轧辊的孔型设计
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顶岗实习报告
实习单位：
姓 名： xxx
学 号： 0804011222
专 业： 机械制造与自动化
班 级： 08级02班
实习岗位： 设计员
实习单位
指导教师： xxx
实习日期： 至
实习成绩 学 分
系部指导教师签字：
200 年 学期
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第一章：公司简介………………………..........
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第二章：焊管冷弯轧辊概述................
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第1节：焊管机组的简介…………
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第2节：轧辊的孔型设计简介……
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第三章：轧辊的孔型设计概述…………………
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第1节：成型机轧辊孔型设计概述.
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第2节：成型机孔型计算程序………
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第四章：双半径孔型设计……………………..
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第五章：实习总结………………………………...
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第一章:公司简介
石家庄石轴轧辊制造有限公司是集设计、制造、售后服务于一身的专业轧辊制造企业。本公司汇集了一批轧辊专业的优秀工程师、产品开发人员。专门生产焊管设备配套使用的轧辊、纵剪刀片等产品。
公司专业孔型设计人员具有丰富的模具设计、实践经验，并在设计中采用德国Copra软件进行优化。融合欧美日等国的优点，结合成型机组的特点及用户要求，对轧辊进行优化设计，其孔型设计方案得到国内多名专家的肯定和认可。先进的设计、精良的制造深得用户的赞誉。我们在此顶岗实习期间，学到了不少的知识，主要是针对圆管的轧辊孔型的设计，以及冷弯型钢的轧辊设计。轧辊的的孔型设计是根据孔型按开口位置分为开口孔型和闭口孔型。按形状分为简单断面孔型，和复杂断面孔型。复杂断面孔型又称异形孔型,包括斜形孔型、蝶形孔型、弯腰孔型，和万能孔型。在此我们主要介绍简单的轧辊孔型设计。孔型设计的程序是根据各道次的延伸系数，逆着轧制顺序，从成品到坯料，逐道计算出每道孔型的面积，然后确定孔型尺寸，如正方形孔型边长，圆形孔型的半径，断面复杂时可划分成几个简单几何形状部分，分别计算各区域的延伸系数。设计此类孔型时力求使各区域变形一致，并把不均匀变形尽量集中在温度较高的开始的几个道次，减少以后道次的不均匀变形。
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第二章：焊管冷弯轧辊概述
第1节：焊管机组的简介
随着焊管事业的发展越来越多的厂家意识到，在发展焊管的同时，还必须发展开口和闭口冷弯型钢制品。这不仅是因为这类产品可以节约钢材, 断面可简可繁, 更重要的是, 由于冷弯型钢制品作为装饰用材、机械结构用材、建筑结构用材等等, 收到了良好的社会经济效益。因此良好的焊管机组是生产焊管的必要条件。下面介绍一下普通的焊管机组的结构及功能。
1).成型机
成型机是生产焊管和闭口冷弯型钢的粗成型区和精成型区, 也是生产复杂断面开口和闭口冷弯型钢的主要变形区, 它包括带钢矫平机、对中装置、万能机架和立辊架。
2).焊接机
成型后的管坯送入焊接机, 焊接机包括高频设备、焊机升降机构、接缝导辊、四辊挤压、毛刺斩断、刮焊机架、磨光辊架, 该部分主要用于闭口冷弯型钢管筒及圆管的焊接, 去除毛刺并磨光。在生产开口型钢时, 磨光辊架可以参加变形, 其余机架可闲置不用
3).冷却水槽
冷却水槽的主要作用是使钢管和闭口型钢的焊接区得到充分的冷却, 以保证钢管和闭口型钢通过整型机得到比较精确的整形和粗矫直。本机组冷却采用喷淋和水浴相结合的结构形式, 在水槽的前部和后部各配备了一个阀门, 两个阀门可同时打开, 也可根据需要打开其中一个或对两阀门的水量有所控制, 以适应不同型钢的冷却需要。
4).整形机
整形机是设置在冷却水槽后的设备, 它包括六架万能机架和六架立辊, 在第五、六架万能机架之间, 预留了涡流探伤和测速辊的位置。整形机的作用是在生产圆管及闭口型钢时, 对电焊管外形尺寸进行整形, 以便获得所要求的尺寸精度, 在生产复杂断面开口冷弯型钢时, 继续参加变形和整形。
5).粗矫直机 5 / 14 粗矫直机位于整形机之后, 主要是对型钢进行粗矫直, 以便于型钢比较平直地进入飞锯机进行切断。本机组矫直是在同一个垂直平面内装上四个轧辊, 组成一个孔型, 圆形、方形或其它形状, 它可以进行整体的垂直、横向和圆周三个方向的调整, 为了适应开口或闭口冷弯型钢的特殊要求, 四个轧辊还可以分别做从外向中心或从中心向外的调整。
第2节 轧辊的孔型设计简介
孔型设计的程序是根据各道次的延伸系数，逆着轧制顺序，从成品到坯料，逐道计算出每道孔型的面积，然后确定孔型尺寸，如正方形孔型边长，圆形孔型的半径，断面复杂时可划分成几个简单几何形状部分，分别计算各区域的延伸系数。设计此类孔型时力求使各区域变形一致，并把不均匀变形尽量集中在温度较高的开始的几个道次，减少以后道次的不均匀变形。在此主要介绍一下圆管的轧辊孔型设计。
根据焊管机组的先后顺序，由成型，导向，焊接，挤压，磨光以及定径和矫直。我们设计轧辊的孔型也应该按其先后顺序逐次计算出个架次的孔型半径。
成型机轧辊孔型设计的基本问题，是正确选择变形区长度和各机架变形量的合理分配，以消除带钢边缘产生残余变形的可能性。成型质量直接影响着焊缝的质量，因此在进行孔型设计时，应满足以下要求：
1.成型时带钢边缘产生的相对伸长较小，而不至产生“鼓包”和“褶皱”;
2.带钢在成型中稳定；
3.变形均匀，成型轧辊磨损小且均匀；
4.能量消耗小；
5.成型过程中，能保证焊管表面质量和规格符合标准要求；
6.轧辊价格方便，制造容易。
第三章：轧辊的孔型设计概述
第1节：成型机轧辊孔型设计概述 6 / 14
成型机轧辊孔型设计方法有很多，归纳起来有以下几种方法：带钢中心弯曲法，带钢边缘弯曲法，带钢圆周弯曲法，以及带钢综合弯曲法。（又称双半径孔型设计）
1. 带钢中心弯曲法
中心弯曲法其成型过程是：从带钢的中心部分开始弯曲成型，弯曲半径R恒定，并等于挤压辊孔型半径或成品管半径，然后逐架加大中间变形角α一直增大到2α=180°，即带钢成型到全宽的一半时，边缘部垂直立起，然后进入几架上辊带有导向环的封闭孔型中成型。（如图1所示）
这种成型方法的优点是：所用成型机架数较少而且不用立辊。
2.带钢边缘变形法
边缘变形法其成型过程是：从带钢边缘部分开始弯曲成型，弯曲半径R恒定，并等于挤压辊孔型半径，然后逐架增加边缘弯曲宽度，相应的减小管坯中间部分的宽度，即逐渐增加变形角α，直到进入即架带导向环的封闭孔孔型中成型为圆管。（如图2所示）
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这种成型方法的优点是：成型稳定，管坯边缘升起的高度小，因而，边缘上一点在成型过程中的轨迹长度小，使边缘延伸小，成型时不易鼓包，成型质量好。
3.带钢圆周弯曲法
圆周弯曲法其成型过程是:沿管坯全宽进行弯曲变形，其弯曲半径有一个逐渐减小的可变半径R组成。成型过程如图3所示： 8 / 14
这种成型方法的优点是：变形比较均匀，轧辊加工制造简单，生产不同规格和壁厚的钢管时，轧辊有一定的公用性，从而减少了轧辊的储备，减少了工作量。
4.带钢综合弯曲法（双半径孔型设计）
带钢综合弯曲法其成型过程是：首先以挤压辊孔型半径为边缘弯曲半径r，将管坯边缘弯曲到某一边形角α，并在以后的各成型架次保持不变，而管坯的中间部分的弯曲变形按圆周变形法进行变形分配，如图4所示：
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双半径孔型设计吸取了边缘变形法和圆周变形发的二者优点：变形均匀，成型过程稳定，边缘延伸相对较小，成型质量好。
第2节：成型机孔型计算程序
在直缝焊管生产中，孔型计算的方法虽有许多种，但归纳起来，都是采用均匀分配的原则。
成型机孔型孔型设计计算的一般程序是：
1. 确定所求焊管的原料宽度即带钢宽度 B
2. 分配各架次变形量，计算各架次的成型变形量，即孔型半径 R
3. 根据各架次的孔型半径 R，管坯宽度 B以及管坯厚度 t，计算出各架次上下辊，立辊的辊型尺寸
4. 画出连续变形图，将所计算的尺寸进行合理调整，然后画出辊型图。
10 / 14 第四章：双半径孔型设计
带钢综合弯曲法又称双半径孔型设计，该设计方法吸取了边缘变形法和圆周变形法二者的优点，成型稳定，变形均匀，边缘延伸性较小，成型质量较好，也可用于边缘变形加中心加圆周变形的组合孔系系统。目前国外大多数焊管机组已经采用双半径孔型设计，国内也越来越多的焊管机组采用双半径孔型设计了，下面介绍一下双半径孔型设计。
1.双半径孔型设计的步骤；
1）.确定管坯宽度；
2）.确定焊接挤压辊半径；
3）.计算成型机闭口孔半径；
4）.计算成型机开口孔半径；
5）.根据各架次成型弯曲半径值，逐架进行辊型设计
一．带钢宽度的计算：
管坯宽度的计算公式为：
B=(Dk—t) +Z+0.66t
式中：B ——带钢宽度，mm；
D ——成品管外径，mm；
t一管坯厚度，mm；
k—系数
z— —挤压量。
带钢宽度的确定是进行孔型设计的第一步，也是最关键的一步，带钢宽度直接影响到以后每架孔型的半径值，所以对于带钢宽度的计算我们需要慎之又慎。
二.成型辊的设计：
以φ76机组的排列形式为例：
