1、材料成型課程設計熱軋中厚板工藝設計指導老師：錢健清姓 名： 學 號： 班 級： 專 業： 材料成型及控制工程 2012 年 12 月 21 日安徽工業大學工商學院目錄1. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 軋制規程設計3.1 軋制方法3.2 安排軋制規程3.3 校核咬入能力3.4 確定速度制度3.5 確定軋制延續時間3.6 軋制溫度的確定3.7 計算各道的變形程度3.8 計算各道的平均變形速度3.9 求各道的變形抗力3.10 計算各道的平均單位壓力 P 及軋制力 P3.11 計算各道軋制力矩4. 檢驗軋輥等部件的強度4.1 支撐軸強度計算4.2 工作輥強度計算5. 車間平面布置圖6. 總結7.

2、參考文獻一、題目及要求1、題目：熱軋中厚板工藝設計，使成品尺寸規格為25*2500mm課程名稱：材料成型課程設計課程類型：必修課教學對象：材料成型專業本科生二、設計目的材料成型課程設計是材料成型專業必修課之一，是課程教學的一個重要環節。其軋鋼方向的課程設計要求達到以下目的：1） 把塑性工程學、塑性加工原理、塑性加工車間設計、孔型設計等專業課程中所學的知識在實際設計工作中綜合加以運用，鞏固所學的專業知識，提高對專業知識和相關技能的綜合運用能力。2） 本次設計是畢業設計前的最后一個教學環節，為進一步培養學生工程設計的獨立工作能力，團隊協作意識，樹立正確的設計思想，掌握工藝設計的基本方法和步驟，為畢

3、業設計工作打下良好的基礎。三、已知條件主要設備參數項目粗軋機精軋機軋機型式四輥可逆軋機PC軋機工作輥輥身尺寸 /mm850950×3800850950×3800支撐輥輥身尺寸 /mm17001800×370017001800×3700工作輥輥頸尺寸 /500×480450×420合金鑄鐵最大軋制壓力 /MN7070最大軋制力矩 /MN*m2×2.62×1.975最大軋制速度 /ms-14.2396.123最大工作開口度 /mm500400主電機功率 /Kw2×50002×5500主電機轉速 /r

4、pm壓下速度 /mm s-12515本設計主電機的功率分別選用：粗軋機組 =2×5000精軋機組 =2×5500計算鋼種：Q235坯料及產品規格坯料：2000*1500*200 mm厚的連鑄坯規格：25*2500（mm）四、基本要求獨立完成工藝流程、規程設計（孔型設計），掌握工藝設計的基本內容，基本步驟和方法，熟練使用AutoCAD進行工程圖的繪制。具體要求：1） 獨立完成自己所負責的內容；2） 熟練搜集查閱文獻資料；3） 綜合運用所學的專業知識進行設計計算；4） 熟悉計算機繪圖、文字及圖表處理；5） 完成設計報告，要求文字通暢，結構明晰；6） 嚴格按照課程設計進度和教師要

5、求，高質量地完成課程設計工作。五、設計說明書（一）、產品技術要求及步驟1）、牌號及化學成分（GB/T 700-1988）Q235 等級A 含碳量0.14%0.22%，含硅量0.12%0.30%,含錳量0.30%0.65%，含磷量小于0.045%，含硫量小于0.050%脫氧方法：F沸騰鋼、b半鎮靜鋼、Z鎮靜鋼 2）、力學性能：屈服強度235Mpa、4）、工藝性能：塑性高，焊接性能好，可用于拉深、彎曲 5）、表面質量：表面缺陷少，表面平坦及光極度高步驟：1） 在咬入能力允許的條件下，按經驗分配各道次壓下量，這包括直接分配各道次絕對壓下量或壓下率、確定各道次壓下量分配率（）及確定各道次能耗負荷分配比

6、等各種方法；2） 制定速度制度，計算軋制時間并確定逐道次軋制溫度；3） 計算軋制壓力、軋制力矩及總傳動力矩；4） 檢驗軋輥等部件的強度和電機功率；5） 按前述制定軋制規程的原則和要求進行必要的修正和改進道次出口厚度/mm軋后寬度/mm軋后長度/mm壓下量/mm壓下率/%020015002000轉鋼/粗軋1161186020163919.52129186025003219.9轉鋼3103250023302620.2482250029272120.4565250036921720.7652250046151320.074325005581917.3精軋83525006857818.69292500

7、8276617.11026.5250090572.58.61125250096001.55.73.3 校核咬入能力根據咬入角、壓下量h=Hh和軋輥直徑D三者之間關系：h=D(1COS)，軋輥直徑D取950mm， （1-11）3.4 確定速度制度（p277） 式中: t相鄰兩道次間的溫度降，； h前一道軋出厚度，mm； 前一道軋制溫度，K； Z前后兩道間的時間間隔，s； 則每道次的軋制溫度為：T1t (表3.3 道次軋后長度/mm軋制速度n1/rpm拋出速度n2/rpm軋輥線速度/ms-1軋制延續時 間/s軋制溫度/02000.001150轉鋼/粗軋120162020994.004.531148

8、.51225002020994.005.021146.46轉鋼 3233040201988.004.011144.424292740201988.004.311141.685369260202983.004.401137.926461560202983.004.711133.297558160202983.005.041127.38精軋 8685780203977.005.221119.999827680203977.007.081108.1310905780203977.007.281095.2411960080203977.007.411081.84粗軋總時間32.01精軋總時間26.99

9、3.7 計算各道的變形程度(數據 見表3.1)3.8 計算各道的平均變形速度 計算各道的平均變形速度 ，可用下式計算變形速度道次1234567891011變形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68式中R、v軋輥半徑及線速度。3.9 求各道的變形抗力查變形抗力曲線（Q235） 如下圖：各道次變形抗力數據如表道次1234567891011溫度（）1148.511146.461144.421141.681137.921133.291127.381119.991108.131095.241081.84壓下率（%）19.519.920

10、.220.420.720.017.318.617.18.65.7修正系數0.980.980.980.980.980.980.950.970.950.810.76變形速度（s-1）1.581.784.014.527.688.448.6413.2313.9710.408.68變形抗力（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.13.10 各道次的平均單位壓力（） 根據中、厚板軋制的情況，可取應力狀態影響系數=0.785+0.25L/,其中h為變形區軋件平均厚度，l為變形區長度，單位壓力大（>20×107Pa）時應考慮軋輥彈性壓扁的

11、影響，由于軋制中厚板時一般應在此值以下，故可不計壓扁影響，此時變形區長度 。道次1234567891011變形區長度（mm）13612311110090796562533427變形抗力（Mpa）63.765.269.879.286.592.494.398.196.981.579.1平均厚度（mm）180.514511692.573.558.547.5393227.7525.75平均單位壓力（Mpa）71.474.882.296.1108.5119.3122.2133.4133.7102.395.33.11 計算各道總壓力由公式 P = Bl可計算得到，數據見表：道次1234567891011總

12、壓力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.33.12 計算傳動力矩 3.12.1 軋制力矩按下式可計算得到： 式中 -合力作用點位置系數（力臂系數），中厚板一般取0.4到0.5，粗軋道次取大值，隨軋件變薄則取小值。則計算結果見表：道次1234567891011位置系數0.50.50.490.480.470.460.450.440.430.420.4軋制力矩（*105N·m）24.621.124.823.120.717.111.611.38.72.51.43.12.2 摩擦力矩傳動工作輥所需要的靜力矩，除軋

13、制力矩以外，還有附加摩擦力矩Mm，它由以下兩部分組成，即Mm=Mm1+Mm2,其中Mm1 在本四輥軋機可近似由下式計算：式中 f-支撐輥軸承的摩擦系數，取f=0.005；dz-支撐輥輥頸直徑，dz=1200mm；Dg、Dz-工作輥及支撐輥直徑，Dg=950mm,Dz=1800mm.代入后，可求得Mm1=0.00317PMm2 可由下式計算式中 -傳動效率系數，本軋機無減速機及齒輪座，接軸傾角3°，故取= 0.94，故得Mm2=0.06(Mz+Mm1)。Mm=Mm1+Mm2=0.06Mz+0.003371P3.12.3 空轉力矩軋機的空轉力矩（Mk）根據實際資料可取為電機額定力矩的3%

14、6%，又，粗軋機組 =2×5000精軋機組 =2×5500粗軋時，Mk = （0.030.06）0.975×2×5000/40=（7.314.6）×103取Mk = 104 N·m精軋時，Mk = （0.030.06）0.975×2×5500/40=（8.0416.08）×103取Mk = 1.4×104 N·m3.12.4 總軋制力矩這里采用穩定速度咬入，即咬鋼后并不加速，故計算傳動力矩時忽略電機軸上的動力矩。因此，電機軸上的總傳動力矩為：各數據計算結果如表：道次1234567891

15、011總壓力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.3軋制力矩（*105N·m）24.621.124.823.120.717.111.611.38.72.51.4摩擦力矩（*105N·m）2.081.842.262.202.061.701.371.381.120.440.30總力矩（*105N·m）26.7823.0427.225.4422.9018.9413.0112.729.963.081.84（四）、強度校核（方法參考鄭光文老師主編的<塑性加工設備>2001年7 月版第

16、20 頁例題）圖4.1 軋輥受力分析圖圖4.2 軋輥受力分析圖圖4.3 支撐輥彎矩圖圖4.4 工作輥彎矩圖41 支撐輥強度計算支撐輥輥身中央承受最大彎曲力矩計算公式推導如下（受力分析如圖4.2）：Mmax = p×（a / 4 l / 8）式中 p - 最大軋制力 a - 壓下螺絲中心距 l - 支撐輥輥身長度其中p = 7000KN，a = 4850mm，l = 3700mm 故最大彎矩Mmax = 52.5×103KN·m輥身中央的彎曲應力輥頸處危險斷面應力4.2 工作輥強度計算輥頸扭轉應力又因為，支撐輥材質為鑄鋼，許用應力 = 160 Mpa；工作輥材質為合金鑄鐵 = 140 Mpa , = 84 Mpa 。可知，強度校核通過。（五）、 電機功率校核經校核，電機功率滿足生產要求。六、參考文獻參考資料1. 王廷溥，齊克敏主編金屬塑性加工學北京：冶金工業出版社，1988，5 2. 趙松筠，唐文林主編型鋼孔型設計M北京：冶金工