遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計材加材控李激光管材

1、遼寧科技大學(xué)課程設(shè)計遼 寧 科 技 大 學(xué)鋼管課程設(shè)計說明書學(xué)院系: 材料與冶金學(xué)院 專業(yè)班級: 材加12-A2班 學(xué)生姓名: 孫海嬌 指導(dǎo)教師: 李激光 2015 年 12 月 30 號目錄1緒論32鋼管成產(chǎn)工藝流程和設(shè)備主要參數(shù)42.1主要設(shè)備42.2工藝流程42.3工藝要求52.3.1原料52.3.2剪斷62.3.3加熱72.3.4熱定心82.3.5穿孔92.3.6軋管92.3.7均整102.3.8定（減）徑機112.3.9冷卻132.3.10矯直132.3.11吹風(fēng)142.3.12切頭142.3.13檢查與包裝153軋制表的制定163.1軋管機163.2穿孔機173.3均整機193.4

2、定徑機203.5軋制表繪制244力能參數(shù)及強度校核274.1計算剪切及加熱能力274.2穿孔機軋輥設(shè)計274.3穿孔機能力參數(shù)計算314.4穿孔機軋輥強度校核344.5穿孔機咬入條件校核385結(jié)束語396參考文獻(xiàn)301緒論無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的圓形、方形、矩形鋼材。是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷拔制成。鋼管（Steel pipe）生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展開始于自行車制造業(yè)的興起、19 世紀(jì)初期石油的開發(fā)、兩次世界大戰(zhàn)期間艦船、鍋爐、飛機的制造，第二次世界大戰(zhàn)后火電鍋爐的制造，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展以及石油天然氣的鉆采和運輸?shù)龋加辛Φ赝苿又摴芄I(yè)在品種、產(chǎn)量和質(zhì)量上

3、的發(fā)展。鋼管不僅用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器，它還是一種經(jīng)濟鋼材。用鋼管制造建筑結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、支柱和機械支架，可以減輕重量，節(jié)省金屬2040%，而且可實現(xiàn)工廠化機械化施工。用鋼管制造公路橋梁不但可節(jié)省鋼材、簡化施工，而且可大大減少涂保護(hù)層的面積，節(jié)約投資和維護(hù)費用。 鞍鋼無縫鋼管廠是新中國第一座無縫鋼管廠，是新中國第一根鋼管的誕生地。鞍鋼無縫鋼管廠自1953年12月26號建成投產(chǎn)至今，為新中國無縫鋼管廠工業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。在過去的五十多年里，鞍鋼無縫廠從只有一條140自動軋管機組生產(chǎn)線發(fā)展成為具有219自動軋管機組133圓盤延伸軋管機組159MPM連軋機組177PQF連軋機

4、組等多條生產(chǎn)線的鋼管廠。我們這次關(guān)于鋼管的課程設(shè)計，將參照鞍鋼的無縫鋼管廠的140自動軋管機組進(jìn)行設(shè)計。 （成品尺寸：132×11×10000mm，坯料尺寸：130，材質(zhì)：10#）2鋼管成產(chǎn)工藝流程和設(shè)備主要參數(shù) 2.1主要設(shè)備1.1000噸剪斷機一臺（或1600噸剪斷機）2. 定心機兩臺3. 炮彈風(fēng)機熱定心機一臺4. 中徑17m的環(huán)形加熱爐一座5. 850×500曼氏穿孔機一臺6. 730×1680自動軋管機一臺7. 850×600桶式均整機一臺8. 5600×11800步進(jìn)梁式再加熱爐一座9. 430×255五架定徑機1

5、0. 430×255二十架減徑機11. 11000×16800 1號冷卻臺一個；31500 16800 2號冷卻臺一個12. 168mm七輥矯直機兩臺13. 115切管機八臺14. 6UTH42.7168mm切管機二臺2.2工藝流程原料剪斷加熱定心穿孔軋管均整定徑冷卻矯直吹風(fēng)切頭 再加熱減徑取樣檢查包裝入庫 2.3工藝要求2.3.1原料鞍鋼無縫鋼管廠的原料主要是連鑄連軋圓管坯。連鑄連軋圓管坯具有成本低、能耗少、組織性能穩(wěn)定等特點，是管坯發(fā)展的主流。也是鋼管實現(xiàn)連鑄連軋的首要條件。鋼管生產(chǎn)對坯料的要求非常嚴(yán)格，加工之前一定要對坯料進(jìn)行檢查和清理，這樣才能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。管坯最

6、常見的缺陷就是氧化層，生產(chǎn)中常用火焰槍清理或者用砂輪群清理。 本次設(shè)計采用的原料材質(zhì)：10# 尺寸：130 10#的化學(xué)成分及力學(xué)性能：GB/T699-1999 表2-1 10#的化學(xué)成分鋼號化學(xué)成分（%）CSiMnS（）P（）Cr（）Ni（）C（）10#0.070.140.170.370.350.650.040.350.150.250.25GB/T699-1999 表2-2 10#的力學(xué)能力鋼號參數(shù)抗拉強度 b /MPa()屈服強度 s /MPa()伸長率/%()10#335205312.3.2剪斷目的是將坯料剪切成要求的長度。剪斷設(shè)備:1000噸剪斷機設(shè)備性能：a.公稱能力1000噸 b.

7、上剪刃行程140mm c.剪切次數(shù)8次/分 d.電機功率：95千瓦 n=750轉(zhuǎn)/分 e.主減速機軸：人字齒輪軸 M=10 Z=25 DH =250mm剪刃材質(zhì)：6GrW2S要求：剪斷時不允許坯料出現(xiàn)端部裂紋，切斜度前端不允許超過8mm，后端不允許超過10mm,壓扁度不得超過管坯公稱直徑8%.2.3.3加熱加熱的目的是為了提高塑性、韌性，降低變形抗力，減小機械電器負(fù)荷，節(jié)省能源消耗。將坯料加熱到一定的溫度范圍對于保證其穿孔性能是至關(guān)重要的。管坯加熱時應(yīng)保證加熱溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)，特別是對加熱范圍較窄的合金鋼和高合金鋼，同時沿管坯縱向和橫向加熱要均勻，否則穿孔時容易造成鋼管壁厚不均，穿破或引起軋

8、卡。設(shè)備：中徑17m的環(huán)形加熱爐確定合理的加熱溫度應(yīng)該考慮如下因素：1） 溫度過高產(chǎn)生過熱和過燒，當(dāng)金屬過熱時晶粒長得很大，從而降低了金屬的塑性，過燒時使晶界融化，金屬變脆。2） 考慮在自動軋管機上的終軋溫度。因為終軋溫度對產(chǎn)品的影響很大。3） 溫度過高，鋼的表面脫碳嚴(yán)重。4） 考慮金屬的燒損和鋼管表面質(zhì)量。溫度愈高，氧化鐵皮愈厚，過厚的氧化鐵皮不但增加了金屬消耗，也會穿孔帶來困難，氧化鐵皮扎入金屬中，將降低鋼管的表面質(zhì)量。5） 考慮金屬在加熱過程中的組織變化。6） 考慮穿孔過程中的升溫情況。7） 考慮軋制成品的規(guī)格，軋制厚壁管因為溫降小一般加熱溫度可稍低。設(shè)備性能：（1）中徑D中=17000

9、mm （2）外徑D外=22386mm（3）內(nèi)徑D內(nèi)=11614mm （4）爐膛寬=4400mm（5）爐膛平均高度1250mm （6）爐墻厚度493mm（7）爐子最大生產(chǎn)能力45噸/小時（8）爐子平均生產(chǎn)能力40.34噸/小時（9）坯料出爐溫度11501300（10）裝爐溫度±25（11）平均燃燒消耗量4000立方米/時（12）各段熱能分配 均熱段25%，第一段30%，第二段45%，當(dāng)L0>1800mm時，采用單排布料；L0<1800mm時，采用雙排布料。單位加熱速度：碳鋼：55.5分/厘米一般合金鋼：68分/厘米不銹鋼、高合金鋼：710分/厘米2.3.4熱定心定心指在管坯

10、前段斷面的中心部位形成有一定尺寸的漏斗形狀的孔穴，便于穿孔時頂頭對準(zhǔn)坯料斷面中心，減少穿孔后毛管的壁厚不均；減少的扭過頭的阻力，便于二次咬入。熱定心機一般安裝在加熱爐與穿孔機之間，利用壓縮空氣或液壓方式帶動沖頭沖孔，七結(jié)構(gòu)簡單，效率高應(yīng)用呢比較廣泛。熱定心設(shè)備：炮彈式風(fēng)動熱定心機設(shè)備性能：1）沖擊速度68m/s 2) 定心深度： 1225mm 3）定心直徑：4050mm 4) 打眼力：2400公斤 5）炮彈重量：G=4Kg 6）主缸筒活塞直徑：d=100mm l=3000mm 7）主缸風(fēng)壓46大氣壓2.3.5穿孔目的是將實心的管坯穿成要求規(guī)格的空心毛管。斜軋穿孔機是目前應(yīng)用最廣泛的穿孔設(shè)備，包

11、括曼氏穿孔機、狄舍爾穿孔機、菌氏穿孔機以及三輥穿孔機。本次設(shè)計采用的是曼氏穿孔機。曼氏穿孔機的特點是對心性能好，毛管壁厚較為均勻，延伸系數(shù)=1.254.5。設(shè)備性能：主電機：N=200KW.n=200400轉(zhuǎn)/分，U=750V，I額=2850A。2.3.6軋管目的是消除螺旋形壁厚不均，并實現(xiàn)穿孔后的鋼管壁厚減薄起延伸作用獲得外徑，平均壁厚符合要求的鋼管。設(shè)備性能:壓下裝置：1. 上壓下螺絲，從原位算起向上最大行程210mm,向下最大行程60mm.2. 螺絲升降速度：1.9m/s3. 減速機傳動比：i=1544. 電機功率：N=11KW轉(zhuǎn)速：n=715轉(zhuǎn)/分回送輥裝置：1.電機功率：N=55KW

12、 2.減速機傳動比：i=3 3.輥直徑540600mm 輥身長1680mm 主電機；功率P=880KW 轉(zhuǎn)速n=400500轉(zhuǎn)/分 額定電流I=1270A 允許最大電流Imax=2700A 跳閘電流I=2000A主減速機：主動軸最大力矩M=6.64噸·米飛輪力矩GD2=20噸·米2 傳動比 i=5.67 模數(shù)Mn =16 主動齒輪數(shù)Z1= 30 被動齒輪數(shù)Z2=70 齒輪寬度B=880mm 高速軸及飛輪重G=10.65噸表2-3人字齒輪機座傳遞扭力矩M齒輪轉(zhuǎn)速n齒數(shù)Z1=Z2模數(shù)Mn寬度B50噸·米66.1132.2轉(zhuǎn)/分29201120mm操作：1按調(diào)整規(guī)程及軋

13、制表進(jìn)行調(diào)整及選擇軋制工具。 2管應(yīng)被順利平穩(wěn)咬入前端嘴圓，后端平齊。 3軋出的管子尺寸與軋制表要相等。 4電機負(fù)荷未超出規(guī)定范圍。 5用雙槽單軋跟蹤軋制的方法軋制，第二道軋制需要將管子翻轉(zhuǎn)90°。2.3.7均整目的是輾平管壁的局部耳子、直道，使軋管后的荒管擴徑、變圓比并精整內(nèi)外表面。主要設(shè)備及技術(shù)要求：表2-4 主電機功率P轉(zhuǎn)速n電壓U額定電流I額跳閘電流I跳閘允許電流I允許404.25KW500750轉(zhuǎn)/分750V750A1300A750A 表2-5 主減速機中心距a主動輪齒數(shù)Z1被動輪齒數(shù)Z2傳動比i800mm311484.582.3.8定（減）徑機鋼管定徑、減徑（或張力減徑）

14、過程是空心體不帶芯棒的連軋。定徑的任務(wù)是在較小的總減徑率條件下，將鋼管軋成具有要求尺寸精度和真圓度的成品管，減徑除了起定徑作用外，還有較大的減徑率。實現(xiàn)大管料生產(chǎn)小口徑鋼管的目的，主要用二輥定、減徑機。目的是清除均整后的鋼管的外徑不圓，滿足技術(shù)條件的規(guī)定。表1-6 主要設(shè)備技術(shù)性能表電機功率P機架數(shù)n機架間距a產(chǎn)品范圍外徑D壁厚s55.125KW51200mm89168mm425mm要求：1 按軋制規(guī)程進(jìn)行軋輥安裝，各架孔型中心線必須調(diào)整一致且與軋制線一致。 2 機器調(diào)整必須按軋制表準(zhǔn)確進(jìn)行，不準(zhǔn)兩輥傾斜及錯位。 3 電機不超負(fù)荷。 定徑機孔型圖1. 主電機2. 復(fù)合減速機3. 連續(xù)軸4. 定

15、徑機2.3.9冷卻目的是將定徑后的熱軋管均勻冷卻在100160ºC以下，便于矯直。設(shè)備能力及技術(shù)性能：1）1#、2#冷卻臺電動機功率N=4.5KW 轉(zhuǎn)速n=4501800 轉(zhuǎn)/分。2）1#、2#冷卻臺鏈輪直徑D=650mm 鏈條間距a=1200mm 軋道間距b=600mm。3）減速機傳動比i=18.24。4）鏈條移動速度v=0.00850.033m/s。5）二次冷卻溫度T=50100ºC。6）冷卻臺尺寸：寬度=16800mm 長度：1#=11000mm 2#=31500mm。7）冷卻時間：1# 5.521.5分鐘 2# 1621分鐘。8）斜度：12%。2.3.10矯直目的是

16、用來矯直冷卻后的鋼管并能清除部分鋼管橢圓度，采用“彎曲壓扁”方式矯直鋼管。嚴(yán)禁用矯直機減小鋼管直徑。主要設(shè)備技術(shù)性能： 1）矯直機型號：ø168mm矯直機 2）矯直速度：1380m/min 3)最大矯直力：226噸 4）矯直精度1mm/m 5)主電機：N=90KW V額=440V I額=221A n=01500 轉(zhuǎn)/分 6)減速比 i=1/9.851 7)主動輥尺寸：ø380×560mm 被動輥尺寸：ø320×480mm 8)軋輥角度可調(diào)范圍：27º35º 9）主動輥間距=900mm 主動輥與被動輥間距=820mm2.3.1

17、1吹風(fēng)目的是用高壓氣將灰塵吹盡，以便切管。2.3.12切頭6uTH切管機：作用：切斷無縫管端頭，并對端頭倒棱。鋼制10#5#及屈服點不超過 95kg/mm2的合金鋼。規(guī)格：D0=57168mm s=3.540mm l前=16mm L均后=5.515mm 重量Qmax1500kg 2115型切管機：用途及產(chǎn)品范圍：本品與附屬升降臺配合，專門用于切除鋼管的兩端或中間切斷，并能把鋼管截成定尺或倍尺長度。切管規(guī)格范圍：D外=38195mm s20mm l=414mm。 技術(shù)性能：主軸軸套內(nèi)孔直徑：ø180mm 主軸中心線離地高度：1100mm 刀架最大行程：75mm 進(jìn)退刀速度：rmax=3

18、.6m/min nmax=3.8m/min ni=1550mm/min 主傳動電機:P=10KW n=960轉(zhuǎn)/分 刀臺傾斜角為10º 重量：6400kg2.3.13檢查與包裝它包括橫斷面尺寸精度的檢測，表面質(zhì)量檢查和無損探傷。取樣進(jìn)行物理機械性能實驗、水壓試驗、長度測量、打印、表面涂油、打捆、包裝和稱重。經(jīng)檢查不合格的鋼管，視其缺陷的嚴(yán)重程度或報廢或改尺，或重新返回精整。這是保證質(zhì)量的重要措施之一。3軋制表的制定本次設(shè)計采用中間開花法制定軋制表：已知條件：成品尺寸：132×11×10000mm 坯料：130 材質(zhì)：10#3.1軋管機軋管機的壁厚：S成15mm時

19、S軋S成=11mm 外徑：D軋=H軋槽高=130mm 內(nèi)徑：d軋=D軋-2S軋=130-2×11=108mm 軋管頂頭直徑：二道次軋''=d軋=108mm 一道次軋'=軋''+(13)=108+2=110mm （厚壁管取大值，薄壁管取小值） 頂桿直徑：桿=軋''-（815）=108-10=98mm 總延伸系數(shù)： K為燒損系數(shù)，碳鋼K=0.970.98 工具設(shè)計：軋輥參數(shù)：工作輥轉(zhuǎn)數(shù)n=70132轉(zhuǎn)/分工作輥：D=720mm D1=510mm D2=330mm回送輥：D=560mm d1=400mm d2=260mmL=1680m

20、m l1=750mm l2=450mm 孔型尺寸： 工作輥：材質(zhì)低鉻無限冷硬球墨鑄鐵 a=110mm b=116mm =30° r=12mm s=10mm R=a/2=55mm回送輥：材質(zhì)低鉻半冷硬球墨鑄鐵a=110mm b=116mm R=55mm r=12mm =40° s=20mm 3.2穿孔機毛管外徑：D穿=(1.031.08)D軋=1.05×130=136.5mm 取D穿=137mm毛管壁厚：S穿=S軋+（35）=11+4=15mm毛管內(nèi)徑：d穿=D穿-2S穿=137-2×15=107mm頂頭直徑：穿=d穿-k穿= 107-(415)=107-

21、7=100mm（k穿：內(nèi)擴徑值 一般機組：415mm 大型機組：1015mm 小型機組：47mm）軋輥間距：B=D坯-（1015%）D坯=130-10%×130=117mm絕對壓下量：H= D坯-B=130-117=13mm導(dǎo)板間距：l=H+(02)=130+1=131mm橢圓度系數(shù)： 頂桿位置：=+=+20-10=92mm（備注：軋輥出口錐長 反錐長： 固定式 515mm 更換式 3050mm） 出口錐角3.5頂頭位置： =+ 其中：頂頭鼻部長 穿孔錐長 平整錐長 = (0.81.0)d0 =0.8×20.8=17 mm =(0.150.25) D坯=0.16130=20

22、.8mm ：頂頭鼻部直徑 =（1.02.5）Dt=1.0100=100 mm Dt =100mm =（1.51.75）=（1.51.75）D坯=1.5130=61.73mm =62mm 式中：送進(jìn)角10 滑動系數(shù) =(0.40.9) =(0.50.7)=17+100+62-=73mm頂桿長：=+=17+100+62+10=189 mm 過渡圓弧：mm頂頭壓下率： =4.11%延伸系數(shù)： 工具設(shè)計：軋輥具體參數(shù)：=10° 1=3° 2=3.5° l1=246mm l2=218mm 材質(zhì)55#鍛鋼頂頭參數(shù)：定頭長度取L=182mm鼻部長l0=17mm鼻部直徑d0=21

23、mml1=100mm l2=62mml3=10mm r1=4mmr2=5mm D1=77mm R=365mm d1=50mm3.3均整機外徑：D均=D軋+(310)=130+5=135mm壁厚：S均=S軋=11mm內(nèi)徑：d均=D均-2S均=135-2×11=113mm頂頭直徑：均頂頭=''軋+（14）=108+2=110mm頂桿直徑：均頂桿=''均頂頭+(215)=110-10=100mm軋輥間距：B=均頂頭+2S均=110+2×11=132mm導(dǎo)板間距：l=2D均-B=2×135-132=138mm橢圓度系數(shù)： 延伸系數(shù)：工具設(shè)計

24、：軋輥材質(zhì)是鉬合金冷硬鑄鐵傾角° 直徑D=780mm長度l=600mm轉(zhuǎn)數(shù)n=109164轉(zhuǎn)/分頂頭材質(zhì)是合金鑄鐵D=120mm B=245mm C=85mm e1=25mm e2=110mm a=25mm D=65mm R=5mm3.4定徑機熱狀態(tài)尺寸： =（1.011.015）=1321.01=133.32mm壓縮率：=1.24% =1-=1-=0.52% =0.26% 0.52% 0各孔型平均直徑：mm 橢圓系數(shù): 軋槽高： mm 同理可得：a2=133.31mm a3=132.61 a4=132.59 a5=132.59軋槽寬： 1.004×134.37=134.9

25、1mm同理可得：=134.51mm =133.80mm =133.12mm =132.59mm半徑：mm同理可得：R2= 67.26 R3=66.90 R4=66.56 R5=66.30偏心距：=0.27mm 同理可得: 2=0.60mm 3=0.60mm 4=0.27mm 5=0輥縫：g=1.55mm圓角半徑：r=36mm工作輥直徑：=D+g-0.75 (D：輥環(huán)=430mm ：輥縫=15mm)本次設(shè)計五機架的輥縫分別為5，5，4，3，3。 =D+g-0.75=430+5-0.75134.37=334.22mm同理可得：= D+g-0.75=335.02mm = D+g-0.75=334.5

26、4mm = D+g-0.75=333.56mm = D+g-0.75=333.56mm各機架斷面：= =8mm =（-)×8 =1013.12mm2 =（-）×8=1007.28mm =（-）×8=1001.68mm2 （-）×8=998.88mm2 （-）×8=998.88mm2 各架時第一架的延伸系數(shù)：同理可得：1.006 1.003 1工作輥轉(zhuǎn)速： =6001500轉(zhuǎn)/分 i=14.9 取n=750轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)/分r/min同理可得：n3=50.77 r/min n4=51.02r/min n5=51.02r/min工具設(shè)計：軋輥材質(zhì)是低鉻無

27、限冷硬球墨鑄鐵。轉(zhuǎn)速：n=40100轉(zhuǎn)/分輥身直徑d=350450mml=255mm 架數(shù)=5孔型： 13架為橢圓孔型 45架為圓孔型 具體尺寸見軋制表3.5軋制表繪制 表3-1 穿孔機數(shù)據(jù)表穿孔機成品規(guī)格132×11mm管坯130mm毛坯外徑D穿137mm橢圓度系數(shù)1.12壁厚S穿15mm頂頭位置C73mm內(nèi)徑d穿107mm頂桿位置92mm導(dǎo)板間距l(xiāng)131mm頂頭直徑100mm軋輥間距B117mm送進(jìn)角10絕對壓下量H13mm入口錐角3頂頭壓下率4.11%出口錐角3.5穿孔機延伸系數(shù)2.24 表3-2 軋管機數(shù)據(jù)表軋管機外徑mm壁厚mm內(nèi)徑mm一道次mm二道次mm頂桿直徑mm總延伸

28、系數(shù)軋機系數(shù)軋槽高mm13011108110108983.131.53130 表3-3 均整機數(shù)據(jù)表均整機外徑mm壁厚mm內(nèi)徑mm頂頭直徑mm頂桿直徑mm軋輥間距Bmm導(dǎo)板間距mm橢圓度系數(shù)延伸系數(shù)135111131101001321381.051.02 表3-4 定徑機數(shù)據(jù)表定徑機（5架）熱狀態(tài)尺寸mm機架數(shù)軋槽高mm軋槽寬mm各孔型平均直徑mm壓縮率橢圓度系數(shù)偏心距mm工作直徑mm工作輥轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分半徑mm133.321134.37134.91134.640.26%1.0060.27352.1250.3467.462133.31134.51133.910.52%1.0090.60352.72

29、50.5267.263132.61133.80133.210.52%1.0090.60352.2050.7766.904132.59133.12132.860.26%1.0040.27351.3251.0266.565132.59132.59132.86010351.3251.0266.304力能參數(shù)及強度校核4.1計算剪切及加熱能力坯料長Lp： mm式中：取6000mm 取450mm，k取0.97加熱時間： 130×30/3600=1.08h 加熱速度 碳鋼3033s/mm 取=30s/mm小時產(chǎn)量X： 根1.5°2° 裝爐角=30° 采用雙排布料即n

30、=1 根 取100根每根重量: = 221.36kg總重量G：G=221.36×100=22.1t/h4.2穿孔機軋輥設(shè)計工具設(shè)計和軋機調(diào)整是影響工藝過程的決定性因素之一。對各種穿孔機和軋管機的工具設(shè)計和調(diào)整要求是： 1.咬入條件良好，穿孔過程進(jìn)行順利； 2.毛管或者鋼管筆直，內(nèi)外表面質(zhì)量好，幾何尺寸符合要求； 3.單位能耗小，軋機符合負(fù)荷在允許的條件下； 4.工具壽命高，磨損均勻； 5.機組生產(chǎn)率高。工具設(shè)計的主要內(nèi)容是確定工具形狀和主要尺寸，并選擇工具材質(zhì)及技術(shù)要求。（1） 輥徑D輥徑：軋輥輥軸直徑D首先從咬入條件和提高穿孔率的要求為出發(fā)點來選擇，然后再復(fù)核其強度。根據(jù)對現(xiàn)有穿孔

31、機分析： 其中Dp穿孔機的管坯最大直徑。 本設(shè)計中采用140自動式軋管機組，Dpmax=160mm ； 故取 D=1000mm（2） 輥身長度L：以滿足工藝對管坯直徑壓下量和毛管外徑量的要求為依據(jù)來確定。L=L1+L2+L3； ；式中：Dpmax 該穿孔機的管坯直徑壓下量最大值。 =43mm（Dk+Dp）max該穿孔機的出口處毛管外擴量最大值 R1,R2端面圓角半徑，取1525mm，由于0時的變形區(qū)長將比=0時的短些，因此不考慮R1、R2。對于140自動軋管機組，入口錐角=3o3.5o，出口錐角=3o3.5o 。本設(shè)計中?。?3o ，=3.5o 。DPmax=43mm，(Dk+DP)max=2

32、0mm代入數(shù)據(jù)有：mmmm軋制帶長度L3與角1和2的大小有關(guān)，L3一般為020mm，當(dāng)1和2值很小時，可取L3=0，兩錐間用大圓弧過渡。本設(shè)計L1取430mm，L2取180mm，L3=0,1=3º,2=3.5º。 L=L1+L2+l3=430+180+0=610mm輥徑直徑d=（0.50.55）D=（500550）mm 取d=500mm輥徑長l=（0.81.0）d=（400500）mm 取450mm綜上可得，穿孔機軋輥主要參數(shù)如表4-1和表4-2 。表4-1 穿孔機軋輥主要參數(shù)名稱參數(shù)輥徑D1000mm輥身長度L610mm輥徑直徑d500mm輥徑長l450mm入口錐角13o

33、出口錐角23.5o50045043018010003.5°3° 表4-2軋管重要參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)軋輥材質(zhì)65Mn重量1.83（噸/個）軋輥硬度HB141-184生產(chǎn)中傾角5º12º頂頭參數(shù)：表4-3 穿孔機頂頭設(shè)計名稱參數(shù)頂頭直徑100mm鼻部直徑21mm過度圓弧直徑10mm鼻部長度17mm穿孔錐長度l1100mm輾軋長度l262mm反錐長度l310mm總長度l189mm材質(zhì)25CrNi4VA4.3穿孔機能力參數(shù)計算已知條件如下：穿孔機成品規(guī)格132×11mm管坯130mm毛坯外徑D穿137mm橢圓度系數(shù)1.12壁厚S穿15mm頂頭位置C7

34、3mm內(nèi)徑d穿107mm頂桿位置92mm導(dǎo)板間距l(xiāng)131mm頂頭直徑100mm軋輥間距B117mm送進(jìn)角10絕對壓下量H13mm入口錐角3頂頭壓下率4.11%出口錐角3.5穿孔機延伸系數(shù)2.24輥身長 L=610mm 軋輥間距B=117mm 導(dǎo)板間距l(xiāng)=131mm 軋輥直徑：D=1000mm 滑動系數(shù) 摩擦系數(shù) ：頂頭工作錐角：=12.25º =3.5º輥頸直徑：=500mm 輥徑長：l=450mm（1）變形區(qū)長： mm mm mm（2）單位壓下量： =6.14mm（3）接觸寬度： mm（4）接觸面積： mm2 mm2（5）單位軋制壓力計算：已知：10#鋼在1200C 時

35、=2.05(鞍鋼無縫廠手冊) 入口錐角的平均單位壓力： 出口錐的平均單位壓力： Mpa（6）總軋制力：噸（7）軋制力矩：（對一個軋輥來說） wpp力與Z力臂的夾角 分力Z的力臂分力Y，的力臂金屬與導(dǎo)板間的摩擦系數(shù)，計算時取=f=0.2 0.3取0.3送進(jìn)角,頂頭阻力：Q=（0.30.4）p=0.4×12.96=5.18噸導(dǎo)板阻力：Pb=（0.130.27）P=0.20×12.962.59=2.59噸導(dǎo)板距離：Lch=H+（02）=130+1=131mm軸向摩擦力：Ex=Pbfbsin=2.59×0.3×sin10°=0.13噸4.1噸/米(8)功率計算N： N=· 式中 M克服軸承摩擦力矩，M=P·D· 軸頸直徑，D=500mm滾動摩擦系數(shù)；=0.005機械效率；=0.9軋輥轉(zhuǎn)數(shù)；=110r/min.M=