63a工字鋼孔型設(shè)計(jì)及其工藝流程綜述

1、太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)機(jī)械工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 設(shè)計(jì)人： 同組人： 設(shè)計(jì)題目： 工字鋼孔型設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)：坯料F=15465.8mm2 鋼種：Q235鋼；產(chǎn)品規(guī)格： 63a工字鋼。 設(shè)計(jì)要求： 通過(guò)本課程設(shè)計(jì)使學(xué)生了解型鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢(shì)；熟悉型鋼生產(chǎn)工藝過(guò)程；掌握型鋼軋機(jī)孔型計(jì)算方法，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后從事相關(guān)的專(zhuān)業(yè)打下必要的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1）制定工藝方案；2）設(shè)計(jì)孔型系統(tǒng)；3）計(jì)算軋制力能參數(shù)； 4）計(jì)算機(jī)繪制相關(guān)圖紙；5）撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014 年 11 月 24 日 至 2014 年 12 月 12 日 設(shè)計(jì)人(簽字) 指導(dǎo)教師(簽字

2、) 教研室主任（簽字） 附注：本課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)由學(xué)生附入設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)。摘要63a工字鋼在現(xiàn)代工業(yè)和建筑業(yè)用途相當(dāng)廣泛。同時(shí)可以表現(xiàn)出一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展程度。本文對(duì)工字鋼的生產(chǎn)及其設(shè)計(jì)有了一些解，掌握工字鋼生產(chǎn)的基本知識(shí)。通過(guò)鋼坯的選擇、粗軋機(jī)的軋制、軋邊機(jī)、萬(wàn)能軋機(jī)、萬(wàn)能精軋機(jī)、最后扎出符合客戶(hù)需要的產(chǎn)品。本文對(duì)工字鋼的優(yōu)點(diǎn)，本文綜合上述所有工字鋼的優(yōu)點(diǎn)，闡述了工字鋼的扎制時(shí)所需的孔型的設(shè)計(jì)。以及坯料的選擇等內(nèi)容。關(guān)鍵字：萬(wàn)能軋機(jī)、63a工字鋼、軋邊機(jī)、孔型目錄摘要2第一章緒論3第一章緒論41.1工字鋼的優(yōu)點(diǎn)41.2工字鋼的用途41.3工字的種類(lèi)41.3.1普通工字鋼41.4本文主要內(nèi)容4第二

3、章工字鋼的介紹52.1工字鋼的介紹52.2工字鋼截面圖52.3設(shè)計(jì)63a工字鋼規(guī)格及各個(gè)參數(shù)6第三章工藝流程8第四章萬(wàn)能成品孔孔型設(shè)計(jì)94.1坯料的選擇94.2軋制道次的確定94.3 63a成型孔型的設(shè)計(jì)9第五章其他直軋法孔型設(shè)計(jì)115.1，孔型腰寬的計(jì)算115.2孔型腰厚的計(jì)算115.3腰部面積的計(jì)算115.4腰部延伸系數(shù)的計(jì)算11第六章其他萬(wàn)能工字孔型的設(shè)計(jì)126.1各孔高度的計(jì)算136.2各孔腰厚的計(jì)算146.3各腿腿長(zhǎng)的計(jì)算14第七章軋制力的計(jì)算167.1計(jì)算K7的軋制力167.2接觸面積的計(jì)算177.3軋制力的計(jì)算177.4壓下規(guī)程的計(jì)算17參考文獻(xiàn)18結(jié)論19致 謝20第一章 緒

4、論1.1工字鋼的優(yōu)點(diǎn)63a工字鋼由于性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、強(qiáng)度和剛度好，目前在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上所占比例在逐步上升。翼緣寬，側(cè)向剛度大,抗彎能力強(qiáng)。 翼緣兩表面相互平行使得連接、加工、安裝簡(jiǎn)便。與一般型鋼相比，成本低、精度高、殘余應(yīng)力小、無(wú)需昂貴的焊接材料和焊縫檢測(cè)、節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)制作成本30%左右。相同截面負(fù)荷下熱軋H鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)重量減輕15%-20%。與砼結(jié)構(gòu)相比，工字鋼結(jié)構(gòu)可增大6%的使用面積，而結(jié)構(gòu)自重減輕20%- 30%，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力。工字鋼可加工成T型鋼，蜂窩梁可經(jīng)組合形成各種截面形式，極大滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)與制作需求1。1.2工字鋼的用途廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、車(chē)輛、支架、機(jī)械等。1.

5、3工字的種類(lèi)1.3.1普通工字鋼據(jù)GB/T7061988規(guī)定，普通工字鋼的規(guī)格為1063號(hào)(即H=100630)普通工字鋼推的寬度b較窄、腿內(nèi)側(cè)壁斜度較大、在使用上很不經(jīng)濟(jì)。1.3.2輕型工字鋼在保證強(qiáng)度的條件下，為了節(jié)約金屬而出現(xiàn)輕型工字鋼，他的規(guī)格為1070號(hào)，內(nèi)側(cè)斜度為20%。輕型工字鋼與普通工字鋼相比，工字鋼腿寬平均增加12%左右，要和腿的厚度以及內(nèi)側(cè)壁斜度都減小，采用輕型工字鋼可節(jié)約金屬15%2。1.4本文主要內(nèi)容本文綜合上述所有工字鋼的優(yōu)點(diǎn)，闡述了工字鋼的扎制時(shí)所需的孔型的設(shè)計(jì)。以及坯料的選擇等內(nèi)容。第二章工字鋼的介紹2.1工字鋼的介紹工字鋼也稱(chēng)鋼梁，是截面為工字形的長(zhǎng)條鋼材，工字

6、鋼的型號(hào)用腰高的厘米數(shù)表示。工字鋼的種類(lèi)有普通工字鋼，其腰寬由100600毫米，表示為No10No60，其邊部?jī)?nèi)側(cè)壁斜度為1:6；輕型工字鋼，No18以上者變高約增加12%，腰厚及邊厚內(nèi)側(cè)壁斜度均減小，采用輕型工字鋼可節(jié)約金屬15%，它的規(guī)格為No14No70；寬平行邊工字鋼或?qū)捑壒ぷ咒摶騂型鋼，其特點(diǎn)是邊部?jī)?nèi)側(cè)壁幾乎沒(méi)有斜度，邊部較寬，故稱(chēng)為寬平行邊工字鋼，其規(guī)格有No20No100；此外還有柱形鋼以及H型鋼柱，其特點(diǎn)為邊寬與腰寬相等，及其他尺寸不同的特殊用途的工字鋼3。2.2工字鋼截面圖圖2.2.1工字鋼結(jié)構(gòu)圖2.3設(shè)計(jì)63a工字鋼規(guī)格及各個(gè)參數(shù)2.3.1 63a工字鋼各參數(shù)表2.3.1

7、63a工字鋼各個(gè)參數(shù)型號(hào)截面尺寸/mm截面積/2hbdirr145a45015011.518.013.56.8102.44645b15213.5111.44645c15415.5120.44650a50015812.020.010.47.0119.30450b16014.0129.30450c16216.0139.30455a55016612.521.014.57.3134.18555b16814.5145.18555c17016.5156.18556a56016612.5135.43556b16814.5146.63556c17016.5157.83563a63017613.022.015.

8、07.5154.65863b17815.0167.25863c18017.0179.6582.3.2外形容許偏差表2.3.2外形容許偏差高度（h）高度允許偏差1001.51002002.02004003.04004.0腿寬度（b）1001.51001502.01502002.52003003.03004003.54004.0腰厚（d）1000.41002000.52003000.73004000.84000.9第三章工藝流程本設(shè)計(jì)是熱軋工字鋼型鋼工字鋼型鋼的軋制一般現(xiàn)在傳統(tǒng)的二輥軋機(jī)的平軋孔型中經(jīng)過(guò)多道次軋制出工字型異形坯，然后在萬(wàn)能軋機(jī)架和軋邊機(jī)中進(jìn)行多道次軋制，軋出工字型軋件，最后在萬(wàn)能精

9、軋機(jī)上軋出工字鋼型鋼。即軋件在由萬(wàn)能軋機(jī)、軋邊機(jī)、萬(wàn)能軋機(jī)三機(jī)架組成的萬(wàn)能粗軋連軋機(jī)組上進(jìn)行往復(fù)軋制，后由一架萬(wàn)能精軋機(jī)軋出工字鋼型鋼。具體工藝流程如下：開(kāi)坯除磷加熱連鑄坯冷卻鋸切萬(wàn)能粗軋萬(wàn)能精軋打印檢查矯直包裝發(fā)貨堆垛第四章萬(wàn)能成品孔孔型設(shè)計(jì)4.1坯料的選擇4.1.1材料的選擇：Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235B與優(yōu)質(zhì)碳素鋼的區(qū)別在于對(duì)含碳量及性能范圍要求，以及對(duì)硫，磷等殘余元素的限制較寬，一般在熱軋狀態(tài)下使用。Q235B鋼含碳量適中，綜合性能較好，強(qiáng)度，塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最為廣泛。4.1.2柸料的尺寸初步選擇異形坯,斷面面積F=15465.824.2軋制道次的確定 按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)查

10、得63a工字鋼的斷面面積為15465.8m,取c=1.30(查經(jīng)驗(yàn)公式：n=lg/lg) n= lg=lg()=0.81。n=lg0.81/lg1.1011n取整n=11,所以軋制道次為11次。4.3 63a成型孔型的設(shè)計(jì) 圖4.3成品孔型4.3.1孔型寬度Bk1=b-(0.51) -（1.0121.014）B-成品寬度冷尺寸mm-成品腰寬負(fù)偏差mm1.0121.214-熱膨脹系數(shù)Bk1=630-0.6 （-4） 1.013=630+2.4 1.013=640.62124.3.2腰厚的計(jì)算dk1=d-=13.0+0.9=13.9d-成品腰厚冷尺寸mm-成品腰負(fù)偏差mm4.3.3腿高的計(jì)算確定成

11、品腿長(zhǎng)要保證以下兩個(gè)原則：a,當(dāng)腰厚調(diào)整到最大正偏差時(shí)H不得超出大腿高正偏差。b,當(dāng)腰厚調(diào)整到最小負(fù)偏差時(shí)，H不得小于最小腿高正偏差。這是因?yàn)殡S扎槽磨損腿高會(huì)自行減小，另外腿高隨輥縫調(diào)整而變化，腰厚尺寸調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，腿高不應(yīng)超過(guò)正偏差，隨扎制進(jìn)行，孔型不斷調(diào)整，腿高將不斷變短，因此為保證腿高，采用正偏差設(shè)計(jì)。 h1=hk1+hb1+d1=(h+-)(1.0121.014) =（176+4+4）1.013=186.392h-成品總高冷尺寸mm-成品高正偏差mm開(kāi)口腿與閉口腿長(zhǎng)度相等即 hk1=hb1=(h1-d1)/2=(186.392-13.9)/2=86.25設(shè)計(jì)小號(hào)工字鋼時(shí)因腿高拉縮量較

12、小，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸確定：h1=（1.01210.04）hk1=1.013176=178.2884.3.4腿厚的計(jì)算腿厚容許偏差t一般采用負(fù)偏差，t=腿端尺寸為：ak1=ab1=tk1-105hk1y=22-0.586.2641/6=14.811y-腿的側(cè)斜度腿根尺寸為：bk1=bb1=tk1+0.5hk11/6=22+0.586.2641/6=29.194.3.5其他尺寸，各處圓弧尺寸rk1=7.5mm r=15mm第五章其他直軋法孔型設(shè)計(jì)5.1孔型腰寬的計(jì)算Bk2=Bk1-d=640.6212-1.5=639.1212mm d-孔腰部壓下量5.2孔型腰厚的計(jì)算dk2=dk1+d=13.9+1.5

13、=15.4mm5.3腰部面積的計(jì)算Fy2=639.121215.4=9842.46648mFy1=B1d1=640.621213.9=8904.63468m5.4腰部延伸系數(shù)的計(jì)算y1=Fy2/Fy1=9842.46648/8904.63468=1.105第六章其他萬(wàn)能工字孔型的設(shè)計(jì)對(duì)于萬(wàn)能成品孔前的各道次萬(wàn)能工字型，孔型形狀與成品孔相似，主要區(qū)別是工字形扎件的腿部外側(cè)壁與腰部并非垂直，而是形成大于90的夾角，因而立輥形狀類(lèi)似腰鼓（有利于提高立扎輥的重車(chē)率）。在設(shè)計(jì)平立輥孔型尺寸時(shí)，要注意平輥側(cè)緣斜度和立輥輥面斜度放入關(guān)系，通常平輥側(cè)緣斜度取13，立輥輥面斜度取45，兩者形成89夾角，與成品腿

14、部?jī)?nèi)側(cè)斜度1:6基本吻合。此外，平輥的圓角按成品腿根圓角的112倍選取，使成品孔的腿根得到良好的加工。萬(wàn)能工字孔型設(shè)計(jì)的關(guān)系是各道次腰部和腿部厚度的壓下分配，計(jì)算步驟如下。逆扎制順序確定各道次的腰部壓下系數(shù) 成品道次取較小值（11151120），然后逆扎制順序逐漸取較大值（1.201040）.根據(jù)各道次萬(wàn)能孔的腰部壓下系數(shù) 從成品道次反算扎件腰部厚度尺寸。逆軋制順序確定各道次的腿部壓下系數(shù) 根據(jù)工字鋼變形特點(diǎn)，腿根部壓下系數(shù)要比腰部厚度壓下系數(shù)大3%8%。根據(jù)各道次萬(wàn)能孔的腿部壓下系數(shù)，即可從成品道次反酸扎件腿部厚度尺寸。估算腿部長(zhǎng)度 由于萬(wàn)能孔型中，工字型扎件的腿端完全是開(kāi)口的，因此其腿長(zhǎng)只

15、需粗略估算。在估算時(shí)要考慮在萬(wàn)能孔型質(zhì)檢軋邊道次的腿部壓下量的0.30.5倍。顯然，腿部長(zhǎng)度與萬(wàn)能孔型尺寸關(guān)系不大，但卻是關(guān)系到軋邊孔和中間孔設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。成品成孔前各道萬(wàn)能工字孔型如圖5-17所示。其設(shè)計(jì)主要是分別確定平輥和立輥的壓下程序，因?yàn)楦鞯揽仔统叽缤耆嗤?，僅是輥縫值不同。因此，成品孔前各萬(wàn)能平輥對(duì)于某個(gè)規(guī)格可共用，前立輥對(duì)于所有規(guī)格的工字鋼均能共用。圖6.1其他孔型6.1各孔高度的計(jì)算 圖6.1其他孔型取 b2=2mm b3=3 b6=3 b7=3 b9=3 b10=2K2:B2=638.6212mmK3:B3=638.6212mmK4=K5=K6：B4=638.6212-3

16、=635.6212mmK7：B6=635.6212-3=6212mmK8 =K9:B7=632.6212-3=629.6212mmK10:B10=629.6212-3=626.6212mmK11:B11=626.6-2=624.6212mm6.2各孔腰厚的計(jì)算圖6.2其他孔型d2=4mm d3=2mm d4=4mm d6=3mm d7=3mm d8=4mm d9=4mm d10=3mm d11=3mmK2:d2=13.9-4=9.9K3:d3=9.9+2=11.9mmK4=K5=11.9-4=7.9K6:d6=7.9+3=10.9mmK7:d7=10.9+3=13.9mmK8: d8=13.9

17、-4=9.9mmK9: d9=9.9+4=13.9mmK10:d10=13.9+3=16.9mmK11:d11=16.9+3=19.9mm6.3各腿腿長(zhǎng)的計(jì)算圖6.3其他孔型h2=4mm h3=1mm h4=4mm h6=1mm h7=1mm h8=1mm h9=1mm h10=1mm h11=1mmK2:h2=178.288-4=174.288mmK3:h3=174.288-=173.288mmK4=K5:h4=173.288-4=169.288mmK6:d6=169.288-1=168.288mmK7:d7=168.288-1=167.288mmK8:d8=167.288-1=166.28

18、8K9:d9=166.288-1=165.288mmK10:d10=165.288-1=164.288mmK11:d11=164.288-1=163.288mm第七章軋制力的計(jì)算7.1計(jì)算K7的軋制力=（1+m）(K+)試中m-外摩擦對(duì)單位壓力影響的系數(shù);-黏性系數(shù);-平均變形速度；其中（1+m）是考慮外摩擦的影響，為了決定m，公式如下：m=平均變形速度用下式計(jì)算：=計(jì)算黏性系數(shù)：=0.1（14-0.01t）=0.1（14-0.011000）=0.4式中-決定于軋制速度系數(shù)。軋制速度/ms-1 系數(shù) 6 1 610 0.81015 0.65 1520 0.60f=a(1.05-0.0005t)=1(1.05-0.00051000)=0.55m= 6.286=0.0029K=9.8(14-0.01t)1.4+w(C)+w(Mn)t-軋制溫度w（C）-碳含量w(Mn)-錳含量K=9.8(14-0.01t)1.4+w(C)+w(Mn) =9.8(14-0.011000)1.4+0.2+1.4=117.6=（1+m）(K+)=(1+6.286)(117.6+0.40.0029)=740.2337.2接觸面積的計(jì)算F=31071mm27.3軋制力的計(jì)算F=740.23331071.94=1.3107N7.4壓下規(guī)程的計(jì)算表7-2萬(wàn)能軋機(jī)壓下規(guī)程道次機(jī)架類(lèi)型腰部厚度d/mm腰部壓下