1、太原科技大學課程設計機械工程學院課 程 設 計 任 務 書專業班級： 設計人： 同組人： 設計題目： 工字鋼孔型設計及生產工藝設計參數：坯料F=15465.8mm2 鋼種：Q235鋼；產品規格： 63a工字鋼。 設計要求： 通過本課程設計使學生了解型鋼生產現狀及今后發展趨勢；熟悉型鋼生產工藝過程；掌握型鋼軋機孔型計算方法，為畢業設計及今后從事相關的專業打下必要的基礎。設計內容包括：1）制定工藝方案；2）設計孔型系統；3）計算軋制力能參數； 4）計算機繪制相關圖紙；5）撰寫說明書。 設計時間： 2014 年 11 月 24 日 至 2014 年 12 月 12 日 設計人(簽字) 指導教師(簽字

2、) 教研室主任（簽字） 附注：本課程設計任務書由學生附入設計說明書內。摘要63a工字鋼在現代工業和建筑業用途相當廣泛。同時可以表現出一個國家的工業發展程度。本文對工字鋼的生產及其設計有了一些解，掌握工字鋼生產的基本知識。通過鋼坯的選擇、粗軋機的軋制、軋邊機、萬能軋機、萬能精軋機、最后扎出符合客戶需要的產品。本文對工字鋼的優點，本文綜合上述所有工字鋼的優點，闡述了工字鋼的扎制時所需的孔型的設計。以及坯料的選擇等內容。關鍵字：萬能軋機、63a工字鋼、軋邊機、孔型目錄摘要2第一章緒論3第一章緒論41.1工字鋼的優點41.2工字鋼的用途41.3工字的種類41.3.1普通工字鋼41.4本文主要內容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設計63a工字鋼規格及各個參數6第三章工藝流程8第四章萬能成品孔孔型設計94.1坯料的選擇94.2軋制道次的確定94.3 63a成型孔型的設計9第五章其他直軋法孔型設計115.1，孔型腰寬的計算115.2孔型腰厚的計算115.3腰部面積的計算115.4腰部延伸系數的計算11第六章其他萬能工字孔型的設計126.1各孔高度的計算136.2各孔腰厚的計算146.3各腿腿長的計算14第七章軋制力的計算167.1計算K7的軋制力167.2接觸面積的計算177.3軋制力的計算177.4壓下規程的計算17參考文獻18結論19致 謝20第一章 緒

4、論1.1工字鋼的優點63a工字鋼由于性能穩定、結構合理、強度和剛度好，目前在國內外市場上所占比例在逐步上升。翼緣寬，側向剛度大,抗彎能力強。 翼緣兩表面相互平行使得連接、加工、安裝簡便。與一般型鋼相比，成本低、精度高、殘余應力小、無需昂貴的焊接材料和焊縫檢測、節約鋼結構制作成本30%左右。相同截面負荷下熱軋H鋼結構比傳統結構重量減輕15%-20%。與砼結構相比，工字鋼結構可增大6%的使用面積，而結構自重減輕20%- 30%，減少結構設計內力。工字鋼可加工成T型鋼，蜂窩梁可經組合形成各種截面形式，極大滿足工程設計與制作需求1。1.2工字鋼的用途廣泛用于各種建筑結構、橋梁、車輛、支架、機械等。1.

5、3工字的種類1.3.1普通工字鋼據GB/T7061988規定，普通工字鋼的規格為1063號(即H=100630)普通工字鋼推的寬度b較窄、腿內側壁斜度較大、在使用上很不經濟。1.3.2輕型工字鋼在保證強度的條件下，為了節約金屬而出現輕型工字鋼，他的規格為1070號，內側斜度為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側壁斜度都減小，采用輕型工字鋼可節約金屬15%2。1.4本文主要內容本文綜合上述所有工字鋼的優點，闡述了工字鋼的扎制時所需的孔型的設計。以及坯料的選擇等內容。第二章工字鋼的介紹2.1工字鋼的介紹工字鋼也稱鋼梁，是截面為工字形的長條鋼材，工字

6、鋼的型號用腰高的厘米數表示。工字鋼的種類有普通工字鋼，其腰寬由100600毫米，表示為No10No60，其邊部內側壁斜度為1:6；輕型工字鋼，No18以上者變高約增加12%，腰厚及邊厚內側壁斜度均減小，采用輕型工字鋼可節約金屬15%，它的規格為No14No70；寬平行邊工字鋼或寬緣工字鋼或H型鋼，其特點是邊部內側壁幾乎沒有斜度，邊部較寬，故稱為寬平行邊工字鋼，其規格有No20No100；此外還有柱形鋼以及H型鋼柱，其特點為邊寬與腰寬相等，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工字鋼結構圖2.3設計63a工字鋼規格及各個參數2.3.1 63a工字鋼各參數表2.3.1

7、63a工字鋼各個參數型號截面尺寸/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計是熱軋工字鋼型鋼工字鋼型鋼的軋制一般現在傳統的二輥軋機的平軋孔型中經過多道次軋制出工字型異形坯，然后在萬能軋機架和軋邊機中進行多道次軋制，軋出工字型軋件，最后在萬能精

9、軋機上軋出工字鋼型鋼。即軋件在由萬能軋機、軋邊機、萬能軋機三機架組成的萬能粗軋連軋機組上進行往復軋制，后由一架萬能精軋機軋出工字鋼型鋼。具體工藝流程如下：開坯除磷加熱連鑄坯冷卻鋸切萬能粗軋萬能精軋打印檢查矯直包裝發貨堆垛第四章萬能成品孔孔型設計4.1坯料的選擇4.1.1材料的選擇：Q235B碳素結構鋼Q235B與優質碳素鋼的區別在于對含碳量及性能范圍要求，以及對硫，磷等殘余元素的限制較寬，一般在熱軋狀態下使用。Q235B鋼含碳量適中，綜合性能較好，強度，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 按產品標準查

10、得63a工字鋼的斷面面積為15465.8m,取c=1.30(查經驗公式：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成型孔型的設計 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-成品腰寬負偏差mm1.0121.214-熱膨脹系數Bk1=630-0.6 （-4） 1.013=630+2.4 1.013=640.62124.3.2腰厚的計算dk1=d-=13.0+0.9=13.9d-成品腰厚冷尺寸mm-成品腰負偏差mm4.3.3腿高的計算確定成

11、品腿長要保證以下兩個原則：a,當腰厚調整到最大正偏差時H不得超出大腿高正偏差。b,當腰厚調整到最小負偏差時，H不得小于最小腿高正偏差。這是因為隨扎槽磨損腿高會自行減小，另外腿高隨輥縫調整而變化，腰厚尺寸調整到標準值時，腿高不應超過正偏差，隨扎制進行，孔型不斷調整，腿高將不斷變短，因此為保證腿高，采用正偏差設計。 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開口腿與閉口腿長度相等即 hk1=hb1=(h1-d1)/2=(186.392-13.9)/2=86.25設計小號工字鋼時因腿高拉縮量較

12、小，按標準尺寸確定：h1=（1.01210.04）hk1=1.013176=178.2884.3.4腿厚的計算腿厚容許偏差t一般采用負偏差，t=腿端尺寸為：ak1=ab1=tk1-105hk1y=22-0.586.2641/6=14.811y-腿的側斜度腿根尺寸為：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計5.1孔型腰寬的計算Bk2=Bk1-d=640.6212-1.5=639.1212mm d-孔腰部壓下量5.2孔型腰厚的計算dk2=dk1+d=13.9+1.5

13、=15.4mm5.3腰部面積的計算Fy2=639.121215.4=9842.46648mFy1=B1d1=640.621213.9=8904.63468m5.4腰部延伸系數的計算y1=Fy2/Fy1=9842.46648/8904.63468=1.105第六章其他萬能工字孔型的設計對于萬能成品孔前的各道次萬能工字型，孔型形狀與成品孔相似，主要區別是工字形扎件的腿部外側壁與腰部并非垂直，而是形成大于90的夾角，因而立輥形狀類似腰鼓（有利于提高立扎輥的重車率）。在設計平立輥孔型尺寸時，要注意平輥側緣斜度和立輥輥面斜度放入關系，通常平輥側緣斜度取13，立輥輥面斜度取45，兩者形成89夾角，與成品腿

14、部內側斜度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。萬能工字孔型設計的關系是各道次腰部和腿部厚度的壓下分配，計算步驟如下。逆扎制順序確定各道次的腰部壓下系數 成品道次取較小值（11151120），然后逆扎制順序逐漸取較大值（1.201040）.根據各道次萬能孔的腰部壓下系數 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 根據工字鋼變形特點，腿根部壓下系數要比腰部厚度壓下系數大3%8%。根據各道次萬能孔的腿部壓下系數，即可從成品道次反酸扎件腿部厚度尺寸。估算腿部長度 由于萬能孔型中，工字型扎件的腿端完全是開口的，因此其腿長只

15、需粗略估算。在估算時要考慮在萬能孔型質檢軋邊道次的腿部壓下量的0.30.5倍。顯然，腿部長度與萬能孔型尺寸關系不大，但卻是關系到軋邊孔和中間孔設計的一個重要參數。成品成孔前各道萬能工字孔型如圖5-17所示。其設計主要是分別確定平輥和立輥的壓下程序，因為各道孔型尺寸完全相同，僅是輥縫值不同。因此，成品孔前各萬能平輥對于某個規格可共用，前立輥對于所有規格的工字鋼均能共用。圖6.1其他孔型6.1各孔高度的計算 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各腿腿長的計算圖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第七章軋制力的計算7.1計算K7的軋制力=（1+m）(K+)試中m-外摩擦對單位壓力影響的系數;-黏性系數;-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算：=計算黏性系數：=0.1（14-0.01t）=0.1（14-0.011000）=0.4式中-決定于軋制速度系數。軋制速度/ms-1 系數 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接觸面積的計算F=31071mm27.3軋制力的計算F=740.23331071.94=1.3107N7.4壓下規程的計算表7-2萬能軋機壓下規程道次機架類型腰部厚度d/mm腰部壓下