第二章孔型设计基本知识
孔型设计的基本知识
孔型设计的基本知识第一节孔型设计的内容与要求将钢锭或钢坯经过若干次的轧制变形，得到所需断面形状、尺寸和性能的产品，而进行的设计和计算工作称为孔型设计。
位于一个轧辊上的棱槽叫“轧槽”；由上下轧槽所组成的面积叫“孔型”。
一、孔型设计的内容（1）断面孔型设计。
（2）轧辊孔型设计。
（3）轧辊的辅件设计。
导为和诱导装置的设计。
二、孔型设计的要求（1）优质高产。
轧件尺寸形状符合技术要求，质量好、产量高。
（2）低消耗。
轧制功率、金属消耗、轧辊消耗、电能等消耗为最少。
（3）尽可能减少孔型各部分的不均匀变形，获得轧件具有最小内应力。
（4）使操作方便、安全、尽可能使轧制机械化、自动化或减轻工人体力。
（5）使换辊时间短，调整时间少，轧制过程稳定，作业率高。
第一节孔型的分类（A用途B形状C切槽方法）一、按孔型用途分类（1）延伸（开坯）孔型：减小轧件断面，形状与成品断面无关；（2）预轧（粗轧或毛轧）孔型：继续减小轧件断面，形状接近成品断面。
（3）精轧前（成品前）孔型：尺寸和形状更接近要求的成品断面。
（4）精轧（成品）孔型：轧制产品的最后一个孔型。
二、按孔型的形状分类（1）简单断面孔型：通常用于延伸孔型。
（2）复杂（异形）断面孔型；工字形、槽形、轨形。
三、按孔型在轧槽的切槽方法分类（1）开口孔型：轧辊的辊缝S在孔型周边上的称为开口孔型。
（2）闭口孔型：轧辊的辊缝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。
第三节孔型各部分的名称与功用一、孔型各部分名称（以方形孔型为例）b、B——孔型切槽最小与最大宽度；H——孔型切槽深度；h——孔型轮廓线的高度；tg——侧壁斜度；S——辊缝；r1和r2孔型的内外圆角二、孔型各部分功用（1）辊缝：两轧辊辊环之间的缝隙称为辊缝。
（2）孔型侧壁斜度：孔型侧边与轴向垂直面间所夹角度的正切。
是轧件正确进入孔型；减少缠棍；减少出耳子；减少轧辊重车量，降低轧辊消耗（3）孔型圆角：孔型的过度部分用圆弧连接，这个圆弧就叫圆角。
孔型设计2
RAL 2.4 椭圆－方孔型系统
2.4.1 椭圆－方孔型系统的特点; 2.4.2 椭圆—方孔型系统的应用范围; 2.4.3 椭圆—方孔型系统的变形系数; 2.4.4 稳定性指标; 2.4.5 椭圆－方孔型的构成与设计。
RAL 2.4.1 椭圆－方孔型系统的特点
椭圆－方孔型系统
RAL 2.4.1 椭圆－方孔型系统的特点
⑨ 表面不佳--在轧制过程中，出于轧件的四面同 时都能得到压缩，因此轧件表面的氧化铁皮不易 脱落，对产品表面质量有一定影响。
RAL 2.3.2 菱－方孔型系统的应用范围
菱－方孔型系统既可以作为延伸孔型压缩轧 件断面，又可以用来轧制成品方钢。它适用于钢 坯连轧机、三辊开坯机以及中小型轧机轧制断面 尺寸为l00mm xl00mm以下的方坯和方钢。在要求 产品有精确的方形断面形状时，一般都采用菱— 方孔型系统。菱—方孔型所能解决的主要问题是 四面得到良好的加工和得到断面形状较正确的方 坯和方钢，因此它应适用于箱形孔型之后，而不 宜于用在开始的道次。
③ 相近尺寸--可以在同一个方孔型中，采用调整 辊缝大小的方法，轧出几种尺寸相近的方轧件。 由于菱－方孔型系统满足了多规格的要求，所以 它比箱形孔型更为优越，既可减少换辊次数，又 能减少轧辊的储备量（图示） ；
RAL 2.3.1 菱－方孔型系统的特点
④ 稳定性--孔型对轧件的夹持力大，从而使孔型 侧壁由于对轧件的挤压所产生的侧向摩擦力亦大， 这既利于改善轧件的咬入条件，又增加了轧件在 孔型中的稳定性，因而对导卫装置的安装与调整 的要求并不严格，对于工人操作较为方便； ⑤ 加工条件好－轧件在菱—方孔型系统中同时受 到四个方向的压缩加工，有利于改善金属内部组 织，并能防止轧件头部及表面开裂；
轧件在箱形孔中的稳定性指标
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。
12
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。
8
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。
孔型设计知识点总结归纳
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。
型钢孔型设计-第2章
数量和换辊次数。 d.延伸小，不超过1.3~1.4，椭圆轧件在圆孔中轧制不稳
定，导卫安装较严格，圆孔型轧件易出耳子。
2.2.6 椭圆-立椭圆孔型系统
1）椭-立椭圆孔型系统的组成 （图）
2）椭-圆孔型系统的特点
2.2.4 六角-方孔型系统
3）六角-方孔型系统的适用范围
常用于由箱形孔型向菱-方、椭-方孔的过渡孔型。 一般认为，六角孔型的延伸须大于1.4，否则六角 孔充满不良，影响下一道轧制的稳定性，六角轧 件在方孔中也不易充满，对坯料尺寸、形状要求 严格时这种孔型系统不合适。所以尽管六角-方孔 型系统有很多优点，但并不能替代椭-方孔型系统。
2.2.2菱-方孔型系统
图2-2 菱-方孔型系统
2.2.2 菱-方孔型系统
2）菱-方孔型系统的特点 a.能轧出四边平直，角部和断面形状准确的方形断面轧件。 b.孔型系统中有较多的中间方，因此一套孔型能轧出不同 尺寸的方钢。 c.轧件在孔型中比较稳定，对导卫要求不高。 d.轧件各面受到良好加工，变形基本均匀。 e.同箱形孔相比，切槽深，影响轧辊强度。 f.角部金属冷却快，轧制某些合金钢时易在角部形成横裂。 g.氧化铁皮不易脱落，影响产品表面质量，开坯孔型不宜 使用。 h.附加摩擦大，轧辊磨损不均匀。
第二章 延伸孔型系统
2.1 延伸孔型系统的概念
延伸孔型系统：把大断面的钢锭或钢坯轧成精轧孔型 所需要的断面形状和尺寸，这些孔型的组合称为延伸孔 型系统或开坯孔型系统。
2.2 延伸孔型系统的种类
2.2.1 箱形孔型系统 1）箱形孔型系统的组成（图） 2 ）箱形孔型系统的特点 3）箱形孔型系统的使用范围
孔型设计基本知识PPT33页
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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孔型设计基本知识
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
第二章孔型设计基本知识
轧机布置、机架数、辊径、辊身长度、轧制 速度、电机能力、加热炉、移钢和翻钢设备、 工作辊道和延伸辊道、延伸台、剪机或锯机 性能以及车间平面布置情况等
选 择
新产品
设计孔型之前应该了解类似产品的轧制情况及其存在问题，作为新产 品孔型设计的依据
合 理
总 压下量： h 1 H h B b
总轧制道次：
n
h h
h : 平均压下量，由轧机能
力所决定，可参照各类轧机的
★延伸系数法：大部分型钢轧机
经验数值选取。
总延伸系数： 1 2 3
n
F0 F1
F1 F2
F2 F3
a. 切槽浅 b. 重车次数多 c. 调整量大
a. 轧制不稳定
b. 影响轧件尺 寸和形状
辊缝与轧辊直径D有着密切的关系
大中型轧机
辊缝尺寸（㎜）
小型轧机
辊缝尺寸（㎜）
开坯轧机
8～15
开坯轧机
6～10
毛轧机
6～10
毛轧机
3～5
精轧机
4～6
精轧机
1～3
也可以：成品：s=0.01D 粗轧：s=0.02D 开坯：s=0.03D
作用 内圆角R
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，从而改变变形量和 充满度
外圆角r 作用
a. 防止形成折叠缺陷 b. 防止刮丝现象
c. 增加轧辊强度
圆角半径的取值：
一般槽底圆角半径应取大一些，成品孔型的槽
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
孔型设计知识点总结
孔型设计知识点总结孔型设计是在工程和制造领域中常常遇到的问题，它涉及到机械部件的设计、制造和装配。
下面将从孔型设计的定义、设计原则、常用孔型及应用等方面进行详细总结。
一、孔型设计的定义孔型设计是指对机械部件中的孔的形状、尺寸和位置等进行设计的过程，目的是为了使孔与其他部件相互配合，保证整机性能和工作可靠性。
二、孔型设计的原则1. 孔型与功能相匹配：孔的形状和尺寸应该与其功能相匹配。
例如，传动孔应该根据传动方式的不同选择不同的形状和尺寸。
2. 孔的加工与安装方便：孔的形状和尺寸应该考虑到加工和安装的便利性，减少加工难度和安装成本。
3. 孔型与材料相适应：孔的形状和尺寸应根据材料的性能选择相应的设计要求，以确保材料的强度和可靠性。
4. 孔的位置与布局合理：孔的位置应根据实际需要选择，避免干扰其他部件或引起不必要的装配和维修困难。
三、常用的孔型及应用1. 圆孔：圆孔是最常见和简单的孔型，适用于一般结构中的连接和定位。
2. 方孔：方孔通常用于需要承受大载荷的连接件中，具有较高的刚性和稳定性。
3. 键槽孔：键槽孔主要用于连接带有键的轴和轴套，用于传递转矩。
4. 锥孔：锥孔通常用于连接轴和机械件之间，通过锥形形状提供更好的连接性能。
5. 摩擦连接孔：摩擦连接孔通常用于需要可拆卸和可调节的连接，例如螺纹孔和销孔。
6. 组合孔：组合孔是指具有多种孔型特征的组合，常用于复杂的机械装配中。
四、孔型设计的一般步骤1. 确定孔位置：根据装配和功能需求确定孔的位置。
2. 选择孔型：根据实际需要选择合适的孔型，考虑连接方式、载荷和工作环境等因素。
3. 确定孔尺寸：根据受力和使用要求确定孔的尺寸，包括直径、深度等。
4. 孔与其他零件的协调设计：考虑到孔与其他零件的配合和协调性，保证装配的准确性。
5. 检查和验证：对孔型进行检查和验证，确保符合设计要求和可靠性。
总之，孔型设计在机械工程和制造中有着重要的作用。
通过了解和掌握孔型设计的定义、设计原则、常用孔型及应用以及一般设计步骤，可以提高机械部件的性能和可靠性，为工程和制造提供更好的解决方案。
孔型设计知识点总结归纳
孔型设计知识点总结归纳一、孔型概念及分类1. 孔型概念：孔型是指在零件表面中具有一定形状和大小的开口，一般用来连接零部件、通风散热、减轻重量等目的。
2. 孔型分类：（1）按形状分类：有圆孔、方孔、椭圆孔、长方形孔等；（2）按位置分类：有盲孔、通孔、过孔、阶梯孔等；（3）按用途分类：有定位孔、安装孔、通气孔、散热孔等。
二、孔径设计原则1. 过孔和盲孔的孔径选择原则：（1）过孔的孔径应大于螺栓直径；（2）盲孔的孔径应大于内螺纹直径。
2. 孔径公差选择原则：（1）过盈配合的孔径公差一般选择H7；（2）中等配合的孔径公差一般选择H8；（3）轻载配合的孔径公差一般选择H9。
三、孔型设计注意事项1. 孔径的选取：（1）避免孔径选取过大或过小，导致连接不牢固或装配困难；（2）保证孔径尺寸符合公差要求，避免配合过紧或过松。
2. 孔的排布：（1）孔的位置应符合设计要求，避免相互干涉或影响整体结构；（2）孔的排布应合理，便于加工和装配。
3. 孔口的处理：孔的口部设计应合理，避免产生毛刺、裂纹等缺陷，影响零件质量。
4. 孔型表征：应采用标准符号表示孔型的形状和位置，便于阅读和理解。
四、孔型设计方法1. 孔型设计流程：（1）明确孔型的功能和用途；（2）选择合适的孔型形状和尺寸；（3）确定孔的位置和排布；（4）进行孔型的细节设计和加工要求。
2. 孔型设计工具：（1）CAD软件：采用CAD软件进行孔型设计，可快速、准确地绘制各种孔型；（2）UG、Pro/E等专业设计软件：提供了更多的孔型设计工具和功能。
3. 孔型设计实例分析：可以结合实际的工程案例，对不同类型的孔型设计进行具体分析和总结，以便更好地掌握孔型设计方法和技巧。
五、孔型设计的新技术1. 三维打印技术：三维打印技术可以实现复杂孔型的快速制造，提高了孔型设计的灵活性和精度。
2. 激光微加工技术：激光微加工技术可以实现微型孔型的精密加工，适用于一些高精度的零部件。
3. 智能化设计工具：一些新型的智能化设计软件可以帮助工程师快速、准确地进行孔型设计，提高设计效率和质量。
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。
孔型设计知识点总结图
孔型设计知识点总结图在工程设计中，孔型的设计是一项重要的任务。
无论是机械设计、建筑设计还是电子设计，孔型的设计都直接关系到产品的性能和质量。
本文将以图形的方式总结孔型设计的知识点，以便读者能够更加直观地理解和运用这些知识点。
一、孔型设计的基本原则孔型设计的基本原则可以总结为以下几点：1. 功能性：孔型设计应符合产品的功能需求，能够满足产品的使用要求。
2. 结构合理：孔型设计应符合力学原理，保证结构的稳定性和强度。
3. 加工性：孔型设计应考虑到加工工艺的要求，尽量简化和方便加工过程。
4. 经济性：孔型设计应尽量减少材料和成本，提高生产效率。
二、孔型设计的分类孔型设计可以根据不同的分类方式进行归类，常见的分类方式包括：1. 形状分类：孔型可以根据形状的不同分为圆形孔、方形孔、椭圆孔等。
2. 尺寸分类：孔型可以根据尺寸的大小分为小孔、中孔和大孔。
3. 位置分类：孔型可以根据位置的不同分为中心孔、边缘孔、对称孔等。
4. 功能分类：孔型可以根据功能的不同分为通孔、盲孔、螺纹孔等。
三、孔型设计的技巧在进行孔型设计时，可以采用一些常用的技巧来提高设计的效果和质量：1. 密集排列：对于需要多个孔的情况，可以采用密集排列的方式来节省空间和材料。
2. 变换角度：通过调整孔的角度，可以增加产品的美观性和功能性。
3. 考虑连接：在孔型设计中，应考虑到与其他零件的连接方式，确保连接的可靠性。
4. 融入整体：孔型应与产品整体设计协调统一，形成美观的外观效果。
四、孔型设计的注意事项在进行孔型设计时，需要注意以下几点：1. 孔的形状和尺寸应符合标准规定，以便与其他配件的匹配。
2. 孔的位置应符合产品的结构要求和功能需求。
3. 孔的加工精度和表面质量应满足产品的要求。
4. 孔的数量和布局应根据实际需要进行合理安排。
通过以上对孔型设计知识点的总结图，我们可以清晰地了解到孔型设计的基本原则、分类、技巧和注意事项。
在实际的工程设计中，我们可以根据这些知识点来进行孔型设计，以确保产品的性能和质量符合要求。
孔型设计知识点
孔型设计知识点孔型设计是指在工程设计中对孔洞的形状及其特性进行合理的规划和设计。
在各个领域的工程设计中，孔型设计都起着至关重要的作用。
本文将介绍孔型设计的一些知识点，包括孔型设计的目的、孔型设计的原则、常见的孔型设计方法以及一些应用案例。
一、孔型设计的目的孔型设计的目的是为了满足工程设计的需求，提供一种功能性、美观性和经济性兼具的孔型形状。
具体而言，孔型设计的目的包括以下几点：1. 实现材料的降重和性能的提升。
通过合理的孔型设计，可以尽量减少材料的使用量，从而达到降低重量的效果。
同时，通过孔型设计还可以提升材料的强度、刚度等性能指标。
2. 优化结构和功能。
孔型设计可以根据工程设计的要求，合理布置孔洞，实现优化结构和功能。
例如，在航空航天领域中，通过引入孔洞，可以减轻飞行器的重量，提升飞行器的速度、耐久性等性能。
3. 提高产品的美观性和市场竞争力。
合理的孔型设计可以赋予产品独特的外观，提高产品的美观性和市场竞争力。
当然，在进行孔型设计时也需要兼顾产品的功能性和性能。
二、孔型设计的原则孔型设计需要遵循一定的原则，确保设计的孔型能够符合工程设计的要求，具有良好的性能和可靠性。
以下是一些常见的孔型设计原则：1. 结构合理性原则。
孔洞的布局需要与产品的结构相协调，保证产品的整体结构合理、稳定。
合理布局孔洞可以平衡产品的应力分布，提高产品的强度和刚度。
2. 功能性原则。
孔型设计需要根据产品的功能需求合理安排孔洞的位置、形状和大小。
例如，在机械设计中，孔洞的设计需要考虑传力、散热等功能需求。
3. 加工性原则。
孔型设计应考虑产品的制造工艺和加工手段，确保孔洞可以方便地加工和装配。
避免设计过于复杂的孔型，以减少加工难度和成本。
4. 美观性原则。
合理的孔型设计应考虑产品的美观性，使孔洞布局与产品整体外形相协调，提升产品的外观质量。
三、常见的孔型设计方法在孔型设计中，常见的方法包括有限元分析法、最优化设计方法、形状优化设计方法等。
延伸孔型设计
第二章 延伸孔型设计 §2.1 箱型（箱-方）孔型系统
常见箱型孔型系统的组成方案
平-立-平-立箱形孔型 特点：
这种孔型系统需奇数道次后翻钢，在钢锭的两个方向上交叉进行加工，这 对轧制低塑性或质量差的钢锭可以减少开裂，如高硫钢或皮下气泡离表面较浅 的钢锭。故从加工质量上看，该系统较合理。
§2.1 箱型（箱-方）孔型系统
变形特点：
➢ 翻钢次数 在箱形孔系统中轧制时，为减小辅助操作时间以及提高轧机的
产量，翻钢次数应尽量少些，减少间隙时间。 但从提高轧件质量来看，为使轧件各个面不停地受到加工，应
尽量增加翻钢次数（最好每轧一道翻一次钢），特别是对质量要 求较高的产品，因为轧件在轧前由于去除表面缺陷而精整留有凹 坑，如不翻钢，经过几次轧制后，凹坑可能被包进内部，形成折 叠。
第二章 延伸孔型设计 §2.1 箱型（箱-方）孔型系统
常见箱型孔型系统的组成方案
平-平-立-平-方箱形孔型 特点：
这种孔型系统用于要求在奇道次（第5道）出方坯的情况，其翻钢道次在2、 3、4道次后。由于在奇道次出方坯，奇道次的平均压下量与偶道次的平均压下 量差较大，造成轧机负荷不均。
第二章 延伸孔型设计
作用 压缩轧件断面，为成品孔型系统提供合适的红坯，影响 产量和质量，对成品形状、尺寸影响不大。
常用孔型 箱形、菱形、椭、圆、方、六角孔等 。
第二章 延伸孔型设计 §2.0 概述
分类箱形孔型系统选菱—方孔型系统择
菱—菱孔型系统
孔 型
箱—箱孔型系统
04延伸孔型设计
r =(0.05~0.1)h ; s=(0.12~0.16)D 或 s=(0.12~0.16)A
孔型实际高度和轧槽宽度计算 • 按菱形内接圆直径计算
• 按菱形边长计算
其余尺寸同按内接圆直径计算
➢5 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。)
五.变形系数
宽展系数β
取值范围
轧制条件
中、小 型 开 坯 机 轧 制 钢 锭 或 钢 坯 前1～4道轧锭 扁箱形孔型 方箱形孔型
型钢轧机轧制钢坯 扁箱形孔型 方箱形孔型
宽展系数β
0～0.1
0.15～0.30
0.15～0.25
0.25～0.45
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
外圆角半径 r=(0.08~0.12)Bk
➢6 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
变性特点及使用范围 六角－方孔型系统在轧制时比较突出的变形特点是变形均匀，延展系数大。
选
菱—方孔型系统
择
菱—菱孔型系统
孔
箱——箱孔型系统
型
系
椭圆—方孔型系统
统
六角—方孔型系统
的
椭圆—圆孔型系统
原
则
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。
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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。
初轧30-50% 精轧5-10% ，hp延—孔伸型箱高孔度。: 10-20%
孔型侧壁斜度的作用
a. 有利于咬入和脱槽（入口与出口形成喇叭口） b. 延长轧辊使用寿命（减少了重车量）
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
辊时间
2.2孔型设计程序
孔型设计基本条件储备 选择合理的孔型系统 选择坯料尺寸 总轧制道次数的确定 各道次变形量的分配
确定轧件的断面形状和尺寸
轧辊辅件设计 进行校核 绘制配辊图
确定孔型的形状和尺寸
孔
产品的技术条件
型
设
计
基
本
原料条件
条
件
储 备
车间设备条件
产品断面形状、尺寸及其允许偏差，对产品 表面质量、金相组织和性能的要求，对某些 产品还应了解用户使用情况及其特殊要求
1.4 孔型设计
孔型设计定义
将钢锭或钢坯在轧辊孔型中经过若干道次轧制变形，获得所需要 的断面形状、尺寸和性能的产品，为此而进行的设计、画图、计 算等工作称为孔型设计
孔 型
确定孔型系统，轧制道次，变形量以及各个道次的孔 断面孔型设计 型形状、尺寸
设
计 的 内
轧辊孔型设计 确定孔型在各机架上分配及在轧辊上的配置形式，以 保证轧件能正常轧制，操作方便
D ' Dmin s
D
D
2
'
D0
又因为：
D
D max
s
此时新旧轧辊直径可按下式确定：
D
max
(1
K 2
) D0
S
D
min
(1
K 2
) D0
s
轧辊平均工作直径
轧辊与轧件接触处的轧辊直径叫做轧辊工作直径。
对角方孔型中轧辊工作直径的变化
通常把轧件出口速度相对 应的轧辊直径（不考虑前 滑），称为轧辊的平均工 作直径Dk。
1 孔型及孔型设计基本概念
1.1 孔型的定义
两个或两个以上轧辊的轧槽在轧制面上所组成的几何 图形称为孔型。
【说明 】 轧制面：通过两个或两个以上轧辊轴线的垂直平面， 即轧件从轧辊轧出处的垂直平面。 轧槽：刻在一个轧辊上的槽子，轧制时轧辊与轧件接 触部分的轧辊辊面。 辊环：沿轧辊轴线方向用来把轧槽与轧槽分开的轧辊 辊身部分。
平均延伸系数： =cn
总轧制道次：
n
lg lg c
lg F0 lg Fn lg c
Fn 1 Fn
F0 Fn
延伸系数法举例：
例：702→φ7.5㎜，在φ400x2/φ250x5轧机上轧制（P164)
702
π
( 7.5)2 2
111.4
取：c 1.3
则：n lg111.4 17.96 lg1.3
旧产品
应了解在其他轧机上轧制该产品情况及存在问题
的 孔 型
多种产品
产量要求不高的轧机上应采用共用性大的孔型系统，这样可以 减少换辊次数及轧辊的储备量
系 统
单一产品
专业化较高的轧机上应尽量采用专用的孔型系统，可以排除其 他产品的干扰并使产量提高
选择坯料尺寸
从坯料到成品应具有一定的压缩比，并能使终轧温度控制在工艺规程要 求的范围内，以保证成品的组织和性能要求。
钢锭或钢坯形状和尺寸，或者按孔型设计要求 重新选定原料规格
轧机布置、机架数、辊径、辊身长度、轧制 速度、电机能力、加热炉、移钢和翻钢设备、 工作辊道和延伸辊道、延伸台、剪机或锯机 性能以及车间平面布置情况等
选 择
新产品
设计孔型之前应该了解类似产品的轧制情况及其存在问题，作为新产 品孔型设计的依据
合 理
底圆角半径取决于成品断面的标准要求。
在轧制简单断面型钢时，成品孔型的外圆角半
径作用(a)已失去意义，半径可取小，甚至为0，
以保证成品断面达到标准要求。
各组成部分的作用
锁口的作用
控制轧件断面形状，便于闭口孔型的调整
设计原则： 相邻孔型锁口要上、下交替， 防止飞翅； 锁口要大于孔型 轧不同厚度时的调整量。 参考数据：m=r1+2~8mm r1：辊环圆角半径
金属塑性加工学-型材生产
第二章 孔型设计基础知识
1 孔型及孔型设计基本概念 • 孔型定义 • 孔型分类 • 孔型组成及作用 • 孔型设计的内容和要求
2 孔型设计程序和基本原则 • 孔型设计基本原则 • 孔型设计程序（步骤）
3 孔型在轧辊上的配置 • 孔型沿辊身长度方向的配置 • 轧机尺寸与轧辊直径 • 轧辊中线、轧制线和孔型中性线 • 孔型在轧辊上的配置步骤 • 配辊举例
a. 切槽浅 b. 重车次数多 c. 调整量大
a. 轧制不稳定
b. 影响轧件尺 寸和形状
辊缝与轧辊直径D有着密切的关系
大中型轧机
辊缝尺寸（㎜）
小型轧机
辊缝尺寸（㎜）
开坯轧机
8～15
开坯轧机
6～10
毛轧机
6～10
毛轧机
3～5
精轧机
4～6
精轧机
1～3
也可以：成品：s=0.01D 粗轧：s=0.02D 开坯：s=0.03D
后按照轧制程序逐道次减小变形量。 尽可能采用形状简单的孔型，专用孔型的数量要适当。 轧制道次数、各机架间的道次分配以及翻钢和移钢程序要合理，
以便缩短轧制节奏，提高轧机产量，并利于操作。 轧件在孔型中的状态要稳定，防止轧件变形过程中弯扭。 生产多品种时要尽量考虑孔型的共用性，以减少轧辊储备和换
上下压力的利用
初轧机采用下压力轧制。为了减轻轧件前端对辊道第一个辊的冲击
优
型钢轧制时大部分采用上压力轧制。可以避免安装复杂的上卫板，
点
另外，使用上卫板时，机架被堵塞，难以观察轧辊
为了脱模方便，轧制复杂断面型钢时，应根据孔型的开口（锁口） 位置来选定配置上压力或下压力。开口向上配上压力，反之下压力。
总 压下量： h 1 H h B b
总轧制道次：
n
h h
h : 平均压下量，由轧机能
力所决定，可参照各类轧机的
★延伸系数法：大部分型钢轧机
经验数值选取。
总延伸系数： 1 2 3
n
F0 F1
F1 F2
F2 F3
可取18，19道次，根据布置方式两列，所以取偶数18道
如果有几种钢坯尺寸可以任意挑选时，应根据轧机的具体情况选择最适合 的轧制道次，然后根据钢坯的横断面积： F0 Fncn 钢坯的边长为： F0 根据钢坯边长选择与其接近的钢坯尺寸
各道次变形量的分配★
咬入条件
考
虑
电机能力
的
条
轧辊强度
件
孔型磨损 横列式轧机上变形系数
则
增加，轧辊强度和电机能力成为限制变形量的主要因素，因此变形系数降低
最后几道中，为了减少孔型磨损，保证成品断面形状和尺寸精确度， 应采用较小的变形系数
确定轧件的断面形状和尺寸
根据各道延伸系数确定各道次轧件横断面面积，然后按照轧件横断面 面积及其变形关系确定轧件断面形状和尺寸。
确定孔型的形状和尺寸 根据轧件断面形状和尺寸确定孔型形状和尺寸，并构成孔型。有时孔型设计是根 据经验数据直接确定孔型尺寸及其构成，可不事先确定轧件尺寸 。
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
1.3 孔型的组成及作用★
辊缝：实际轧钢时两辊环间 的间距,包括预设定和弹跳
值，常用s表示。
侧壁斜度：指孔型侧壁对轧 辊轴线垂直线的倾斜程度
圆角：孔型角部除特殊要求 外，一般均做成圆弧形。位 于孔型内的称内圆角，外的 为外圆角
槽底凸度：某些孔型将槽底 做成具有一定高度、形状的 凸起，这些凸起称为槽底凸 度。
容 ★
轧辊辅件设计 导卫、围盘、翻钢装置、检查样板，防止出现偏心、 缠辊等
孔 型 设 计
便
低
于
优高 成
操
质产 本
作
的
要
求
★
2 断面孔型设计程序及基本原则
将选择孔型系统、分配道次延伸率、确定轧制道次、计算 孔型尺寸、验算、画孔型图等一系列工作称为断面孔型设计
2.1 断面孔型设计基本原则
选择合理的孔型系统 利用钢的高温塑性，把变形量和不均匀变形集中在前几道，然
锁口：闭口孔型中用来隔开 孔型与辊缝的两轧辊间的缝 隙
各组成部分的作用
辊缝的作用
a. 防止轧辊辊面磨损 b. 提高孔型共用性 c. 减少轧槽的刻入深度，提高轧辊强度 d. 简化轧机调整
辊缝取值
大辊缝
Smin大于弹跳值，避免两辊贴面 成品孔型和精轧孔型，尽量取小
开坯孔型和延伸孔型，适当增大
好处 不利