延伸孔型设计
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。
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。
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。
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。
型钢孔型设计三
6．圆孔型的构成
，BK=2R+Δ，Δ=2～4 扩张角α＝15～30°，常用30° r=2～5，s=2～5 扩张圆半径可用作图法求得，也可计算 得出： 若α＝30°，则：
若计算出的R′为负值，则表示采用反向 圆弧。
五、校核、修改 延伸孔型尺寸确定完成后，还应进行 校核和修改。一般根据原料尺寸从第 一孔开始逐道计算压下量和宽展量，• 确定出各孔中轧件的实际尺寸。当出 现bz≥Bk时就应修改孔型尺寸，此时可 适当加大槽口尺寸Bk，以防止轧制时 出现过充满• (或充满度过大)而形成耳 子，翻钢轧制后出现折叠，影响产品 表面质量。
n ln ln 56.6 11.99 ln c ln1.4
15 3.14 2
根据轧机布置应取偶数道次，则n=12。 故最后确定轧制道次为12 道次。根据 圆钢精轧孔型设计确定第10 道方孔的 边长＝16mm 。
三、延伸系数的分配 延伸孔型是由10 道组成，最后确 定延伸孔型系统是由一对箱形孔 型、一对菱一方孔型、一对六角 一方孔型和两对椭一方孔型系统 组成。
第4 孔型轧件轧后的宽度比槽口 宽度小，其充满程度为0.99，故 前面设定的菱形孔型的尺寸是合 适的。
总结及作业： 请结合上述分析检查延伸孔型的 设计情况。并请独立写出其他孔 型的尺寸。
粗轧的总延伸系数为：
'
1002 2 39.1 16
各对的延伸系数为： 2 1.69 ； 4 1.65 ； 6 2.56 ； 8 2.44 ；
10 2.25
四、确定各方形断面尺寸 按式 a A
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。
孔型设计在孔型设计方面的应用
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。
孔型设计75-18
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。
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。
型钢生产工艺及孔型设计
型钢生产工艺及孔型设计第一章轧钢生产基本问题1.1 钢材的品种和用途根据钢材断面形状可分为：型钢、板带钢、钢管、特殊类型钢材。
一、型钢按其断面形状可分为·简单断面和复杂断面；按生产方法可分为轧制型钢、弯曲型钢、焊接型钢。
简单断面型钢有方钢、圆钢、扁钢、六角钢、三角钢、弓形钢、椭圆钢。
复杂断面型钢有工字钢、槽钢、丁字钢、钢轨和其它异型断面型钢。
冷弯型钢是在冷状态下把带钢逐步弯曲成形，它既可生产简单断面又可生产复杂断面。
二、板带钢板带钢是用途最广的钢材，广泛应用于各部门及日常生活。
按厚度可把板带钢分为特厚板、厚板、中板、薄板、箔材。
一般特厚板厚度》60MM；厚板厚度20-60MM；中板4-20MM；成卷供应。
薄板厚度0.2-4MM，可定尺供应，也可成卷供应，箔材厚度0.2-0.001MM，成卷供应。
三、钢管根据断面形状可分为圆管、方管、异型管；按用途可分为输送管、锅炉管、地质钻探管、轴承管等；按生产方式可分为无缝钢管和焊接钢管。
钢管的规格用外径和壁厚表示（D*S）四、特殊类型钢材有周期断面钢材、车轮与轮毂以及轧制方式生产的齿轮、钢球、螺丝和丝杆等产品。
1.2 轧钢生产系统钢铁企业根据原理来源，产品种类以及生产规模的不同，将初轧机或连铸钢坯装置与各种成品轧机配套设施组成各种轧钢生产系统。
按产品种类可分为以下几种典型的生产系统一、板带钢生产系统主要以生产板带为主，生产规模愈来愈大，专业化、自动化程度高。
二、型钢生产系统生产规模不会很大，根据其本身规模可分为大型、中型、小型三种生产系统。
三、混合生产系统可同时生产板带、钢管、和型钢。
优点是可满足多品种的需要，但单一生产系统有利于产量和质量的提高。
四、合金钢生产系统特点是产量不大而产品种类多，一般属于中型或小型的型钢生产系统或混合生产系统。
现代化的轧钢生产系统向着大型化、连续化、自动化、及专业化的方向发展1.3 轧钢生产工艺过程及其制定轧钢生产工艺过程指的是由钢锭或钢坯轧制成具有一定规格和性能的钢材的一系列加工工序的组合。
孔型设计小字版
1、名词解释1.名义直径：传动轧辊的齿轮中心距或其节圆直径，用D0表示。
2.轧制压力：上下工作辊径不同的轧制称为“压力”轧制，将上下工作辊径的差称为“压力”。
3.轧辊中线：上下两个轧辊水平轴线间距的等分线，亦称轧辊平均线。
4.轧制线：在轧制面的垂直方向配置孔型的基准线。
若不采用压力轧制，轧制线就和轧辊中线重合，采用压力轧制，轧制线就位于轧辊中线的上方或下方。
5.孔型中性线：上下两个轧辊作用于轧件的力对于轧制面上某一水平直线的力矩相等，这一水平直线称为孔型的中性线6.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。
7.轧制面：通过两根轧辊轴线的平面称为轧制面。
8.孔型：轧槽在轧制面上所形成的孔称为孔型，孔型的尺寸指正在过钢时的尺寸。
9..孔型设计：就是如何在轧辊上刻制形状正确、尺寸精确的轧槽以达到生产出满足产品质量要求的产品。
1.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和尺寸及产品性能的要求，确定孔型系统，轧制道次和各道次的变形量，各道次的孔型形状和尺寸。
2）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。
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，有的使轧件在孔型外发生一定的变形或起翻转作用。
2.孔型的分类1）按用途分：开坯孔型；预轧孔型；成品前孔型；2）按配置方式：开口孔型；闭口孔型；半开孔型3)按形状分：简单断面；复杂断面3.无孔型轧制法的特点1）优点a.因此换辊、换孔的次数大大减少，提高了轧机的作业率。
b.变形较均匀，轧辊的磨损较均匀，轧辊的使用寿命提高2~4倍。
c.轧辊的修复简单，节省车削工时，减少轧辊加工机床。
d.在平辊上轧制，不出现耳子、充不满与孔型错位造成的轧制缺陷。
e.轧件沿宽度压下均匀，使轧件两端的舌头、鱼尾短，切头、切尾少，成材率高。
f.减少了孔型侧壁的限制作用，沿宽度方向的变形均匀，降低了变形抗力与轧制压力。
第一章 孔型设计的基本知识讲解
授课学时：46
考核方式：考查，平时30%+期末70%
参考教材： 徐春等.型钢孔型设计.北京：化学工业出版社，2008.10 赵松筠等.型钢孔型设计（第二版）.北京：冶金工业出版社，
2005.8
主要内容
孔型设计基本知识：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 。 延伸孔型设计：了解延伸孔型系统的概念及作用，掌握箱形孔型系统、 椭圆—方型系统、椭圆—圆孔型系统，了解菱—方孔型系统、六角—方孔 型系统、菱—菱孔型系统、椭圆—立椭圆孔型系统，了解无孔型轧制、混 合孔型系统，掌握延伸孔型的设计方法。 三辊开坯机的孔型设计：了解三辊开坯机的孔型设计概念，掌握压下规 程的制定，掌握孔型在轧辊上的配置及孔型尺寸的确定。 型钢孔型设计：了解成品孔型设计的一般问题，掌握圆钢、方钢、扁钢 及角钢孔型设计，了解异型孔型中金属变形的特点，掌握工字钢孔型设计、 连轧机孔型设计。 热切分轧制：了解热切分轧制概念，掌握切分轧制方法及应用，了解切 分孔型设计的特点。 导位装置的设计：了解导卫装置作用，掌握横梁、卫板、导板、夹板、 导板箱、围盘以及滚动导卫装置的作用及设计方法。
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。
第一章孔型设计的基本知识
第一章 孔型设计基本知识
§1.1 孔型设计的内容与要求
设计要求 获得优质产品 成品的断面几何形状正确；断面尺寸精确；轧件表面 光洁；残余应力小，金相组织和机械性能良好。 轧机产量高 一般情况是轧制道次数愈少愈好；选择合理的孔型系 统，使操作顺利，减少间隙时间，可提高轧机作业率； 孔型的负荷分配合理，减少各孔型磨损的不均匀性，以 使换辊的次数最少，也可保证轧机作业率高。
第一章孔型设计的基本知识
课程简介
课程性质：
本课程是材料成型与控制工程本科专业学生重要的专 业方向课之一，为轧制方向的学生所开设。 通过本课程的学习，使学生理解并掌握型钢孔型设计 的概念、原理和方法，能根据生产工艺要求选定孔型 系统、计算孔型并确定孔型参数。 要求学生学会型钢孔型设计方法并能借助计算机进行 有关方面的设计。
重轨：最好采用高而扁的钢坯，使轨底部分在各帽形孔内受到良好的加工， 工1这保角.6、样持钢~2槽 有 一：.2钢 利 定倍钢： 于 的，坯进 改 比以轮入 善 例保廓第 轨 。证尺一 底工寸个 的、应变 质槽能形 量钢将孔 ；腿角（ 在部钢切 轧受断入 制到面孔 扁良包） 钢好容的 时的进钢，加去坯钢工。高坯和度的腿应边长等长；于与其成扁宽品钢度腿的应高宽等度于应成 品宽度减去各孔的宽展量，但各孔宽展不宜取得过大，以免将腿拉短。
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。
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1
孔型设计的步骤
(3)确定轧制道次数
F0 / Fn F0 / F1 F1 / F2 F2 / F3 Fn1 / Fn
n p
n log
/ log p log F0 log Fn / log p
孔型设计的步骤
(4)各道次延伸系数的分配 分配原则： ①轧制的前几道次的延伸系数应小一些。
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。 等效轧件法与外接矩形法相类似，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。
孔型设计的步骤
(1)掌握产品、原料和设备条件 ①掌握产品的技术条件：其内容包括产品的断面形状、尺 寸、偏差要求、钢种、表面状态、金相组织及机械性能等。 必要时还应了解用户要求、产品使用情况等。 ②掌握原料条件：掌握已有的钢锭或钢坯的断面形状和尺 寸，或者是按照孔型设计的要求重新选定原料的规格。 ③掌握轧机性能及其他设备条件：了解轧辊直径、轧制速 度及主电机能力等轧机性能；还要了解其他设备条件及车 间平面布置型式等。 ④收集国内外生产该产品的有关工艺资料：包括选用何种 孔型系统，延伸系数在什么范围以及生产该产品的难点及 存在的问题等。
孔型设计的要求
(3)产品的成本低 金属消耗在成本中起主要作用。基本措施是 按负偏差轧制，减少切损和降低废品率。 轧辊的消耗与孔型设计有着密切的关系。合 理设计孔型，减少轧辊磨损。 电能消耗与孔型设计有着密切的关系。减少 电能消耗的基本措施是使变形均匀，变形量分配 合理，孔型配置正确，孔型形状和孔型系统选择 合理。
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b—出孔型的轧件宽度；
h—出孔型的轧件高度； Δ—展宽余量，5 ～12mm； B—来料宽度
弧线形
直线形
七、双斜度箱形孔型的结构
的 双 斜 度 孔 型 的 目 双 斜 度 孔 型 的 构 成
改善咬入条件：咬入角增加3～5度 保证轧制稳定（使轧件稳定进入孔型）
防止出现耳子（开口处留有很大余地）
bk=B-(2~6)
所以有：Dk1>Dk2>Dk3
所以在轧辊直径相等时，共轭孔型应为上压力轧制 共轭孔型的压力值于压下量有直接的关系。
下轧制线压力值：ΔDK下＝Dk2-Dk1 =2(hk1-hk2) 上轧制线压力值：ΔDK上＝Dk3-Dk2 =2(hk2-hk3) Δh2＝H1-H2=hk1-hk3 上下轧制线的和： ΔDk下+ ΔDk上＝2 Δh2 若三个轧辊直径相同，辊径相等，则上下轧制线压力为： ΔDk下＝ ΔDk上＝ Δh2 可见三辊开坯轧机的上下压力等于上轧制线共轭孔型中的压下量，而与下 轧制线孔型中的压下量无关。由此不难看出为了减小轧辊的上压力，在制 定压下规程时，上轧制为共轭孔型中的压下量取小些。
Bk3 bk3 上轧线
Dk3 hk3 H2
hk2
bk2 Bk2 下轧线
Dk2
hk2 H1
bk2=bk1-(0~4) bk2= bk1+2
Bk2=b2+Δ 一般Bk1＝Bk2＝Bk3 bk3=bk2+(0~4) 常用bk3=bk2+2 Bk3=b2+Δ b2—第二孔轧后的宽度 Δ＝（6～12）㎜ D1
1.延伸孔型系统的概述
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
选 择 孔 型 系 统 的 原 则
一.优点
二.缺点
轧制小断面时不稳定 侧面不易轧制，有时出现皱褶
三.常见箱形孔型系统的组成方式
四.适用范围
一般用于轧制大、中型断面产品。适 用于初轧机、大中型轧机的开坯机、 连续式钢坯轧机、二或三辊开坯机、 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：
d.不能轧出几何形状正确的方形或矩形钢，其后通常接菱—方孔型轧机
共轭孔型的构成 第一孔 H1=h1=H0-Δh1 bk1=B0-(0~5) B0 —第一道来料宽度 Bk1=b1+Δ b1—第一道次轧后的宽度 bk2=bk1+(0~4) Bk2=b2+Δ b2—第二孔轧后的宽度 Δ＝（6～12）㎜ 第二孔 H2=h2=H1-Δh2 D2 D3
比一般的小
h1＝0.4～0.5h 刮槽深度 b’k=bk+2· m.y ,y=tanφ (5~10%) Bk=b+(5~12) 要比一般的大一些
八.共轭孔型的结构
概念
一个孔型位于另一个孔型之上，此时中辊的轧槽为这一对孔型所工用 适用共轭孔型的目的 三辊开坯轧机电机功率较小，轧辊直径较小，故压下量受到一定限定， 因此就产生了轧前道次多，孔型在轧辊上按一般布置摆不下的困难，为 了解决这一矛盾，在三辊开坯轧机上唯一的办法使采用共轭孔型。 共轭孔型的特点 a.每两道次翻一次钢，即第一，二道次为扁箱，第三、四道次为方箱。 b.翻钢利用自动翻钢（S型滑板）加快了轧制节奏，提高了轧机产量， 从而改善了劳动条件 c.上下压力轧制
缺点
角部冷却快 不易去除轧件表面的氧化铁皮
型材生产及孔型设计
第二篇 孔型设计之延伸孔型设计
第二篇 孔型设计之延伸孔型设计（12学时）
• • • • • • • • • • • • • • • 延伸孔型系统概述 箱形孔型系统 菱—方孔型系统 特点 菱—菱孔型系统 使用范围 椭—方孔型系统 六角—方孔型系统 变形系数 椭—立椭圆孔型系统 孔型构成 椭—圆孔型系统 无孔型轧制 混和孔型系统 型钢轧制时的变形特点 延伸孔型的设计方法 经验系数法 斯米尔诺夫方法 Z.乌萨托夫斯基（Wusatowski)方法
可以进一步计算：
因为 ΔDk下＝2（hk1-hk2） hk1=H1-hk2-s 代入上式得到： ΔDk下＝2（H1-2hk1-s） 又因为 ΔDk下＝Δh2=H1-H2 代入：
得到：
进一步计算可以得到：
3 菱—方孔型系统
能轧出几何形状正确的轧件 轧槽较深
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
hk1
bk1 Bk1 Dk1
还有h
k1
,h
k2
,h
k3
没有确定，确定原则如下
假设三个轧辊辊环直径相等，D1＝D2＝D3 但由于刻槽深度不相等，所以工作直径不同 Dk1＝D1-2hk1
Dk2=D2-2hk2
Dk3=D3-2hk3 压力值于压下量的关系
由于D1=D2=D3 , 且hk1>hk2>hk3
轧辊直径㎜ φ850 φ650 Φ400～500 φ300
孔型尺寸㎜2 ≥902 ≥802 ≥562 ≥452
六. 箱形孔型的构成 1.一般箱形孔型的结构
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
轧机型式 轧辊直径 轧制水平及操作习惯
2.箱形孔型系统
用改变辊缝的方法可以轧制多种尺寸规格的轧件，共用性好 在轧件整个宽度上变形均匀，速度差小，孔型磨损较均匀 孔型切入轧辊较浅，轧辊强度高，允许采用较大的道次变形量 在同一孔型内，通过调整上辊可以得到多种厚度轧件，减少孔 型数量，减少换孔或换辊次数，提高轧机作业率 轧件表面氧化铁皮容易脱落，稳定性也较好（不易扭转） 轧件无尖锐棱角，轧件断面温降较均匀 操作方便，便于实现机械化操作 不能轧出形状正确的轧件