延伸孔型设计

《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。

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。

孔型设计知识点总结归纳孔型设计是工程设计中的重要环节之一，对于确保产品功能和质量具有重要的影响。

在孔型设计过程中，需要考虑材料、工艺和产品设计的要求。

本文将对孔型设计的相关知识点进行总结归纳，帮助读者更好地理解和应用孔型设计。

一、孔型设计的基本原则孔型设计的基本原则有三个：孔型的先进性、先进性和可操作性原则。

1. 先进性原则：孔型设计应采用先进的技术和设备，以确保产品的质量和生产效率。

2. 合理性原则：孔的形状和尺寸应根据产品的设计要求和使用条件进行选择，并考虑材料的性能和加工工艺的要求。

3. 可操作性原则：孔型设计应考虑到加工设备和工艺的限制，使其易于制造和维修。

二、孔型设计的关键要点孔型设计需要考虑以下关键要点：1. 孔的形状：孔的形状应根据产品的功能和使用要求进行选择。

常见的孔形状包括圆形、方形、椭圆形等。

2. 孔的尺寸：孔的尺寸应根据产品的设计要求和工艺要求进行确定。

尺寸的选择要考虑到材料的性能、加工工艺的要求和使用条件。

3. 孔的位置：孔的位置应根据产品的设计要求和使用要求进行确定。

位置的选择要考虑到产品的功能、组装要求和加工工艺的要求。

4. 孔的数量：孔的数量应根据产品的设计要求和使用条件进行确定。

数量的选择要考虑到产品的功能、使用要求和加工工艺的要求。

5. 孔的布局：孔的布局应根据产品的设计要求和使用条件进行确定。

布局的选择要考虑到产品的功能、组装要求和加工工艺的要求。

三、孔型设计的常见问题及解决方法在孔型设计中，常见的问题包括孔加工精度、孔形变形和孔的表面质量等。

下面是这些问题的解决方法：1. 孔加工精度：提高孔的加工精度可以采取以下措施：选择合适的加工设备和工艺；优化工艺参数，如切削速度、进给速度和切削深度；使用合适的刀具和夹具。

2. 孔形变形：减少孔的形变可以采取以下措施：选择合适的材料和加工工艺；优化孔的形状和尺寸；控制加工过程中的温度和应力。

3. 孔的表面质量：提高孔的表面质量可以采取以下措施：选择合适的切削工艺和刀具；控制加工过程中的切削速度和进给量；采用合适的切削液。

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。

计算机辅助成型在孔型设计方面的应用伴随着型钢生产的发展，型钢的设计、生产方法也在不断发展、进步。

以及计算机技术的不断发展，计算机辅助设计CAE在70年代开始出现，并利用计算机的其他辅助功能进行设计以及过程模拟、产品检验。

于是计算机辅助工程CAE 出现了。

它可以解决试凑法过渡到CAE，对塑性加工业是一次重要的进步。

计算机辅助孔型设计的特点可以明显提高孔型设计的可靠性：传统的孔型设计往往受到经验、理论及计算量的限制，对各种方案不能进行充分的研究、比较和判断。

设计者本身也不能充分论证设计的合理性、可靠性和优越性。

采用计算机孔型设计后，可以进行充分的研究、比较和判断，从而大大地增强了孔型设计的可靠性。

可以提高孔型设计的效率，缩短孔型设计周期，减少实际试轧次数。

对于给定的产品尺寸、形状和坯料规格，可以有多种孔型设计，但要从中选出最理想的一种，必须进行反复计算、分析和判断。

用计算机完成上述任务则可以大大提高设计效率。

如一个设计师设计一套小型连轧机孔型要化20~30个工作日，而利用CARD系统设计只需要2h。

可以引进最优化方法，提高企业经济效益：采用最优化方法，可以把最小能耗、最大轧机产量和轧辊磨损最均匀等作为追求的目标函数，通过CARD系统做出最小能耗、最大轧机产量和轧辊磨损最均匀的最优孔型设计，这是传统的孔型设计无法胜任的。

由于设计时的各种指标达到了最优，轧制时轧辊消耗、电能消耗及轧机备品备件消耗最低，产品成材率最高。

现有计算机辅助孔型设计方法的评述目前，人们对计算机辅助孔型设计CARD技术进行了广泛而深入的研究。

1975年国外就已开展了这方面的研究。

随着计算机的广泛普及，国内的计算机辅助孔型设计于80年代开始。

根据计算机运用的情况可以分为以下几个阶段：一功能型CARD’：特点是采用传统的孔型设计方法，参数计算需人工输入，只能设计个别环节，因此实际上只是用计算机代替人工计算和绘图。

早期的CARD 系统由于受计算机技术和轧制理论水平的限制，多属于这一类型。

1、延伸系数的确定（1）平均延伸系数来料尺寸为φ75mm，故其断面面积为： F6=πD2/4=4415.625mm2成品尺寸为φ18mm，故其断面面积为: F c=πD2/4=254.34mm2则总延伸系数：u∑=F6/F c=17.36取μ＝1.27／㏑μ＝11.94则轧制道次N＝㏑μ∑取N=12，即取12架次。

（2）各架次延伸系数取中轧μ=1.28，精轧μ=1.262、各架次轧辊名义直径3、圆孔孔型设计 孔型高度 h k =d k 孔型圆角半径：r=1.5-5mm ，用于延伸孔型 辊缝： s=（0.008-0.02）D 0 孔型开口倾角度（开口切线连接法） α=30°，用于延伸孔型 式中 d k 轧件直径热尺寸 D 0——轧辊名义直径 （1）18#轧机圆孔型尺寸 d k =18mm h k =18mm r=3mm s=2.5mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=19.3mm (2)16#轧机圆孔型尺寸F 16=389.1438172mm 2π/4*16F d k ==22.3mmh k =22.3mm r=3mm s=3mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=24.0mm (3)14#轧机圆孔型尺寸F 14=617.8047242mm 2π/4*14F d k ==28mm h k =28mm r=3mm s=3mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=30.6mm (4)12#轧机圆孔型尺寸F 12=1004.30336mm 2 π/4*12F d k ==36mm h k =36mm r=4mm s=5mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=38.7mm(5)10#轧机圆孔型尺寸F 10=1619.740459mm 2π/4*10F d k ==45mm h k =45mm r=4mm s=6mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=48.5mm (6)8#轧机圆孔型尺寸F 8=2633.050089mm 2 π/4*8F d k ==58mm h k =58mm r=5mm s=8mm α=30°b k =d k /cos α-stan α=62.4mm 4、椭圆孔型设计轧件尺寸由如下公式可以得出： b= d 0 +（d 0-h ）β1 h=d-（b-d ）β2其中： d 0---来料圆直径； d ---下道次圆直径；h ---孔型高； b ---轧件宽；β1---圆形轧件在椭孔中的绝对宽展系数,（0.5～0.9）本设计取0.7β2---椭圆轧件在圆孔中的绝对宽展系数,（0.3～0.4）本设计取0.35辊缝:取s=(0.01~0.02) D0 ,其中 D0为轧辊名义直径椭圆半径：R=［（h-s）2＋b k2］／4（h-s）轧槽宽b k＝b＋Δ，Δ----- 宽展余量Δ=(0.088-0.11)b 取Δ=0.1b孔型槽口圆角半径r=（0.05-0.12）b k(1)17#轧机椭圆孔型设计解得：b=27.7mmh=14.6mms=3mmb k＝30.5mmh k=14.6mmR=23.0mmr=3mm（2）15#轧机椭圆孔型设计解得：b=35.1mmh=17.8mms=3mmb k＝38.6mmh k=17.8mmR=28.9mmr=3mm（3）13#轧机椭圆孔型设计解得：b=46.0mmh=21.7mms=6mmb k＝50.6mmh k=21.7mmR=44.7mmr=4mm(4)11#轧机椭圆孔型设计解得：b=56.3mmh=28.9mms=6mmb k＝61.9mmh k=28.9mmR=47.6mmr=5mm(5)9#轧机椭圆孔型设计解得：b=74.3mmh=34.8mms=7mmb k＝81.7mmh k=34.8mmR=67.0mmr=5mm(6)7#轧机椭圆孔型设计解得：b=96.3mmh=44.6mms=7mmb k＝105.9mmh k=44.6mmR=84.0mmr=7mm5、轧件尺寸（轧件断面积由CAD作图求得）6、各道次延伸率计算7、各道次压下力量。