第三章延伸孔型设计介绍
毕业设计(论文)-棒线材φ450轧机设计[管理资料]
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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
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。
型钢孔型设计02-延伸孔型设计
不同情况下各类箱形孔中的宽展系数如下表所示。
由于箱形孔型适用于轧制大、中断面，压下量受咬入 条件、电机能力和轧辊强度等因素的限制，故常用的 道次延伸系数在1.16~1.4之间，平均延伸系数在 1.15~1.34之间。
13 江西理工大学 材料科学与工程学院
2.2 箱型孔型系统
2.2.4 箱形孔型系统的组成
bK太大时，无侧压作用，所 以稳定性差； bK过小时，侧压过大，孔型 磨损太快或出耳子影响质量。
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江西理工大学 材料科学与工程学院
2.2 箱型孔型系统
2.2.3 箱形孔型中变形特点
2.2.3.2 宽展与延伸 箱形孔内的宽展与压下量和孔型侧壁斜度大小有关。
压下量增加，宽展增大，孔型侧壁斜度减小，限制宽展作用 增大，宽展减小，延伸增加，轧制变形效率增加。
2.2.1 箱型孔型系统的优缺点
2.2.1.2 缺点： (1) 轧件形状不精确
由于箱形孔型的结构特点，孔型侧壁斜度较大，所以难 以从箱型孔型轧出几何形状精确的轧件。
(2) 轧件侧表面不平直
轧件在孔型中只能受到两个方向的压缩，故轧件侧表面 不易平直，甚至出现皱纹。
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由于有中间方孔型，所以能从一套孔型中轧出不同规格的方 形断面轧件； 用调整辊缝的方法，还可以从间一个孔型中轧出几种相邻尺 寸的方形断面轧件。
(3)变形基本均匀
孔型形状使轧件各面都受到良好的加工，有利于改善金属组 织，使变形基本均匀。
(4) 稳定性好
轧件在孔型中轧制稳定，所以对导卫装置的设计、安装和调 整的要求都不高。
既可作为延伸孔型，也可以轧制方坯和方钢，广泛 应用于钢坯连轧机、三辊开坯机、型钢轧机的粗轧 和精轧道次。
孔型设计基本知识
槽底凸度的作用
使轧件断面边稍凹，在辊道上运行比较稳定，进入下一道孔型 时咬入条件也较好；另外可提高轧槽的使用寿命。 给翻钢后的孔型增加宽展余地，减小出耳子的危险性。
保证轧件侧面平直
设计原则：单鼓变形严重，f大些；成品孔不用，翻钢后如果是高轧件则要少用或不用 参考数据：f=0~6mm,以2~4mm为多。
1.2 孔型的分类
按形状分 按用途分
简单断面（方、圆、扁）
异形断面（工、槽、H 等）
延伸孔型
a
成型孔型
b
成品前孔
c
成品孔 孔型辊缝d在孔型周边之内，其水平辊缝一般位 于孔型高度中间
开口孔型 孔型辊缝在孔型周边之外
按开口位置方式分
闭口孔型
通常称为控制孔型，其辊缝常处在孔型的顶部 或底部
半开（闭）口型
c. 提高孔型的共用性（宽展余量，耳子，充满度）
d. 增大时，可以提高腿部侧压下量，减少道次
各组成部分的作用
孔型圆角
内圆角R 作用
a. 防止轧件角部急剧冷却，消除角裂产生
b. 改善轧辊强度，防止因尖角部分引起应力 集中而削弱轧辊强度
c. 改变孔型的实际面积，从而改防止刮丝现象
综合考虑出孔型轧件的形状和轧件在孔型中的稳定性。 提高孔型的共用性（宽展余量，耳子，充满度）
配置孔型的基准线称为轧制线。
参考数据: D和D’受到连接轴允许倾角的限制：万向轴≤10°,K=0.
Bk—孔型槽口宽度； bk—槽底宽度；
初轧30-50% 精轧5-10% ，延伸箱孔: 10-20% 上Dh、s=下D轧-2x辊-s作=1用16于5轧-2×件2上. 的力矩对于某水平直线相等，该水平直线h称p为—孔孔型中型性高线。度。
1孔型设计的基本知识汇总
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。
孔型设计1
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。
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：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。
第一章-孔型设计的基本知识培训讲学
孔型设计方法 ➢移动体积法，根据轧制过程被压下的金属体积向纵横 方向流动的数量与其变形阻力成反比的关系，按轧前轧 件形状与孔型形状和尺寸确定轧件变形后的形状和尺寸。
➢能量法，利用能量定律和最小变形功或总功率最小的 变分原理，在已知变形条件下确定纵横变形与力能参数。
基础。
第一章 孔型设计基本知识
§1.0 绪论
孔型设计方法 ➢平均高度法，是根据轧前轧件断面面积和孔型面积除 以宽度，即将轧件或孔型简化为矩形，根据计算轧矩形 件展宽的方法确定宽展量，再乘以考虑坯料和孔型形状 影响的系数。 ➢外接矩形法，是将非方或矩形轧件断面，在其上下画 出水平线，在其左右画垂直线，形成与轧件周边相切的 外接矩形，按轧矩形件计算宽展，再考虑坯料和孔型形 状的影响。
第一章 孔型设计基本知识
内容简介 本章讲述型钢孔型设计的基本概念、设计程序、孔型及其分类、
孔型的组成及各部分的作用和孔型在轧辊上的配置等内容。 学习目的与要求 掌握孔型设计的内容与要求 掌握孔型设计的原则和步骤 掌握孔型的分类 掌握孔型的组成和各部分的作用 掌握孔型在轧辊上的配置 教学重点与难点 重点：孔型设计内容及要求、设计程序、孔型组成及其作用、在
第一章 孔型设计基本知识
§1.0 绪论
孔型设计方法 ➢相似轧件法，是将非方形或矩形轧件断面简化为面积 相等，高宽比相同的矩形或方形，按矩形件计算展宽， 再考虑坯料与孔型形状的影响。
➢等效轧件法，外接矩形法相类似，但轧件高度取外接 矩形高度和平均高度法高度的平均值，等效轧件的宽度 为坯抖和孔型在轧制状态中的最大宽度，然后再考虑坯 料与孔型形状的影响。
第一章 孔型设计基本知识
§1.0 绪论
孔型设计发展历史 ➢1686年用阶梯辊轧出既定尺寸的棒材涉及了孔型设计； ➢1728年轧制了圆钢；l747年轧制了异型钢； ➢1800年轧制了角钢；1849年生产了工字钢； ➢1857年生产了重轨；l 873年生产了槽钢； ➢1903年才出现有关孔型设计的专著； ➢1933年苏联开始发表孔型设计的专著。 ➢其中，1953年以前出版的孔型设计专著，都以经验为
孔型设计课程设计
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。
孔型设计的基本概念
孔型设计的内容
1）断面孔型设计。根据原料和成品断面形状 ）断面孔型设计。 和尺寸及对产品性能的要求， 确定孔型系统， 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， 轧制道次和各道次的变形量 ， 各道次的孔型形 状和尺寸。 状和尺寸。 2）配辊。确定孔型在各机架上的分配及其在 ）配辊。 轧辊上的配置方式。 轧辊上的配置方式。 轧辊辅件设计—导卫或诱导装置的设计 导卫或诱导装置的设计。 3）轧辊辅件设计 导卫或诱导装置的设计。 保证轧件以正确的方式进出轧辊， 保证轧件以正确的方式进出轧辊，有的使轧件 在孔型外发生一定的变形。 在孔型外发生一定的变形。
1）合理的孔型系统 ） 2）合理的坯料尺寸 ） 3） 3）正确分配各道次的变形系数 4）成品孔设计应考虑负偏差轧制以及红坯 ） 尺寸（温度）的影响。 尺寸（温度）的影响。 5）适应车间的设备条件 ）
1.5.1 孔型设计的要求
图1-7变形系数按道次分配的曲线
1.5.2孔型设计的步骤 孔型设计的步骤
孔型内外圆角的作用
a.减少应力集中，增加轧辊的强度； 减少应力集中，增加轧辊的强度； 减少应力集中 b.防止轧件角部急剧冷却，温降过快； 防止轧件角部急剧冷却，温降过快； 防止轧件角部急剧冷却 c.内圆角可以控制轧件的面积， 保证所需要 内圆角可以控制轧件的面积， 内圆角可以控制轧件的面积 的成品形状、连轧关系； 的成品形状、连轧关系； d.外圆角可以防止轧辊一侧切割轧件，出耳 外圆角可以防止轧辊一侧切割轧件， 外圆角可以防止轧辊一侧切割轧件 子时防止下一道产生折叠
。
1.3.2 孔型各部分的作用
图1-4 孔型斜度与轧辊车削量之间的关系
孔型侧壁的作用
a.使轧件容易进、出孔型； 使轧件容易进、出孔型； 使轧件容易进 b.用大斜度孔型可增加孔型的共用性，通过 用大斜度孔型可增加孔型的共用性， 用大斜度孔型可增加孔型的共用性 控制孔型的充满程度， 控制孔型的充满程度 ， 可以轧制出尺寸不同 的轧件； 的轧件； c.便于轧辊的修复。 便于轧辊的修复。 便于轧辊的修复
孔型设计2-1
RAL
缺点：
箱形孔型系统
①由于箱形孔型结构的特点，难以从箱形孔型中轧出几 何形状正确和尺寸精确的方形和矩形断面轧件。轧件断面愈 小，这种现象愈严重。因此，箱形孔型不适于轧制要求断面 形状正确和尺寸精确的小断面轧件。 ②轧件在箱形孔型中只能在垂直方向上受到压缩，因而 侧表面不易平直。 ③当进入孔型的轧件高宽比大于1.2而孔型槽底又较宽时， 轧件在孔型中轧制稳定性不好，容易产生倒坯和扭转等不稳 定现象。
RAL
优点：
箱形孔型系统
பைடு நூலகம்
①孔型的共用性大，有利于提高轧机的生产能力。（调辊缝，轧不同尺 寸并可实现多道次轧制） ②压下量大，对轧制大断面轧件有利。（断面面积相等孔型，切槽深度 较浅） ③孔型磨损均匀，能量消耗相对地小。（变形均匀，速度差小） ④氧化铁皮易脱落，轧件表面质量好。（侧表面氧化铁皮易脱落）
RAL
型钢孔型设计
RAL
型钢孔型设计
第二章 延伸孔型系统
RAL 延伸孔型系统及其设计方法
(1)延伸孔型系统 定义：延伸孔型；延伸孔型系统
延伸孔型系统对钢材的产量和质量有很大的影响，但对产品的最 后形状和尺寸影响不大。
分类：
箱型孔型系统；菱－方孔型系统；椭圆－方孔型系统；六角－方 孔型系统；椭圆－圆孔型系统；椭圆－立椭圆孔型系统
RAL
组成：
箱形孔型系统
方箱形孔、扁（矩）箱形孔和立箱形孔组成。 两种组成方案：１，每轧一道次翻钢一次：表面质量好。 ２，每轧两道次翻一次钢：翻钢次数少，轧机产量高。
RAL
应用范围：
箱形孔型系统
根据箱形孔型系统的优缺点可知，它广泛地应用于初轧机、三辊 开坯机、连续式钢坯轧机以及型钢轧机上。它适用于生产大断面的成品 方钢。在轨梁轧机、大中小型及线材轧机上，用于前几道次做开坯孔型。 断面规格：取决于轧机的大小。轧辊直径愈小，所能轧制的轧件断面规 格也愈小。
孔型设计
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。
孔型设计
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
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。
第三章 延伸孔型设计
b/h，即顶角α有关。顶角α越大，菱形孔和方形孔的延伸系数越大。
孔型的稳定性
由此确定的延伸系 数在1.15~1.6之间， 常用1.2~1.4。
e. 孔型构成
3.1.3 菱—菱孔型系统
优点
利用菱—菱孔型系统可将方形断面由偶数道次过渡到奇数道次 易于喂钢和咬入，对导板要求不严 在任意一对孔型中皆能轧出方坯
宽展系数
延伸系数
μl不得小于1.4，否则，六 角孔型将充不满，从而造 成轧制不稳定。
孔型的构成
轧件轧后的宽 度，小于Bk
b
等于轧件轧 后的高度
根据六角孔型的充满程度b/Bk=0.95~0.85来确定Bkα≤90° s=(0.2~0.3)h;R=(0.3~0.6)h; R0=(0.4~0.5)h; R的确定原则是使孔型槽底的两侧圆弧和槽底同时与来料接触。 方孔型的构成与椭圆－方孔型系统相同。
开坯机 1.08~1.2
8~15
按菱形边长设计
边长关系 相邻菱形边长比A/a 相邻菱形边长差A-a/mm
开坯机 1.08~1.2
8~15
型钢轧机的开机孔型 1.08~1.14 6~12
型钢轧机的开坯孔型 1.08~1.17 6~12
精轧孔
1.05~1.14
4~8
精轧孔
1.05~1.17
6~8
万能菱形孔型
箱形—菱－方或箱形—菱－菱孔型系统
箱形孔型的作用：去除钢锭或钢坯表面的氧化铁皮，增大压下。 菱－方孔型的作用：轧出方形坯（当箱孔轧制一定程度后，断面较小时，轧 制不稳定，进入菱－方孔型系统轧制）菱－方的组数取决于成品规格的大小 以及对断面形状和尺寸无严格要求时，可采用一组菱－方或菱－菱孔型。若 对所轧制成品方坯的断面形状和尺寸要求较严格时，则采用两组菱－方孔型。 当成品的规格尺寸较多时，菱－方孔型的组数就由所需的规格数量决定。一 般用于三辊开坯、中小型轧机开坯机架上。
孔型设计指导书
《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。
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优 点
没有固定不变的棱角，轧件表面温度均匀。(轧件角部位置变换和 四个方向压缩轧件，使轧件得到均匀冷却，有利于改善金属的组织 性能和防止角部裂纹的产生) 轧件在孔型中的稳定性较好。
椭圆孔型在轧辊上的切槽深度较浅。
缺 点
不均匀变形严重，使孔型的磨损快且不均匀。
椭圆孔型比方孔型磨损快。若用于连轧易破坏连轧常数，另外，椭圆孔型和方孔型的 延伸系数差别较大，按此孔型设计的集体传动连轧机，很难再改用其他孔型系统。
椭圆－圆孔型的变形系数
延伸系数
宽展系数
µt=1.2～1.6 µy=1.2～1.4 µc=1.3～1.4
β t=0.5～0.95 β y=0.3～0.4
椭圆－圆孔型系统的构成
椭 圆 孔 型 的 构 成 与 椭 圆－方 孔 型 系 统 中 椭 圆 孔 相 同。
BK
3.1.7 椭圆－立椭圆孔型系统
优点
b.缺点
轧制小断面时不稳定 侧面不易轧制，有时出现皱褶（两个方向）
c.常见箱形孔型系统的组成方式
d.适用范围
一般用于轧制大、中型断面的延伸孔 型。适用于初轧机、大中型轧机的开 坯机、型钢轧机前几个延伸孔以及小 型或线材轧机的粗轧机架。
箱形孔型的断面大小取决于轧机的大小，对 应关系见下表：
轧辊直径㎜ φ850 φ650
变形特点
(1)延伸系数 椭圆—立椭圆孔型系统延伸系数主要取决于平椭圆孔型宽高比， 其比值为1.8～3.5，平均延伸系数为1.15～1.34。轧件在平椭圆孔型中延伸系数 μt＝1.15～1.55，一般用μt＝1.17～1.34。轧件在立椭圆孔型中延伸系数为 μl＝1.16～1.45，一般用μl＝1.16～1.27。 (2)宽展系数 轧件在立椭圆孔型中宽展系数βl＝0.3～0.4； 轧件在平椭圆孔型中宽展系数βt＝0.5～0.6。
f. 箱形孔型的构成 一般箱形孔型的结构h/BK
孔型尺寸的确定 孔型高度 h 孔型槽口宽度 BK 孔型槽底宽度 bK 孔型侧壁斜度y=tanφ 内外圆半径R和 r 等于轧后轧件的高度 Bk＝b+Δ, ㎜ bK＝B-(0~6), ㎜ 一般10%~25%， 个别取30％或更大 R=(0.1~0.2) h r=(0.05~0.15) h 折线形 凸度 f 初轧机：f＝5～10㎜； 三辊开坯机： f＝2～6㎜ 一般时前面的大，后面的小
轧件稳定小型粗轧机上，奇数道次获得方坯 时，可用于过渡孔型 宽展系数 βl =0.2～0.35 延伸系数 µl =1.2～1.35
设计方法
按内接圆直径设计 直径关系 相邻菱形直径比D/d 相邻菱形的内接圆直径差D-d/mm 按菱形边长设计 边长关系 相邻菱形边长比A/a 相邻菱形边长差A-a/mm 开坯机 1.08~1.2 8~15 型钢轧机的开坯孔型 1.08~1.17 6~12 精轧孔
1.05~1.17
开坯机 1.08~1.2 8~15
型钢轧机的开机孔型 1.08~1.14 6~12
精轧孔
1.05~1.14
4~8
6~8
万能菱形孔型
菱形孔型的构成可按菱-方孔型系统中菱形孔型的构成 方法。为了加大菱-菱孔型的延伸系数，可设计成万能 菱形孔型。
3.1.4 椭圆—方孔型系统
延伸系数大. µtmax= 2.4,µfmax= 1.8 (因此可通过椭圆—方孔型系统迅 速压缩轧件断面，减少轧制道次，保持较高的轧制温度。)
使用范围 广泛用作棒线材连轧机延伸孔型甚至成品孔型。 变形特点
圆轧件进椭圆孔型时
从圆孔型轧出的轧件断面只有最大和最小直径两尺寸，进入椭 圆孔型时能自动认面进钢，从而减小轧制断面的波动。
椭圆轧件进入圆孔型时 孔型侧壁对轧件无夹持作用，当轧件轴线稍有偏斜，即产生倒坯，稳定性 差。另外，孔型侧壁对宽展的限制作用小，圆孔型宽展自由，但与其它孔 型相比，轧件在圆孔型中的宽展空间小，即充许在水平成尺寸的宽展小， 因此既限制了延伸系数，又容易出耳子。
b.缺点
角部冷却快
不易去除轧件表面的氧化铁皮 轧槽磨损不均匀
c.使用范围
d.变形特点
延伸孔型：用在箱形之后，不能用在初轧机开坯机上，可 用在开坯机的最后道次。 成品孔型：也可用在精轧孔型系统轧制方钢。一般用于 60×60 ~ 80×80mm以下方坯和方钢生产。
宽展系数： 菱 βl =0.3～0.5 方 βf =0.2～0.4
使用范围
广泛用于小型和线材轧机上作为延伸孔型轧制 40×40~75×75mm以下的轧件，用于箱式或六角方之后。 延伸系数 µc=1.25～1.6 µcmax=1.7～2.2 宽展系数 µt =1.25～1.8 µtmax =2.4 µf =1.2～1.6 µfmax =1.89
变形系数
椭在方中宽展系数βf=0.3~0.6 常用βf=0.3~0.5
为了避免因在轧件表面上出现皱纹而引起的成品表面 质量不合格，当用箱形孔型轧成品坯或成品方钢时，最 后一个箱形孔型应无凸度；作为开坯延伸孔型的最后一 个箱形孔型槽底也应无凸度。
3.1.2 菱—方孔型系统
能轧出几何形状正确的轧件 轧槽较深
a.优点
共用性大，能从一套孔型 中轧出多种方形轧件 轧制稳定 ，变形均匀 变形基本均匀，改善组织
方在椭中宽展系数
孔型构成
说
明
m=s
3.1.5 六角－方孔型系统
优点
(1)变形均匀（沿宽展方向比椭圆均匀） (2)单位压力小，能耗小，轧辊磨损小 (3)轧件在轧辊入口处的夹板之间和咬入时的状态较为稳定，并且易于调整。
缺点
六角孔型充满不良时，易失去稳定性;采用此系统时送钢费劲。
使用范围
六角－方孔型系统广泛用于粗轧和毛轧机上，它所轧制的方件边长在 17mm×17mm～60mm×60mm之间。常用在箱形孔型之后和椭圆－方孔型之前， 组成混合孔型系统。这样克服了小断面轧件在箱形孔型中轧制不稳定
• 经验系数法 • 斯米尔诺夫方法 • 乌萨托夫斯基法
3.1 延伸孔型系统概述
定义
通常在成品孔和预轧孔之前有一定数量的、目的在于减小轧件断面积的一 系列孔型，称为延伸孔型；延伸孔型的组合称为延伸孔型系统。
箱形孔型系统
菱—方孔型系统
菱—菱孔型系统
分类
箱——箱孔型系统 椭圆—方孔型系统 六角—方孔型系统 椭圆—圆孔型系统 椭圆—立椭圆孔型系统
孔型的稳定性
由此确定的延伸系 数在1.15~1.6之间， 常用1.2~1.4。
e. 孔型构成
3.1.3 菱—菱孔型系统
利用菱—菱孔型系统可将方形断面由偶数道次过渡到奇数道次
优点
易于喂钢和咬入，对导板要求不严 在任意一对孔型中皆能轧出方坯 除具有菱方孔型系统的缺点外，轧出方坯有明显八边形
缺点
箱形孔型的作用：去除钢锭或钢坯表面的氧化铁皮，增大压下。
菱－方孔型的作用：轧出方形坯（当箱孔轧制一定程度后，断面较小时，轧 制不稳定，进入菱－方孔型系统轧制）菱－方的组数取决于成品规格的大小
金属塑性加工学-型材生产
第三章 延伸孔型设计
第三章 延伸孔型设计
3.1 延伸孔型系统概述
• • • • • • • • 箱形孔型系统 菱—方孔型系统 菱—菱孔型系统 椭—方孔型系统 六角—方孔型系统 椭—圆孔型系统 椭—立椭圆孔型系统 混和孔型系统 特点
使用范围
变形系数 孔型构成
3.2 延伸孔型的设计原则 3.3 延伸孔型的设计实例
型钢轧机轧制钢坯 扁箱形孔型 0.25～0.45 方箱形孔型 0.2～0.3
取值的考虑因子 a. 轧钢锭时前1～4道次取0～0.1 b. 方箱形孔型的β应小于扁箱孔型的β c. 在其他条件相同时，大轧件β值偏大，小轧件的β偏小 d. 顺着轧制方向β值增加
延伸系数μ
一般采用1.15～1.4，平均可取1.15～1.34之间
(1)轧件变形和冷却较均匀。 (2)轧件与孔型的接触线长，因而轧件宽展小（限制宽展). (3)易于去除氧化铁皮，表面质量好，表面缺陷如裂纹、折叠少。（4）提高轧件在孔 型中的稳定性。
缺点
(1)切槽深，消弱了轧辊强度。 (2)孔型各处速度差大，孔型磨损快。
使用范围
主要用于轧制塑性极低的钢材；水平辊机架 与立辊机架（平、立）交替布置的 连轧机上，为了使轧件在机架间不进行翻钢，以保证轧制过程的稳定和消除卡 钢事故，因而椭圆－立椭圆孔型系统代替了椭圆－方孔型系统，被广泛用于小 型钢材和线材连轧机上。
椭圆－立椭圆孔型的构成
立椭圆孔型构成方法有两种
3.1.8 混合孔型系统
为了提高轧机产量和成品质量，在生产条件允许范围内一般尽量采用较大断面原料， 需要多道次轧制。由于轧机类型、坯料尺寸和成品规格不同，型钢轧机上很少采用 单一的延伸孔型系统，而是采用混合孔型系统。
箱形—菱－方或箱形—菱－菱孔型系统
R的确定原则是使孔型槽底的两侧圆弧和槽底同时与来料接触。 方孔型的构成与椭圆－方孔型系统相同。
3.1.6 椭圆－圆孔型系统
优点
(1) 变形较均匀，轧制前后轧件的断面形状能平滑过渡，可防止产生局部应力。
(2) 轧件无明显棱角，冷却比较均匀。从而消除了因断面温度分布不均而引起 的轧制裂纹的因素。
(3) 孔型形状有利于去除氧化铁皮，改善轧件的表面质量。
延伸系数 方轧件在菱形孔中延伸系数 方断面轧件在菱形孔型 中的延伸系数μl取决于 菱形孔型的轴比b/h和宽 展系数βl。
延伸系数 菱形轧件在方形孔中延伸系数
菱形断面轧件在菱 方孔型中的延伸系 数μf取决于菱形件 的宽高比b/h和在 方形孔中的宽展系 数βf。
当宽展系数为某一数值时，菱形孔和方形孔的延伸系数只与菱形孔的轴比 b/h，即顶角α有关。顶角α越大，菱形孔和方形孔的延伸系数越大。
（2）宽展与延伸 宽展系数β
箱形孔内的宽展与压缩面积（压下量）和孔型侧壁斜度 大小有关。压下量增加，宽展增大；孔型侧壁斜度减小， 限制宽展作用增大，宽展减小，延伸增加，轧制变形效 率增加。 取值范围