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1、材料成型专业课程设计说明书设计题目：圆钢孔型系统设计指导老师：沈晓辉设计学生：杨浩109024022 成型101班2021年1月12日目录1 .设计题目2 .产品技术要求3 .工艺流程4 .孔型设计(1) .孔型系统的选择(2) .延伸系数的分配(3) .等轴孔型的尺寸参数的计算(4) .非等轴孔型的尺寸参数计算(5) .各孔型图5 .轧制压力计算孔型设计1.设计题目：成品尺寸(直径mm)22坯料尺寸mrm mm : 140机组设备：15架平立交替连轧机表1,轧辑参数架次轧辐直径(mm)1#2#5003# 4#6105# 6#5607# 12#42013#15#3702、产品技术要求以国家标准
2、GB、行业标准JB、SJ、YD等、国际标准ISOIEC等为准,也可以根据与用户达成的技术协议来生产.1制定轧制制度的原那么和要求线材轧制制度确实定要求是充分发挥设备水平、提升产量、保证质量,并且操作方便、设备平安.即：1在保证设备水平允许的条件下尽量提升产量；2在保证操作稳便的条件下提升质量.2原料及产品规格原料：140 X 140mm钢种：45号钢；产品规格： 22mm.3 45钢化学成分和线材产品技术要求表1成分要求(GB/T700-1988)牌号化学成分质量分数衿脱氧方法CMnSiSP0.170.370.045 0.040F,b,Z0.420.50.500.8003、工艺流程:I知连铸坯
3、I泠连特地4、孔型设计:产品要求：用140X 140mmE料轧制成直径22mmi勺圆钢一孔型系统的选择：圆钢孔型系统一般由延伸孔型系统和精轧孔型系统两局部构成.延伸孔型系统的作用在于压缩轧件断面, 为成 品孔型系统提供适宜的红坯.它对钢材轧制的产量、质量有很大影响, 但对产品最后形状尺寸影响不大.常用的延伸孔型系统有箱形、菱 - 菱、菱-方、椭-方、椭圆-圆、六角-方、椭圆-立椭圆等,常用精轧 孔型系统有方-椭圆-圆,圆-椭圆-圆等.这里采用的是箱形加椭圆- 圆孔型系统.箱形孔系统的优、缺点：(1)箱形孔型系统切梢浅,可以提升轧辐的强度.(2)轧件在宽度方向上的变形比拟均匀,因此孔型的磨损较为
4、均匀,断面温降也比拟均匀.(3)在箱形孔型系统中轧制,侧面氧化铁皮容易脱落.(4)箱形孔型不能轧出形状精确的方形和矩形,轧件尺寸越小,这种现象越突出,侧面不易平直,尺寸小时易 超出尺寸公差.(5)轧件在箱形孔型中只在一个方向受压缩,如果在多个 方向受到压缩,那么轧件的性能较好.(6)箱形孔型中轧制比拟稳定(不易扭转),操作方便,便于实现机械化.(7)孔型的共用性好.椭圆一圆孔型系统的优点：(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,从而防止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
5、形状有利于去除轧件外表氧化铁皮,改善轧件的外表质量.(4)需要时可在延伸孔型中生产成品圆钢,从而减少换辑.缺点：1 .延伸系数小.通常延伸系数不超过 1.301.40 ,使轧制道次增加2 .变形不太均匀,但比椭圆一方孔型要好一些.3 .轧件在圆孔型中稳定性差,需要借助于导卫装置来提升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水平差,容易出耳子,故对调整要求局.(二)延伸系数的分配：先计算总的延伸系数 , 2 2包 3_工8婴竺型_ =51.14,设平均的道次延伸系数为Fn(dnat) /4c =1.30,所以轧制道次为n 1g=15,由此可以
6、确定孔型系统为箱形 ig c一椭圆一圆一椭圆一圆一椭圆一圆一椭圆一圆一椭圆一圆一椭圆一圆一椭圆一圆,然后分配各个道次的延伸系数,有经验及生产实践数据可知,尸1.25, 2 = 1.25, 3 = 1.28, 4 = 1.30, 5 = 1.29, 6=1.31,11 = 1.28, 12=1.28, 13 = 1.28,7=1.31, 8 = 1.28 , 9=1.30 , 10=1.28,14=1.26 ,15 = 1.26(三).各孔型的尺寸参数的计算：先计算等轴孔的各个孔型尺寸参数,主要是圆孔型的计算,在确定了孔型面积Fn 一 后,12 n即可按下式确定圆孔型的直径,d 2氏2R.(1)
7、第三道次圆孔型尺寸的计算：R Fn=56.3mm孔型高度：hk 2R=112.6mm梢口宽度：Bk d =112.6+1=113.6mm 为宽展余量,其取辐缝：s (0.10.45)hk=0.1 Xl12.6=11.26mm外圆角：r 5mm通常连轧中采用切线扩张,扩张角 取30tg 1Bk 0s =15 ,所以采用切线扩张,扩张角为302Rsin s圆孔型内轧件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：hk22Fz (0.98 0.99) 一 =9753.77 mm 4(2)第五道次圆孔型尺寸的计算：F =43.47mm孔型高度：hk 2R=86.94mm梢口
8、宽度：Bk d =86.94+1=87.94mm 为宽展余量,其取 值范围为14mm辐缝：s (0.10.45)hk=0.1 X86.94=8.6mm外圆角：r 4mm通常连轧中采用切线扩张,扩张角取30十16,那么2,那么采用切线扩张,扩张角为30圆孔型内轧件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：_hk22Fz (0.98 0.99)勺=5814.80 mm24(3)第七道次圆孔型尺寸的计算R . Fn=33.18mm孔型高度：hk 2R=66.36mm梢口宽度：Bk d =66.36+1=67.36mm 为宽展余量,其取值范围为14mm辐缝：s (0.1
9、0.45)hk=0.1 X66.36=6.6mm外圆角：r 4mm通常连轧中采用切线扩张,扩张角 取30tg由2Rcos =17,那么2,那么采用切线扩张,扩张角2Rsin s为30圆孔型内轧件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：h,Fz (0.98 0.99)=3387.73 mm4(4)第九道次圆孔型尺寸的计算：R . Fn =25.72mm孔型高度：hk 2R=51.44mm梢口宽度：Bk d =51.44+1=52.44mm 为宽展余量,其取值范围为14mm辐缝：s (0.1 0.45)hk=0.1 X51.44=5.1mm外圆角：r 4mm通常连
10、轧中采用切线扩张,扩张角 取301Bk 2Rcos =18.5那么2,那么采用切线扩张,扩张角2Rsin s为30圆孔型内轧件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：卜2Fz (0.98 0.99) -=2035.62 mm2 4(5)第十一道次圆孔型尺寸的计算：JFn=20mm孔型高度：hk 2R=40mm梢口宽度：Bk d =40+1=41mm 为宽展余量,其取值范围为 14mm根缝：s (0.1 0.45)hk=0.1 X40=4mm外圆角：r 4mm通常连轧中采用切线扩张,扩张角取30t-Bdr20.4,那么2,那么采用切线扩张,扩张角为30圆孔型内轧
11、件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：卜2Fz (0.98 0.99)勺=1568mm2 4(6)第十三道次圆孔型尺寸的计算：R Fn=15.7mm孔型高度：hk2R=31.4mm梢口宽度：Bk范围为14mm=31.4+1=32.4mm 为宽展余量,其取值辐缝：s (0.1 0.45)hk=0.1 X31.4=3.14mm外圆角：r 4mm通常连轧中采用切线扩张,扩张角 取30tg 1Bk 0s =22.5,那么2,那么采用切线扩张,扩张角为2Rsin s30圆孔型内轧件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：hFz (0
12、.98 0.99)=758.50 mm4(5)第十五道次圆孔型尺寸的计算：由于是成品孔,它设计的好坏直接影响到成品的尺寸精度、轧机调整,要考虑偏差允许范围.孔型高度：hk (1.007 1.02)孙(0 1.0) =22.52mm 为负偏差,其取值为-0.5mm(按最新国家标准给值选取)梢口 宽度：Bk (1.007 1.02)d (0.5 1.0) =22.52mm 为正偏差,其取值为0.5mm弦最新国家标准给值选取)辐缝：s (0.10.45)hk=0.1 X22.52=2.25mm外圆角：r 4mm通常连轧中采用切线扩张,扩张角 取30tg 1Bk 0s =20.4,那么2,那么采用切线
13、扩张,扩张角为2Rsin s30圆孔型内轧件面积的计算圆孔型中轧件一般情况充满较好,因此轧件面积可采用圆面积计算,即：hj2Fz (0.98 0,99) -=390.15 mm 4(四)在等轴孔计算完成后,可以利用前后两个等轴孔的尺寸参 数计算中间非等轴孔的尺寸参数.在这里主要是利用前后两个圆孔的 尺寸参数计算中间椭圆孔的尺寸参数：(1)第十四道次的椭圆孔型尺寸的计算：利用上述方法计算椭圆孔的宽度 b D(1 2) d 2(11)=34,5mm才摘圆11 2孔的高度 h d(11)b 1 或h d1)D 1(1 = 15.75mm 这里 D为11 2前一个圆孔的直径,d为下一个圆孔的直径,1为
14、轧件在下一个圆孔 中的宽展系数,2为轧件在中间椭圆孔中的宽展系数,1=0,4 ,2=0.8孔型高度：hk h = 15,75mm梢口宽度：Bk (1.0881.11)b=37.95mm外圆角：r (0.10.4)hk 或 r (0.08 0.12)bk =3.0mm辐缝：s (0.2 0.3)hk=3.15mm内圆：r (hk s)2 =31.73mm这是由几何关系计算得到的.4(hk s)椭圆孔中轧件面积的计算：F 1(m 2)bh =409.975 mm2 , m 为椭圆钝边 3 hm s 1=4.15mm验算第十五孔的充满情况：15 0.4bz15 hk1415(b14 hk15) 22
15、.52,3 1 ,完全充满,符合生Bk15产要求.(2)第十二道次的椭圆孔型尺寸的计算:利用上述方法计算椭圆孔的宽度b D(1 2)d 2(1 1)=54.16mm椭11 2圆孔的高度 h do(1 1)b 1或 h 包11) D 1(1=22.30mm 这里 D 11 2为前一个圆孔的直径,d为下一个圆孔的直径,1为轧件在下一个圆孔中的宽展系数,2为轧件在中间椭圆孔中的宽展系数,1=0.4 ,2=0.8孔型高度：hk h=22.3mm梢口宽度：Bk (1.088 1.11)b=59.576mm外圆角：r (0.1 0.4)hk 或 r (0.08 0.12)bk =4.77mm辐缝：s (0
16、.2 0.3)hk=4.46mm内圆：r (hk s)2 B|2 =54.20mm这是由几何关系计算得到的.4(hk s)椭圆孔中轧件面积的计算：F 1(m 2)bh =903.75 mm2 , m 为椭圆钝边 3 hm s 1=5.46mm验算第十三孔的充满情况：11 0.4bbz13 hk1213(b12 hk13) 31.4 ,-0.96 ,充满皮较同.Bk13(3)第十道次的椭圆孔型尺寸的计算：利用上述方法计算椭圆孔的宽度b D(1 2) d 2(1 1)=70.28mm椭11 2圆孔的高度 h d0(1 1) b i或 h 电11) D 1(1=27.89mm 这里 D11 2为前一
17、个圆孔的直径,d为下一个圆孔的直径,1为轧件在下一个圆孔中的宽展系数,2为轧件在中间椭圆孔中的宽展系数,1=0.4 ,2=0.8孔型高度：hk h=27.89mm梢口宽度：Bk (1.088 1.11)b=77.31mm外圆角：r (0.10.4)hk 或 r (0.08 0.12)bk =6.18mm辐缝：s (0.2 0.3)hk=5.58mm内圆：r (hk s)2 =72.55mm这是由几何关系计算得到的. 4(hk s)椭圆孔中轧件面积的计算：F l(m 2)bh =1460.89 mm2 , m 为椭圆钝边 3 hm s 1=6.58mm验算第十一孔的充满情况：11 0.4bzn
18、hk10 n(b10 hkn) 40, 里 0.97,充满度较高.Bk11(4)第八道次的椭圆孔型尺寸的计算:利用上述方法计算椭圆孔的宽度2)11) =90.93mm 1由11 2圆孔的高度 h d0(11) b i 或 h 电1 D 1(12)=35.644mm 这里1 1 2D为前一个圆孔的直径,d为下一个圆孔的直径,1为轧件在下一个圆孔中的宽展系数,2为轧件在中间椭圆孔中的宽展系数,1=0.4 ,2=0.8孔型高度：hk h=35.644mm梢口宽度：Bk (1.0881.11)b=100mm外圆角：r (0.10.4)hk 或 r (0.08 0.12)bk =8mm辐缝：s (0.2
19、 0.3)hk=7.13mm内圆：R (hk s)2琮=94.80mm这是由几何关系计算得到的.4(hk s)椭圆孔中轧件面积的计算：F l(m 2)bh =2407.16 mm2 , m 为椭圆钝边 3 hm s 1=8.13mm验算第九孔的充满情况:0.4bz9hk89b8 hk9 51.14,bz90.98,充满度较高.Bk9(5)第六道次的椭圆孔型尺寸的计算：利用上述方法计算椭圆孔的宽度 b D(1 2)d 2(11)=120.84mm椭11 2圆孔的高度 h d(11)b 1或 h d1) D 1(12)=44.568mm 这里11 2D为前一个圆孔的直径,d为下一个圆孔的直径,1为
20、轧件在下一个圆孔中的宽展系数,2为轧件在中间椭圆孔中的宽展系数,1=0.4 ,2=0.8孔型高度：hk h=44.568mm梢 口 宽度：Bk (1.088 1.11)b=132.924mm外圆角：r (0.1 0.4)hk 或 r (0.08 0.12)bk =10.63mm辐缝：s (0.2 0.3)hk=8.90mm内圆：r (hk s)2琮=132.76mm这是由几何关系计算得到4(hk s)的.椭圆孔中轧件面积的计算：F l(m 2)bh =3989.17 mm2 , m 为椭圆钝边 3 hm s 1=9.9mm验算第七孔的充满情况：5 0.4bz7 hk67(b6 hk7) 66.
21、36 , 坛 0.98 ,充满度较高.Bk7(6)第四道次的椭圆孔型尺寸的计算：利用上述方法计算椭圆孔的宽度b D(12) d 2(11)=154.86mm椭11 2圆孔的高度 h d0(11) b1或h 此一1) D 1(12)=59.772mm 这里11 2D为前一个圆孔的直径,d为下一个圆孔的直径,1为轧件在下一个 圆孔中的宽展系数,2为轧件在中间椭圆孔中的宽展系数,1=0.4 ,2=0.8孔型高度：hk h=59.772mm梢 口 宽度：Bk (1.088 l.ll)b=170.346mm外圆角：r (0.10.4九或 (0.08 0.12)bk=13.63mm辐缝：s (0.2 0.
22、3)hk = 12mm 22内圆：r (hk s)Bk =163.74mm这是由几何关系计算得到4(hk s)的.椭圆孔中轧件面积的计算：F 1(m 2)bh =6841.92 mm2, m椭圆钝边 m s 1=13mm 3 h验算第五孔的充满情况：5 0.4bz5 hk4 5(b4 hk5) 86.94,z5- 0.98,充满度较局.Bk5(五)由于第一道次的箱形孔和第二道次的椭圆孔都为非等轴孔,所以先计算第一道次的箱形孔的尺寸：孔型高度：hk Hh=93.8mm其中 h=46.2mm孔型梢底宽度：bk B (06)=138mm B为来料宽度,B=140mm梢口宽度：Bk B h (510)
23、 =154.24mm,其中 为箱形孔中的宽展系数,=0.2梢底圆角半径：1 (0.120.20)B=16.8mm梢口圆角半径：2 (0.100.12)B=14mm辐缝：s (0.02 0.05)D0=10mm梢底凸度：f (0.030.05)B=4.2mm孔型侧壁斜度：tan y 且也100% =19.38%,其中 2hphp h-=41.9mm 轧 件 断 面 面 积 为p 2F h(Bh) =13998.712 mm2(六)在计算完第一道次的箱形孔尺寸后,利用计算椭圆孔型尺寸的方法计算第二道次的椭圆孔的尺寸：椭圆孔的高度h匕h1 1 B 1H 1 1 =68.6mm其中“、儿为第三道次圆
24、11 2孔直径,B为第一道次的箱形孔轧件的宽度,H为第一道次箱形孔轧件的高度.2为第二道次的椭圆孔的宽展系数,1为第一道次箱形孔的宽展系数,2=0.5,1=0.4.椭圆孔的宽度 b B H 2 b1 2 h1 1 2=170.1mm1 1 2孔型高度：hk h=68.6mm梢口宽度：Bk (1.0881.11)b=187.11mm外圆角：r (0.1 0.4)hk 或 r (0.08 0.12)bk =15.0mm辐缝：s (0.2 0.3)hk = 13.72mm 22内圆：r为 s员=173.20mm这是由几何关系计算得到4(hk s)的.椭圆孔中轧件面积的计算：F 1(m 2)bh =1
25、1668.866 mm2 , m 椭圆钝边 3 hm s 1=14.72mm验算第三孔的充满情况：3 0.4bz3 hk2 2(b12 hk3) 112.6mm 邑 0.98,充满度较高. Bk35.轧制力计算：计算轧制力首先要确定轧制温度,然后利用轧制力公式即可.轧制温度确实定,利用轧制过程温度公式和生产实践数据,得到各个道次的轧制温度,见下面轧制程序表,然后根据轧制压力公式 计算轧制力.由于轧制力计算的复杂,在这里使用S.Ekelund公式,这是一个半经验的简化公式,适合型钢轧制时使用.其该公式为p (1 m)(k ),式中,m表示外摩擦对单位压力影响系数,为粘性系数,为平均变形速度.为求
26、式中一些参数,S.Ekelund给出公式1.6 f RT 1.2 h R D h sH,2这些参数带入上述平2V . h/ RF BH2Bh.而力公式中得到PF BH2Bhy2 v 一 h/R的经验公式,S.Ekelund还给出了计算KK (14 0.01t)(1.4 C Mn) 10MPa0.01(14 0.01t) 10MPa其中t为轧制温度C,C为以表示的碳含量,Mn为以表示的镒含量,f a.05 0.0005t),钢轧辐 a 1,式中v嘿.将上述参数带入该公式即可,45号钢的C含量取为0.45, Mn含量取为0.5.其他数据以及具体计算过程见说明书所附的 计算表.孔型高度梢口宽度内圆半
27、径外圆半径辐缝张角充满度hk/mmR.,Bk/mmR/mmr/mms/mm/1箱形93.8154.2416.814100.902椭圆68.6187.11173.2015.013.720.913圆112.6113.6511.26300.984椭圆59.772170.346163.7413.63120.915圆86.9487.9448.6300.986椭圆44.568132.924132.7610.638.90.917圆66.3667.3646.6300.988椭圆35.64410094.8087.130.919圆51.4452.4445.1300.9810椭圆27.8977.3172.556.1
28、85.580.9111圆404144300.9712椭圆22.3059.57654.204.774.460.9013圆31.432.443.14300.9614椭圆15.7537.9531.733.03.150.9115圆22.5222.5242.25301系数直径/mm量/mm温度/t高/mm宽/mm积/(mm*mm)1H箱形93.80168.0013394.641.2650046.201120116.2502H椭圆68.60170.109918.541.2250025.201108110.8203 H圆112.60112.609753.771.2361057.50110393.3874 V
29、椭圆59.77154. 867867.581.2461052.831099171.6075 H圆86.9486.945933.471.3256067.92109587.0736 V椭圆44.57120.844577.961.3056042.371090152.7307 H圆66.3666.363387.731.3542054.48108563.7888 V椭圆35.6490.932592.591.3142030.72109296.8849 H圆51.4451.442083.321.2542065.21109871.81010 V椭圆27.8970.2816661.2542023.5511058
30、6.83511 H圆40.0040.001256.001.3142030.28111149.60812 V椭圆22.3054.16966.21.3042017.70111782.31413 H圆31.4031.40758.501.2837023.06112550.54014 V椭圆15.7534.50543.371.2637015.65112893.33515 H122.0022.00390.151.2637012.50113141.389给出各道次孔型图第一道次箱形孔图第三道次圆孔型图第五道次圆孔型图:也? 1第七道次圆孔型图第九道次圆孔型图第十一道次圆孔型图41第十三道次圆孔型图337 9
31、5第十五道次圆孔型系统22 52说明书附表轧制力计算表给定有关轧制参数表4.n/(r/min)s/mmT/CD/mmh/mmb/mmHH-h/mm/mmB/mm15.610112050093.816814014046.218.513.72110850068.6170.193.816825.226.311.261103610112.6112.6170.168.657.535.612109961059.772154.86112.6112.652.82851.78.6109556086.9486.94154.8659.77267.9268.28.9109056044.568120.8486.9486
32、.9442.37282.46.6108542066.3666.36120.8444.56854.481047.13109242035.64490.9366.3666.3630.716125.15.1109842051.4451.4490.9335.64465.21152.85.58110542027.8970.2851.4451.4423.55194.941111420404070.2827.8930.28231.64.46111742022.354.16404017.7383.33.14112537031.431.454.1622.323.06454.53.15112837015.7534.
33、531.431.415.65561.22.251131370222234.515.7512.5以下为根据相关公式计算的参数表5.v/(mm/s)K/MPa/MPaR/mmfP/t416.366.580.28208.10.49116.25484.086.8620.292222.560.496110.82839.586.980.297254.330.498593.3871136.477.070.301281.110.50005171.6071515.157.170.205240.830.502587.0731998.717.2850.31262.1660.505152.731811.157.40.315180.120.507563.7882285.927.2380.308195.7430.50496.8842749.77.10.302186.830.497571.813358.546.930.295198.8450.50186.8354283.96.790.2891920.494549.6085090.576.650.283210.080.491582.3147421.976.460.275170.870.487550.548800.636.390.272178.70.48693.33510866.76.320.269175.1250.484541.389