材料成型課程設(shè)計(jì)—角鋼

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　角鋼是一種通用型鋼，用于各種鋼結(jié)構(gòu)中，適用范圍非常廣。通常的角鋼分為等邊角鋼、不等邊角鋼和特種角鋼三大類。角鋼軋制可以采用多種孔型系統(tǒng)，其中使用最廣泛的是蝶式孔型系統(tǒng)，蝶式孔型系統(tǒng)中又可以分為帶立軋孔的蝶式孔型系統(tǒng)、不帶立軋孔蝶式孔型系統(tǒng)、“對角”蝶式孔型系統(tǒng)、“鐘形”蝶式孔型系統(tǒng)、W形蝶式孔型系統(tǒng)等，但是使用最廣泛的是不帶

2、立軋孔蝶式孔型系統(tǒng)。角鋼的孔型設(shè)計(jì)中成品孔型設(shè)計(jì)最要是確定成品孔的腿長，腿長余量，腿厚，頂角，跨下圓弧半徑等，而蝶式孔型系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要確定直線段長度，圓弧段的半徑，水平段的長度，腿端的圓弧半徑r1和r2，跨下圓弧半徑，輥縫值等。</p><p>　　關(guān)鍵字 角鋼，成品孔，蝶式孔型系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

3、t;<b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p>　　1.1角鋼的用途2</p><p>　　1.2角鋼的分類2</p><p>　　1.3角鋼的規(guī)格2</p><p>　　1.4角鋼的外觀質(zhì)量要求3</p&g

4、t;<p>　　2 角鋼的軋制工藝4</p><p>　　2.1坯料的選擇4</p><p>　　2.2平均延伸系數(shù)的確定4</p><p>　　2.3軋制道次的確定5</p><p>　　2.4孔型系統(tǒng)的確定5</p><p><b>　　3 孔型設(shè)計(jì)6</b><

5、/p><p>　　3.1成品孔(K1)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2成品前孔（K2）的設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.3 K3孔的孔型設(shè)計(jì)9</p><p><b>　　4 校核11</b></p><p>　　4.1 驗(yàn)算K1，K2，K3孔頂角壓下系數(shù)是否大于腿厚壓下系數(shù)11<

6、/p><p>　　4.2 驗(yàn)算槽口寬度11</p><p><b>　　5 設(shè)計(jì)結(jié)果12</b></p><p><b>　　6 總結(jié)13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　1 概述&l

7、t;/b></p><p><b>　　1.1角鋼的用途</b></p><p>　　角鋼屬建造用碳素結(jié)構(gòu)鋼，是簡單斷面的型鋼鋼材，主要用于金屬構(gòu)件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機(jī)械強(qiáng)度。生產(chǎn)角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成形、正火或熱軋狀態(tài)交貨。角鋼可按結(jié)構(gòu)的不同需要組成各種不同的受力構(gòu)件，也可作構(gòu)件之間的連接件。

8、廣泛地用于各種建筑結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)，如房梁、橋梁、輸電塔、起重運(yùn)輸機(jī)械、船舶、工業(yè)爐、反應(yīng)塔、容器架以及倉庫貨架等。</p><p><b>　　1.2角鋼的分類</b></p><p>　　角鋼主要分為等邊角鋼和不等邊角鋼兩類，其中不等邊角鋼又可分為不等邊等厚及不等邊不等厚兩種。而等邊角鋼的孔型設(shè)計(jì)中一般有兩種方法：第一種是各蝶式孔的頂角度數(shù)，直線段長度，彎曲段長度依

9、次變化，即從成品孔起逆軋制順序各蝶式孔頂角及直線段依次增大，曲線段依次減小，因而各蝶式孔的輪廓逐漸變化。第二種方法是個(gè)蝶式孔具有頂角度數(shù)，直線段長度和彎曲段長度都不變。第一種方法有很多缺陷，比如頂角難以充滿容易形成塌角、孔型內(nèi)穩(wěn)定性較差容易使兩條腿長短不一、由于孔的輪廓不一，所以樣板加工軋輥車削較麻煩和計(jì)算很麻煩。而第二種方法很好的克服了以上的這幾種缺陷。</p><p><b>　　1.3角鋼的規(guī)格&

10、lt;/b></p><p>　　角鋼的規(guī)格用邊長和邊厚的尺寸表示。等邊角鋼具有90º的尖銳定頂角，兩腿的長度相等，目前國產(chǎn)角鋼規(guī)格為2-20號，以邊長的厘米數(shù)為號數(shù)，同一號角鋼常有2-7種不同的邊厚。例如，2號角鋼其腿厚有3mm、4mm，5號角鋼有3mm、</p><p>　　4mm、5mm、6mm四種。進(jìn)口角鋼標(biāo)明兩邊的實(shí)際尺寸及邊厚并注明相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。一般邊長12.5cm

11、以上的為大型角鋼，12.5cm-5cm之間的為中型角鋼，邊長5cm以下的為小型角鋼。</p><p>　　1.4角鋼的外觀質(zhì)量要求</p><p>　　角鋼的表面質(zhì)量在標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，一般要求不能存在使用上有害的缺陷，如分層、結(jié)疤、裂縫等。保證軋制過程中角鋼形成尖銳清晰的90º頂角，是角鋼孔型設(shè)計(jì)必須十分注意的一個(gè)問題。與復(fù)雜斷面相比，角鋼的形狀比較簡單，其變形過程與扁鋼斷面形狀相

12、近，腿部的變形較均勻，而且兩腿的壓下量基本相同。角鋼幾何形狀偏差的允許范圍在標(biāo)準(zhǔn)中也有規(guī)定，一般包括彎曲度、邊寬、邊厚、頂角、理論重量等項(xiàng)，并規(guī)定角鋼不得有十分顯著的扭轉(zhuǎn)。</p><p>　　2 角鋼的軋制工藝</p><p><b>　　2.1坯料的選擇</b></p><p>　　由于型鋼對材質(zhì)要求并不特殊，在目前技術(shù)水平下幾乎可以全部

13、使用連鑄坯。連鑄坯斷面形狀可以是方形或矩形，連鑄技術(shù)水平高的使用異形坯。用連鑄坯軋制普通型剛絕大多數(shù)可不必檢查和清理，從這個(gè)角度說，大、中型型鋼最容易實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱裝熱送，甚至直接軋制。連鑄連軋是型材發(fā)展的方向，直接以連鑄坯為原料進(jìn)行軋制是中小型軋機(jī)在市場上競爭的有力選擇，連鑄坯在650℃~800℃熱裝熱送，可提高加熱爐能力20%~30%，比冷裝減少坯料氧化損失0.2%~0.3%，節(jié)約加熱能耗30%~45%，同時(shí)可以減少或取消中間存儲面積

14、，減少設(shè)備和操作人員，縮短生產(chǎn)周期，加快經(jīng)濟(jì)周轉(zhuǎn)，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　連鑄坯主要有90×90mm，120×102mm，150×150mm，200×200mm，240×240mm等種連鑄坯。根據(jù)角鋼的規(guī)格大小，我選擇了90×90×1200mm的方坯來軋制5×63×63mm號角鋼，其材質(zhì)為普通碳素鋼Q235。

15、</p><p>　　2.2平均延伸系數(shù)的確定</p><p>　　延伸系數(shù)分配原則是在粗軋孔高溫條件下盡量采用大的延伸，沿軋制順序逐漸減少。成品孔延伸系數(shù)為1.05~1.15，成品前孔延伸系數(shù)為1.15~1.25，其他各孔延伸系數(shù)大約為1.3~1.8?？仔拖到y(tǒng)平均延伸系數(shù)取1.25~1.35，一般中型生產(chǎn)線平均延伸系數(shù)選為1.1~1.4，這時(shí)軋制較穩(wěn)定，工藝也合理，對于5×63

16、×63mm角鋼，設(shè)定平均延伸系數(shù)為1.2867，以保證軋制穩(wěn)定，生產(chǎn)正常，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p>　　2.3軋制道次的確定</p><p>　　軋制型鋼時(shí)，由于斷面形狀比較復(fù)雜，而且壓下量是不均勻的，所以變形量通常用平均延伸系數(shù)來表示。</p><p>　　表2-1 63×63mm角鋼的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　

17、根據(jù)表一，知，因此有：</p><p>　　所以，軋制道次 </p><p>　　式中——總延伸系數(shù)；</p><p><b>　　——平均延伸系數(shù)；</b></p><p>　　，——坯料與成品的斷面面積，。</p><p>　　所以取11個(gè)軋制道次為。</p>&l

18、t;p>　　2.4孔型系統(tǒng)的確定</p><p>　　在軋機(jī)上軋制角鋼時(shí)，孔型盡量采用蝶式孔型，減少立軋孔或不使用立軋孔，便于機(jī)械化操作，減少生產(chǎn)工藝因素的波動，提高軋制的穩(wěn)定性；切分孔基本上采用閉口蝶式孔，提高軋件在軋制時(shí)的穩(wěn)定性，使兩腿被對稱的切分，保證下一道次軋制的穩(wěn)定性；半閉口式成品孔的特點(diǎn)是在腿端有一個(gè)臺階，可使腿端得到加工并控制腿長，通常在只是大批量生產(chǎn)一個(gè)型號的角鋼且產(chǎn)量穩(wěn)定時(shí)才用這種成品孔型

19、。在大多數(shù)軋鋼車間，一個(gè)成品孔型中軋制出不同腿厚的角鋼，多采用開口式成品孔。</p><p>　　所以，根據(jù)上述原則，我選擇了蝶式孔型系統(tǒng)，不使用立軋孔；成品孔采用開口式成品孔。</p><p><b>　　3 孔型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1成品孔(K1)的設(shè)計(jì)</p><p>　　成品孔采用開口式成品孔

20、，曲成品孔頂角</p><p>　　按照5mm厚進(jìn)行設(shè)計(jì)，5×63×63mm的角鋼的跨下圓角半徑為</p><p>　　腿長允許偏差 腿厚允許偏差</p><p>　　由于輥縫值s最小值應(yīng)大于軋輥彈跳值，最大值應(yīng)在調(diào)整s=0時(shí)，上下軋槽不接觸，即,所以取</p><p>　　腿長余量（鎖口長度）</p&

21、gt;<p><b>　　經(jīng)查經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　腿長</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　K1孔的寬度 </p>

22、;<p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，畫出K1孔的孔型圖，如下：</p><p>　　3.2成品前孔（K2）的設(shè)計(jì)</p><p>　　成品前蝶式孔（K2孔）頂角等于成品孔頂角，所以有</p><p>　　跨下圓角半徑 </p><p>　　由表3-1角鋼蝶式孔參數(shù)計(jì)算LH、R。</p>&

23、lt;p>　　表3-1 角鋼蝶式孔參數(shù)</p><p>　　由蝶式孔參數(shù)知：，。所以有：</p><p>　　K2蝶式孔的直線段長度</p><p><b>　　取</b></p><p>　　K2蝶式孔的彎曲段圓弧半徑</p><p><b>　　取</b><

24、/p><p>　　表3-2 蝶式孔型中壓下系數(shù)和壓下量表</p><p><b>　　根據(jù)表三取</b></p><p><b>　　所以腿厚</b></p><p><b>　　成品中心線長度</b></p><p>　　表3-3 角鋼各孔型中寬展系數(shù)

25、β</p><p><b>　　根據(jù)表四取</b></p><p><b>　　所以寬展量</b></p><p><b>　　K2中心線長度</b></p><p><b>　　直線段長度</b></p><p><b>

26、;　　彎曲段長度</b></p><p><b>　　水平段長度</b></p><p><b>　　K2孔寬</b></p><p><b>　　定點(diǎn)圖個(gè)參數(shù)</b></p><p>　　腿端斜度 </p><p

27、>　　輥縫 </p><p>　　鎖口長度 </p><p>　　間隙 </p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，畫出K2孔的孔型圖，如下：</p><p>　　3.3 K3孔的孔型設(shè)計(jì)</p><p>　　

28、蝶式孔（K3孔）頂角等于成品孔頂角，所以有</p><p>　　跨下圓角半徑 </p><p>　　根據(jù)表三 取</p><p><b>　　所以腿厚</b></p><p>　　根據(jù)表四 取<

29、/p><p><b>　　所以寬展量</b></p><p><b>　　K3中心線長度</b></p><p><b>　　直線段長度</b></p><p><b>　　彎曲段長度</b></p><p><b>　　水平

30、段長度</b></p><p><b>　　K3孔寬</b></p><p><b>　　定點(diǎn)圖個(gè)參數(shù)</b></p><p>　　腿端斜度 </p><p>　　輥縫 </p><p

31、>　　鎖口長度 </p><p>　　間隙 </p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，畫出K3孔的孔型圖，如下：</p><p><b>　　4 校核</b></p><p>　　4.1 驗(yàn)算K1，K2，K3孔頂角壓下系數(shù)是否大于腿厚壓

32、下系數(shù)</p><p><b>　　由此可以得到：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　4.2 驗(yàn)算槽口寬度</p><p><b>　　,，</b></p><p>　　根據(jù)4.1、4.2驗(yàn)算結(jié)果，得到孔型設(shè)計(jì)合理。&l

33、t;/p><p><b>　　5 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</b></p><p>　　表5-1 90×90×90mm鋼坯軋制5×63×63mm等邊角鋼孔型設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p><b>　　6 總結(jié)</b

34、></p><p>　　為期兩周的課程設(shè)計(jì)已進(jìn)入收尾階段，通過這次對5×63×63mm角剛的的K1，K2，K3孔的孔型設(shè)計(jì)，我比較全面的掌握了設(shè)計(jì)等邊角鋼的軋制孔型的基本方法，對各個(gè)參數(shù)表示的意義與計(jì)算也有很好的理解和掌握。在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。</p><p>　　在本次課

35、程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱一些設(shè)計(jì)資料。為了讓自己的設(shè)計(jì)更為完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的。知道了很多的角鋼孔型設(shè)計(jì)的一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，通過這些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，可以很明顯的看出自己設(shè)計(jì)得是否正確。在設(shè)計(jì)得過程中，用到了以前所學(xué)的專業(yè)課的知識，如：CAD制圖、金屬塑性加工學(xué)等。雖然在過去從未獨(dú)立設(shè)計(jì)過角鋼的孔型，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)效率很高。此外，我還學(xué)會更熟練的使用word。這是我這次做課程設(shè)計(jì)的又一次收獲。</p

36、><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題，對以前所學(xué)過的知識理解不夠深刻，掌握不夠牢固，在運(yùn)用一些理論知識的時(shí)候也有很多困惑。不過，通過兩周的學(xué)習(xí)并向老師和同學(xué)請教，這些不足都得到了彌補(bǔ)。</p><p>　　在此，感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)，也同樣感謝其他同學(xué)的幫助。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p>&