1、计算机辅助孔型设计计算机辅助孔型设计 安徽工业大学安徽工业大学 材料工程学院材料工程学院主讲教师：主讲教师： 钢轨钢板桩型钢棒材线材中厚板热轧薄板热轧带钢冷轧带钢冷轧钢板镀层钢板无缝钢管钢铁产品的生产钢铁产品的生产特殊断面型钢特殊断面型钢复杂断面型钢复杂断面型钢简单断面简单断面型钢产品的种类型钢产品的种类孔型轧制生产型钢孔型轧制生产型钢1 孔型设计的基本概念 1.1 孔型和孔型设计的概念孔型和孔型设计的概念 轧辊轴线：轧辊轴线： 轧辊的轴线。轧辊的轴线。 轧轧 制制 面：面： 通过两根轧辊轴线的平面称为轧制面。通过两根轧辊轴线的平面称为轧制面。 孔孔 型：型： 轧槽在轧制面上所形成的孔称为孔型
2、，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。孔型的尺寸指正在过钢时的尺寸。 孔型设计：孔型设计：就是如何在轧辊上刻制形状正确、尺寸就是如何在轧辊上刻制形状正确、尺寸 精精 确的轧槽以达到生产出满足产品质确的轧槽以达到生产出满足产品质 量要求的产品。量要求的产品。 1）断面孔型设计）断面孔型设计 根据原料和成品断面形状和尺寸及产品性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。的变形量，各道次的孔型形状和尺寸。 2）配辊配辊 确定孔型在各机架上的分配及其在轧辊上确定孔型
3、在各机架上的分配及其在轧辊上的配置方式。的配置方式。 3）轧辊辅件设计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 保证轧件以正确的方式进出轧辊，有的使轧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。件在孔型外发生一定的变形或起翻转作用。 孔型设计的内容孔型设计的内容 孔型设计的首要任务就是选择合适的孔型系统孔型设计的首要任务就是选择合适的孔型系统。 孔型设计的重要问题就归结为压下系数、延伸孔型设计的重要问题就归结为压下系数、延伸系数、宽展系数的确定和计算以及孔型具体尺寸系数、宽展系数的确定和计算以及孔型具体尺寸的确定。的确定。孔型设计是一门实践性很强的科
4、学。既是复杂的孔型设计是一门实践性很强的科学。既是复杂的，又是简单的。，又是简单的。孔型设计的主要问题归结为三点：孔型设计的主要问题归结为三点： 1）孔型系统的选择孔型系统的选择 2）孔型轧制变形参数的计算孔型轧制变形参数的计算 3）孔型尺寸的确定孔型尺寸的确定 孔型设计的要点孔型设计的要点1.2 孔型的形式及其分类孔型的形式及其分类 1.2.1 孔型的形式孔型的形式 二辊及多辊孔型，二辊孔型应用的最为普遍。 1.2.2 孔型的分类孔型的分类 1）按用途分：开坯孔型；预轧孔型；成品前开坯孔型；预轧孔型；成品前孔型；成品孔型孔型；成品孔型( (图图）。 2）按配置方式：开口孔型；闭口孔型；半开开
5、口孔型；闭口孔型；半开孔型（孔型（图图）。）。 3) 按形状分：简单断面；简单断面；复杂断面。复杂断面。 1.2.2 孔型的分类孔型的分类 图图1-1 孔型按用途分类孔型按用途分类a-开坯孔型开坯孔型 b-预轧孔型预轧孔型 c-成品前孔型成品前孔型 d-成品孔型成品孔型 1.2.2 孔型的分类孔型的分类图图 1-2 1-2 孔型按配置方式的分类孔型按配置方式的分类开口孔型开口孔型 闭口孔型闭口孔型 半开孔型半开孔型 1.3 孔型的构成和各部分的作用孔型的构成和各部分的作用 1.3.1 孔型的构成孔型的构成 孔型基本组成部分总有：内外圆角，辊缝， 侧壁斜度等。 无论孔型的形状如何变化，孔型的基本
6、组成部分是不可缺少的。（图）1.3.2 孔型各部分的作用孔型各部分的作用 1）辊缝 2）孔型的内外圆角 3）孔型侧壁斜度tg1.3.1孔型的构成孔型的构成图图1-3 箱形孔型基本组成部分箱形孔型基本组成部分 a.由于轧机的弹跳，辊缝的存在是不可避免的。由于轧机的弹跳，辊缝的存在是不可避免的。b.辊缝的存在有利于调整。轧制过程中孔型的辊缝的存在有利于调整。轧制过程中孔型的磨损使孔型高度增大，调整辊缝可使孔型高度维磨损使孔型高度增大，调整辊缝可使孔型高度维持固定值，保证轧件的几何尺寸；由于轧制过程持固定值，保证轧件的几何尺寸；由于轧制过程中条件变化或孔型设计不当，调整辊缝可使轧制中条件变化或孔型设
7、计不当，调整辊缝可使轧制过程顺利进行。过程顺利进行。c.调整辊缝，可在同一孔型中轧出几种不同尺寸调整辊缝，可在同一孔型中轧出几种不同尺寸的轧件。在初轧机上，不同规格，不同尺寸的轧的轧件。在初轧机上，不同规格，不同尺寸的轧件的生产完全靠在相同轧槽中调整辊缝的方法达件的生产完全靠在相同轧槽中调整辊缝的方法达到的。到的。 辊缝的作用辊缝的作用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；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；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，保证所需要的成品形状、连轧关系；的成品形状、连轧关系；d.外圆角
8、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，出耳子时防止下一道产生折叠子时防止下一道产生折叠。 孔型内外圆角的作用孔型内外圆角的作用孔型侧壁的作用孔型侧壁的作用a.使轧件容易进、出孔型；使轧件容易进、出孔型；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，通过控制孔型的充满程度，可以轧制出尺寸不同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。 图图1-4 孔型斜度与轧辊车削量之间的关系孔型斜度与轧辊车削量之间的关系 1.4 孔型在轧辊上的配置孔型在轧辊上的配置 1.4.1孔型在水平方向（轧辊轴线）的配置孔型在
9、水平方向（轧辊轴线）的配置 1）辊环的强度条件；）辊环的强度条件；2）导卫的安装调整比较方便。）导卫的安装调整比较方便。1.4.2孔型在垂直方向（轧制面）的配置孔型在垂直方向（轧制面）的配置 （图图） 1）轧机尺寸与轧辊直径）轧机尺寸与轧辊直径 名义直径：传动轧辊的齿轮中心距或其节圆直径，用名义直径：传动轧辊的齿轮中心距或其节圆直径，用 D0表示。表示。 最大直径：指新轧辊的直径，用最大直径：指新轧辊的直径，用D Dmaxmax表示。表示。 最小直径：指轧辊报废前的直径，用最小直径：指轧辊报废前的直径，用D Dminmin表示。表示。 原始直径：原始直径：D = Dmax+s 辊环直径：指辊身
10、直径，用辊环直径：指辊身直径，用Dh表示。表示。 轧辊工作直径：轧辊工作直径：也称轧制直径，用也称轧制直径，用Dg表示。表示。 1.4.2 孔型在垂直方向的配置孔型在垂直方向的配置 图1-5 轧机尺寸与轧辊直径 1.4.2孔型在垂直方向的配置孔型在垂直方向的配置 2）配辊压力）配辊压力 轧制压力：轧制压力：上下工作辊径不同的轧制称为上下工作辊径不同的轧制称为“压力压力”轧制，轧制，将上下工作辊径的差称为将上下工作辊径的差称为“压力压力”。3 3）轧辊中线、轧制线及孔型中性线）轧辊中线、轧制线及孔型中性线 轧辊中线：轧辊中线：上下两个轧辊水平轴线间距的等分线，亦称上下两个轧辊水平轴线间距的等分线
11、，亦称轧辊平均线。轧辊平均线。 轧制线：轧制线：在轧制面的垂直方向配置孔型的基准线。若不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。制，轧制线就位于轧辊中线的上方或下方。 孔型中性线：孔型中性线：上下两个轧辊作用于轧件的力对于轧制面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中性线 4）已知）已知“压力压力”值值DDg g确定轧制线的位置确定轧制线的位置（图） 1.4.2
12、孔型在垂直方向的配置孔型在垂直方向的配置图图1-6 采用上压力的配辊情况采用上压力的配辊情况 下辊轴线轧辊中线轧制线上辊轴线x下上1.5 孔型设计的要求和步骤孔型设计的要求和步骤 1.5.1孔型设计的要求孔型设计的要求 1 1）保证获得优质的产品）保证获得优质的产品 2 2）保证轧机的生产率高）保证轧机的生产率高 3 3）产品成本低）产品成本低 4 4）劳动条件好）劳动条件好 5 5）适应车间的设备条件）适应车间的设备条件满足孔型设计的要求应从下述几方面考虑满足孔型设计的要求应从下述几方面考虑 1）合理的孔型系统）合理的孔型系统 2）合理的坯料尺寸）合理的坯料尺寸 3）正确分配各道次的变形系数
13、）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）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）适应车间的设备条件 1.5.1 孔型设计的要求孔型设计的要求 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1）了解产品的技术条件，现场工艺和设备情况）了解产品的技术条件，现场工艺和设备情况 以及与产品有关的工艺资料，生产方式，生以及与产品有关的工艺资料，生产方式，生 产中存在的问题。产中存在的问题。2）选择合理的孔型系统，原料尺寸。）选择合理的孔型系统，原料尺寸。3）确定总道次数及其在各机架上的道次分配。）确定总道次数及其在各机架上的道次分配。4）确定各道次轧件面积，轧件断面形状和尺寸。）确定各道次轧件面积，轧件断面形状和尺寸。5）确定孔型具体尺寸。）确定孔型具体尺寸。6）进行必要的较核。）进行必要的较核。7）设计轧辊附件。）设计轧辊附件。
