压力加工车间设计教材
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式中：Δhmax为道次最大压下量； Dmin为工作辊最小辊径； αy为允许咬入角，热轧按轧制速度查有关资料确定。
冷轧按润滑条件确定： hmax Rmin f 2
式中: R——工作辊最小半径， f——摩擦系数
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NEU
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NEU
6.1 .1 轧制工艺计算
C、轧制力计算
轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机
选型等方面都有广泛的应用。 计算轧制力：
P Pp B R h
轧制力校核：
P Py
Pp：接触面积上的平均单位压力，MPa； （可采用理论计算或经验法计算）
在此，着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容，以确定设备 选择是否合适。
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6.1 .1 轧制工艺计算
A、最大咬入角校核
• 接触角 （α）
cos 1 h0 h1 1 h
D
D
变形区基本参数
hmax Dmin (1 cos y )
➢ 轧制力矩：用于使轧件塑性变形所需之力矩； ➢ 摩擦力矩：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩； ➢ 空转力矩：克服空转时的摩擦力矩； ➢ 动力矩：克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力；
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6.1 工艺计算
工艺计算的目的：
➢ 设备校核、优化选型 ➢ 确定产品的具体工艺规程和工艺参数
产品方案 •➢工制艺订规各程种指消加耗工定件额材质、生尺产寸工、艺形流状程及各 加工道生次产被方加案工件的形状、尺寸变化等； • 工艺参数是指力、温度、速度及表面介质 等条件。
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6.1 .1 轧制工艺计算
工作辊辊头最大允许压力Pgt
max
M k max Wgt
0.5Pgt (
Rhmax dzm
0.2d
3 gt
Dg Dz
)
y
Pgt 5(
2d
3 gt
[
y
]
Rhmax
dzm
B：轧件宽度，mm； R：轧辊半径，mm； Δh：道次绝对压下量，mm； Py：轧机的最大允许压力，kN。
（由轧辊的强度确定）
典型的轧制力计算公式： ➢ 热轧中厚板 ：斋藤公式，西姆斯公式或志田茂公式等 ➢ 热轧薄板带： 西姆斯公式或志田茂公式等 ➢ 冷轧板带： 斯通公式，Bland-Fort公式或Hill公式等 ➢ 型钢，钢管： 艾克隆德公式等。
NEU
压力加工车间设计课程
第六章
工艺计算与金属平衡
授课教师：彭良贵
Northeastern University，NEU
2021年2月24日星期三
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NEU
第6章 工艺计算与金属平衡
本章主要内容： 6.1 轧制、挤压、拉拔工艺计算 6.2 编制生产工艺流程定额卡 6.3 编制金属平衡表
Northeastern University，NEU
原料 辅助设备 主要设备 辅助设备
成品
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6.1.1 轧制工艺计算
轧制规程的核心是变形规程（压下规程或压下制度），其制订过程 必然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定，这 些参数的选择，应符合实际，可根据同类工厂的实际情况加以确定， 并作必要的计算。
0.1Dz3
L) 8
5Pzy (L 2l) 4Dz3
y
Pzy
4Dz3[ y ]
5(L 2l)
其中： Dz、L、l：分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度，mm W：支撑辊抗弯模量，mm3 Mmax：支撑辊辊身最大弯曲力矩 [σy]:支撑辊的最大允许弯曲应力，MPa
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6.1 .1 轧制工艺计算
工作辊最大允许压力Pgy
工作辊的最大扭曲应力τmax：
max
M k max Wgj
0.5Pgy (
Rhmax dzm
0.2d
3 gj
Dg Dz
)
y
Pgy 5(
2d
3 gj
[
y
]
Rhmax
dzm
Dg Dz
)
其中：
R、Dg：分别为工作辊辊身半径和直径，mm Wgj：工作辊辊颈的抗弯模量，mm3 Mkmax：工作辊的最大扭曲力矩 [τy]:工作辊的最大允许扭曲应力，Mpa μ：摩擦系数 Δhmax：工作辊的最大压下量
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6.1 .1 轧制工艺计算
D、轧辊强度校核（四辊轧机工作辊传动为例）
支撑辊最大允许压力Pzy 支撑辊辊身的最大弯曲应力σmax：
max
wk.baidu.com
M max W
Pzy 2
(Ll 2
0.1Dz3
L) 4
Pzy
(
L 4
l
6.1 .1 轧制工艺计算
B、热轧时的温降计算
终轧温度对轧制过程的稳定性及材料微观组织及力学性能都有深刻的 影响，道次间温降的确定，可采用实测、经验公式与理论公式计算。
轧件在该道次的热量损失（J）：
Q K Fp t
而：t tz t j
于是，道次温降(℃)：
T
Tq
Th
Q Cp G
式中：
K：热量损失系数，kJ/(m2.s)（查手册） Fp：该道次轧件平均散热面积，m2； t：该道次的散热时间（轧制时间+间隙时间） Tq，Th：道次前后轧件温度，℃ Cp：轧件比热，J/(kg.℃) G：轧件重量，kg
Dg Dz
)
其中：Wgt：工作辊辊头的抗弯模量，mm3 dgt：工作辊辊头直径，mm
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6.1 .1 轧制工艺计算
E、转矩的计算
电机轴上的转矩M：
M
Mj
Md
Mz i
Mm
Mk
Md
其中：
Mj：静力矩，kN.m Md：动力矩，kN.m Mz：轧制力矩，kN.m i：轧辊与电机间的传动比 Mm：摩擦力矩，kN.m Mk：空转力矩，kN.m
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6.1 .1 轧制工艺计算
支撑辊辊颈最大允许压力Pzj
支撑辊辊颈的最大弯曲应力σmax：
max
Pzj l 22
0.1d
3 z
5Pzj l
2d
3 z
y
Pzj
2d
3 z
[
y
]
5l
其中：dz为支撑辊辊颈直径，mm
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冷轧按润滑条件确定： hmax Rmin f 2
式中: R——工作辊最小半径， f——摩擦系数
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6.1 .1 轧制工艺计算
C、轧制力计算
轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机
选型等方面都有广泛的应用。 计算轧制力：
P Pp B R h
轧制力校核：
P Py
Pp：接触面积上的平均单位压力，MPa； （可采用理论计算或经验法计算）
在此，着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容，以确定设备 选择是否合适。
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6.1 .1 轧制工艺计算
A、最大咬入角校核
• 接触角 （α）
cos 1 h0 h1 1 h
D
D
变形区基本参数
hmax Dmin (1 cos y )
➢ 轧制力矩：用于使轧件塑性变形所需之力矩； ➢ 摩擦力矩：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩； ➢ 空转力矩：克服空转时的摩擦力矩； ➢ 动力矩：克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力；
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6.1 工艺计算
工艺计算的目的：
➢ 设备校核、优化选型 ➢ 确定产品的具体工艺规程和工艺参数
产品方案 •➢工制艺订规各程种指消加耗工定件额材质、生尺产寸工、艺形流状程及各 加工道生次产被方加案工件的形状、尺寸变化等； • 工艺参数是指力、温度、速度及表面介质 等条件。
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6.1 .1 轧制工艺计算
工作辊辊头最大允许压力Pgt
max
M k max Wgt
0.5Pgt (
Rhmax dzm
0.2d
3 gt
Dg Dz
)
y
Pgt 5(
2d
3 gt
[
y
]
Rhmax
dzm
B：轧件宽度，mm； R：轧辊半径，mm； Δh：道次绝对压下量，mm； Py：轧机的最大允许压力，kN。
（由轧辊的强度确定）
典型的轧制力计算公式： ➢ 热轧中厚板 ：斋藤公式，西姆斯公式或志田茂公式等 ➢ 热轧薄板带： 西姆斯公式或志田茂公式等 ➢ 冷轧板带： 斯通公式，Bland-Fort公式或Hill公式等 ➢ 型钢，钢管： 艾克隆德公式等。
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第六章
工艺计算与金属平衡
授课教师：彭良贵
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第6章 工艺计算与金属平衡
本章主要内容： 6.1 轧制、挤压、拉拔工艺计算 6.2 编制生产工艺流程定额卡 6.3 编制金属平衡表
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原料 辅助设备 主要设备 辅助设备
成品
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6.1.1 轧制工艺计算
轧制规程的核心是变形规程（压下规程或压下制度），其制订过程 必然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定，这 些参数的选择，应符合实际，可根据同类工厂的实际情况加以确定， 并作必要的计算。
0.1Dz3
L) 8
5Pzy (L 2l) 4Dz3
y
Pzy
4Dz3[ y ]
5(L 2l)
其中： Dz、L、l：分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度，mm W：支撑辊抗弯模量，mm3 Mmax：支撑辊辊身最大弯曲力矩 [σy]:支撑辊的最大允许弯曲应力，MPa
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6.1 .1 轧制工艺计算
工作辊最大允许压力Pgy
工作辊的最大扭曲应力τmax：
max
M k max Wgj
0.5Pgy (
Rhmax dzm
0.2d
3 gj
Dg Dz
)
y
Pgy 5(
2d
3 gj
[
y
]
Rhmax
dzm
Dg Dz
)
其中：
R、Dg：分别为工作辊辊身半径和直径，mm Wgj：工作辊辊颈的抗弯模量，mm3 Mkmax：工作辊的最大扭曲力矩 [τy]:工作辊的最大允许扭曲应力，Mpa μ：摩擦系数 Δhmax：工作辊的最大压下量
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6.1 .1 轧制工艺计算
D、轧辊强度校核（四辊轧机工作辊传动为例）
支撑辊最大允许压力Pzy 支撑辊辊身的最大弯曲应力σmax：
max
wk.baidu.com
M max W
Pzy 2
(Ll 2
0.1Dz3
L) 4
Pzy
(
L 4
l
6.1 .1 轧制工艺计算
B、热轧时的温降计算
终轧温度对轧制过程的稳定性及材料微观组织及力学性能都有深刻的 影响，道次间温降的确定，可采用实测、经验公式与理论公式计算。
轧件在该道次的热量损失（J）：
Q K Fp t
而：t tz t j
于是，道次温降(℃)：
T
Tq
Th
Q Cp G
式中：
K：热量损失系数，kJ/(m2.s)（查手册） Fp：该道次轧件平均散热面积，m2； t：该道次的散热时间（轧制时间+间隙时间） Tq，Th：道次前后轧件温度，℃ Cp：轧件比热，J/(kg.℃) G：轧件重量，kg
Dg Dz
)
其中：Wgt：工作辊辊头的抗弯模量，mm3 dgt：工作辊辊头直径，mm
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6.1 .1 轧制工艺计算
E、转矩的计算
电机轴上的转矩M：
M
Mj
Md
Mz i
Mm
Mk
Md
其中：
Mj：静力矩，kN.m Md：动力矩，kN.m Mz：轧制力矩，kN.m i：轧辊与电机间的传动比 Mm：摩擦力矩，kN.m Mk：空转力矩，kN.m
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6.1 .1 轧制工艺计算
支撑辊辊颈最大允许压力Pzj
支撑辊辊颈的最大弯曲应力σmax：
max
Pzj l 22
0.1d
3 z
5Pzj l
2d
3 z
y
Pzj
2d
3 z
[
y
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5l
其中：dz为支撑辊辊颈直径，mm
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