摘
设计轧钢机300×3型钢轧钢机轧辊直径300 mm轧钢机轧制型线材采三辊式工作机座轧钢机设备机列组成轧钢机机列原动机传动装置执行机构三基部分组成采配置方式电动机——减速机——齿轮机座——轧机轧辊转转速逆转原动机采造价较底高速交流电机考虑轧制负荷均匀均衡电机负荷减少电机容量减速机电动机间加飞轮齿轮机座：途传递转矩工作辊设计采三直径相等圆柱形字齿轮垂直面排成排装密闭箱体联轴器：减速器齿轮机座间采安全连轴器联轴器采梅花接轴联轴器
关键词： 轧钢机 齿轮机座 飞轮
Abstract
Rolling mill designed for 300 x 3 payments rolling mill roller diameter of 300 mm Rolling mill for rolling mainly to small wire rod a three rollerworking machine Block Rolling mill equipment is a major component of the mainframe out Rolling mill is the former mainframe is motivated transmission devices and the three basic components of the implementing agencies Allocation method used for electric motors slowdown plane plus seat rolling millThe roller to the irreversible and rotational speed the original motivation for the introduction of a more rapid exchange of the costs of Electrical Taking into account the rolling load is uneven to balance electrical loads and reduce the electrical capacity slowdown in the increase between a flywheel and electric motors Flywheel design and installation of electric motors in decelerator between its role in the adoption roller and roller idling a mobile storage device in a balanced transmission loads gear seat its purpose is to transmit torque to the work revolve the equivalent diameter cylindrical design used three words plus people lined up in the vertical plane packed in sealed Shaft coupling in the Block reducer and gear is used between security company axle vehicles
Key words：Rolling mill gear seat flywheel
目 录
摘 ……………………………………………………………………I
Abstract …………………………………………………………………II
第1章 绪…………………………………………………………………1
11 轧钢机定义……………………………………………………1
12 轧钢机标称……………………………………………………1
13 轧钢机途……………………………………………………1
14 轧钢机机列…………………………………………………2
第2章 轧制压力轧制力矩计算………………………………………5
21 轧制均单位压力确定………………………………………5
22 轧制总压力确定………………………………………………7
23 轧制力矩确定 ………………………………………………8
24 电动机选择……………………………………………………8
第3章飞轮设 …………………………………………………………10
31 飞轮力矩确定…………………………………………………10
32 飞轮强度校核 ………………………………………………13
第4章减速器选 ………………………………………………………14
41 传动计………………………………………………………14
42 减速器特点破坏形式………………………………………16
43 减速机结构…………………………………………………16
44 减速器润滑防护…………………………………………17
45 齿轮材料热处理……………………………………………17
46 减速器工作状态分析…………………………………………17
第5章 齿轮机座设计……………………………………………………19
51 齿轮机座类型结构…………………………………………19
52 齿轮设计轴端强度校核…………………………………19
53 密封漏油问题………………………………………………22
54 齿轮机座润滑…………………………………………………22
55 齿轮机座总述…………………………………………………22
第6章轧钢机工作机座设计 ………………………………………………24
61 工作机座选择…………………………………………………24
62 轧辊轧辊轴承设计…………………………………………25
63 轧辊调整装置设计……………………………………………28
64 机架结构设计…………………………………………………30
65 机架强度校核…………………………………………………31
第7章孔型设计 …………………………………………………………35
第8章济分析 ……………………………………………………………38
第9章专题设计 ……………………………………………………………39
总 结…………………………………………………………………………46
致 谢…………………………………………………………………………47
参考文献 ……………………………………………………………………48
附录1外文译文 ……………………………………………………………49
附录2外文译文 ……………………………………………………………57
第1章 绪
11轧钢机定义
轧钢机称轧钢机械般加工材料旋转轧辊间受压力产生塑性变形轧制加工机器称轧钢机简单定义数情况轧制生产程轧制成完成系列辅助工序原材料仓库运出加热轧件送轧辊轧制翻转剪切印轧件收集卷取成卷等
轧件全程种机械工艺序成机组完成种机组机器体系轧钢机械称轧钢机第种情况轧钢机工作机座（执行机构）传动机构（齿轮传动连轴器）轧辊转动电动机组情况轧钢机干台工做机组成机组数目加工轧材工艺成生产率相适应轧钢机序排列辊道运输装置连成条工艺流水线机器组成机组
轧钢机机械中金属旋转轧辊中产生变形部分设备设备排列成定形式工作线称轧钢机机列完成工序机械设备称辅助机械
12轧钢机标称
轧钢机类规格轧钢机断面尺寸关轧钢机初轧型钢类轧钢名义直径说轧钢机常轧件关尺寸参数标称
初轧机型钢轧机性参数轧辊名义直径轧辊名义直径够轧制断面关初轧机型钢轧机轧辊名义直径标称
型轧钢机名义直径：180——450mm
13轧钢机途
轧钢机形式两种：冷轧热轧热轧开坯兼生产部形钢种轧机型号630650型轧机500550型轧机650中型轧机2300中板轧机等冷轧终级轧制轧带钢产品具代表性冷轧板带钢产品金属镀层薄板（包括镀锡板镀锌板等）深板（汽车钢板）电工硅钢板锈钢涂层钢板现促冷轧机装备技术控制技术更高方发展型号1400mmNKW1250mmHC单辊逆式轧机 1150mm二十辊冷轧机
设计轧钢机300×3轧钢机轧辊直径300 mm轧钢机轧制型线材25—50毫米圆钢20—40毫米方钢螺纹钢等
结构特点：
1采三辊式工作机座电机逆转中辊中辊交钢实现道次轧制
2轧辊转转速逆转采造价较底高速交流电机传动装置中装减速机齿轮机座考虑第机座轧件较短轧制次数较负荷均匀均衡电机负荷减少电机容量减速机电动机间加飞轮
3数300型钢轧机求开坯轧件具机特性轧机急需较强力需较强刚度常需更换品种轧机结构需考虑换辊方便
4便换辊三机座轧辊采梅花接轴连接
14型轧钢机机列
轧钢机设备数机列组成轧钢机机列原动机传动装置执行机构三基部分组成
1工作机座：工作机座轧钢机执行机构轧辊轴承轧辊调整机构轧辊衡机构引导轧件轧件进入轧辊导装置工座机座机架支撑机座机座固定基轨零部件机构组成
2传动装置：联轴器：联轴器包括电机联轴器联轴器电机联轴器连接电动机减速器动齿轮轴联轴器连接减速器机轮机座传动轴减速器转矩传齿轮机座动齿轮
减速器：轧钢机中减速器作电动机较高转速变成轧机需转速传动中选价格较底高速电动机确定否采减速器重条件较减速器摩擦损耗费否低低速电机高速电机间差价般情况电机转速200—250转分采减速器型轧钢机转速200转分采减速器
采减速器时根传动选级（传动i等8）二级（传动等8—40）三级（传动i40）减速器减速器相应轧辊速度分200250转分40—50转分10—15转分
连接轴：轧钢机齿轮机座减速器电动机运动力矩通连接轴传递轧辊设计采横列式布置轧机工作机座轧辊通连接轴传动轧钢机采连接轴万接轴梅花接轴联合接轴齿轮接轴等
设计轧钢机采梅花接轴常横列式轧机
飞轮：设计飞轮装置减速器齿轮轴作通轧辊轧辊空转时作动蓄器均衡传动负荷轧辊空转时飞轮加速积蓄量轧件通时飞轮减速放出量帮助轧制
齿轮机座：途传递转矩工作辊设计采三直径相等圆柱形字齿轮垂直面排成排装密闭箱体
3电动机选择：轧钢机电动机形式选择轧钢机工作制度着紧密联系设计轧钢机轧制速度需调节逆式轧钢机采异步电动机
异步电动机剧烈尖峰负荷轧机减少电动机容量时装飞轮异步电动机投资费较底形轧钢机适合
4型轧钢机工作制度：般中形轧钢机工作制度分：逆式逆式带张力轧制等种方式
设计采逆轧机工作制度种工作制度轧辊方变扎辊转速变
三辊轧钢机 二辊轧钢机
图1—1 轧机工作制度
型轧钢机总体布局
轧钢机设备列机列轧机总体布局基机列致结构：
机列三基部分组成电机传动机械工作机座
设计中传动装置齿轮机座减速器联轴器接轴组成电机减速器间飞轮连接齿轮机座减速器间飞轮连接齿轮机座减速器安全联轴器中安全联轴外均机列中介绍现安全联轴器作介绍
安全联轴器：般带飞轮轧机安全联轴器轧机转矩超额定转矩时联轴器够分开保护轧机零部件免受损坏
工作机座两三辊工作机座二辊工作机座总体结构图：
图 1—2 轧钢机总装图
1电机 2联轴器3减速器4安全联轴器5齿轮机座6梅花万接轴联
轴器 7工作机座8梅花接轴
第2章 轧制压力轧制力矩计算
验算轧机强度挖掘轧机潜力设计新轧机时轧机尺寸传动功率允许压规程均取决轧制压力方设计新轧机时零件强度选择电动机功率必须知道轧机定轧制条件轧制压力轧制力矩轧制功率
21轧制均单位压力确定
轧制程中轧件轧辊见承受轧制压力作发生塑性变性轧件塑性变形时体积变变形区轧件垂方产生压扁轧件方产生延伸量实验资料证实开坯型钢线材轧机轧制压力采S爱克隆德公式计算实测结果较接
爱克隆德公式适范围：轧制温度高800度轧制材质炭钢轧制速度20米秒
爱克隆德公式中轧制单位仅轧件机械性函数变形速度摩擦系数接触弧长轧件均高度函数轧制均单位压力三部分组成：
++ (kg)
（1） Ｋ值Ｋ轧件轧制温度t度单静压缩时单位变形阻力计算公式
(14001) (kg)
式中 ——轧制温度
——轧件化学成分计算公式：
14+C+03Cr+Mn
中 C百分含量
Mn百分含量
Cr百分含量
轧制材料设A3钢C取03
W14+0317带入K式中
（14001×1000）×1768（ kg)
（2） 值：值变形速度引起变形阻力计算公式：
U(kg)
式中 ——轧件轧制温度度时粘度系数计算公式： 001（14001）¢(kg ·s)
¢轧钢机轧制速度修正系数
U——变形速度计算公式：
U（s）
中 R轧辊半径
V轧辊圆周速度（轧制速度）（mms）
道次压量计算公式
h1h2( 毫米)
h1h2轧制前轧件高度(毫米)
查表2—1轧制修正系数1
001（14001×1000）×1004 （kg·s)
取值赖轧辊转速值40——49转分
初选V 现场类轧机取V700（mms）
25mm(压量)
h160 mm(初高度)
h2＝35 mm (轧制高度)
带入 U＝2×700×6（mms）
＝004×6024（kg)
（3） （+）M（kg）
式中 ——表示外摩擦轧制均单位压力影响系数计算公式
轧辊间摩擦系数计算公式：
（1050005）a
a轧辊间修正系
轧辊修正系数钢轧辊a1 硬面铸铁轧辊a08取a08
U＝（10500005×1000）×08044
(16×04412×25)(60+35)01
(68+024)×0140986（ kg)
(4)均单位压力
68+024+0986803（ kg)
22轧制总压力确定
轧制总压力计算公式式计算
NPF
P——轧件轧辊接触弧均单位压力
F——轧件轧辊间接触面积轧制总压力垂直面投影（简称接触面积）
种情况计算接触面积方法种情况1辊径相情况2轧制异型断面轧件时情况3冷轧时情况4中（厚）板角轧时情况
采辊径相时情况计算公式：
()
式中 ——轧辊半径（毫米）
——压量（毫米）
轧制前轧件宽度
3429（）
×803×342927537(kg)
23轧制力矩确定
传动轧辊时电动机轴力矩种四种力矩组成：
式中 ——轧制力矩
——附加摩擦力矩
——空转力矩
——动力矩
——轧辊电机间传动
中较较式简化
MK
式中K安全系数取 K15
初选轧机总传动 i10
轧制力矩 M2529（Nm）
粗算需电动机功率： P26（KW）
24电动机选择
面计算结果电动机功率30KW左右轧机具较高量储存复杂工作环境中工作选电机功率
面求功率某道次功率情况轧机需轧制种线材型材需改型需功率
设计中电机功率参考现场轧机功率选电机TRB7——6异步电动机
电机数机械设计手册5查：额定功率280KW额定电压380伏满载时转速980分效率93％转矩22
第3章 飞轮设计
采飞轮目降低轧制时电机尖峰负荷增加空载时电动机负荷整工作程中电机负荷均匀便允许载力选择较电动机异步电动机转速负荷变化变化飞轮储存放出量达均衡电动机负荷目
飞轮安装电动机轴线安装电动机减速机间
31飞轮力矩确定
电动机尖峰负荷降低少传动系统总飞轮力矩关飞轮力矩占总飞轮力矩相重飞轮力矩飞轮重参数
飞轮身飞轮力矩传动总飞轮力矩组成部分计算前必须先计算
传动系统总飞轮力矩
（吨·）
尖峰负荷时刻传动系统需释放量式计算：
式中 ——尖峰负荷电动机功率值作电动机轴转矩确定
——尖峰负荷时间
——电动机转差率般取012—017取015
电动机参数中查22
电动机额定转数980转分
22576（KW）
工厂现实测1秒
22576×122576 KW·
617（吨·）
飞轮转矩（吨·）
式中 ——电动机转子飞轮力矩（吨·）
——轧机传动装置转动部分折算电机轴飞轮力矩（吨·）
似认相
飞轮圆周速度越高飞轮离心力产生应力越确定飞轮直径D考虑圆周速度允许圆周速度
D≤
式中 飞轮n——飞轮分钟转数
——飞轮圆周速度整体铸造圆盘式飞轮（铸钢）70 —90
D≤136米
取D 096米——1米
D1米
飞轮采飞轮直径取通两取方案
飞轮结构参数
根飞轮直径圆周速度选择飞轮结构整体铸造圆盘式飞轮飞轮材料ZG35
参数书中型轧钢机设计计算中表格关系：
代号 飞轮结构部关系
表 3—1
D
D100 mm
≥
(08—084)D
C
（03—034）
(01—015）D
05（+）
d
根轴计算
（01—015）（ ）
（16—18）d
D1000mm 810—840
表 3—2
（011—015）D110—150
130 mm
d 100 mm
d 100 mm
130 mm
130 mm
C （03—034）
C 42 mm
05（+）
500 mm
（16—18）d
170 mm
（01—015）（ ）
80 mm
飞轮整体铸造时效处理进行机械加工飞轮装置外围加安全罩
32飞轮强度校核
飞轮强度应满足求保证飞轮安全工作
飞轮直径满足公式满足求
D≤
飞轮直径关系式求验证面校核强度
飞轮转动时轮缘表面产生应力式计算：
（Ncm）
式中 V——飞轮圆周速度（ms）
r——飞轮轮缘半径（m）
R——飞轮外半径（m）
V70(ms)
371896（Ncm）
371869(kg)
强度足够
第4章 减速器选择
41传动计算
轧件出轧辊初速度直接影响轧钢效率轧件出轧辊初速度快提高效率时轧制工容易轧制轧件初速度2米秒益
1初选轧件出辊速度07米秒计算轧辊转速 n
取n50rmin
98050196
减速器等轧钢机存着传动装置效率问题电动机效率937％
知减速器齿轮机座效率94％
i×937％×94％×94％16
样：
7501647rmin
般情况电机转数
轧制速度：
314×300×47074 ms
轧制速度现场型轧钢机轧制速度相似符合生产实际二选择减速器
确定16符合选二级减速器传动条件选二级减器
查机械设计手册表8—427查i16应代号8根承载力查表8—429选取中心距a1000毫米工作类型：连续型查表8—424减速器型号：ZL100型确定减速器型号：ZL100—8—外型安装尺寸
型号： ZL100
中心踞： A1000 400 600
中心高： 650
轮廓齿寸 H1306 L1910B810 810 145 1550 22 2650
脚螺钉 dM36 n8 610 7595510320
图4—1
42减速器特点破坏形式
1减速机特点
底速重载击负荷击次数频繁目前中型轧钢机传动减速机两种配置方式：
电动机——减速机——轧机
电动机——减速机——齿轮机座——轧机
第种配置方式中减速机轧机直接相连处剧烈负荷工作设计时应根具体配置情况加区设计时采第二种配置方式
2减速机齿轮破坏形式
生产实践证明轧钢机减速机齿轮破坏形式表现点蚀缩性变形胶合磨损剥落断齿
43减速机结构
减速机齿轮箱体轴轴承箱盖等零件组成
齿轮做成字齿种齿轮工作较稳轴承产生轴力
齿轮加工方法：滚齿刀（字）（8级精度）
减速器中底速轴采轴固定轴留少量轴游隙串动免卡齿轮轴游隙08—1mm
中心距等1000毫米减速器采滚动轴承减速器材料铸铁
1中心距 查表 a1000mm
2传动 总传动电动机轴转速轧辊转数确定i16
3 齿宽系数 齿轮宽度中心距04—06取05
4模数齿数
模数降低齿轮齿数齿数均应取较值齿数增加齿磨损减时增重系数利减低接触应力
齿轮求较传动时≥20取级齿轮齿数22齿轮84
二级齿齿数22齿轮93齿数模数中心距齿倾角关系
模数式计算659
5齿顷角
渐开线齿轮齿顷角：字型齿轮 取齿顷角
44 减速器润滑防护措施
保证齿轮啮合时润滑采注喷循环润滑
采28号轧钢机油进游温度等回油温度等
减速器漏油部位箱盖 箱体间接触面端轴箱体接触处
防止箱盖箱体间漏油箱盖部壁板延长插入箱体接触处深度120mm——140mm延长插板四周拐角处焊接箱盖箱体水接触面图密封胶
45 齿轮材料热处理
齿轮材质齿轮
生产实践证明齿轮承载力决定齿面硬度外时齿轮硬面差齿面金相组织关齿轮调质齿轮正火热处理配合方式齿轮均采调质寿命高
齿轮采正火处理HB190——220齿轮采调质处理
46减速器工作状态分析
减速器展开式减速器种两极展开式圆柱齿轮减速器结构简单齿轮轴承位置称轴具较刚度
改进意见：选取分流式减速器会轧机工作更齿轮轴承称布置载荷齿宽分布均匀轴承受载均分配中间轴危险截面扭距相轴传递扭距半
工作草图：
图中高速级采字齿轮低速级制成字直齿结构复杂适合变载场合
图 4—2
第５章 齿轮机座设计
51齿轮机座类型结构
1 齿轮机座结构
齿轮机座箱体般铸造形式齿轮机座体积较铸造工艺求较高般厂家力生产箱体采分铸拼焊结构焊条T42
具体工艺求：
铸件退活焊缝加工焊缝电磁探伤
焊箱体整体退火然机加工达装配求
分铸拼焊结构箱体生产较整体铸造结构简单易制造时缺点：生产周期长需工时长适合少量加工
2齿轮机座类型
1轧机传动装置中齿轮机座传递扭距工作机座轧辊特点低速重载击次数频繁中型轧钢机齿轮机座般二重式三重式复合式 等三种类形中二重式齿轮机座型二辊初轧机三重式齿轮机座应横列式中型轧钢机复合式齿轮机座形式较特点齿轮机座减速器箱体
采三重式齿轮机座齿轮机座基参数
52齿轮设计
1齿轮节圆直径
轧辊中心距轧辊重车重磨发生变化节圆直径
D()2
(302+298)2
300mm
2 模数齿数齿宽齿顷角
齿数 取14—31齿宽系数17—24齿顷角模数8—45
齿轮参数确定根类型轧机参数确定
中心距： Ad300mm
端面模数 ： 12mm
齿轮工作宽度： b720mm
齿倾角： ＝
齿数： ＝25
3计算力矩确定
（）
式中 ——扭矩分配系数取05
——电动机力
＝
电动机功率电动机转速减速器总传动减速器连轴节总传动效率
＝4457（）
＝054457＝22285（）
2齿轮材料加工制造
齿轮材料采齿轮加工精度8级采滚齿法加工退刀槽宽度120mm
3齿轮轴滑动轴承
轴承尺寸确定采滑动轴承
＝195—225mm
取＝200mm
L (11—15) 220—300
取L220mm
式中 d——齿轮节圆直径
L——滑动轴承工作宽度
——轴径直径
4轴端强度计算
轴端直径 ＝（08—095）(160—190)
取＝160
轴端强度计算
式中 ——作轴端扭转力矩
许扭转应力［］
［］＝（065—075）［］
［］＝
式中 ——轴颈材料抗拉强度
＝980M
100×()
［］＝
——安全系数≥5
6滑动轴承
材料 滑动轴承采铸钢轴承座孔巴氏合金衬
滑动轴承材料：轴承：铸锡基轴承合金 牌号硬度 27
53密封漏油问题
漏油般发生分箱面轴承端部密封处解决方法：
1分箱面处密封：分箱面采加601602号橡胶漆解决漏油
2轴承端部轴承端盖间甩油环开旋转方相反反螺绞端盖加整体密封圈轴外加壳体密封保护防尘作连接处加密封胶
54齿轮机座润滑
轧机传动装置中齿轮机座起着传递分配扭矩作齿啮特点低速重载击负荷击次数频繁齿轮啮合处极沉重挤压负荷工作结构限制相互啮合齿轮垂直配置箱座中溅油润滑较困难原齿轮机座稀油集中循环润滑润滑油强行压注齿啮合面轴承处润滑油采轧钢机油HJ3—28号轧钢机油
５5齿轮机座总述
齿轮机座机架机盖齿轮轴连接螺栓键板轴承座等零部件组成
1 箱体侧壁厚度
（0058—007）174—21
取20
2 齿顶距机盖壁箱体壁距离：
≥（04—05）A
120—150
取120mm
3 机架机盖连接螺栓直径：
取56mm
机架左右两框架构成间配置轴承座基价观查齿轮啮合窥视空孔润滑齿轮轴承进油孔回油孔机盖部设透气罩利散热通风防止箱体部气压升高造成漏油
采滑动轴承易制造径尺寸利提高轴承座强度径尺寸限制缺点：摩擦系数较轴承合金易磨损齿轮啮合条件良影响
第6章轧钢机工作机座设计
61工作机座选择
工作机座轧钢机执行机构轧辊轴承轧辊调整装置机架辊座等部件组成
1普通开式机座具开式机架工作机座轧机盖拆便更换轧辊
2闭口式工作机座种刚架强度刚度较高
3预应力工作机座般闭式机架工作时机架受力预应力轧机种特殊装置通拉杆机架施加外力机架工作时预先处应力状态
预应力轧机开始五十年代轧机属短应力轧机种种轧机应力作线较短预应力轧机减少变形环节结合面数量预应力轧机横梁立柱长度辊径轧机普通轧机轧机轴承座代牌坊减少压压机构根机构代作预应力轧机部分拉杆材料较少弹性模量较优质钢材制作机架结构简化厚板坯切割毛坯种轧钢机刚性辊径轧钢机轧制时提高轧件精度尤根轧件头尾断面尺寸偏差整长度保持均匀型线材轧机尤重
预应力轧机种类型偏心套筒式空心拉杆式等次设计采半机架式谓半机架式整体牌坊改分开结构然螺栓拉杆半机架连接成整体
种轧机图例三辊二辊轧钢机机座半机架组成轧机保留普通开式闭式轧机结构特点区预应力机座半机架施加预应力
4悬挂式机架悬挂式机座 三辊式二辊式三辊式压装置衡装置辊组装中辊组装辊组装等部分组成中辊轴承座面螺丝拉杆轴承座分套装螺丝拉杆通压压装置辊轴承座体拉杆移动实现轧辊径调整拉杆端部螺母拧紧构成装配式封闭机架悬挂单边机架中轴承座热处理铸钢件根铸件性中辊轴承座螺栓拉杆铸成整体分开加工然拉杆焊轴承座
机座轴蝶形弹簧衡手动压压二辊机座结构三辊相似仅辊轴承座改面伸出两根圆柱
悬挂式机架优点体积重量轻刚性整机架换辊缺点设备加工质量求高机架套备换资金需求量易厂投资生产
种型式机座较：预应力机座优点明显安装维修换辊开式优点工作时闭口式机架优点刚度强度高结构简单开口式机架调隙装置显著优点产品质量保证选择预应力机做原
62轧辊轧辊轴承设计
1)轧辊轧辊轴承座整工座机做核心部分
轧辊轧钢机中直接轧制轧件部件轧制程中轧辊直接轧件接触强迫轧件发生塑性变化时轧辊承受着巨轧制压力作轧辊身旋转应力时间作周期性变化热轧条件轧辊接触高温轧件受剧热时水冷受急冷冷热交加
1)轧辊类型结构参数
1轧辊类型
选择型钢轧机轧辊
型钢轧机轧辊辊身轧槽根型钢轧制工艺求安排孔型孔型见孔型设计轧辊应足够强度刚度良耐磨性轧辊工作表面硬度轧辊质量指标
2轧辊结构
轧辊辊身辊径辊头三部分组成辊径安装轴承中通轴承座压装置轧制力传机架辊头连接轴相连传递轧制扭矩
图6—1
辊身：辊身轧辊直接轧件接触部分
辊径：辊径轧辊支撑部分轧辊辊身两侧轴径支撑轴承
辊身辊径交界处应力集中部位轧辊强度薄弱环节辊径辊身必须适度圆角
轴头：轧辊两端轴头轧辊接轴相连接部分轴头采梅花轴头形式
轴头形式：梅花轴头万轴头带键槽圆柱形轴头
3轧辊参数
轧辊基尺寸参数：轧辊公称直径D辊身长度L辊径直径d辊径长度l 辊头尺寸等中辊身长度辊身直径表征辊身尺寸基参数
辊身直径：辊身直径轧钢机重参数
D辊身直径公称直径D300 mm已知
辊身长度L： L（22—27）D
取 L25D750mm
辊径 d轴径尺寸指轴径直径d辊身长度L轴承形式工作载荷关
d D055 d165mm 取d170mm
ld092—12 l096d1632mm取 l164mm
轴承处辊径辊身度处减少应力集中需做成圆角圆角
r(005—012)D
r0065×300195 取r20mm
轧辊头：梅花轴头外径
（09——095）d0925d15725mm 取160mm
查表
4轧辊材料
轧钢机轧辊质量求高 决定轧钢机工作坏生产率高低产品质量优劣轧辊工作条件繁重轧钢时断金属磨损承受动态压力金属间滑动速度时受变化幅度高温影响
基述原轧辊采高强度铸钢轧辊锻钢轧辊高强度铸铁轧辊
制造轧辊材料需样性轧辊长时间断裂表面磨损高强度耐磨轧辊磨损程度取决硬度
初轧机中轧机六轧辊均采球墨铸铁轧辊型号—2≥900 280—360
型线材轧机型圆钢螺纹钢线材轧辊材料高铬铸铁
2)轧辊轴承
1轧辊轴承工作特点
轧辊轴承支撑转动轧辊保持轧辊机架中正确位置轧辊轴摩擦系数足够强度刚度寿命长便换辊
轧辊工作特点承变高普通标准轴承允许倍单
负荷
2选择轴承
轧辊轴承类型两种：开式（包括带金属轴衬滑动轴承带层压胶布轴衬滑动轴承）闭式（包括油膜轴承滚动轴承）
选择开式滑动轴承（具拆轴承衬）摩擦系数底0005寿命长耐热性刚性较差胶木轴承特性
非金属轴承衬开式轴承
工作轧辊选择轴承种轴承采胶木瓦轴承衬瓦形状种图中半圆柱较省料切求牢固固定长方形固定性然料较前着三快组成轴承衬较省料
目前应较整压 半圆柱形衬瓦优点省料制造方便安装需行镗孔简化轴承结构摩擦系数底胶木瓦轴瓦摩擦系数0005左右摩擦系数低轴瓦具良耐磨性寿命较高减少耗胶木轴瓦较薄采较轴径尺寸利提高轴径强度种轴衬质较软耐击吸收进入轴承氧化铁等硬质颗粒利保护轴径表面
类轴瓦缺点强度底耐热导热性差需量 循环水进行强制冷润滑胶木轴瓦水润滑
图6—2
63轧辊调整装置设计
轧辊调整装置作调整轧辊机架中相位置保证求压量精确轧件尺寸正常轧制条件
调整装置轧辊轴调整装置颈调整装置两种
轧辊轴调整装置正轧槽保证正确孔型手动完成装置图
图6—2
轧辊径调整作需进行述操作时径调整两工作辊间相位置：
1调整两工作轧辊轴线间距离保持正确辊缝开度定压量
2调整轧辊间行度
3更换新轧辊时调整轧制线高度
4更换轧辊处理事（轧卡）时需操作
轧辊径调整分：辊调整装置辊调整装置中辊调整装置
设计中轴调整装置采压装置斜铁调整装置
中辊调整装置图轴承磨损时进行微调
图6—3
辊径调整装置分手动电动调整装置设计采采手动斜切调整装置装置较复杂设计结构图相似作改进结斜切角度
图 6—4
64机架设计
1机架形式选择
工作机架形式闭口式开口式两种选开口式（预应力）机架
换辊方便结构较简单
2材料选择
机架俗称牌坊轧钢机工作机架骨架承受着轴承座传全部轧制力求具足够强度刚度
轧钢机机架采分断铸造电渣焊焊成体说选择材料钢板焊接成机架
3机架尺寸
窗口尺寸窗口轴承座轴承设计窗口尺寸尺寸机架形式轧钢机尺寸确定开口式机架窗口宽度根轧辊轴径轴瓦铁尺寸确定设计选宽度300mm
窗口高度设计考虑辊调隙装置尺寸加三轧辊直径定1050 mm
4立柱横梁断面尺寸
机架应具足够强度刚度机架刚性表示变形抗力机架立柱断面尺寸着密切联系
机架立柱断面尺寸式似确定：
F（08—10）
取F0909×2601
考虑强度刚性关系取截面尺寸：19×20
三轧辊机架结构两部分组成：机架机架机架底座导辊式利滑动机架轴位置调整方便
机架接触面加工整保证接触机架整体质量机架接触面处两定位孔安装定位销保证机架安装正机架正拉杆分安图式位置然拉杆端插入键板拉杆端螺母拧利杠杆原理千斤顶拉杆施12倍轧制力时拉杆伸长螺母旋转降级螺母旋转动时千斤顶移拉杆处拉杆安
拉杆巨压力作机架结合面紧密接触形成闭式轧机
6５机架强度校核
校核中公式选机械轧钢设备书中
弯矩计算图 合成弯矩
图6—5弯矩图
根轧辊尺寸轧辊重量G453kg
轧制力 （02—04）G 取03G
03453136（kg）
横梁通常螺钉紧固立柱机架轧制力时连接螺栓紧承受拉力机架应静定刚性横梁轧制力作产生弯曲时立柱素着变形横梁般均立柱外侧锁紧影响立柱倾斜轧辊轴承座阻碍立柱互相机架轧辊轴承座出现静定力T静定面条件确定：++0
式中 ——机架柱轴承座侧间隙
——作力T方产生变形
——静定力T方产生变形
表示单位力作T点T方产生位移T带入式 + T+0
材料力学求
式中 ——横梁立柱断面惯性距
633 12667
求变位带入公式：
T（E200G）
确定 01cm
T1331321198kg
根部分弯曲应力应力值：
1横梁中点弯曲应力值：
136×6541198×82122764
横梁弯曲应力：
2立柱弯曲力矩横梁连接处值：
TC133×8210908
式中T0时 T133kg
324827
30858565
248
立柱断面惯量模数面积立柱应力
+0278
横梁螺栓引起反力简支梁计算横梁弯曲力矩位
点 2210kg
174
机架钢板机械性应达
n——安全系数取1
＜＜
机械性满足求机架强度合格
第7章孔型设计
钢锭钢坯轧辊轧辊孔型中干次轧制变形获须短面形状尺寸性产品进行设计计算称孔型设计
孔型设计容断面孔型设计根原料成品断面形状形状尺寸产品性求确定变形方式确定变形方式道次道次变形量变形程中采孔型形状尺寸
选择孔型系统孔型设计重容设计采传统验孔型系统保证孔型系统选择正确性参考孔型设计篇幅限必数值终结果列出
孔型结构确定
1六角型孔计算数列表
表 71
h
`32mm
s
6mm
b
70mm
c
64mm
d
38mm
5mm
1方型孔 表 72
b
46mm
h
45mm
F
12bh
a
32mm
t
5mm
c
41mm
g
h083r40
r
(015—02)5mm
v
(02—05)9mm
3方钢 表 73
b
56mm
B
65mm
R
6mm
r
5mm
s
8mm
h
14mm
4菱形孔
表 74
h
30mm
H1
26mm
b
36mm
B1
30mm
t
5mm
第８章 济分析
１市场现状
国线材轧机十年较发展中粗轧机座采横列式布置列式布置中轧精轧机少数采连轧布置外较采二重半连续横列式布置机座间加扭转导机组间围盘连接实现半连续轧制种机组布置国表明具较高产量六十年代国外线材轧机发展快趋势着连续高速盘卷高质量高机械化动化方发展
2．初步行性研究
（1）投资机会否希
根网资料钢材市场调查国家进行规模基础设施建设型钢材需求量网络类产品调查研究发现该产品市场需求量较济优势明显投资机会
（2）否需作详细行性分析
力接触范围限未该方案投资具体数额详细知悉尚存诸问题详细行性分析中解决进行简单分析
该轧钢机设计实现操作安全方便制造成低等优点通轧钢机理分析该机具机特点套轧机开坯轧材生产简单断面方圆扁钢轧制普通碳钢轧合金钢规格合理现象针种情况制宜逐步专业化方发展采措施开坯轧材分开生产时应进步品种规格作合理安排适分工工艺操作求基相似品种集中车间生产量减少轧机生产品种规格生产专业化普通钢合金钢分开生产量避免普通碳钢车间生产合金钢具体情况确定
专业化生产时根现场产量达40万吨进行品种生产时需进行换辊降底生产效率产量降
第９章 专题设计
91轧辊工艺规程设计
1）确定毛坯铸造形式
轧辊工作条件知轧辊耐磨耐热较高硬度工艺规程设计轧辊材料高铬铸铁
轧辊工作表面半冷面毛坯金属模铸成壁涂层肌沙冷均匀
2）基准选择
轧辊精基准轧辊两端中心孔粗基准选轧辊外圆
精基准选择两种情况三爪卡盘夹住轧辊端端中心孔定位端两端均顶尖定位鸡心卡盘拨头两种中两顶尖定位精度高轴度易保证选种方法
粗基准选择精度差明显
3）工艺路线拟定
工艺路线拟定满足零件种技术求合理制定工艺路线
1工艺路线
工序 Ⅰ 热处理
工序 Ⅱ 长度画线
工序 Ⅲ 车端面钻中心孔
工序 Ⅳ 调头线车端面钻中心孔
工序 Ⅴ 粗车辊身辊径滚头外径
工序 Ⅵ 粗车辊身端面辊径端面
工序 Ⅶ 倒角
工序 Ⅷ 精车外圆表面辊身端面
工序 Ⅸ 粗车孔型
工序 Ⅹ 精车孔型
工序 Ⅺ 粗铣梅花瓣
工序 Ⅻ 精铣梅花瓣
工序 ⅩⅢ 轧辊淬火
工序 ⅩⅣ 终检
2工艺路线二
工序 Ⅰ 热处理
工序 Ⅱ 长度画线
工序 Ⅲ 车端面钻中心孔调头线车端面钻中心孔
工序 Ⅳ 粗车外圆表面端面（辊身径）精车外圆表面辊身径端面
工序 Ⅴ 粗车孔型精车孔型
工序 Ⅵ 粗铣梅花瓣精铣梅花瓣
工序 Ⅷ 终检
3工艺方案确定
两种方案中方案粗精分开加工质量相互影响早发现毛坯缺陷精加工安排防止减少表面损伤方案二没优点选方案
4机械加工余量工序尺寸毛坯尺寸确定
1查机械加工工艺手册
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
17
IT8
299982
粗车
123
IT11
毛坯
2辊径表面
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
12
IT7
169989
粗车
112
IT10
毛坯
3 梅花接头外圆表面
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
12
IT8
159917
粗车
118
IT11
毛坯
4辊身端面余量Z65
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
17
IT7
759896
粗车
48
IT10
75105
毛坯
763
5两头端面查手册表12—2端面余量7 2mm
黑龙江
科技学院
机械加工
工艺卡片
零件名称：轧辊
材料：
高铬铸铁
工序号
工序名称
工 序 容 说 明
设备
工艺参数
Ⅰ
毛坯铸造
CA6140
Ⅱ
Ⅱ
时效处理
CA6140
ⅢⅢ
车端面
钻中心孔
调头车端面
钻中心孔
CA6140
ap2mmr
af04mmr
n200rmin
v15ms
Ⅳ
1粗车300外圆端面
2粗车外圆表面
3粗车外圆表面
4粗车辊身端面
5粗车辊身端面
6倒角4×
CA6140
ap2mmr
af04mmr
n160rmin
v1326ms
ap2mmr
af04mmr
n160rmin
v1326ms
Ⅴ
1粗车
外圆表面
2精车外圆表面
3精车外圆表面
4精车辊身端面760
010
CA6140
ap08mmr
af015mmr
n200rmin
v31
18
17 ms
Ⅵ
1粗车孔型
2精车孔型
CA6140
ap2mmr
af015mmr
n160rmin
v25ms
ap08mmr
af012mmr
n200rmin
v25ms
Ⅶ
粗铣梅花接头
精铣梅花接头
X2010
ap3mmr
af03mmr
n50rmin
v026ms
ap2mmr
af01mmr
n125rmin
v041ms
Ⅷ
外圆表面淬火
Ⅸ
终检
Ⅹ
入库
总 结
毕业设计学四年学生活次综合性检验学完机械门基础课专业基础课完成等教育求提高分析问题解决问题力进行次全面考核学生活重环节
毕业设计目培养掌握科学研究方法步骤工作力提高实践知识水知识系统化
设计题目型轧钢机指导老师帮助指导工厂实参阅关技术文献完成设计务
设计程中深深包含信伟指导老师辛勤汗水老师耐心指导热情帮助表示忠心感谢
说明书公差配合标注方法采国现行标准
第次规模设计加涉专业知识实际验足努力灰足处敬请老师专家提出宝贵意见便学工作中引机戒更圆满完成工作务
致 谢
次设计指导老师辛勤指导利完成次设计中获许书难获知识实践力设计中充份锻炼门知识综合训练设计中许足处独立思考力进步加强
次设计学生活综合参加工作前次全面检查方轧钢机设计资料较少感谢信伟老师辛苦搜集资料设计程中第次独立设计东西难理解忘指导老师辛勤指导耐心讲解细致入微纠正错误少走弯路两月设计设计基完成第次独立设计设计中难免错误足次感谢老师指导帮助
参考资料
1 马鞍山钢铁设计院等编中型轧钢机械设计计算 冶金工业出版社1981
2 王海文编 轧钢机机械设计机械工业出版社 1991
3 许志勇邵锡宝编 初轧机轧钢Ⅰ 冶金工业出版社1992
4王焕庭李茅华徐善国编 机械工程材料 连理工学出版社2001
5 范钦山 编 工程力学中央广播电视学出版社1998
6 轧钢工艺学 冶金工业出版社1996
7 机械设计手册12345 机械工业出版社
8 金属机械加工工艺员手册 海科学技术出版社
9 线材轧钢机车间工艺设计参考资料 冶金工业出版社1995
10 郑树森孔型设计海民出版社1995
11 赵家齐编机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社
12吴宗泽编机械设计实手册化学工业出版社1990
13吴宗泽编机械设计课程设计 高等教育出版社1998
14熊文修编机械零件高等教育出版社1997
15花国梁编 互换性测量技术基础 北京：北京理工学出版社1990
16马林编机械设计原理高等教育出版社1992
附录1 外文译文
第八章 压变形
压变形工艺完成种工序基工序分分离工序变形工序两类
分离工序坯料部分部分相互分离工艺方法落料孔切边剖切修整等中孔落料应广变形工序坯料部分相部分产生位移破裂工艺方法拉深弯曲局部成形胀形翻边缩径校形旋压等
质压成形毛坯变形区外力作产生相应塑性变形变形区应力状态变形性质决定压成形性质基素根变形区应力状态变形特点进行压成形分类成形性质相成形方法概括成类型进行系统化研究
绝数压成形时毛坯变形区均处面应力状态通常认板材表面受外力作外力作数值较认垂直板面方应力零板材毛坯产生塑性变形作板面方相互垂直两应力板厚较通常似认两应力厚度方均匀分布基样分析种形式压成形中毛坯变形区受力状态变形特点面应力应力坐标系中(压应力图)相应两应变坐标系中(压应变图)应力应变坐标决定位置表示说压应力图压应变图中位置代表着受力情况变形特点 (1)压毛坯变形区受两拉应力作时分两种情况：σγ>σ>0σt0σθ>σγ >0σt0两种情况绝值应力拉应力两种情况进行分析
1)σγ>σθ>0σt0时安全量理写出应力应变关系式：
(11) εγ（σγσm）εθ（σθσm）εt（σt σm）k
式中 εγεθεt——分轴称压成形时径应变切应变厚度方应变
σγσθσt——分轴称压成形时径应力切应力厚度方应力
σm——均应力σm（σγ+σθ+σt）3
k——常数面应力状态式（1—1）具形式：
3εγ（2σγσθ）3εθ（2σθσt）3εt[（σt+σθ）]k （1—2）
σγ>σθ>0必定2σγσθ>0εθ>0结果表明：两拉应力面应力状态时果绝值拉应力σγ方应变定正应变伸长变形
σγ>σθ>0必定（σt+σθ）<0εt<0板料厚度方应变负压缩变形厚度变薄
σθ方变形取决σγσθ数值：σγ2σθ时εθ0σγ>2σθ时εθ<0 σγ<2σθ 时εθ>0
σθ 变化范围 σγ>σθ>0 双等拉力状态时σγσθ 式（1—2） εγεθ>0 εt <0 受单拉应力状态时σθ0式（2—2）εθεγ2
根面分析知种变形情况处压应变图中AON范围（见图1—1）压应力图中处GOH范围（见图1—2）
(1)σθ>σγ >0σt0时式（1—2）知：σθ>σγ >0
1） 定2σθ>σγ >0εθ>0结果表明：两拉应力面应力状态σθ绝值时方应变定时正定伸长变形
σγ>σθ>0必定（σt+σθ）<0εt<0板料厚度方应变负压缩变形厚度变薄
σθ方变形取决σγσθ数值：σθ2σγ时εγ0σθ>σγεγ<0 σθ<2σγ 时εγ>0
σγ变化范围 σθ> σγ>0 σγσθ 时εγεθ>0双等拉力状态两拉应力方产生数值相伸长变形受单拉应力状态时σγ0时εγεθ 2说受单拉应力状态变形性质般简单拉伸完全样
种变形受力情况处压应变图中AOC范围（见图1—1）压应力图中处AOH范围（见图1—2）
述两种压情况仅应力方两应力性质引起变形样性均质材料两种变形完全相
(1)压毛坯变形区受两压应力作种变形分两种情况分析σγ<σθ<
σt0σθ<σγ <0σt0
1）σγ<σθ<0σt0时式（1—2）知：σγ<σθ<0定2σγσθ<0εγ<0结果表明：两压应力面应力状态时果绝值拉应力σγ<0方应变定负应变压缩变形
σγ<σθ<0必定（σt+σθ）>0εt>0板料厚度方应变正板料增厚
σθ方变形取决σγσθ数值：σγ2σθ时εθ0σγ>2σθ时εθ<0 σγ<2σθ 时εθ>0
时σθ 变化范围 σγ0间 σγσθ时双等压力状态时 εγεθ<0σθ0时受单压应力状态εθεγ2种变形情况处压应变图中EOG范围（见图1—1）压应力图中处COD范围（见图1—2）
2) σθ<σγ <0σt0时式（1—2）知：σθ<σγ <0定2σθσγ <0εθ<0结果表明：两压应力面应力状态果绝值σθ方应变定时负定压缩变形
σγ<σθ<0必定（σt+σθ）>0εt>0板料厚度方应变正压缩变形板厚增
σθ方变形取决σγσθ数值：σθ2σγ时εγ0σθ>2σγεγ<0 σθ<2σγ 时εγ>0
时σγ数值σθ< σγ<0 间变化σγσθ 时双等压力状态εγεθ<0σγ0时受单压应力状态εγεθ 2>0种变形受力情况处压应变图中GOL范围（见图1—1）压应力图中处DOE范围（见图1—2）
(1)压毛坯变形区受两异号应力作拉应力绝值压应力绝
值种变形两种情况分作分析
1）σγ>0σθ<0|σγ|>|σθ|时式（1—2）知：σγ>0σθ<0|σγ|>|σθ|定2σγσθ>0εγ>0结果表明：异号面应力状态时果绝值应力拉应力绝值拉应力方应变定正应变伸长变形
σγ>0σθ<0|σγ|>|σθ|必定εθ<0板料厚度方应变负压缩变形
时σθ 变化范围σθσγσθ0范围 σθσγ时εγ>0εθ<0|εγ||εθ|σθ0时εγ>0εθ<0εθεγ2受单拉应力状态种变形情况处压应变图中MON范围（见图1—1）压应力图中处FOG范围（见图1—2）
2）σθ>0σγ <0σt0|σθ|>|σγ|时式（1—2）知：前项相方法分析εθ>0异号应力作面应力状态果绝值应力拉应力σθ方应变正伸长变形压应力σγ方应变负（εγ<0）压缩变形
时σγ 变化范围σγσθσγ0范围 σγσθ时εθ>0εγ <0|εγ||εθ|σγ0时εθ>0εγ <0εγεθ 2种变形情况处压应变图中COD范围（见图1—1）压应力图中处AOB范围（见图1—2）
然两种情况表示方法变形质样
(1)压毛坯变形区受两方异号应力作压应力绝值拉应力
绝值种变形两种情况分进行分析
1）σγ>0σθ<0|σθ|>|σγ|时式（1—2）知：σγ>0σθ<0|σθ|>|σγ|定2σθ σγ<0εθ<0结果表明：异号面应力状态时果绝值应力压应力σθ方应变负压缩变形
σγ>0σθ<0必定2σγ σθ<0εγ>0拉应力方应变正伸长变形
时σγ变化范围σγσθσγ0范围 σγσθ时εγ>0εθ<0εγεθσγ0时εγ>0εθ<0εγεθ2种变形情况处压应变图中DOF范围（见图1—1）压应力图中处BOC范围（见图1—2）
2）σθ>0σγ <0σt0|σγ|>|σθ|时式（1—2）知：前项相方法分析εγ<σγ0异号应力作面应力状态果绝值应力压应力σγ方应变负压缩变形拉应力σθ方应变正伸长变形
时σθ 数值介σθσγσθ0范围 σθσγ时εθ>0εγ <0εθεγσθ0时εθ>0εγ <0εθεγ2种变形情况处压应变图中DOE范围（见图1—1）压应力图中处BOC范围（见图1—2）
四种变形相应压成形方法间相间应关系文字标注图1—1图1—2
述分析四种变形情况相面应力状态说四种变形情况全部压变形毫遗漏概括两类伸长类压缩类
作压毛坯变形区拉应力绝值时方变形定伸长变形称种变形伸长类变形根述分析伸长类变形压应变图中占五区间MONAONAOBBOCCOD压应力图中占四区间FOGGOHAOHAOB
作压毛坯变形区压应力绝值时方变形定压缩变形称种变形压缩类变形根述分析压缩类变形压应变图中占五区间LOMHOLGOHFOGDOF压应力图中占四区间EOFDOECODBOC
MDFB分压应变图压应力图中两类变形分界线分界线右方伸长类变形分界线左方压缩变形
塑性变形程中材料受应力应力引起应变间存着相互应关系压应力图压应变图定存着定应关系压变形压应力图压应变图找固定位置根压毛坯变形区应力状态变形情况利压变形图压应力图中分界线（MDFB）容易判断该压变形性质特点
概括分析结果种应力状态压应变图压应力图中处位置两图应关系列表1—1表1—1中关系知压应力图压应变图中区间处位置样两图中序相重点：伸长类压缩类变形分界线两图里坐标轴成45°角条斜线表1—2中列出伸长类变形压缩类变形压成形工艺方面特点
表1—2清楚出类压成形方法毛坯变形区受力变形特点相变形关规律样种具体压成形方法进行研究外开展综合性体系化研究工作体系化研究方法特点类压成形方法性规律进行研究工作体系化研究结果属该类成形方法适种体系化研究工作板材压性压成形极限等方面已定程度开展应体系化方法研究压成形极限容图1—3予说明
应力状态
压应变
图中位置
压应变
图中位置
绝值
应力方
变形
类
应力 应变
双受拉
σθ>0σγ>0
σγ> σθ
AON
GOH
+ +
伸长类
σθ>σγ
AOC
AOH
+ +
伸长类
双受压
σθ<0σγ<0
σγ< σθ
EOG
COD
— —
压缩类
σθ<σγ
GOL
DOE
— —
压缩类
异号应力
σγ>0σθ<0
|σγ|>|σθ|
MON
FOG
+ +
伸长类
|σθ|>|σγ|
LOM
EOF
— —
压缩类
异号应力
σθ>0σγ<0
|σθ|>|σγ|
COD
AOB
+ +
伸长类
|σγ|> |σθ|
DOE
BOC
— —
压缩类
表1—1 压应力状态压变形状态
表1—2 伸长类成形压缩类成形
项目
伸长类成形
压缩类成形
变形区质量问题表现形式
变形程度引起变形区产生破裂现象
压力作失稳起皱
成形极限
1． 取决板材塑性厚度关
2． 伸长率成形极限DLF判断
1． 取决传力区承载力
2． 取决抗失稳力
3． 板厚关
变形区板厚变化
减薄
增厚
提高成形极限方法
1． 改善板材塑性
2． 变形均匀化降低局部变形程度
3． 工序间热处理
1． 采道工序成形
2． 改变传力区变形区力学关系
3． 采防起皱措施
图1—3 压应变图
图 1—3 体系化研究方法举例
附录2 外文原文
Categories of stamping forming
Many deformation processes can be done by stamping the basic processes of the stamping can be divided into two kinds cutting and forming
Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other It mainly includes blanking punching trimming parting and shaving where punching and blanking are the most widely used Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other It mainly includes deep drawing bending local forming bulging flanging necking sizing and spinning
In substance stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically
The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state Usually there is no force or only small force applied on the blank surface When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material Due to the small thickness of the blank it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction Based on this analysis the stress state and the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane principal stress(diagram of the stamping stress) and the coordinates of the corresponding plane principal stains (diagram of the stamping strain) The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics
(1)When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses it can be divided into two cases that is σγ>σθ>0σt0andσθ>σγ >0σt0In both cases the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress These two cases are analyzed respectively as follows
2)In the case that σγ>σθ>0andσt0 according to the integral theory the relationships between stresses and strains are
εγ（σγσm）εθ（σθσm）εt（σt σm）k 11
where εγεθεt are the principal strains of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming σγσθand σtare the principal stresses of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping formingσm is the average stressσm（σγ+σθ+σt）3 k is a constant
In plane stress state Equation 11
3εγ（2σγσθ）3εθ（2σθσt）3εt[（σt+σθ）]k 12
Since σγ>σθ>0so 2σγσθ>0 and εθ>0It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses if the tensile stress with the maximum absolute value is σγ the principal strain in this direction must be positive that is the deformation belongs to tensile forming
In addition because σγ>σθ>0therefore （σt+σθ）<0 and εt<0 The strain in the thickness direction of the blankεt is negative that is the deformation belongs to compressive forming and the thickness decreases
The deformation condition in the tangential direction depends on the values ofσγ and σθ When σγ2σθεθ0 when σγ>2σθεθ<0and when σγ<2σθ εθ>0
The range of σθ is σγ>σθ>0 In the equibiaxial tensile stress state σγσθ according to Equation 12εγεθ>0 and εt <0 In the uniaxial tensile stress stateσθ0according to Equation 12 εθεγ2
According to above analysis it is known that this kind of deformation condition is in the region AON of the diagram of the diagram of the stamping strain (see Fig 11) and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2)When σθ>σγ >0 and σt0 according to Equation 12 2σθ>σγ >0 and εθ>0This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses when the absoluste value of σθ is the strain in this direction must be positive that is it must be in the state of tensile forming
Also becauseσγ>σθ>0therefore （σt+σθ）<0 and εt<0 The strain in the thickness direction of the blankεt is negative or in the state of compressive forming and the thickness decreases
The deformation condition in the radial direction depends on the values ofσγ and σθ When σθ2σγεγ0when σθ>σγεγ<0and when σθ<2σγεγ>0
The range of σγ is σθ> σγ>0 When σγσθεγεθ>0 that is in equibiaxial tensile stress state the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions when σγ0 εγεθ 2 that is in uniaxial tensile stress state the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile
This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
Between above two cases of stamping deformation the properties ofσθandσγ and the deformation caused by them are the same only the direction of the maximum stress is different These two deformations are same for isotropic homogeneous material
(1)When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stressesσγandσθ(σt0) it can also be divided into two cases which are σγ<σθ<0σt0 and σθ<σγ <0σt0
1）When σγ<σθ<0 and σt0 according to Equation 12 2σγσθ<0εγ0This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is σγ<0 the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming
Also because σγ<σθ<0 therefore （σt +σθ）>0 and εt>0The strain in the thickness direction of the blankεt is positive and the thickness increases
The deformation condition in the tangential direction depends on the values ofσγ and σθWhen σγ2σθεθ0when σγ>2σθεθ<0and when σγ<2σθ εθ>0
The range of σθ is σγ<σθ<0When σγσθit is in equibiaxial tensile stress state henceεγεθ<0 when σθ0it is in uniaxial tensile stress state hence εθεγ2This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region COD of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2）When σθ<σγ <0and σt0 according to Equation 122σθσγ <0 and εθ<0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is σθ the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming
Also becauseσθ<σγ <0 therefore （σt +σθ）>0 and εt>0The strain in the thickness direction of the blankεt is positive and the thickness increases
The deformation condition in the radial direction depends on the values ofσγ and σθ When σθ2σγ εγ0 when σθ>2σγεγ<0 and when σθ<2σγ εγ>0
The range of σγ is σθ< σγ<0 When σγσθ it is in equibiaxial tensile stress state hence εγεθ<0 when σγ0 it is in uniaxial tensile stress state hence εγεθ 2>0This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region DOE of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
(3) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress There exist two cases to be analyzed as follow
1)When σγ>0 σθ<0 and |σγ|>|σθ| according to Equation 12 2σγσθ>0 and εγ>0This result shows that in the plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is tensile the strain in the maximum stress direction is positive that is in the state of tensile forming
Also because σγ>0 σθ<0 and |σγ|>|σθ| therefore εθ<0 The strain in the compressive stress direction is negative that is in the state of compressive forming
The range of σθ is 0>σθ>σγ When σθσγ then εγ>0εθ<0 and |εγ||εθ|when σθ0 then εγ>0εθ<0 and εθεγ2 it is the uniaxial tensile stress state This kind of deformation condition is in the region MON of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region FOG of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2)When σθ>0 σγ <0σt0 and |σθ|>|σγ| according to Equation 12 by
means of the same analysis mentioned above εθ>0 that is the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs If the stress with the maximum absolute value is tensile stress σθ the strain in this direction is positive that is in the state of tensile forming The strain in the radial direction is negative （εγ<0） that is in the state of compressive forming
The range of σγ is 0>σγ>σθ When σγσθ then εθ>0εγ <0 and |εγ||εθ| when σγ0 then εθ>0εγ <0 andεγεθ 2 This kind of deformation condition is in the region COD of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region AOB of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
Although the expressions of these two cases are different their deformation essences are the same
(4) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the compressive stress is larger than that of the tensile stress There exist two cases to be analyzed as follows
1)When σγ>0σθ<0 and |σθ|>|σγ| according to Equation 12 2σθ σγ<0 and εθ<0This result shows that in plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is compressive stress σθ the strain in this direction is negative or in the state of compressive forming
Also because σγ>0 and σθ<0 therefore 2σγ σθ<0 and εγ>0 The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming
The range of σγis 0>σγ>σθWhen σγσθ then εγ>0εθ<0 and εγεθwhen σγ0 then εγ>0εθ<0 and εγεθ2 This kind of deformation is in the region LOM of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region EOF of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2)When σθ>0 σγ <0 and |σγ|>|σθ| according to Equation 12 and by means of the same analysis mentioned aboveεγ< 0This result shows that in plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is compressive stress σγthe strain in this direction is negative or in the state of compressive forming The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming
The range of σθ is 0>σθ>σγWhen σθσγ then εθ>0εγ <0 and εθεγwhen σθ0 then εθ>0εγ <0 and εθεγ2 Such deformation is in the region DOF of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region BOC of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
The four deformation conditions are related to the corresponding stamping forming methods Their relationships are labeled with letters in Fig11 and Fig12
The four deformation conditions analyzed above are applicable to all kinds of plane stress states that is the four deformation conditions can sum up all kinds of stamping forming in to two types tensile and compressive When the stress with the maximum absolute value in the deformation zone of the stamping blank is tensile the deformation along this stress direction must be tensile Such stamping deformation is called tensile forming Based on above analysis the tensile forming occupies five regions MON AON AOB BOC and COD in the diagram of the stamping stain and four regions FOG GOH AOH and AOB in the diagram of the stamping stress
When the stress with the maximum absolute value in the deformation zone of the stamping blank is compressive the deformation along this stress direction must be compressive Such stamping deformation is called compressive forming Based on above analysis the compressive forming occupies five regions LOM HOL GOH FOG and DOF in the diagram of the stamping strain and four regions EOF DOE COD and BOC in the diagram of the stamping stress
MD and FB are the boundaries of the two types of forming in the diagrams of the stamping strain and stress respectively The tensile forming is located in the top right of the boundary and the compressive forming is located in the bottom left of the boundary
Because the stress produced by the plastic deformation of the material is related to the strain caused by the stress there also exist certain relationships between the diagrams of the stamping stress and strain There are corresponding locations in the diagrams of the stamping stress and strain for every stamping deformation According to the state of stress or strain in the deformation zone of the forming blank and using the boundary line in the diagram of the stamping stress MD or the boundary line in the diagram of the stamping strain FB it is easy to know the properties and characteristics of the stamping forming
The locations in the diagrams of the stamping stress and strain for various stress states and the corresponding relationships of the two diagrams are listed in Table 11It shows that the geometrical location for every region are different in the diagrams of the stamping stress and strain but their sequences in the two diagrams are the same One key point is that the boundary line between the tensile and the compressive forming is an inclined line at 45°to the coordinate axis The characteristics of the stamping technique for tensile and compressive forming are listed in Table 12
Table 12 clearly shows that in the deformation zone of the blank the characteristics of the force and deformation and the patterns relevant to the deformation for each stamping method are the same Therefore in addition to the research on the detail stamping method it is feasible to study stamping systematically and comprehensively The characteristic of the systematic research is to study the common principle of all different types of stamping methods The results of the systematic research are applicable to all stamping methods The research on the properties and limit of the sheet metal stamping has been carried out in certain extent The contents of the research on the stamping forming limit by using systematic method are shown in Fig13
State of stress
Location in the diagram of the stamping strain
Location in the diagram of the stamping stress
Types of deformation
Stress Strain
Biaxial tensile stress state
σθ>0σγ>0
σγ> σθ
AON
GOH
+ +
Tensile
σθ>σγ
AOC
AOH
+ +
Tensile
Biaxial compressive stress state
σθ<0σγ<0
σγ< σθ
EOG
COD
— —
Compressive
σθ<σγ
GOL
DOE
— —
Compressive
Stateof stress with opposite signs
σγ>0σθ<0
|σγ|>|σθ|
MON
FOG
+ +
Tensile
|σθ|>|σγ|
LOM
EOF
— —
Compressive
State of stress with opposite signs
σθ>0σγ<0
|σθ|>|σγ|
COD
AOB
+ +
Tensile
|σγ|> |σθ|
DOE
BOC
— —
Compressive
Table 11 Comparison between states of stress and strain in stamping
Table 12 Comparison between tensile and compressive forming
Item
Tensile forming
Compressive forming
Representation of the quality problem in the deformation zone
Fracture in the deformation zone due to excessive deformation
Instability wrinkle caused by compressive stress
Forming limit
3． Mainly depends on the plasticity of the material and is irrelevant to the thickness
4． Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF
4． Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone
5． Depends on the antiinstability capability
6． Has certain relationship to the blank thickness
Variation of the blank thickness in the deformation zone
Thinning
Thickening
Methods to improve forming limit
4． Improve the plasticity of the material
5． Decrease local deformation and increase deformation uniformity
6． Adopt an intermediate heat treatment process
4． Adopt multipass forming process
5． Change the mechanics relationship between the force transferring and deformation zones
6． Adopt antiwrinkle measures
Fig11 Diagram of stamping strain Fig12 Diagram of stamping stress
Fig13 Examples for systematic research methods
黑龙江科技学院
毕业设计（文）务书
姓名： 曹 珊
务达日期： 2006 年 3 月 13 日
设计（文）开始日期： 2006 年 3 月 13 日
设计（文）完成日期： 2006 年 6 月 20 日
设计（文）题目： 型轧钢机设计
二专题题目： 轧辊工艺规程设计
三设计目意义： 设计型轧钢机轧钢机具机特点开坯时轧制型线材产品品种通换精轧机轧辊实现免开坯工序减少工劳动强度提高工作效率外通轧钢机机座设计采预应力轧钢机机架通中轧辊调整机构轧辊进行调整保证轧制线材加工质量通市场调查型线材需求量较生产设备投资较适合形投资生产
四设计（文）容： 次设计包括：1电动机选择计算2飞轮设计计算3减速器选择计算4齿轮机座设计计算5轧钢机机座设计计算终设计结束达4张0号装配图2万字毕业设计说明书
五设计目标： 轧钢机设计程中轧钢机部分工作装置设计设计求：完成电动机选择飞轮设计二完成传动装置齿轮机座设计 三完成轧钢机工作机座轧钢机机座设计计算四孔型设计
六进度计划： 2006年3月13日3月31日进行期3周生产实4月1日4月10日完成设计题目资料收集查询4月11日4月20日完成轧钢机机总体结构初步布置4月21日5月7日完成轧钢机机部分装置设计5月8日5月31日进行设计图纸绘制6月1日6月10日进行毕业设计说明书编写6月11日6月20日审稿说明书图纸印
七参考文献资料：中型轧钢机设计计算马鞍山钢铁设计院等编1981轧钢机机械设计机械工业出版社 1991王海文编初轧机设计轧钢 冶金工业出版社许志永邵锡宝编1992孔型设计郑树森海民出版社1995
指 导 教 师：
院（系）领导：
年 月 日
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设计轧钢机300×3型钢轧钢机轧辊直径300 mm轧钢机轧制型线材采三辊式工作机座轧钢机设备机列组成轧钢机机列原动机传动装置执行机构三基部分组成采配置方式电动机——减速机——齿轮机座——轧机轧辊转转速逆转原动机采造价较底高速交流电机考虑轧制负荷均匀均衡电机负荷减少电机容量减速机电动机间加飞轮齿轮机座：途传递转矩工作辊设计采三直径相等圆柱形字齿轮垂直面排成排装密闭箱体联轴器：减速器齿轮机座间采安全连轴器联轴器采梅花接轴联轴器
关键词： 轧钢机 齿轮机座 飞轮
Abstract
Rolling mill designed for 300 x 3 payments rolling mill roller diameter of 300 mm Rolling mill for rolling mainly to small wire rod a three rollerworking machine Block Rolling mill equipment is a major component of the mainframe out Rolling mill is the former mainframe is motivated transmission devices and the three basic components of the implementing agencies Allocation method used for electric motors slowdown plane plus seat rolling millThe roller to the irreversible and rotational speed the original motivation for the introduction of a more rapid exchange of the costs of Electrical Taking into account the rolling load is uneven to balance electrical loads and reduce the electrical capacity slowdown in the increase between a flywheel and electric motors Flywheel design and installation of electric motors in decelerator between its role in the adoption roller and roller idling a mobile storage device in a balanced transmission loads gear seat its purpose is to transmit torque to the work revolve the equivalent diameter cylindrical design used three words plus people lined up in the vertical plane packed in sealed Shaft coupling in the Block reducer and gear is used between security company axle vehicles
Key words：Rolling mill gear seat flywheel
目 录
摘 ……………………………………………………………………I
Abstract …………………………………………………………………II
第1章 绪…………………………………………………………………1
11 轧钢机定义……………………………………………………1
12 轧钢机标称……………………………………………………1
13 轧钢机途……………………………………………………1
14 轧钢机机列…………………………………………………2
第2章 轧制压力轧制力矩计算………………………………………5
21 轧制均单位压力确定………………………………………5
22 轧制总压力确定………………………………………………7
23 轧制力矩确定 ………………………………………………8
24 电动机选择……………………………………………………8
第3章飞轮设 …………………………………………………………10
31 飞轮力矩确定…………………………………………………10
32 飞轮强度校核 ………………………………………………13
第4章减速器选 ………………………………………………………14
41 传动计………………………………………………………14
42 减速器特点破坏形式………………………………………16
43 减速机结构…………………………………………………16
44 减速器润滑防护…………………………………………17
45 齿轮材料热处理……………………………………………17
46 减速器工作状态分析…………………………………………17
第5章 齿轮机座设计……………………………………………………19
51 齿轮机座类型结构…………………………………………19
52 齿轮设计轴端强度校核…………………………………19
53 密封漏油问题………………………………………………22
54 齿轮机座润滑…………………………………………………22
55 齿轮机座总述…………………………………………………22
第6章轧钢机工作机座设计 ………………………………………………24
61 工作机座选择…………………………………………………24
62 轧辊轧辊轴承设计…………………………………………25
63 轧辊调整装置设计……………………………………………28
64 机架结构设计…………………………………………………30
65 机架强度校核…………………………………………………31
第7章孔型设计 …………………………………………………………35
第8章济分析 ……………………………………………………………38
第9章专题设计 ……………………………………………………………39
总 结…………………………………………………………………………46
致 谢…………………………………………………………………………47
参考文献 ……………………………………………………………………48
附录1外文译文 ……………………………………………………………49
附录2外文译文 ……………………………………………………………57
第1章 绪
11轧钢机定义
轧钢机称轧钢机械般加工材料旋转轧辊间受压力产生塑性变形轧制加工机器称轧钢机简单定义数情况轧制生产程轧制成完成系列辅助工序原材料仓库运出加热轧件送轧辊轧制翻转剪切印轧件收集卷取成卷等
轧件全程种机械工艺序成机组完成种机组机器体系轧钢机械称轧钢机第种情况轧钢机工作机座（执行机构）传动机构（齿轮传动连轴器）轧辊转动电动机组情况轧钢机干台工做机组成机组数目加工轧材工艺成生产率相适应轧钢机序排列辊道运输装置连成条工艺流水线机器组成机组
轧钢机机械中金属旋转轧辊中产生变形部分设备设备排列成定形式工作线称轧钢机机列完成工序机械设备称辅助机械
12轧钢机标称
轧钢机类规格轧钢机断面尺寸关轧钢机初轧型钢类轧钢名义直径说轧钢机常轧件关尺寸参数标称
初轧机型钢轧机性参数轧辊名义直径轧辊名义直径够轧制断面关初轧机型钢轧机轧辊名义直径标称
型轧钢机名义直径：180——450mm
13轧钢机途
轧钢机形式两种：冷轧热轧热轧开坯兼生产部形钢种轧机型号630650型轧机500550型轧机650中型轧机2300中板轧机等冷轧终级轧制轧带钢产品具代表性冷轧板带钢产品金属镀层薄板（包括镀锡板镀锌板等）深板（汽车钢板）电工硅钢板锈钢涂层钢板现促冷轧机装备技术控制技术更高方发展型号1400mmNKW1250mmHC单辊逆式轧机 1150mm二十辊冷轧机
设计轧钢机300×3轧钢机轧辊直径300 mm轧钢机轧制型线材25—50毫米圆钢20—40毫米方钢螺纹钢等
结构特点：
1采三辊式工作机座电机逆转中辊中辊交钢实现道次轧制
2轧辊转转速逆转采造价较底高速交流电机传动装置中装减速机齿轮机座考虑第机座轧件较短轧制次数较负荷均匀均衡电机负荷减少电机容量减速机电动机间加飞轮
3数300型钢轧机求开坯轧件具机特性轧机急需较强力需较强刚度常需更换品种轧机结构需考虑换辊方便
4便换辊三机座轧辊采梅花接轴连接
14型轧钢机机列
轧钢机设备数机列组成轧钢机机列原动机传动装置执行机构三基部分组成
1工作机座：工作机座轧钢机执行机构轧辊轴承轧辊调整机构轧辊衡机构引导轧件轧件进入轧辊导装置工座机座机架支撑机座机座固定基轨零部件机构组成
2传动装置：联轴器：联轴器包括电机联轴器联轴器电机联轴器连接电动机减速器动齿轮轴联轴器连接减速器机轮机座传动轴减速器转矩传齿轮机座动齿轮
减速器：轧钢机中减速器作电动机较高转速变成轧机需转速传动中选价格较底高速电动机确定否采减速器重条件较减速器摩擦损耗费否低低速电机高速电机间差价般情况电机转速200—250转分采减速器型轧钢机转速200转分采减速器
采减速器时根传动选级（传动i等8）二级（传动等8—40）三级（传动i40）减速器减速器相应轧辊速度分200250转分40—50转分10—15转分
连接轴：轧钢机齿轮机座减速器电动机运动力矩通连接轴传递轧辊设计采横列式布置轧机工作机座轧辊通连接轴传动轧钢机采连接轴万接轴梅花接轴联合接轴齿轮接轴等
设计轧钢机采梅花接轴常横列式轧机
飞轮：设计飞轮装置减速器齿轮轴作通轧辊轧辊空转时作动蓄器均衡传动负荷轧辊空转时飞轮加速积蓄量轧件通时飞轮减速放出量帮助轧制
齿轮机座：途传递转矩工作辊设计采三直径相等圆柱形字齿轮垂直面排成排装密闭箱体
3电动机选择：轧钢机电动机形式选择轧钢机工作制度着紧密联系设计轧钢机轧制速度需调节逆式轧钢机采异步电动机
异步电动机剧烈尖峰负荷轧机减少电动机容量时装飞轮异步电动机投资费较底形轧钢机适合
4型轧钢机工作制度：般中形轧钢机工作制度分：逆式逆式带张力轧制等种方式
设计采逆轧机工作制度种工作制度轧辊方变扎辊转速变
三辊轧钢机 二辊轧钢机
图1—1 轧机工作制度
型轧钢机总体布局
轧钢机设备列机列轧机总体布局基机列致结构：
机列三基部分组成电机传动机械工作机座
设计中传动装置齿轮机座减速器联轴器接轴组成电机减速器间飞轮连接齿轮机座减速器间飞轮连接齿轮机座减速器安全联轴器中安全联轴外均机列中介绍现安全联轴器作介绍
安全联轴器：般带飞轮轧机安全联轴器轧机转矩超额定转矩时联轴器够分开保护轧机零部件免受损坏
工作机座两三辊工作机座二辊工作机座总体结构图：
图 1—2 轧钢机总装图
1电机 2联轴器3减速器4安全联轴器5齿轮机座6梅花万接轴联
轴器 7工作机座8梅花接轴
第2章 轧制压力轧制力矩计算
验算轧机强度挖掘轧机潜力设计新轧机时轧机尺寸传动功率允许压规程均取决轧制压力方设计新轧机时零件强度选择电动机功率必须知道轧机定轧制条件轧制压力轧制力矩轧制功率
21轧制均单位压力确定
轧制程中轧件轧辊见承受轧制压力作发生塑性变性轧件塑性变形时体积变变形区轧件垂方产生压扁轧件方产生延伸量实验资料证实开坯型钢线材轧机轧制压力采S爱克隆德公式计算实测结果较接
爱克隆德公式适范围：轧制温度高800度轧制材质炭钢轧制速度20米秒
爱克隆德公式中轧制单位仅轧件机械性函数变形速度摩擦系数接触弧长轧件均高度函数轧制均单位压力三部分组成：
++ (kg)
（1） Ｋ值Ｋ轧件轧制温度t度单静压缩时单位变形阻力计算公式
(14001) (kg)
式中 ——轧制温度
——轧件化学成分计算公式：
14+C+03Cr+Mn
中 C百分含量
Mn百分含量
Cr百分含量
轧制材料设A3钢C取03
W14+0317带入K式中
（14001×1000）×1768（ kg)
（2） 值：值变形速度引起变形阻力计算公式：
U(kg)
式中 ——轧件轧制温度度时粘度系数计算公式： 001（14001）¢(kg ·s)
¢轧钢机轧制速度修正系数
U——变形速度计算公式：
U（s）
中 R轧辊半径
V轧辊圆周速度（轧制速度）（mms）
道次压量计算公式
h1h2( 毫米)
h1h2轧制前轧件高度(毫米)
查表2—1轧制修正系数1
001（14001×1000）×1004 （kg·s)
取值赖轧辊转速值40——49转分
初选V 现场类轧机取V700（mms）
25mm(压量)
h160 mm(初高度)
h2＝35 mm (轧制高度)
带入 U＝2×700×6（mms）
＝004×6024（kg)
（3） （+）M（kg）
式中 ——表示外摩擦轧制均单位压力影响系数计算公式
轧辊间摩擦系数计算公式：
（1050005）a
a轧辊间修正系
轧辊修正系数钢轧辊a1 硬面铸铁轧辊a08取a08
U＝（10500005×1000）×08044
(16×04412×25)(60+35)01
(68+024)×0140986（ kg)
(4)均单位压力
68+024+0986803（ kg)
22轧制总压力确定
轧制总压力计算公式式计算
NPF
P——轧件轧辊接触弧均单位压力
F——轧件轧辊间接触面积轧制总压力垂直面投影（简称接触面积）
种情况计算接触面积方法种情况1辊径相情况2轧制异型断面轧件时情况3冷轧时情况4中（厚）板角轧时情况
采辊径相时情况计算公式：
()
式中 ——轧辊半径（毫米）
——压量（毫米）
轧制前轧件宽度
3429（）
×803×342927537(kg)
23轧制力矩确定
传动轧辊时电动机轴力矩种四种力矩组成：
式中 ——轧制力矩
——附加摩擦力矩
——空转力矩
——动力矩
——轧辊电机间传动
中较较式简化
MK
式中K安全系数取 K15
初选轧机总传动 i10
轧制力矩 M2529（Nm）
粗算需电动机功率： P26（KW）
24电动机选择
面计算结果电动机功率30KW左右轧机具较高量储存复杂工作环境中工作选电机功率
面求功率某道次功率情况轧机需轧制种线材型材需改型需功率
设计中电机功率参考现场轧机功率选电机TRB7——6异步电动机
电机数机械设计手册5查：额定功率280KW额定电压380伏满载时转速980分效率93％转矩22
第3章 飞轮设计
采飞轮目降低轧制时电机尖峰负荷增加空载时电动机负荷整工作程中电机负荷均匀便允许载力选择较电动机异步电动机转速负荷变化变化飞轮储存放出量达均衡电动机负荷目
飞轮安装电动机轴线安装电动机减速机间
31飞轮力矩确定
电动机尖峰负荷降低少传动系统总飞轮力矩关飞轮力矩占总飞轮力矩相重飞轮力矩飞轮重参数
飞轮身飞轮力矩传动总飞轮力矩组成部分计算前必须先计算
传动系统总飞轮力矩
（吨·）
尖峰负荷时刻传动系统需释放量式计算：
式中 ——尖峰负荷电动机功率值作电动机轴转矩确定
——尖峰负荷时间
——电动机转差率般取012—017取015
电动机参数中查22
电动机额定转数980转分
22576（KW）
工厂现实测1秒
22576×122576 KW·
617（吨·）
飞轮转矩（吨·）
式中 ——电动机转子飞轮力矩（吨·）
——轧机传动装置转动部分折算电机轴飞轮力矩（吨·）
似认相
飞轮圆周速度越高飞轮离心力产生应力越确定飞轮直径D考虑圆周速度允许圆周速度
D≤
式中 飞轮n——飞轮分钟转数
——飞轮圆周速度整体铸造圆盘式飞轮（铸钢）70 —90
D≤136米
取D 096米——1米
D1米
飞轮采飞轮直径取通两取方案
飞轮结构参数
根飞轮直径圆周速度选择飞轮结构整体铸造圆盘式飞轮飞轮材料ZG35
参数书中型轧钢机设计计算中表格关系：
代号 飞轮结构部关系
表 3—1
D
D100 mm
≥
(08—084)D
C
（03—034）
(01—015）D
05（+）
d
根轴计算
（01—015）（ ）
（16—18）d
D1000mm 810—840
表 3—2
（011—015）D110—150
130 mm
d 100 mm
d 100 mm
130 mm
130 mm
C （03—034）
C 42 mm
05（+）
500 mm
（16—18）d
170 mm
（01—015）（ ）
80 mm
飞轮整体铸造时效处理进行机械加工飞轮装置外围加安全罩
32飞轮强度校核
飞轮强度应满足求保证飞轮安全工作
飞轮直径满足公式满足求
D≤
飞轮直径关系式求验证面校核强度
飞轮转动时轮缘表面产生应力式计算：
（Ncm）
式中 V——飞轮圆周速度（ms）
r——飞轮轮缘半径（m）
R——飞轮外半径（m）
V70(ms)
371896（Ncm）
371869(kg)
强度足够
第4章 减速器选择
41传动计算
轧件出轧辊初速度直接影响轧钢效率轧件出轧辊初速度快提高效率时轧制工容易轧制轧件初速度2米秒益
1初选轧件出辊速度07米秒计算轧辊转速 n
取n50rmin
98050196
减速器等轧钢机存着传动装置效率问题电动机效率937％
知减速器齿轮机座效率94％
i×937％×94％×94％16
样：
7501647rmin
般情况电机转数
轧制速度：
314×300×47074 ms
轧制速度现场型轧钢机轧制速度相似符合生产实际二选择减速器
确定16符合选二级减速器传动条件选二级减器
查机械设计手册表8—427查i16应代号8根承载力查表8—429选取中心距a1000毫米工作类型：连续型查表8—424减速器型号：ZL100型确定减速器型号：ZL100—8—外型安装尺寸
型号： ZL100
中心踞： A1000 400 600
中心高： 650
轮廓齿寸 H1306 L1910B810 810 145 1550 22 2650
脚螺钉 dM36 n8 610 7595510320
图4—1
42减速器特点破坏形式
1减速机特点
底速重载击负荷击次数频繁目前中型轧钢机传动减速机两种配置方式：
电动机——减速机——轧机
电动机——减速机——齿轮机座——轧机
第种配置方式中减速机轧机直接相连处剧烈负荷工作设计时应根具体配置情况加区设计时采第二种配置方式
2减速机齿轮破坏形式
生产实践证明轧钢机减速机齿轮破坏形式表现点蚀缩性变形胶合磨损剥落断齿
43减速机结构
减速机齿轮箱体轴轴承箱盖等零件组成
齿轮做成字齿种齿轮工作较稳轴承产生轴力
齿轮加工方法：滚齿刀（字）（8级精度）
减速器中底速轴采轴固定轴留少量轴游隙串动免卡齿轮轴游隙08—1mm
中心距等1000毫米减速器采滚动轴承减速器材料铸铁
1中心距 查表 a1000mm
2传动 总传动电动机轴转速轧辊转数确定i16
3 齿宽系数 齿轮宽度中心距04—06取05
4模数齿数
模数降低齿轮齿数齿数均应取较值齿数增加齿磨损减时增重系数利减低接触应力
齿轮求较传动时≥20取级齿轮齿数22齿轮84
二级齿齿数22齿轮93齿数模数中心距齿倾角关系
模数式计算659
5齿顷角
渐开线齿轮齿顷角：字型齿轮 取齿顷角
44 减速器润滑防护措施
保证齿轮啮合时润滑采注喷循环润滑
采28号轧钢机油进游温度等回油温度等
减速器漏油部位箱盖 箱体间接触面端轴箱体接触处
防止箱盖箱体间漏油箱盖部壁板延长插入箱体接触处深度120mm——140mm延长插板四周拐角处焊接箱盖箱体水接触面图密封胶
45 齿轮材料热处理
齿轮材质齿轮
生产实践证明齿轮承载力决定齿面硬度外时齿轮硬面差齿面金相组织关齿轮调质齿轮正火热处理配合方式齿轮均采调质寿命高
齿轮采正火处理HB190——220齿轮采调质处理
46减速器工作状态分析
减速器展开式减速器种两极展开式圆柱齿轮减速器结构简单齿轮轴承位置称轴具较刚度
改进意见：选取分流式减速器会轧机工作更齿轮轴承称布置载荷齿宽分布均匀轴承受载均分配中间轴危险截面扭距相轴传递扭距半
工作草图：
图中高速级采字齿轮低速级制成字直齿结构复杂适合变载场合
图 4—2
第５章 齿轮机座设计
51齿轮机座类型结构
1 齿轮机座结构
齿轮机座箱体般铸造形式齿轮机座体积较铸造工艺求较高般厂家力生产箱体采分铸拼焊结构焊条T42
具体工艺求：
铸件退活焊缝加工焊缝电磁探伤
焊箱体整体退火然机加工达装配求
分铸拼焊结构箱体生产较整体铸造结构简单易制造时缺点：生产周期长需工时长适合少量加工
2齿轮机座类型
1轧机传动装置中齿轮机座传递扭距工作机座轧辊特点低速重载击次数频繁中型轧钢机齿轮机座般二重式三重式复合式 等三种类形中二重式齿轮机座型二辊初轧机三重式齿轮机座应横列式中型轧钢机复合式齿轮机座形式较特点齿轮机座减速器箱体
采三重式齿轮机座齿轮机座基参数
52齿轮设计
1齿轮节圆直径
轧辊中心距轧辊重车重磨发生变化节圆直径
D()2
(302+298)2
300mm
2 模数齿数齿宽齿顷角
齿数 取14—31齿宽系数17—24齿顷角模数8—45
齿轮参数确定根类型轧机参数确定
中心距： Ad300mm
端面模数 ： 12mm
齿轮工作宽度： b720mm
齿倾角： ＝
齿数： ＝25
3计算力矩确定
（）
式中 ——扭矩分配系数取05
——电动机力
＝
电动机功率电动机转速减速器总传动减速器连轴节总传动效率
＝4457（）
＝054457＝22285（）
2齿轮材料加工制造
齿轮材料采齿轮加工精度8级采滚齿法加工退刀槽宽度120mm
3齿轮轴滑动轴承
轴承尺寸确定采滑动轴承
＝195—225mm
取＝200mm
L (11—15) 220—300
取L220mm
式中 d——齿轮节圆直径
L——滑动轴承工作宽度
——轴径直径
4轴端强度计算
轴端直径 ＝（08—095）(160—190)
取＝160
轴端强度计算
式中 ——作轴端扭转力矩
许扭转应力［］
［］＝（065—075）［］
［］＝
式中 ——轴颈材料抗拉强度
＝980M
100×()
［］＝
——安全系数≥5
6滑动轴承
材料 滑动轴承采铸钢轴承座孔巴氏合金衬
滑动轴承材料：轴承：铸锡基轴承合金 牌号硬度 27
53密封漏油问题
漏油般发生分箱面轴承端部密封处解决方法：
1分箱面处密封：分箱面采加601602号橡胶漆解决漏油
2轴承端部轴承端盖间甩油环开旋转方相反反螺绞端盖加整体密封圈轴外加壳体密封保护防尘作连接处加密封胶
54齿轮机座润滑
轧机传动装置中齿轮机座起着传递分配扭矩作齿啮特点低速重载击负荷击次数频繁齿轮啮合处极沉重挤压负荷工作结构限制相互啮合齿轮垂直配置箱座中溅油润滑较困难原齿轮机座稀油集中循环润滑润滑油强行压注齿啮合面轴承处润滑油采轧钢机油HJ3—28号轧钢机油
５5齿轮机座总述
齿轮机座机架机盖齿轮轴连接螺栓键板轴承座等零部件组成
1 箱体侧壁厚度
（0058—007）174—21
取20
2 齿顶距机盖壁箱体壁距离：
≥（04—05）A
120—150
取120mm
3 机架机盖连接螺栓直径：
取56mm
机架左右两框架构成间配置轴承座基价观查齿轮啮合窥视空孔润滑齿轮轴承进油孔回油孔机盖部设透气罩利散热通风防止箱体部气压升高造成漏油
采滑动轴承易制造径尺寸利提高轴承座强度径尺寸限制缺点：摩擦系数较轴承合金易磨损齿轮啮合条件良影响
第6章轧钢机工作机座设计
61工作机座选择
工作机座轧钢机执行机构轧辊轴承轧辊调整装置机架辊座等部件组成
1普通开式机座具开式机架工作机座轧机盖拆便更换轧辊
2闭口式工作机座种刚架强度刚度较高
3预应力工作机座般闭式机架工作时机架受力预应力轧机种特殊装置通拉杆机架施加外力机架工作时预先处应力状态
预应力轧机开始五十年代轧机属短应力轧机种种轧机应力作线较短预应力轧机减少变形环节结合面数量预应力轧机横梁立柱长度辊径轧机普通轧机轧机轴承座代牌坊减少压压机构根机构代作预应力轧机部分拉杆材料较少弹性模量较优质钢材制作机架结构简化厚板坯切割毛坯种轧钢机刚性辊径轧钢机轧制时提高轧件精度尤根轧件头尾断面尺寸偏差整长度保持均匀型线材轧机尤重
预应力轧机种类型偏心套筒式空心拉杆式等次设计采半机架式谓半机架式整体牌坊改分开结构然螺栓拉杆半机架连接成整体
种轧机图例三辊二辊轧钢机机座半机架组成轧机保留普通开式闭式轧机结构特点区预应力机座半机架施加预应力
4悬挂式机架悬挂式机座 三辊式二辊式三辊式压装置衡装置辊组装中辊组装辊组装等部分组成中辊轴承座面螺丝拉杆轴承座分套装螺丝拉杆通压压装置辊轴承座体拉杆移动实现轧辊径调整拉杆端部螺母拧紧构成装配式封闭机架悬挂单边机架中轴承座热处理铸钢件根铸件性中辊轴承座螺栓拉杆铸成整体分开加工然拉杆焊轴承座
机座轴蝶形弹簧衡手动压压二辊机座结构三辊相似仅辊轴承座改面伸出两根圆柱
悬挂式机架优点体积重量轻刚性整机架换辊缺点设备加工质量求高机架套备换资金需求量易厂投资生产
种型式机座较：预应力机座优点明显安装维修换辊开式优点工作时闭口式机架优点刚度强度高结构简单开口式机架调隙装置显著优点产品质量保证选择预应力机做原
62轧辊轧辊轴承设计
1)轧辊轧辊轴承座整工座机做核心部分
轧辊轧钢机中直接轧制轧件部件轧制程中轧辊直接轧件接触强迫轧件发生塑性变化时轧辊承受着巨轧制压力作轧辊身旋转应力时间作周期性变化热轧条件轧辊接触高温轧件受剧热时水冷受急冷冷热交加
1)轧辊类型结构参数
1轧辊类型
选择型钢轧机轧辊
型钢轧机轧辊辊身轧槽根型钢轧制工艺求安排孔型孔型见孔型设计轧辊应足够强度刚度良耐磨性轧辊工作表面硬度轧辊质量指标
2轧辊结构
轧辊辊身辊径辊头三部分组成辊径安装轴承中通轴承座压装置轧制力传机架辊头连接轴相连传递轧制扭矩
图6—1
辊身：辊身轧辊直接轧件接触部分
辊径：辊径轧辊支撑部分轧辊辊身两侧轴径支撑轴承
辊身辊径交界处应力集中部位轧辊强度薄弱环节辊径辊身必须适度圆角
轴头：轧辊两端轴头轧辊接轴相连接部分轴头采梅花轴头形式
轴头形式：梅花轴头万轴头带键槽圆柱形轴头
3轧辊参数
轧辊基尺寸参数：轧辊公称直径D辊身长度L辊径直径d辊径长度l 辊头尺寸等中辊身长度辊身直径表征辊身尺寸基参数
辊身直径：辊身直径轧钢机重参数
D辊身直径公称直径D300 mm已知
辊身长度L： L（22—27）D
取 L25D750mm
辊径 d轴径尺寸指轴径直径d辊身长度L轴承形式工作载荷关
d D055 d165mm 取d170mm
ld092—12 l096d1632mm取 l164mm
轴承处辊径辊身度处减少应力集中需做成圆角圆角
r(005—012)D
r0065×300195 取r20mm
轧辊头：梅花轴头外径
（09——095）d0925d15725mm 取160mm
查表
4轧辊材料
轧钢机轧辊质量求高 决定轧钢机工作坏生产率高低产品质量优劣轧辊工作条件繁重轧钢时断金属磨损承受动态压力金属间滑动速度时受变化幅度高温影响
基述原轧辊采高强度铸钢轧辊锻钢轧辊高强度铸铁轧辊
制造轧辊材料需样性轧辊长时间断裂表面磨损高强度耐磨轧辊磨损程度取决硬度
初轧机中轧机六轧辊均采球墨铸铁轧辊型号—2≥900 280—360
型线材轧机型圆钢螺纹钢线材轧辊材料高铬铸铁
2)轧辊轴承
1轧辊轴承工作特点
轧辊轴承支撑转动轧辊保持轧辊机架中正确位置轧辊轴摩擦系数足够强度刚度寿命长便换辊
轧辊工作特点承变高普通标准轴承允许倍单
负荷
2选择轴承
轧辊轴承类型两种：开式（包括带金属轴衬滑动轴承带层压胶布轴衬滑动轴承）闭式（包括油膜轴承滚动轴承）
选择开式滑动轴承（具拆轴承衬）摩擦系数底0005寿命长耐热性刚性较差胶木轴承特性
非金属轴承衬开式轴承
工作轧辊选择轴承种轴承采胶木瓦轴承衬瓦形状种图中半圆柱较省料切求牢固固定长方形固定性然料较前着三快组成轴承衬较省料
目前应较整压 半圆柱形衬瓦优点省料制造方便安装需行镗孔简化轴承结构摩擦系数底胶木瓦轴瓦摩擦系数0005左右摩擦系数低轴瓦具良耐磨性寿命较高减少耗胶木轴瓦较薄采较轴径尺寸利提高轴径强度种轴衬质较软耐击吸收进入轴承氧化铁等硬质颗粒利保护轴径表面
类轴瓦缺点强度底耐热导热性差需量 循环水进行强制冷润滑胶木轴瓦水润滑
图6—2
63轧辊调整装置设计
轧辊调整装置作调整轧辊机架中相位置保证求压量精确轧件尺寸正常轧制条件
调整装置轧辊轴调整装置颈调整装置两种
轧辊轴调整装置正轧槽保证正确孔型手动完成装置图
图6—2
轧辊径调整作需进行述操作时径调整两工作辊间相位置：
1调整两工作轧辊轴线间距离保持正确辊缝开度定压量
2调整轧辊间行度
3更换新轧辊时调整轧制线高度
4更换轧辊处理事（轧卡）时需操作
轧辊径调整分：辊调整装置辊调整装置中辊调整装置
设计中轴调整装置采压装置斜铁调整装置
中辊调整装置图轴承磨损时进行微调
图6—3
辊径调整装置分手动电动调整装置设计采采手动斜切调整装置装置较复杂设计结构图相似作改进结斜切角度
图 6—4
64机架设计
1机架形式选择
工作机架形式闭口式开口式两种选开口式（预应力）机架
换辊方便结构较简单
2材料选择
机架俗称牌坊轧钢机工作机架骨架承受着轴承座传全部轧制力求具足够强度刚度
轧钢机机架采分断铸造电渣焊焊成体说选择材料钢板焊接成机架
3机架尺寸
窗口尺寸窗口轴承座轴承设计窗口尺寸尺寸机架形式轧钢机尺寸确定开口式机架窗口宽度根轧辊轴径轴瓦铁尺寸确定设计选宽度300mm
窗口高度设计考虑辊调隙装置尺寸加三轧辊直径定1050 mm
4立柱横梁断面尺寸
机架应具足够强度刚度机架刚性表示变形抗力机架立柱断面尺寸着密切联系
机架立柱断面尺寸式似确定：
F（08—10）
取F0909×2601
考虑强度刚性关系取截面尺寸：19×20
三轧辊机架结构两部分组成：机架机架机架底座导辊式利滑动机架轴位置调整方便
机架接触面加工整保证接触机架整体质量机架接触面处两定位孔安装定位销保证机架安装正机架正拉杆分安图式位置然拉杆端插入键板拉杆端螺母拧利杠杆原理千斤顶拉杆施12倍轧制力时拉杆伸长螺母旋转降级螺母旋转动时千斤顶移拉杆处拉杆安
拉杆巨压力作机架结合面紧密接触形成闭式轧机
6５机架强度校核
校核中公式选机械轧钢设备书中
弯矩计算图 合成弯矩
图6—5弯矩图
根轧辊尺寸轧辊重量G453kg
轧制力 （02—04）G 取03G
03453136（kg）
横梁通常螺钉紧固立柱机架轧制力时连接螺栓紧承受拉力机架应静定刚性横梁轧制力作产生弯曲时立柱素着变形横梁般均立柱外侧锁紧影响立柱倾斜轧辊轴承座阻碍立柱互相机架轧辊轴承座出现静定力T静定面条件确定：++0
式中 ——机架柱轴承座侧间隙
——作力T方产生变形
——静定力T方产生变形
表示单位力作T点T方产生位移T带入式 + T+0
材料力学求
式中 ——横梁立柱断面惯性距
633 12667
求变位带入公式：
T（E200G）
确定 01cm
T1331321198kg
根部分弯曲应力应力值：
1横梁中点弯曲应力值：
136×6541198×82122764
横梁弯曲应力：
2立柱弯曲力矩横梁连接处值：
TC133×8210908
式中T0时 T133kg
324827
30858565
248
立柱断面惯量模数面积立柱应力
+0278
横梁螺栓引起反力简支梁计算横梁弯曲力矩位
点 2210kg
174
机架钢板机械性应达
n——安全系数取1
＜＜
机械性满足求机架强度合格
第7章孔型设计
钢锭钢坯轧辊轧辊孔型中干次轧制变形获须短面形状尺寸性产品进行设计计算称孔型设计
孔型设计容断面孔型设计根原料成品断面形状形状尺寸产品性求确定变形方式确定变形方式道次道次变形量变形程中采孔型形状尺寸
选择孔型系统孔型设计重容设计采传统验孔型系统保证孔型系统选择正确性参考孔型设计篇幅限必数值终结果列出
孔型结构确定
1六角型孔计算数列表
表 71
h
`32mm
s
6mm
b
70mm
c
64mm
d
38mm
5mm
1方型孔 表 72
b
46mm
h
45mm
F
12bh
a
32mm
t
5mm
c
41mm
g
h083r40
r
(015—02)5mm
v
(02—05)9mm
3方钢 表 73
b
56mm
B
65mm
R
6mm
r
5mm
s
8mm
h
14mm
4菱形孔
表 74
h
30mm
H1
26mm
b
36mm
B1
30mm
t
5mm
第８章 济分析
１市场现状
国线材轧机十年较发展中粗轧机座采横列式布置列式布置中轧精轧机少数采连轧布置外较采二重半连续横列式布置机座间加扭转导机组间围盘连接实现半连续轧制种机组布置国表明具较高产量六十年代国外线材轧机发展快趋势着连续高速盘卷高质量高机械化动化方发展
2．初步行性研究
（1）投资机会否希
根网资料钢材市场调查国家进行规模基础设施建设型钢材需求量网络类产品调查研究发现该产品市场需求量较济优势明显投资机会
（2）否需作详细行性分析
力接触范围限未该方案投资具体数额详细知悉尚存诸问题详细行性分析中解决进行简单分析
该轧钢机设计实现操作安全方便制造成低等优点通轧钢机理分析该机具机特点套轧机开坯轧材生产简单断面方圆扁钢轧制普通碳钢轧合金钢规格合理现象针种情况制宜逐步专业化方发展采措施开坯轧材分开生产时应进步品种规格作合理安排适分工工艺操作求基相似品种集中车间生产量减少轧机生产品种规格生产专业化普通钢合金钢分开生产量避免普通碳钢车间生产合金钢具体情况确定
专业化生产时根现场产量达40万吨进行品种生产时需进行换辊降底生产效率产量降
第９章 专题设计
91轧辊工艺规程设计
1）确定毛坯铸造形式
轧辊工作条件知轧辊耐磨耐热较高硬度工艺规程设计轧辊材料高铬铸铁
轧辊工作表面半冷面毛坯金属模铸成壁涂层肌沙冷均匀
2）基准选择
轧辊精基准轧辊两端中心孔粗基准选轧辊外圆
精基准选择两种情况三爪卡盘夹住轧辊端端中心孔定位端两端均顶尖定位鸡心卡盘拨头两种中两顶尖定位精度高轴度易保证选种方法
粗基准选择精度差明显
3）工艺路线拟定
工艺路线拟定满足零件种技术求合理制定工艺路线
1工艺路线
工序 Ⅰ 热处理
工序 Ⅱ 长度画线
工序 Ⅲ 车端面钻中心孔
工序 Ⅳ 调头线车端面钻中心孔
工序 Ⅴ 粗车辊身辊径滚头外径
工序 Ⅵ 粗车辊身端面辊径端面
工序 Ⅶ 倒角
工序 Ⅷ 精车外圆表面辊身端面
工序 Ⅸ 粗车孔型
工序 Ⅹ 精车孔型
工序 Ⅺ 粗铣梅花瓣
工序 Ⅻ 精铣梅花瓣
工序 ⅩⅢ 轧辊淬火
工序 ⅩⅣ 终检
2工艺路线二
工序 Ⅰ 热处理
工序 Ⅱ 长度画线
工序 Ⅲ 车端面钻中心孔调头线车端面钻中心孔
工序 Ⅳ 粗车外圆表面端面（辊身径）精车外圆表面辊身径端面
工序 Ⅴ 粗车孔型精车孔型
工序 Ⅵ 粗铣梅花瓣精铣梅花瓣
工序 Ⅷ 终检
3工艺方案确定
两种方案中方案粗精分开加工质量相互影响早发现毛坯缺陷精加工安排防止减少表面损伤方案二没优点选方案
4机械加工余量工序尺寸毛坯尺寸确定
1查机械加工工艺手册
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
17
IT8
299982
粗车
123
IT11
毛坯
2辊径表面
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
12
IT7
169989
粗车
112
IT10
毛坯
3 梅花接头外圆表面
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
12
IT8
159917
粗车
118
IT11
毛坯
4辊身端面余量Z65
工序名称
公称余量
公差等级
极限尺寸
尺寸极限偏差
精车
17
IT7
759896
粗车
48
IT10
75105
毛坯
763
5两头端面查手册表12—2端面余量7 2mm
黑龙江
科技学院
机械加工
工艺卡片
零件名称：轧辊
材料：
高铬铸铁
工序号
工序名称
工 序 容 说 明
设备
工艺参数
Ⅰ
毛坯铸造
CA6140
Ⅱ
Ⅱ
时效处理
CA6140
ⅢⅢ
车端面
钻中心孔
调头车端面
钻中心孔
CA6140
ap2mmr
af04mmr
n200rmin
v15ms
Ⅳ
1粗车300外圆端面
2粗车外圆表面
3粗车外圆表面
4粗车辊身端面
5粗车辊身端面
6倒角4×
CA6140
ap2mmr
af04mmr
n160rmin
v1326ms
ap2mmr
af04mmr
n160rmin
v1326ms
Ⅴ
1粗车
外圆表面
2精车外圆表面
3精车外圆表面
4精车辊身端面760
010
CA6140
ap08mmr
af015mmr
n200rmin
v31
18
17 ms
Ⅵ
1粗车孔型
2精车孔型
CA6140
ap2mmr
af015mmr
n160rmin
v25ms
ap08mmr
af012mmr
n200rmin
v25ms
Ⅶ
粗铣梅花接头
精铣梅花接头
X2010
ap3mmr
af03mmr
n50rmin
v026ms
ap2mmr
af01mmr
n125rmin
v041ms
Ⅷ
外圆表面淬火
Ⅸ
终检
Ⅹ
入库
总 结
毕业设计学四年学生活次综合性检验学完机械门基础课专业基础课完成等教育求提高分析问题解决问题力进行次全面考核学生活重环节
毕业设计目培养掌握科学研究方法步骤工作力提高实践知识水知识系统化
设计题目型轧钢机指导老师帮助指导工厂实参阅关技术文献完成设计务
设计程中深深包含信伟指导老师辛勤汗水老师耐心指导热情帮助表示忠心感谢
说明书公差配合标注方法采国现行标准
第次规模设计加涉专业知识实际验足努力灰足处敬请老师专家提出宝贵意见便学工作中引机戒更圆满完成工作务
致 谢
次设计指导老师辛勤指导利完成次设计中获许书难获知识实践力设计中充份锻炼门知识综合训练设计中许足处独立思考力进步加强
次设计学生活综合参加工作前次全面检查方轧钢机设计资料较少感谢信伟老师辛苦搜集资料设计程中第次独立设计东西难理解忘指导老师辛勤指导耐心讲解细致入微纠正错误少走弯路两月设计设计基完成第次独立设计设计中难免错误足次感谢老师指导帮助
参考资料
1 马鞍山钢铁设计院等编中型轧钢机械设计计算 冶金工业出版社1981
2 王海文编 轧钢机机械设计机械工业出版社 1991
3 许志勇邵锡宝编 初轧机轧钢Ⅰ 冶金工业出版社1992
4王焕庭李茅华徐善国编 机械工程材料 连理工学出版社2001
5 范钦山 编 工程力学中央广播电视学出版社1998
6 轧钢工艺学 冶金工业出版社1996
7 机械设计手册12345 机械工业出版社
8 金属机械加工工艺员手册 海科学技术出版社
9 线材轧钢机车间工艺设计参考资料 冶金工业出版社1995
10 郑树森孔型设计海民出版社1995
11 赵家齐编机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社
12吴宗泽编机械设计实手册化学工业出版社1990
13吴宗泽编机械设计课程设计 高等教育出版社1998
14熊文修编机械零件高等教育出版社1997
15花国梁编 互换性测量技术基础 北京：北京理工学出版社1990
16马林编机械设计原理高等教育出版社1992
附录1 外文译文
第八章 压变形
压变形工艺完成种工序基工序分分离工序变形工序两类
分离工序坯料部分部分相互分离工艺方法落料孔切边剖切修整等中孔落料应广变形工序坯料部分相部分产生位移破裂工艺方法拉深弯曲局部成形胀形翻边缩径校形旋压等
质压成形毛坯变形区外力作产生相应塑性变形变形区应力状态变形性质决定压成形性质基素根变形区应力状态变形特点进行压成形分类成形性质相成形方法概括成类型进行系统化研究
绝数压成形时毛坯变形区均处面应力状态通常认板材表面受外力作外力作数值较认垂直板面方应力零板材毛坯产生塑性变形作板面方相互垂直两应力板厚较通常似认两应力厚度方均匀分布基样分析种形式压成形中毛坯变形区受力状态变形特点面应力应力坐标系中(压应力图)相应两应变坐标系中(压应变图)应力应变坐标决定位置表示说压应力图压应变图中位置代表着受力情况变形特点 (1)压毛坯变形区受两拉应力作时分两种情况：σγ>σ>0σt0σθ>σγ >0σt0两种情况绝值应力拉应力两种情况进行分析
1)σγ>σθ>0σt0时安全量理写出应力应变关系式：
(11) εγ（σγσm）εθ（σθσm）εt（σt σm）k
式中 εγεθεt——分轴称压成形时径应变切应变厚度方应变
σγσθσt——分轴称压成形时径应力切应力厚度方应力
σm——均应力σm（σγ+σθ+σt）3
k——常数面应力状态式（1—1）具形式：
3εγ（2σγσθ）3εθ（2σθσt）3εt[（σt+σθ）]k （1—2）
σγ>σθ>0必定2σγσθ>0εθ>0结果表明：两拉应力面应力状态时果绝值拉应力σγ方应变定正应变伸长变形
σγ>σθ>0必定（σt+σθ）<0εt<0板料厚度方应变负压缩变形厚度变薄
σθ方变形取决σγσθ数值：σγ2σθ时εθ0σγ>2σθ时εθ<0 σγ<2σθ 时εθ>0
σθ 变化范围 σγ>σθ>0 双等拉力状态时σγσθ 式（1—2） εγεθ>0 εt <0 受单拉应力状态时σθ0式（2—2）εθεγ2
根面分析知种变形情况处压应变图中AON范围（见图1—1）压应力图中处GOH范围（见图1—2）
(1)σθ>σγ >0σt0时式（1—2）知：σθ>σγ >0
1） 定2σθ>σγ >0εθ>0结果表明：两拉应力面应力状态σθ绝值时方应变定时正定伸长变形
σγ>σθ>0必定（σt+σθ）<0εt<0板料厚度方应变负压缩变形厚度变薄
σθ方变形取决σγσθ数值：σθ2σγ时εγ0σθ>σγεγ<0 σθ<2σγ 时εγ>0
σγ变化范围 σθ> σγ>0 σγσθ 时εγεθ>0双等拉力状态两拉应力方产生数值相伸长变形受单拉应力状态时σγ0时εγεθ 2说受单拉应力状态变形性质般简单拉伸完全样
种变形受力情况处压应变图中AOC范围（见图1—1）压应力图中处AOH范围（见图1—2）
述两种压情况仅应力方两应力性质引起变形样性均质材料两种变形完全相
(1)压毛坯变形区受两压应力作种变形分两种情况分析σγ<σθ<
σt0σθ<σγ <0σt0
1）σγ<σθ<0σt0时式（1—2）知：σγ<σθ<0定2σγσθ<0εγ<0结果表明：两压应力面应力状态时果绝值拉应力σγ<0方应变定负应变压缩变形
σγ<σθ<0必定（σt+σθ）>0εt>0板料厚度方应变正板料增厚
σθ方变形取决σγσθ数值：σγ2σθ时εθ0σγ>2σθ时εθ<0 σγ<2σθ 时εθ>0
时σθ 变化范围 σγ0间 σγσθ时双等压力状态时 εγεθ<0σθ0时受单压应力状态εθεγ2种变形情况处压应变图中EOG范围（见图1—1）压应力图中处COD范围（见图1—2）
2) σθ<σγ <0σt0时式（1—2）知：σθ<σγ <0定2σθσγ <0εθ<0结果表明：两压应力面应力状态果绝值σθ方应变定时负定压缩变形
σγ<σθ<0必定（σt+σθ）>0εt>0板料厚度方应变正压缩变形板厚增
σθ方变形取决σγσθ数值：σθ2σγ时εγ0σθ>2σγεγ<0 σθ<2σγ 时εγ>0
时σγ数值σθ< σγ<0 间变化σγσθ 时双等压力状态εγεθ<0σγ0时受单压应力状态εγεθ 2>0种变形受力情况处压应变图中GOL范围（见图1—1）压应力图中处DOE范围（见图1—2）
(1)压毛坯变形区受两异号应力作拉应力绝值压应力绝
值种变形两种情况分作分析
1）σγ>0σθ<0|σγ|>|σθ|时式（1—2）知：σγ>0σθ<0|σγ|>|σθ|定2σγσθ>0εγ>0结果表明：异号面应力状态时果绝值应力拉应力绝值拉应力方应变定正应变伸长变形
σγ>0σθ<0|σγ|>|σθ|必定εθ<0板料厚度方应变负压缩变形
时σθ 变化范围σθσγσθ0范围 σθσγ时εγ>0εθ<0|εγ||εθ|σθ0时εγ>0εθ<0εθεγ2受单拉应力状态种变形情况处压应变图中MON范围（见图1—1）压应力图中处FOG范围（见图1—2）
2）σθ>0σγ <0σt0|σθ|>|σγ|时式（1—2）知：前项相方法分析εθ>0异号应力作面应力状态果绝值应力拉应力σθ方应变正伸长变形压应力σγ方应变负（εγ<0）压缩变形
时σγ 变化范围σγσθσγ0范围 σγσθ时εθ>0εγ <0|εγ||εθ|σγ0时εθ>0εγ <0εγεθ 2种变形情况处压应变图中COD范围（见图1—1）压应力图中处AOB范围（见图1—2）
然两种情况表示方法变形质样
(1)压毛坯变形区受两方异号应力作压应力绝值拉应力
绝值种变形两种情况分进行分析
1）σγ>0σθ<0|σθ|>|σγ|时式（1—2）知：σγ>0σθ<0|σθ|>|σγ|定2σθ σγ<0εθ<0结果表明：异号面应力状态时果绝值应力压应力σθ方应变负压缩变形
σγ>0σθ<0必定2σγ σθ<0εγ>0拉应力方应变正伸长变形
时σγ变化范围σγσθσγ0范围 σγσθ时εγ>0εθ<0εγεθσγ0时εγ>0εθ<0εγεθ2种变形情况处压应变图中DOF范围（见图1—1）压应力图中处BOC范围（见图1—2）
2）σθ>0σγ <0σt0|σγ|>|σθ|时式（1—2）知：前项相方法分析εγ<σγ0异号应力作面应力状态果绝值应力压应力σγ方应变负压缩变形拉应力σθ方应变正伸长变形
时σθ 数值介σθσγσθ0范围 σθσγ时εθ>0εγ <0εθεγσθ0时εθ>0εγ <0εθεγ2种变形情况处压应变图中DOE范围（见图1—1）压应力图中处BOC范围（见图1—2）
四种变形相应压成形方法间相间应关系文字标注图1—1图1—2
述分析四种变形情况相面应力状态说四种变形情况全部压变形毫遗漏概括两类伸长类压缩类
作压毛坯变形区拉应力绝值时方变形定伸长变形称种变形伸长类变形根述分析伸长类变形压应变图中占五区间MONAONAOBBOCCOD压应力图中占四区间FOGGOHAOHAOB
作压毛坯变形区压应力绝值时方变形定压缩变形称种变形压缩类变形根述分析压缩类变形压应变图中占五区间LOMHOLGOHFOGDOF压应力图中占四区间EOFDOECODBOC
MDFB分压应变图压应力图中两类变形分界线分界线右方伸长类变形分界线左方压缩变形
塑性变形程中材料受应力应力引起应变间存着相互应关系压应力图压应变图定存着定应关系压变形压应力图压应变图找固定位置根压毛坯变形区应力状态变形情况利压变形图压应力图中分界线（MDFB）容易判断该压变形性质特点
概括分析结果种应力状态压应变图压应力图中处位置两图应关系列表1—1表1—1中关系知压应力图压应变图中区间处位置样两图中序相重点：伸长类压缩类变形分界线两图里坐标轴成45°角条斜线表1—2中列出伸长类变形压缩类变形压成形工艺方面特点
表1—2清楚出类压成形方法毛坯变形区受力变形特点相变形关规律样种具体压成形方法进行研究外开展综合性体系化研究工作体系化研究方法特点类压成形方法性规律进行研究工作体系化研究结果属该类成形方法适种体系化研究工作板材压性压成形极限等方面已定程度开展应体系化方法研究压成形极限容图1—3予说明
应力状态
压应变
图中位置
压应变
图中位置
绝值
应力方
变形
类
应力 应变
双受拉
σθ>0σγ>0
σγ> σθ
AON
GOH
+ +
伸长类
σθ>σγ
AOC
AOH
+ +
伸长类
双受压
σθ<0σγ<0
σγ< σθ
EOG
COD
— —
压缩类
σθ<σγ
GOL
DOE
— —
压缩类
异号应力
σγ>0σθ<0
|σγ|>|σθ|
MON
FOG
+ +
伸长类
|σθ|>|σγ|
LOM
EOF
— —
压缩类
异号应力
σθ>0σγ<0
|σθ|>|σγ|
COD
AOB
+ +
伸长类
|σγ|> |σθ|
DOE
BOC
— —
压缩类
表1—1 压应力状态压变形状态
表1—2 伸长类成形压缩类成形
项目
伸长类成形
压缩类成形
变形区质量问题表现形式
变形程度引起变形区产生破裂现象
压力作失稳起皱
成形极限
1． 取决板材塑性厚度关
2． 伸长率成形极限DLF判断
1． 取决传力区承载力
2． 取决抗失稳力
3． 板厚关
变形区板厚变化
减薄
增厚
提高成形极限方法
1． 改善板材塑性
2． 变形均匀化降低局部变形程度
3． 工序间热处理
1． 采道工序成形
2． 改变传力区变形区力学关系
3． 采防起皱措施
图1—3 压应变图
图 1—3 体系化研究方法举例
附录2 外文原文
Categories of stamping forming
Many deformation processes can be done by stamping the basic processes of the stamping can be divided into two kinds cutting and forming
Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other It mainly includes blanking punching trimming parting and shaving where punching and blanking are the most widely used Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other It mainly includes deep drawing bending local forming bulging flanging necking sizing and spinning
In substance stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically
The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state Usually there is no force or only small force applied on the blank surface When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material Due to the small thickness of the blank it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction Based on this analysis the stress state and the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane principal stress(diagram of the stamping stress) and the coordinates of the corresponding plane principal stains (diagram of the stamping strain) The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics
(1)When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses it can be divided into two cases that is σγ>σθ>0σt0andσθ>σγ >0σt0In both cases the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress These two cases are analyzed respectively as follows
2)In the case that σγ>σθ>0andσt0 according to the integral theory the relationships between stresses and strains are
εγ（σγσm）εθ（σθσm）εt（σt σm）k 11
where εγεθεt are the principal strains of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming σγσθand σtare the principal stresses of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping formingσm is the average stressσm（σγ+σθ+σt）3 k is a constant
In plane stress state Equation 11
3εγ（2σγσθ）3εθ（2σθσt）3εt[（σt+σθ）]k 12
Since σγ>σθ>0so 2σγσθ>0 and εθ>0It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses if the tensile stress with the maximum absolute value is σγ the principal strain in this direction must be positive that is the deformation belongs to tensile forming
In addition because σγ>σθ>0therefore （σt+σθ）<0 and εt<0 The strain in the thickness direction of the blankεt is negative that is the deformation belongs to compressive forming and the thickness decreases
The deformation condition in the tangential direction depends on the values ofσγ and σθ When σγ2σθεθ0 when σγ>2σθεθ<0and when σγ<2σθ εθ>0
The range of σθ is σγ>σθ>0 In the equibiaxial tensile stress state σγσθ according to Equation 12εγεθ>0 and εt <0 In the uniaxial tensile stress stateσθ0according to Equation 12 εθεγ2
According to above analysis it is known that this kind of deformation condition is in the region AON of the diagram of the diagram of the stamping strain (see Fig 11) and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2)When σθ>σγ >0 and σt0 according to Equation 12 2σθ>σγ >0 and εθ>0This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses when the absoluste value of σθ is the strain in this direction must be positive that is it must be in the state of tensile forming
Also becauseσγ>σθ>0therefore （σt+σθ）<0 and εt<0 The strain in the thickness direction of the blankεt is negative or in the state of compressive forming and the thickness decreases
The deformation condition in the radial direction depends on the values ofσγ and σθ When σθ2σγεγ0when σθ>σγεγ<0and when σθ<2σγεγ>0
The range of σγ is σθ> σγ>0 When σγσθεγεθ>0 that is in equibiaxial tensile stress state the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions when σγ0 εγεθ 2 that is in uniaxial tensile stress state the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile
This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region GOH of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
Between above two cases of stamping deformation the properties ofσθandσγ and the deformation caused by them are the same only the direction of the maximum stress is different These two deformations are same for isotropic homogeneous material
(1)When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stressesσγandσθ(σt0) it can also be divided into two cases which are σγ<σθ<0σt0 and σθ<σγ <0σt0
1）When σγ<σθ<0 and σt0 according to Equation 12 2σγσθ<0εγ0This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is σγ<0 the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming
Also because σγ<σθ<0 therefore （σt +σθ）>0 and εt>0The strain in the thickness direction of the blankεt is positive and the thickness increases
The deformation condition in the tangential direction depends on the values ofσγ and σθWhen σγ2σθεθ0when σγ>2σθεθ<0and when σγ<2σθ εθ>0
The range of σθ is σγ<σθ<0When σγσθit is in equibiaxial tensile stress state henceεγεθ<0 when σθ0it is in uniaxial tensile stress state hence εθεγ2This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region COD of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2）When σθ<σγ <0and σt0 according to Equation 122σθσγ <0 and εθ<0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is σθ the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming
Also becauseσθ<σγ <0 therefore （σt +σθ）>0 and εt>0The strain in the thickness direction of the blankεt is positive and the thickness increases
The deformation condition in the radial direction depends on the values ofσγ and σθ When σθ2σγ εγ0 when σθ>2σγεγ<0 and when σθ<2σγ εγ>0
The range of σγ is σθ< σγ<0 When σγσθ it is in equibiaxial tensile stress state hence εγεθ<0 when σγ0 it is in uniaxial tensile stress state hence εγεθ 2>0This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region DOE of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
(3) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress There exist two cases to be analyzed as follow
1)When σγ>0 σθ<0 and |σγ|>|σθ| according to Equation 12 2σγσθ>0 and εγ>0This result shows that in the plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is tensile the strain in the maximum stress direction is positive that is in the state of tensile forming
Also because σγ>0 σθ<0 and |σγ|>|σθ| therefore εθ<0 The strain in the compressive stress direction is negative that is in the state of compressive forming
The range of σθ is 0>σθ>σγ When σθσγ then εγ>0εθ<0 and |εγ||εθ|when σθ0 then εγ>0εθ<0 and εθεγ2 it is the uniaxial tensile stress state This kind of deformation condition is in the region MON of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region FOG of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2)When σθ>0 σγ <0σt0 and |σθ|>|σγ| according to Equation 12 by
means of the same analysis mentioned above εθ>0 that is the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs If the stress with the maximum absolute value is tensile stress σθ the strain in this direction is positive that is in the state of tensile forming The strain in the radial direction is negative （εγ<0） that is in the state of compressive forming
The range of σγ is 0>σγ>σθ When σγσθ then εθ>0εγ <0 and |εγ||εθ| when σγ0 then εθ>0εγ <0 andεγεθ 2 This kind of deformation condition is in the region COD of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region AOB of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
Although the expressions of these two cases are different their deformation essences are the same
(4) The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the compressive stress is larger than that of the tensile stress There exist two cases to be analyzed as follows
1)When σγ>0σθ<0 and |σθ|>|σγ| according to Equation 12 2σθ σγ<0 and εθ<0This result shows that in plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is compressive stress σθ the strain in this direction is negative or in the state of compressive forming
Also because σγ>0 and σθ<0 therefore 2σγ σθ<0 and εγ>0 The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming
The range of σγis 0>σγ>σθWhen σγσθ then εγ>0εθ<0 and εγεθwhen σγ0 then εγ>0εθ<0 and εγεθ2 This kind of deformation is in the region LOM of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region EOF of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
2)When σθ>0 σγ <0 and |σγ|>|σθ| according to Equation 12 and by means of the same analysis mentioned aboveεγ< 0This result shows that in plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is compressive stress σγthe strain in this direction is negative or in the state of compressive forming The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming
The range of σθ is 0>σθ>σγWhen σθσγ then εθ>0εγ <0 and εθεγwhen σθ0 then εθ>0εγ <0 and εθεγ2 Such deformation is in the region DOF of the diagram of the stamping strain (see Fig11) and in the region BOC of the diagram of the stamping stress (see Fig12)
The four deformation conditions are related to the corresponding stamping forming methods Their relationships are labeled with letters in Fig11 and Fig12
The four deformation conditions analyzed above are applicable to all kinds of plane stress states that is the four deformation conditions can sum up all kinds of stamping forming in to two types tensile and compressive When the stress with the maximum absolute value in the deformation zone of the stamping blank is tensile the deformation along this stress direction must be tensile Such stamping deformation is called tensile forming Based on above analysis the tensile forming occupies five regions MON AON AOB BOC and COD in the diagram of the stamping stain and four regions FOG GOH AOH and AOB in the diagram of the stamping stress
When the stress with the maximum absolute value in the deformation zone of the stamping blank is compressive the deformation along this stress direction must be compressive Such stamping deformation is called compressive forming Based on above analysis the compressive forming occupies five regions LOM HOL GOH FOG and DOF in the diagram of the stamping strain and four regions EOF DOE COD and BOC in the diagram of the stamping stress
MD and FB are the boundaries of the two types of forming in the diagrams of the stamping strain and stress respectively The tensile forming is located in the top right of the boundary and the compressive forming is located in the bottom left of the boundary
Because the stress produced by the plastic deformation of the material is related to the strain caused by the stress there also exist certain relationships between the diagrams of the stamping stress and strain There are corresponding locations in the diagrams of the stamping stress and strain for every stamping deformation According to the state of stress or strain in the deformation zone of the forming blank and using the boundary line in the diagram of the stamping stress MD or the boundary line in the diagram of the stamping strain FB it is easy to know the properties and characteristics of the stamping forming
The locations in the diagrams of the stamping stress and strain for various stress states and the corresponding relationships of the two diagrams are listed in Table 11It shows that the geometrical location for every region are different in the diagrams of the stamping stress and strain but their sequences in the two diagrams are the same One key point is that the boundary line between the tensile and the compressive forming is an inclined line at 45°to the coordinate axis The characteristics of the stamping technique for tensile and compressive forming are listed in Table 12
Table 12 clearly shows that in the deformation zone of the blank the characteristics of the force and deformation and the patterns relevant to the deformation for each stamping method are the same Therefore in addition to the research on the detail stamping method it is feasible to study stamping systematically and comprehensively The characteristic of the systematic research is to study the common principle of all different types of stamping methods The results of the systematic research are applicable to all stamping methods The research on the properties and limit of the sheet metal stamping has been carried out in certain extent The contents of the research on the stamping forming limit by using systematic method are shown in Fig13
State of stress
Location in the diagram of the stamping strain
Location in the diagram of the stamping stress
Types of deformation
Stress Strain
Biaxial tensile stress state
σθ>0σγ>0
σγ> σθ
AON
GOH
+ +
Tensile
σθ>σγ
AOC
AOH
+ +
Tensile
Biaxial compressive stress state
σθ<0σγ<0
σγ< σθ
EOG
COD
— —
Compressive
σθ<σγ
GOL
DOE
— —
Compressive
Stateof stress with opposite signs
σγ>0σθ<0
|σγ|>|σθ|
MON
FOG
+ +
Tensile
|σθ|>|σγ|
LOM
EOF
— —
Compressive
State of stress with opposite signs
σθ>0σγ<0
|σθ|>|σγ|
COD
AOB
+ +
Tensile
|σγ|> |σθ|
DOE
BOC
— —
Compressive
Table 11 Comparison between states of stress and strain in stamping
Table 12 Comparison between tensile and compressive forming
Item
Tensile forming
Compressive forming
Representation of the quality problem in the deformation zone
Fracture in the deformation zone due to excessive deformation
Instability wrinkle caused by compressive stress
Forming limit
3． Mainly depends on the plasticity of the material and is irrelevant to the thickness
4． Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF
4． Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone
5． Depends on the antiinstability capability
6． Has certain relationship to the blank thickness
Variation of the blank thickness in the deformation zone
Thinning
Thickening
Methods to improve forming limit
4． Improve the plasticity of the material
5． Decrease local deformation and increase deformation uniformity
6． Adopt an intermediate heat treatment process
4． Adopt multipass forming process
5． Change the mechanics relationship between the force transferring and deformation zones
6． Adopt antiwrinkle measures
Fig11 Diagram of stamping strain Fig12 Diagram of stamping stress
Fig13 Examples for systematic research methods
黑龙江科技学院
毕业设计（文）务书
姓名： 曹 珊
务达日期： 2006 年 3 月 13 日
设计（文）开始日期： 2006 年 3 月 13 日
设计（文）完成日期： 2006 年 6 月 20 日
设计（文）题目： 型轧钢机设计
二专题题目： 轧辊工艺规程设计
三设计目意义： 设计型轧钢机轧钢机具机特点开坯时轧制型线材产品品种通换精轧机轧辊实现免开坯工序减少工劳动强度提高工作效率外通轧钢机机座设计采预应力轧钢机机架通中轧辊调整机构轧辊进行调整保证轧制线材加工质量通市场调查型线材需求量较生产设备投资较适合形投资生产
四设计（文）容： 次设计包括：1电动机选择计算2飞轮设计计算3减速器选择计算4齿轮机座设计计算5轧钢机机座设计计算终设计结束达4张0号装配图2万字毕业设计说明书
五设计目标： 轧钢机设计程中轧钢机部分工作装置设计设计求：完成电动机选择飞轮设计二完成传动装置齿轮机座设计 三完成轧钢机工作机座轧钢机机座设计计算四孔型设计
六进度计划： 2006年3月13日3月31日进行期3周生产实4月1日4月10日完成设计题目资料收集查询4月11日4月20日完成轧钢机机总体结构初步布置4月21日5月7日完成轧钢机机部分装置设计5月8日5月31日进行设计图纸绘制6月1日6月10日进行毕业设计说明书编写6月11日6月20日审稿说明书图纸印
七参考文献资料：中型轧钢机设计计算马鞍山钢铁设计院等编1981轧钢机机械设计机械工业出版社 1991王海文编初轧机设计轧钢 冶金工业出版社许志永邵锡宝编1992孔型设计郑树森海民出版社1995
指 导 教 师：
院（系）领导：
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