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1、材料成型課程設(shè)計(jì)熱軋中厚板工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師:錢健清姓 名: 學(xué) 號(hào): 班 級(jí): 專 業(yè): 材料成型及控制工程 2012 年 12 月 21 日安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院目錄1. 題目及要求2. 工藝流程圖3. 軋制規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 軋制方法3.2 安排軋制規(guī)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(xù)時(shí)間3.6 軋制溫度的確定3.7 計(jì)算各道的變形程度3.8 計(jì)算各道的平均變形速度3.9 求各道的變形抗力3.10 計(jì)算各道的平均單位壓力 P 及軋制力 P3.11 計(jì)算各道軋制力矩4. 檢驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度4.1 支撐軸強(qiáng)度計(jì)算4.2 工作輥強(qiáng)度計(jì)算5. 車間平面布置圖6. 總結(jié)7.

2、參考文獻(xiàn)一、題目及要求1、題目:熱軋中厚板工藝設(shè)計(jì),使成品尺寸規(guī)格為25*2500mm課程名稱:材料成型課程設(shè)計(jì)課程類型:必修課教學(xué)對(duì)象:材料成型專業(yè)本科生二、設(shè)計(jì)目的材料成型課程設(shè)計(jì)是材料成型專業(yè)必修課之一,是課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其軋鋼方向的課程設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下目的:1) 把塑性工程學(xué)、塑性加工原理、塑性加工車間設(shè)計(jì)、孔型設(shè)計(jì)等專業(yè)課程中所學(xué)的知識(shí)在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中綜合加以運(yùn)用,鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí),提高對(duì)專業(yè)知識(shí)和相關(guān)技能的綜合運(yùn)用能力。2) 本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力,團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí),樹立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握工藝設(shè)計(jì)的基本方法和步驟,為畢

3、業(yè)設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。三、已知條件主要設(shè)備參數(shù)項(xiàng)目粗軋機(jī)精軋機(jī)軋機(jī)型式四輥可逆軋機(jī)PC軋機(jī)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(jī)功率 /Kw2×50002×5500主電機(jī)轉(zhuǎn)速 /r

4、pm壓下速度 /mm s-12515本設(shè)計(jì)主電機(jī)的功率分別選用:粗軋機(jī)組 =2×5000精軋機(jī)組 =2×5500計(jì)算鋼種:Q235坯料及產(chǎn)品規(guī)格坯料:2000*1500*200 mm厚的連鑄坯規(guī)格:25*2500(mm)四、基本要求獨(dú)立完成工藝流程、規(guī)程設(shè)計(jì)(孔型設(shè)計(jì)),掌握工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,基本步驟和方法,熟練使用AutoCAD進(jìn)行工程圖的繪制。具體要求:1) 獨(dú)立完成自己所負(fù)責(zé)的內(nèi)容;2) 熟練搜集查閱文獻(xiàn)資料;3) 綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;4) 熟悉計(jì)算機(jī)繪圖、文字及圖表處理;5) 完成設(shè)計(jì)報(bào)告,要求文字通暢,結(jié)構(gòu)明晰;6) 嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)進(jìn)度和教師要

5、求,高質(zhì)量地完成課程設(shè)計(jì)工作。五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(一)、產(chǎn)品技術(shù)要求及步驟1)、牌號(hào)及化學(xué)成分(GB/T 700-1988)Q235 等級(jí)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(zhèn)靜鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼 2)、力學(xué)性能:屈服強(qiáng)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(zhì)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(jīng)驗(yàn)分配各道次壓下量,這包括直接分配各道次絕對(duì)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(fù)荷分配比

6、等各種方法;2) 制定速度制度,計(jì)算軋制時(shí)間并確定逐道次軋制溫度;3) 計(jì)算軋制壓力、軋制力矩及總傳動(dòng)力矩;4) 檢驗(yàn)軋輥等部件的強(qiáng)度和電機(jī)功率;5) 按前述制定軋制規(guī)程的原則和要求進(jìn)行必要的修正和改進(jìn)道次出口厚度/mm軋后寬度/mm軋后長(zhǎng)度/mm壓下量/mm壓下率/%020015002000轉(zhuǎn)鋼/粗軋1161186020163919.52129186025003219.9轉(zhuǎn)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(jù)咬入角、壓下量h=Hh和軋輥直徑D三者之間關(guān)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(shí)間間隔,s; 則每道次的軋制溫度為:T1t (表3.3 道次軋后長(zhǎng)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(xù)時(shí) 間/s軋制溫度/02000.001150轉(zhuǎn)鋼/粗軋120162020994.004.531148

8、.51225002020994.005.021146.46轉(zhuǎn)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(shí)間32.01精軋總時(shí)間26.99

9、3.7 計(jì)算各道的變形程度(數(shù)據(jù) 見表3.1)3.8 計(jì)算各道的平均變形速度 計(jì)算各道的平均變形速度 ,可用下式計(jì)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(shù)據(jù)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(shù)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(jù)中、厚板軋制的情況,可取應(yīng)力狀態(tài)影響系數(shù)=0.785+0.25L/,其中h為變形區(qū)軋件平均厚度,l為變形區(qū)長(zhǎng)度,單位壓力大(>20×107Pa)時(shí)應(yīng)考慮軋輥彈性壓扁的

11、影響,由于軋制中厚板時(shí)一般應(yīng)在此值以下,故可不計(jì)壓扁影響,此時(shí)變形區(qū)長(zhǎng)度 。道次1234567891011變形區(qū)長(zhǎng)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(jì)算各道總壓力由公式 P = Bl可計(jì)算得到,數(shù)據(jù)見表:道次1234567891011總

12、壓力(*105N)180.6171.1228.1240.3244.1235.6198.6206.8177.287.064.33.12 計(jì)算傳動(dòng)力矩 3.12.1 軋制力矩按下式可計(jì)算得到: 式中 -合力作用點(diǎn)位置系數(shù)(力臂系數(shù)),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(jì)算結(jié)果見表:道次1234567891011位置系數(shù)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(dòng)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(jī)可近似由下式計(jì)算:式中 f-支撐輥軸承的摩擦系數(shù),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(jì)算式中 -傳動(dòng)效率系數(shù),本軋機(jī)無(wú)減速機(jī)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(zhuǎn)力矩軋機(jī)的空轉(zhuǎn)力矩(Mk)根據(jù)實(shí)際資料可取為電機(jī)額定力矩的3%

14、6%,又,粗軋機(jī)組 =2×5000精軋機(jī)組 =2×5500粗軋時(shí),Mk = (0.030.06)0.975×2×5000/40=(7.314.6)×103取Mk = 104 N·m精軋時(shí),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(wěn)定速度咬入,即咬鋼后并不加速,故計(jì)算傳動(dòng)力矩時(shí)忽略電機(jī)軸上的動(dòng)力矩。因此,電機(jī)軸上的總傳動(dòng)力矩為:各數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)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(qiáng)度校核(方法參考鄭光文老師主編的<塑性加工設(shè)備>2001年7 月版第

16、20 頁(yè)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(qiáng)度計(jì)算支撐輥輥身中央承受最大彎曲力矩計(jì)算公式推導(dǎo)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(zhǎng)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(yīng)力輥頸處危險(xiǎn)斷面應(yīng)力4.2 工作輥強(qiáng)度計(jì)算輥頸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力又因?yàn)?,支撐輥材質(zhì)為鑄鋼,許用應(yīng)力 = 160 Mpa;工作輥材質(zhì)為合金鑄鐵 = 140 Mpa , = 84 Mpa ??芍?,強(qiáng)度校核通過。(五)、 電機(jī)功率校核經(jīng)校核,電機(jī)功率滿足生產(chǎn)要求。六、參考文獻(xiàn)參考資料1. 王廷溥,齊克敏主編金屬塑性加工學(xué)北京:冶金工業(yè)出版社,1988,5 2. 趙松筠,唐文林主編型鋼孔型設(shè)計(jì)M北京:冶金工

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