。

关键词：线材轧机；轧制力；轧制力矩；强度；主传动The Design ofφ450 Bar and Wire Rod MillAbstractAs the use of wire rod is very broad, in every department of national economy, wire rod possess important position. In recent years, for the requirement of the surface quality and performance of wire rod, it is more and more many parameters to be inspected, especially for the chemical composition ,mechanical performance, crystal microscopic organizes and crystal microscopic size of wire rod, accord with standard side can be sold out. So new rolling mill and related new technology should be developed fast for the harsh requirement of wire rod. The rod mill belongs to the small steel rolling category. The rod mill is same with other mills, its main engine row also includes the implementing agency, the transmission device, and the driving force three basic building blocks. This design in the collection reorganized the domestic and foreign advanced rod rolling equipment and in the technical foundation, carries on the choice and the appraisal to the design proposal. First, according to assigns depresses the regulations and the rolling speed computation roll force and the roll torque, and has carried on the choice and the examination to the electrical machinery. Then, has carried on the stress analysis and the essential examination regarding the main spare part. Regarding main drive's in reduction gear, the shaft coupling, the rotary coupling spindle have carried on the design, simultaneously has carried on the choice to the lubrication way. Finally, carries on the analysis appraisal to this rolling mill's economic efficiency.Key words: wire rod rolling mill; roll force ; roll torque; intensity; main drive目录1 绪论 (5)选题背景和目的 (5)线材轧机的国内外发展概况 (6)线材轧机的类型及特点 (7)Y型轧机 (8)框架式45°无扭转精轧机 (8)悬臂式45°高速无扭精轧机 (8)线材生产的工艺 (9)线材生产主要工艺流程 (9)轧制工艺的进步 (9)棒线材φ450轧机的研究方法和方向 (12)2 方案的选择与评价 (13)方案的选择 (13)方案评价 (13)3 主电机的选择 (14)轧制力的计算 (14)轧辊主要尺寸确定 (14)孔型的选择 (15)椭圆—圆孔型系统的特点 (15)轧制参数 (16)平均单位压力的计算 (16)轧制力的计算 (18)轧机主电动机力矩与电动机功率 (19)轧机主电机力矩 (19)轧辊的驱动力矩 (20)初选电机容量 (21)附加摩擦力矩 (22)主电动机的发热校核 (23)4 主要零件的强度计算 (25)轧辊的强度计算 (25)危险面为中间截面 (26)轧辊轴承的计算 (29)轧辊轴承的选择 (29)轧辊轴承的寿命计算 (29)机架的设计 (30)机架的选择及结构参数 (30)机架强度计算及校核 (31)闭式机架的变形计算 (36)5 主传动装置的设计 (39)联轴器的选择计算 (39)万向接轴的选择计算 (40)减速器齿轮的计算 (40)计算各轴的动力参数 (41)齿轮的设计 (42)6 润滑方式的选择 (47)轧辊轴承的润滑 (48)万向接轴的润滑 (48)减速机的润滑 (48)7 试车方法和对控制系统的要求 (49)试车要求 (49)对控制系统的要求 (49)8 经济分析及评价 (51)工业技术经济指标 (51)技术经济指标的考核 (51)机械设备的有效度 (51)投资回收期 (52)结论 (54)致谢 (55)参考文献 (56)1 绪论选题背景和目的线材的用途很广，在国民经济各部门中占有重要的地位。

孔型设计：将钢锭或钢坯在连续变化的轧辊孔型中进行轧制，已获得所需的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作孔型设计。

孔型设计的内容：a断面孔型设计。

根据原料和成品的断面形状和尺寸及对产品性能的要求，确定孔型系统，轧制道次和各道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸b轧辊孔型设计也称配辊。

确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制，操作方便，成品质量好和轧机产量高c轧辊辅件设计。

即导卫或诱导装置的设计。

诱导装置应保证轧件能按照所要求的状态进、出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正或翻转作用等。

孔型设计的要求：a保证获得优质产品。

所轧产品除断面形状正确和断面尺寸在允许偏差范围之内外，表面应光洁，金属内部的残余应力小，金相组织和力学性能良好。

b保证轧机生产率高。

轧机的生产率决定轧机的小时产量和作业率。

影响轧机小时产量的主要因素是轧制道次数及其在各机架上的分配，对橫列式轧机来说，在一般情况下，轧制道次数愈少愈好。

对连轧机来说，则应加大坯重，提高轧速，缩短轧制节奏时间，提高小时产量。

影响轧机作业率的主要因素是孔型系统，孔型和轧辊辅件的共用性。

c保证产品成本最低。

为了降低生产成本，必须降低各种消耗。

由于金属消耗在成本中占主要部分，故提高成材率是降低成本的关键。

因此，孔型设计应保证轧制过程进行顺利，便于调整、减少切损和降低废品率；在无特殊要求情况下，尽可能按负偏差进行轧制。

同时，合理的孔型设计也应保证减少轧辊和电能的消耗d保证劳动条件好。

孔型设计时除考虑安全生产外，还应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，轧制稳定，便于调整，轧辊辅件坚固耐用，装卸容易。

各道次变形量的分配：a金属的塑性。

大量研究表明，金属的塑性一般/成为限制变形的因素。

对于某些合金钢锭，在未被加工前，其塑性较差，因此要求前几次的变形量要小些。

b咬入条件。

在许多情况下咬人条件是限制道次变形量的主要因素，例如在初轧机、钢坯轧机和型钢轧机的开坯道次，此时轧件温度高，轧件表面常附着氧化铁皮，故摩擦系数较低，所以选择这些道次的变形量时要进行咬人验算。

1 孔型设计的基本知识1.1 孔型设计的内容与要求1.1.1 孔型设计的内容型钢品种规格达几千种，其中绝大部分都是用辊轧法生产的。

将钢锭或钢坯在带槽轧辊上经过若干道次变形，以获得所需要的断面形状、尺寸和性能的产品而为此所进行的设计计算工作称为孔型设计。

完整的孔型设计一般包括以下三个内容：1)断面孔型设计根据已定坯料和成品的断面形状、尺寸大小和性能要求，确定轧件连续的变形过程，所需道次和各道次变形量以及为完成此变形过程所采用的各道次的孔型形状和各部分尺寸。

2)轧辊孔型设计根据断面孔型设计的结果，确定孔型在每个机架上的配置方式、型在机架上的分布及其在轧辊上的位置和状态，以保证正常轧制，轧辊有较高的强度，使轧制节奏最短，从面获得较高的轧机产量和良好的成品质量。

3)轧辊导卫装置及辅助工具设计根据轧机特性和产品断面形状特点设计出相应的导卫装置。

导卫或诱导装置应保证轧件能按照要求进出孔型，或使轧件出槽后发生一定变形，或使轧件得以矫正或翻转一定角度等。

其它工具如检查样板等有时也由孔型设计者完成。

1.1.2 孔型设计的要求孔型设计合理与否将对轧钢生产带来重要影响，它直接影响到成品质量、轧机生产能力、产品成本和劳动条件等。

因此，一套完善、正确的孔型设计应该力争做到：1)成品质量好包括产品断面几何形状正确、尺寸公差合格、表面光洁无缺陷(如没有耳子、折迭、裂纹、麻点等)、机械性能良好等。

2)轧机产量高应使轧机具有最短的轧制节奏和较高的轧机作业率。

3)生产成本低应做到金属消耗、轧辊及工具消耗、轧制能耗最少，并使轧机其它各项技术经济指标有较高的水平。

4)轧机操作简便应考虑轧制过程易于实现机械化和自动化，使轧件在孔型中变形稳定，便于调整，改善劳动条件，减轻体力劳动等。

5)适合车间条件使设计出来的孔型符合该车间的工艺与设备条件，使孔型具有实际的可用性。

为要达到上述要求，孔型设计工作者除要很好池掌握金属在孔型内的变形规律外，还应深入生产实际，与工人结合，与实践结合，比较充分地了解和掌握车间的工艺和设备条件以及它们的特性，只有这样才能做出正确、合理和可行的孔型设计来。

圆钢孔型设计摘要型钢是经各种塑性加工成形的具有一定断面形状和尺寸的直条实心钢材，是重要的钢材产品之一，它被广泛的应用于国民经济的各个部门，如机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、铁路车辆制造等，它都占有不可缺少的地位。

孔型设计是型钢生产中必不可少的步骤之一，孔型设计的合理与否直接影响到产品的质量、轧机的生产能力、产品的成本、劳动条件和劳动强度等。

圆钢属于简单断面型钢的一种，在工业生产中，自然缺少不了孔型设计这一步骤。

轧制圆钢的孔型系统有多种，应根据直径、用途、钢号及轧机形式来选用。

本文主要介绍孔型设计的一些基本知识和原理，并以生产φ25mm圆钢为例，说明孔型设计的方法。

关键词：圆钢，孔型设计第一章绪论1.1孔型及其分类由两个或两个以上的轧槽在过轧辊轴线的平面上所构成的空洞称孔型。

根据孔型的形状。

用途及其在轧辊上的切削方式可将孔型分类。

1、按形状分类按孔型形状可以把所有孔型分为简单断面（如方、圆、扁等）和异型断面（如工字形、槽形、轨形等）两大类。

也可按孔形的直观外形分为圆、方、箱、菱、椭圆、六角、扁、工字、轨形以及蝶式孔型等。

2、按用途分类（图1.1）根据孔型在变形过程中的作用分为：(1)开坯或延伸孔型，这种孔型的任务是把钢锭或钢坯的断面减小。

常用的孔型有箱型孔、菱形孔、方形孔、椭圆孔、六角孔等。

(2)预轧或毛轧孔型，其任务是在继续减小轧件断面的同时，并使轧件断面逐渐成为与成品相似的雏形。

(3)成品前或精轧前孔型，它是成品孔型前面的一个孔型，是为在成品孔型中轧出合格产品做准备的。

(4)成品或精轧孔型，它是一套孔型系统的最后一个孔型，它的作用是对轧件进行精加工，并使用轧件具有成品所要求的断面形状和尺寸。

图1.1 孔型按用途分类3、按孔型在轧辊上的车削方式可分为如下三类；（图1.2）(1)轧辊辊缝s在孔型周边上的称为开口孔型。

(2)轧辊辊缝s在孔型周边之外的称为闭口孔型。

(3)半开（闭）口孔型，亦称控制孔型。

摘要型钢是经各种塑性加工成形的具有一定断面形状和尺寸的直条实心钢材，是重要的钢材产品之一，它被广泛的应用于国民经济的各个部门，如机械、金属结构、桥梁建筑、汽车、铁路车辆制造等，它都占有不可缺少的地位。

孔型设计是型钢生产中必不可少的步骤之一，孔型设计的合理与否直接影响到产品的质量、轧机的生产能力、产品的成本、劳动条件和劳动强度等。

圆钢属于简单断面型钢的一种，在工业生产中，自然缺少不了孔型设计这一步骤。

轧制圆钢的孔型系统有多种，应根据直径、用途、钢号及轧机形式来选用。

本文主要介绍孔型设计的一些基本知识和原理，并以生产φ25mm 圆钢为例，说明孔型设计的方法。

关键词：型钢，圆钢，孔型设计Abstract Beam is formed by a variety of plastic processing section of a certain shape and size of solid bar steel, steel products is an important one, it has been widely used in various sectors of the national economy, such as machinery, metal structures, bridge s, buildings, automotive, rail vehicle manufacturers and so on, it occupies an indispens able position. Pass design is essential to steel production in one step, or not pass the rational design of a direct impact on product quality, mill capacity, product cost, labor conditions and labor intensity and so on. Steel round bar is a simple cross-section of industrial production, the natural lack of this step can not pass design. Rolling round a number of the pass system, should be based on diameter, uses, and its steel mill s election form. This paper mainly introduces the pass design of some of the basic kno wledge and principles, and to produce φ25mm round as an example to show the way to pass design. Keywords: beam ,round bar, pass design 目录摘要I Abstract II 第一章绪论1 1.1孔型及其分类1 1.2孔型的组成及各部分的作用2 1.3孔型设计的内容和要求6 1.3.1孔型设计的内容6 1.3.2孔型设计的要求6 1.4孔型设计的程序7 第二章孔型设计12 2.1圆钢孔型系统12 2.2延伸孔型的设计方法12 2.2.1孔型系统的选择12 2.2.2孔型的设计方法14 2.3精轧孔型设计16 2.3.1成品孔的设计16 2.3.2成品前精轧孔的设计17 第三章典型产品孔型设计19 参考文献: 24 致谢25 附录A:精轧孔型图26 附录B:粗轧孔型图27 第一章绪论1.1孔型及其分类由两个或两个以上的轧槽在过轧辊轴线的平面上所构成的空洞称孔型。

孔型设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习，使学生掌握孔型设计的基本原理和方法，能够运用所学知识进行简单的孔型设计。

知识目标包括：了解孔型设计的概念、原理和方法；掌握孔型设计的基本技能，如尺量、画线、标注等；了解孔型设计在工程中的应用。

技能目标包括：能够运用所学知识进行简单的孔型设计；能够使用相关软件进行孔型设计。

情感态度价值观目标包括：培养学生的创新意识和实践能力；增强学生对工程技术的兴趣和认识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括孔型设计的基本原理、方法和应用。

具体包括：孔型设计的概念和原理、孔型设计的方法、孔型设计的应用。

教学内容将按照教材的章节进行安排，每个章节都会有具体的学习任务和目标。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。

在讲授基本原理和方法的同时，通过案例分析和实验操作，使学生能够更好地理解和掌握知识。

同时，鼓励学生进行讨论和交流，提高学生的思考和分析问题的能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备适当的教学资源。

教材将是主要的教学资源，同时也会提供相关的参考书、多媒体资料和实验设备。

这些资源将帮助学生更好地理解和掌握孔型设计的基本原理和方法。

五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试等。

平时表现将根据学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的情况进行评估。

作业将根据学生提交的孔型设计作品进行评估，要求作品符合设计要求和标准。

考试将包括选择题、填空题和计算题等，以测试学生对孔型设计原理和方法的掌握程度。

评估方式将客观、公正，全面反映学生的学习成果。

六、教学安排本课程的教学进度将按照教材的章节进行安排，每个章节都会有具体的学习任务和目标。

教学时间将合理安排，确保在有限的时间内完成教学任务。

教学地点将选择适合进行孔型设计的教室或实验室，以提供必要的学习环境。

孔型设计本设计以φ16mm圆钢为代表产品进行设计。

1 孔型系统的选择圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两部分组成。

延伸孔型的作用是压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯。

它对钢材轧制的产量、质量有很大的影响，但对产品最后的形状尺寸影响不大。

常用的延伸孔型系统一般有箱形、菱—方、菱—菱、椭—方、六角—方、椭圆—圆、椭圆—立椭圆等；精轧孔型系统一般是方—椭圆—螺或圆—椭圆—螺孔型。

本设计采用无孔型和椭圆—圆孔型系统。

1.1无孔型轧制法优点：（1）由于轧辊无孔型，改轧产品时，可通过调节辊缝改变压下规程。

因此，换辊、换孔型的次数减少了，提高了轧机作业率。

（2）由于轧辊不刻轧槽，轧辊辊身能充分利用；由于轧件变形均匀，轧辊磨损量少且均匀，轧辊寿命提高了2~4倍。

（3）轧辊车削量少且车削简单，节省了车削工时，可减少轧辊加工车床。

（4）由于轧件是在平辊上轧制，所以不会出现耳子、充不满、孔型错位等孔型轧制中的缺陷。

（5）轧件沿宽度方向压下均匀，故使轧件两端的舌头、鱼尾区域短，切头、切尾小，成材率高。

（6）由于减小了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向变形均匀，因此降低了变形抗力，故可节约电耗7%。

1.2椭圆—圆孔型系统优点：（1）孔型形状能使轧件从一种断面平滑的过渡到另一种断面，从而避免由于剧烈不均匀变形而产生的局部应力。

（2）孔型中轧出的轧件断面圆滑无棱、冷却均匀，从而消除了因断面温度分布不均而引起轧制裂纹的因素。

（3）孔型形状有利于去除轧件表面氧化铁皮，改善轧件的表面质量。

（4）需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢，从而减少换辊。

缺点：（1）延伸系数小。

通常延伸系数不超过1.30~1.40，使轧制道次增加。

（2）变形不太均匀，但比椭圆—方孔型要好一些。

（3）轧件在圆孔型中稳定性差，需要借助于导卫装置来提高轧件在孔型中的稳定性，因而对导卫装置的设计、安装及调整要求严格。

（4）圆孔型对来料尺寸波动适应能力差，容易出耳子，故对调整要求高。

1．计算机辅助孔型设计特点：1）速度快可缩短设计周期；2）进行优化设计提高设计科学性；3）设计结果精确可靠性比较好可；4）可利用现在计算方法得到轧制过程精确的理论解2．孔型设计对产品质量的作用（目标）：1）几何形状正确；2）产品质量高表面质量好；3）内部质量，机械性能好3．课程设计内容：1）孔型设计的基础知识；2）延伸孔型；3）型钢孔型设计；4）连轧机孔型设计及导卫装置的设计；5）空型优化设计的基础知识4．孔型设计：将钢锭或钢坯在连续变化的轧辊孔型中进行轧制已获得所需断面形状，尺寸和性能的产品而进行的设计和计算工作（将钢锭或连铸坯在帯槽的轧机上进行若干道次变形以获得所需的断面形状尺寸及性能的产品而进行的设计工作）5．孔型设计的内容及要求（1）内容1）断面的孔型设计（确定轧制道次各道次变形量）；2）轧辊孔型设计（根据1）中设计的结果确定孔型在轧机上的配置方式）；3）轧辊导卫装置及辅助工具设计；（2）要求：1）成品质量好2）轧机产量高3）生产成本低4）轧机操作方便5）适合车间条件6．孔型设计的科学程序及基本原则1）了解产品的技术条件2）了解原料的条件3）了解轧机的性能及其他设备条件a轧机的布置形式b轧机的数目c棍经电机能力d加热炉等4）选择合理的孔型系统5）总轧制道次的确定6）各道次变形量的配置a金属塑性b咬入条件c 轧辊强度及电机能力d孔型的磨损7）确定孔件的断面尺寸及形状8）确定孔型的形状及尺寸9）绘制配辊图10）进行必要的校核a咬入条件b轧辊强度校核c电机能力11）轧辊附属配件设计7．孔型及其分类：孔型：两个后两个以上的轧槽在通过轧辊轴线的平面上所构成的孔洞。

轧槽：在轧辊上用来轧制轧件的工作部分或轧辊与轧件相接触的部分。

分类：1）形状：简单断面孔型方圆扁，复杂断面孔型工字型乙字形轨型2）孔型的用途：延伸孔型使金属断面不断减小，形状变化不大。

预轧或毛轧孔型减小断面并使轧件断面逐渐与成品前孔相似。

孔型设计基础知识（一）
1、孔型设计的基本概念
将钢坯或钢锭在连续变化的轧辊中进行轧制，以获得所需的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算工作称为孔型设计。

2.孔型设计的内容
孔型设计是型钢生产的工具设计。

孔型设计的全部设计和计算包括三个方面：（1）断面孔型设计。

根据原料和成品的断面形状和尺寸以及对产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和轧制道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸。

（2）轧辊孔型设计也称为配辊。

确定孔型在各架轧机上的分配及其在各架轧机上的分配方式，以保证轧件能正常轧制，操作简便，成品质量好和轧机产量高。

（3）轧辊附件设计。

即导卫或诱导装置的设计。

诱导装置应保证轧件能按照所需要求上网状态进、出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫正作用。

3.孔型设计的要求
孔型设计是型钢生产中的一项极其重要的工作，它直接影响成品的质量、产品的成本、劳动条件和劳动强度。

因此，合理的孔型设计应满足以下几点要求：
(1)保证获得优质产品。

所轧产品除断面此形状正确和断面尺寸在允许偏差范围内外，表面光洁，内部残余应力小，金相组织和力学性能良好。

（2）保证轧机生产效率。

（3）保证生产成本低。

（4）保证劳动条件好。

《延伸孔型》课程设计指导书一、概述一)设计目的延伸孔型课程设计是轧钢工艺课程的一个重要的教学环节，•通过课程设计要求达到以下目的：1.通过本次课程设计，把在《轧钢工艺学》及《轧制原理》课程中所学得的知识在实际的设计工作中综合地加以运用，•使这些知识得到巩固、加深和发展。

2.本次设计是学生在进行了《机械零件》、《加热炉》课程设计基础上进行的，通过本次课程设计，•进一步培养学生对工程设计的独立工作能力，树立正确的设计思想，掌握轧钢工艺设计的基本方法和步骤，为以后进行设计工作打下良好的基础。

二)设计题目设计题目由指导教师根据具体情况在设计任务书中给出，一生一题。

三)延伸孔型课程设计应完成的内容1.延伸孔型系统的设计计算。

2.轧辊孔型的设计计算。

3.一架轧机的配辊图。

4.断面孔型图若干张。

5.设计说明书一份。

四)延伸孔型设计的一般过程及时间安排1.设计准备(0.5天)1)阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求，分析设计题目，了解原始数据和轧机类型。

2)复习课程有关内容，以熟习有关延伸孔型设计的方法和步骤；准备好设计所需要的图纸、资料和用具；拟定设计计划等。

2.延伸孔型的设计计算(3.5天)1)分析各类延伸孔型系统的优缺点，选择合适的延伸孔型系统。

2)确定最后一个过渡孔型中轧件的断面形状和尺寸。

3)计算确定各道轧件尺寸。

4)确定各孔型尺寸。

3．轧辊孔型设计（配辊，1天）4.绘制断面孔型图(2天)：1).绘制断面孔型图。

2).标注尺寸。

5.绘制配辊图(2天)：选择一架轧机绘出配辊图，并标注尺寸。

5.编写设计说明书(1天)整理和编写设计计算说明书。

二、延伸孔型的设计方法1．理论计算法延伸孔型系统一般都是间隔出现方或圆孔型，设计时首先设计计算出方（圆）孔型中轧件的断面尺寸，然后根据相邻两个方（圆）轧件尺寸计算出中间轧件的断面尺寸，最后根据轧件断面形状和尺寸构成孔型。

2．经验法首先制定压下规程（根据经验分配各道压下量确定翻钢程序），确定各道轧件尺寸，最后根据轧件尺寸构成孔型。