金属压力加工车间设计06 工艺计算与金属平衡.pptx

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1、03六月2021第六章工艺计算与金属平衡授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程03六月2021第6章工艺计算与金属平衡6.1轧制、挤压、拉拔工艺计算6.2编制生产工艺流程定额卡6.3编制金属平衡表本章主要内容：原料成品03六月20216.1工艺计算工艺计算的目的：产品方案生产方案生产工艺流程主要设备辅助设备辅助设备设备校核、优化选型确定产品的具体工艺规程和工艺参数制订各种消耗定额工艺规程指加工件材质、尺寸、形状及各加工道次被加工件的形状、尺寸变化等；工艺参数是指力、温度、速度及表面介质等条件。03

2、六月20216.1.1轧制工艺计算轧制规程的核心是变形规程（压下规程或压下制度），其制订过程必然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定，这些参数的选择，应符合实际，可根据同类工厂的实际情况加以确定，并作必要的计算。在此，着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容，以确定设备选择是否合适。03六月20216.1.1轧制工艺计算A、最大咬入角校核接触角（α）式中：Δhmax为道次最大压下量；Dmin为工作辊最小辊径；αy为允许咬入角，热轧按轧制速度查有关资料确定。冷轧按润滑条件确定：式中:

3、R——工作辊最小半径，f——摩擦系数变形区基本参数03六月2021B、热轧时的温降计算终轧温度对轧制过程的稳定性及材料微观组织及力学性能都有深刻的影响，道次间温降的确定，可采用实测、经验公式与理论公式计算。式中：K：热量损失系数，kJ/(m2.s)（查手册）Fp：该道次轧件平均散热面积，m2；t：该道次的散热时间（轧制时间+间隙时间）Tq，Th：道次前后轧件温度，℃Cp：轧件比热，J/(kg.℃)G：轧件重量，kg轧件在该道次的热量损失（J）：于是，道次温降(℃)：而：6.1.1轧制工艺计算03

4、六月20216.1.1轧制工艺计算C、轧制力计算典型的轧制力计算公式：热轧中厚板：斋藤公式，西姆斯公式或志田茂公式等热轧薄板带：西姆斯公式或志田茂公式等冷轧板带：斯通公式，Bland-Fort公式或Hill公式等型钢，钢管：艾克隆德公式等。轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机选型等方面都有广泛的应用。计算轧制力：轧制力校核：Pp：接触面积上的平均单位压力，MPa；（可采用理论计算或经验法计算）B：轧件宽度，mm；R：轧辊半径，mm；Δh：道次绝对压下量，mm；Py：轧机的

5、最大允许压力，kN。（由轧辊的强度确定）03六月20216.1.1轧制工艺计算D、轧辊强度校核（四辊轧机工作辊传动为例）支撑辊最大允许压力Pzy支撑辊辊身的最大弯曲应力σmax：其中：Dz、L、l：分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度，mmW：支撑辊抗弯模量，mm3Mmax：支撑辊辊身最大弯曲力矩[σy]:支撑辊的最大允许弯曲应力，MPa03六月20216.1.1轧制工艺计算支撑辊辊颈最大允许压力Pzj支撑辊辊颈的最大弯曲应力σmax：其中：dz为支撑辊辊颈直径，mm03六月20216.1

6、.1轧制工艺计算工作辊的最大扭曲应力τmax：其中：R、Dg：分别为工作辊辊身半径和直径，mmWgj：工作辊辊颈的抗弯模量，mm3Mkmax：工作辊的最大扭曲力矩[τy]:工作辊的最大允许扭曲应力，Mpaμ：摩擦系数Δhmax：工作辊的最大压下量工作辊最大允许压力Pgy03六月20216.1.1轧制工艺计算其中：Wgt：工作辊辊头的抗弯模量，mm3dgt：工作辊辊头直径，mm工作辊辊头最大允许压力Pgt03六月20216.1.1轧制工艺计算E、转矩的计算电机轴上的转矩M：其中：Mj：静力矩，kN

7、.mMd：动力矩，kN.mMz：轧制力矩，kN.mi：轧辊与电机间的传动比Mm：摩擦力矩，kN.mMk：空转力矩，kN.m轧制力矩：用于使轧件塑性变形所需之力矩；摩擦力矩：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩；空转力矩：克服空转时的摩擦力矩；动力矩：克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力；03六月20216.1.1轧制工艺计算轧制力矩Mz在转动轧辊所需的力矩中，轧制力矩是最主要的。其值为轧件对轧辊的垂直压力P与力臂a之乘积。单位压力曲线；单位压力图形重心线力臂系数：其中：Pp：轧制变形区

8、平均单位压力，Mpa；Bp：轧制变形区轧件平均宽度，m；L1：变形区接触弧长，m（4Hi轧机支撑辊传动时）03六月20216.1.1轧制工艺计算摩擦力矩Mm式中，μ：轧辊轴承摩擦系数djm：轧辊辊颈的摩擦直径，m对二辊轧机而言（上/下辊，传动侧/操作侧共计4个轴承）：Mm1：轧辊轴承中的摩擦力矩Mm2：传动机构诸如减速机、齿轮机座中的摩擦力矩轧辊轴承中的摩擦力矩Mm1：03六月20216.1.1轧制工艺计算对四辊轧机而言：轧制时的总压力主要为支撑辊所承受，故此时摩擦力主要发生在支撑辊的轴承中。此