60公斤重轨轨形孔型及立轧孔型设计.doc

攀枝花学院课程设计攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 60公斤重轨轨形孔型及立轧孔型设计 学生姓名： 学 号： 201111102040 所在院(系)： 材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 2011级压力加工班 指 导 教 师： 肖玄 职称： 助教 2014年 10 月 13 日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目60公斤重轨轨形孔型及立轧孔型设计1、课程设计的目的通过本课程设计教学所要达到的目的是：1、训练学生综合运用机械原理、金属塑性成型原理、金属凝固原理、成型工艺设备及设计等课程的理论知识独立思考、分析、初步解决材料成型工艺问题的技能，提高运算、设计绘图能力及查阅资料的技能；2、使学生熟练掌握工艺设计的步骤和方法；3、培养学生以理论为基础并结合生产实际进行工艺设计的设计思想。4、为毕业设计（论文）及毕业后从事工程工作打下良好的基础。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）内容：1、根据所选的题目查阅相关的资料，认真理解题目的意图。2、按要求设计计算出相应的轧制规程（孔型图）。3、对照生产实际，对自己的设计进行综合评定、总结。要求：1、设计过程中要做到严谨、科学、切合实际。2、要有一定的突破及创新。3、设计说明书要严格按要求书写。3、主要参考文献1轧钢车间设计基础，袁康，北京钢铁学院压力加工系2板带钢轧制工艺指导书，李登超3挤压工艺及模具，贾俐俐等，机械工业出版社4冲模设计应用实例，模具实用技术丛书编委会，机械工业出版社5塑性成形工艺与模具设计，高锦张等，机械工业出版社4、课程设计工作进度计划第一周：1、认真领会指导书中所给题目的内容，查阅相关的资料。2、根据自己的理解形成初步的设计方案。第二周：1、对自己的设计方案进行修改。2、书写设计说明书。指导教师（签字）肖玄日期2014年 10月9 日教研室意见：同意。 孙青竹 2014年 10 月11日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称60公斤重轨轨形孔型及立轧孔型设计评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日摘 要钢轨是铁路轨道的主要组成部件。它的功用在于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。在电气化铁道或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路之用。 钢轨的断面形状采用具有最佳抗弯性能的工字形断面，有轨头、轨腰以及轨底三部分组成。为使钢轨更好地承受来自各方面的力，保证必要强度条件，钢轨应有足够的高度，其头部和底部应有足够的面积和高度、腰部和底部不宜太薄。60kg/m钢轨在主要干线上铺设。在运量大和车速高的线路上用的60kg轨较普遍。钢轨除了要求具有高强度和高耐磨性外，还需要具有良好的表面质量和外形尺精度，而孔型设计是否合理，直接影响钢轨的尺寸精度和质量。为了使钢轨的产量及质量达到较高的水平，在生产中采用合理的孔型系统和设计方法是必要的。本论文将结合60kg/m重轨的特点从以下几个方面展开：对60kg/m重轨的延伸孔、帽型孔、轨型孔、成品孔的断面孔型设计，以及立轧孔型的设计。关键词：60kg/m重轨,孔型设计,立轧 目 录1 绪论11.1 课题背景11.2重轨生产工艺概述11.3重轨主要生产工艺21.4主要设备31.4.1加热炉31.4.2开坯轧机31.4.3万能轧机机组31.5坯料的选择42 轨轧制孔型设计简介52.1 孔型设计52.2 孔型系统的选择52.2.1钢轨孔型系统52.2.2万能法孔型系统简介52.2.3 万能法孔型系统的分布72.2.4 万能法孔型系统的特点72.3孔型设计原则82.4孔型设计的一般步骤83 重轨孔型设计方法93.1 成品孔设计93.2其他轨形孔设计93.3 帽形孔设计103.4 箱型孔型设计114 60kg/m重轨各孔型数据设计124.1 60kg/m重轨断面尺寸124.2 成品孔型设计124.3其他轨形孔设计144.3.1 成品前孔型设计144.3.2 孔型设计154.4 帽形孔设计174.4.1 第一个帽形孔孔型设计174.4.2 第二、三个帽形孔、孔型设计184.5 箱型孔型设计18结论和结束语20参考文献221 绪论 重轨钢是生产公称重量大于或等于30kg/m钢轨的钢种，我国主要是指生产60kg/m75kg/m的重轨（含道岔）使用的钢种。重轨要承受机车车辆运行时的压力、冲击载荷和摩擦力的作用，所以，要求有足够的强度、硬度和一定的韧性。要适应铁路重载、高速的需要，除增加重轨的单重外，还要提高综合性能。要求更高的强韧性、耐磨性、抗压溃性和抗脆断性。生产过程质量要求严格，除保证其化学成分外，还要求检验力学性能、落锤试验和酸蚀低倍组织检验等。钢轨钢化学成分的一般范围：C=0.65%0.75%，Mn=0.8%1.0%，Si=0.20%0.25%。重轨钢用连铸大方坯或模铸来生产。为使钢轨更好地承受来自各方面的力，保证必要强度条件，钢轨应有足够的高度，其头部和底部应有足够的面积和高度、腰部和底部不宜太薄。钢轨的强度、耐磨性以及抵抗冲击的能力，在很大程度上取决于钢轨的材质，也就是取决于钢材的化学成分、金相组织、生产工艺和热处理质量。钢轨的化学成分除含铁外还含有碳、锰、硅、硫和磷等，其中含碳量高可增加钢轨的强度,但含碳过高将使其塑性及冲击韧性降低。适当提高锰和硅的含量能增加钢轨的强度、硬度和韧性，硫和磷是有害杂质，不容许超过规定的限度。此外，在钢轨中加入适量的铬、镍、钼、钒、钛或铜等元素制成合金钢轨，可提高钢轨的质量。中国自70年代起已生产含稀土、低锰、中硅及含钛、含铜等低合金钢轨。为提高轨端部分的抗磨性能防止压陷保证钢轨全长磨耗均匀，通常在钢轨的两端进行轨面淬火，以提高其硬度，全长淬火钢轨使用效果更好。60kg/m、50kg/m钢轨在主要干线上铺设，站线及专用线一般铺设43kg/m钢轨。对于重载铁路和特别繁忙区段铁路，则铺设75kg/m钢轨。此外，为了适应道岔、特大桥和无缝线路等结构的需要，我国铁路还采用了特种断面（与中轴线不对称工字型）钢轨。现采用较多的为矮特种断面钢轨，简称AT轨。1.1 课题背景国内方面：目前我国国内生产钢轨主要厂家有鞍钢，包钢，攀钢三家，国内钢厂年生产能力达300万吨左右。其中，以生产50kg/m、60kg/m重轨为主，兼能生产38kg/m75kg/m钢轨及其配套道岔轨，并能够生产吊车轨，以及在线、离线热处理钢轨和时速350Km高速轨。在未来，我国重轨研究将趋向于重载铁路用超高强度钢轨，我国铁路部门在20年前就提出了开发超高强度钢轨的要求，经过实验研究分析得到，贝氏体钢轨适宜用在重载铁路上。如果这种钢轨研究成功将可以解决高速、重载铁路要求：抵抗接触疲劳损伤的能力，以减少钢轨打磨费用，同时贝氏体钢轨可用于制作道岔中的尖轨和辙又以大幅度延长道岔的使用寿命。 国外方面：20 世纪70 年代，新日铁公司八幡厂开发了电感应加热、轨头喷吹压缩空气欠速淬火的离线淬火轨（称之为NHH），1979年又在碳素轨的基础上加入Cr，Nb 合金元素，开发了焊缝无软化区的NS低合金离线淬火轨。1987 年6 月又建成了在线余热钢轨淬火生产线，采用压缩空气作淬火介质，称DHH 轨。DHH 轨的化学成分是在碳素热处理轨NHH 的基础上提高了Si、Mn含量，并添加了少量的Cr。随着在线热处理钢轨生产和技术的进一步完善，日本于1994 年重新制定了热处理钢轨标准，将新日铁DHH340，DHH370，钢管公司THH340，THH370 统一为HH340，HH370 两种牌号并规定其化学成分及最低性能指标。现在国内外都在大力倡导研究高速铁路用重轨。铁路的高速化是铁路运输未来发展的主要方向。随着我国经济的快速发展，高速铁路运输的市场需求越来越大，铁道部的中长期铁路网规划也提出了发展我国高速铁路的目标，不论是从我国的经济承受能力和技术上看，还是从市场需求和国家的政策上看，我国现在已经具备了大力发展高速铁路的各种条件，正处在一个发展高速铁路的良好时机。在欧州，铁路以高速著称，根据高速的要求以及近年来钢轨生产在冶炼，轧制、热处理等方面新技术的发展欧州正在起草新的钢轨标准。钢轨是轮轨式高速铁路运输的重要组成部分之一，其技术要求高，执行的标准严格。作为铁路主要构件的钢轨的发展趋势是：高强度、纯净化、严格控制钢中夹杂物、提高钢轨平直度和尺寸精度。1.2重轨生产工艺概述成品道次万能孔型法：前苏联库兹涅茨冶金公司提出，成品道次采用传统二辊式孔型轧制法。用万能机架取代，用四辊精轧孔型轧制重轨的新工艺。使轨头的延伸系数 大于腰部的延仲系数 ，头腰延伸系数近似等于轨底延伸系数。二辊孔塑一四辊孔型轧边孔型法：毛轧机是两架二辊机架，把矩形坯轧制成轨型坯。然后经过万能机架和边轧机架可逆轧制，最后经三辊成品孔型轧出成品。新日铁八皤厂采用该法。T塑坯万能孔型法：1983年法国萨西洛尔开发了万能孔型轧制重轨的新方法。采用T型坯在万能孔型中轧制，使轨头、轨底部位受到更加强烈地加工，提高了要害部位的质量，预计可以减少40的轨制，提高开坯机架的轧制速度和作业率，消除连铸坯的铸态组织。第 2 页 共 31 页一般万能粗轧法：矩形坯直接在四辊孔型中进行毛轧的工艺称为一般万能粗轧法，首先由万能孔型的水平辊切入深腰部和对轨头部位压缩，随后在其他道次利用水平辊和立辊对各部位加工，该法取代了传统二辊孔型毛轧过程，进一步降低辊耗，使重轨具有良好的对称断面形状，尤其适用于连铸坯。1.3重轨主要生产工艺其工艺流程如下：钢坯下料清理加热轧制锯切写号冷却矫直打印检查分级涂色打捆入库。(1)加热 采用步进梁式加热炉对钢坯进行加热,钢坯加热温度在11501200,加热温度均匀,氧化烧损小,脱碳少。尽量减少由于出炉温度不均导致的轧件温度波动。 (2)除鳞钢坯加热后经过高压水除鳞装置,清除炉生氧化铁皮。整个生产线设有2套高压水除鳞装置和2套高压风除鳞装置。1套高压水除鳞装置位于开坯机BD1前,用于清除炉生氧化铁皮;另1套位于万能粗轧机U1前,用于清除二次氧化铁皮。高压风除鳞装置分别位于万能中轧机U2和全万能精轧机UF之前,都用于清除二次氧化铁皮。因为后面道次,轧件温度较低,用高压风除鳞,可以防止轧件温度下降过快。4套除鳞装置可充分清除轧件表面初生和次生的氧化铁皮,最大限度地降低了由氧化铁皮造成的轧痕等表面缺陷的发生,提高表面质量,并且降低了轧辊的消耗。 (3)轧制全万能轧制生产线采用先进成熟的7机架布置形式,其中两辊开坯轧机2架,万能轧机3架,轧边机2架。 开坯轧件在第一架开坯轧机BD1上轧制6道次,开轧温度为11301150,在第二架开坯轧机BD2上轧制5道次。 万能轧制及轧边万能轧机共有3架,轧边机2架,其布置型式为U1-E1、U2-E2、UF。万能轧机和轧边机采用连轧方式,在每架轧机上各轧一道次。终轧温度约为870890。三架万能轧机都是由上、下水平辊和左、右立辊组成,水平辊轧制重轨腰部方向,立辊对重轨的轨底和轨头踏面同时进行轧制成形。轧边机对轨头和轨底宽度方向进行轧制,限制轨头和轨底宽。 （4）精整采用步进式冷床、冷床上预弯、复合矫直、液压双向补矫、冷锯定尺,实现了长尺冷却、长尺矫直、长尺探伤及长尺加工工艺,提高了产品的尺寸精度和精整生产能力。 热锯：开坯轧制之后,切除轧件头部。进入冷床之前,在冷床输入辊道切除重轨头尾。整条生产线设置有3台PS18摆式热锯。冷却：轧件经过开坯轧制及万能轧机的轧制成形后,在冷床上空冷至室温,冷床出口侧设有风机,必要时可对重轨进行强制冷却。冷床入口设置有预弯小车,可对重轨进行预弯,以降低重轨矫直前弯曲度,这不但可以提高冷床的冷却能力,而且还可以提高重轨的矫直质量。 矫直：重轨冷却到室温后,在复合矫直机上进行矫直。由于实现了预弯,矫前弯曲度小,并采用了复合矫直工艺,故矫后重轨平直度高,矫直噪音小。复合矫直机由9辊悬臂水平辊式矫直机和7辊垂直辊式矫直机组成,可矫直重轨的水平方向和垂直方向的弯曲度,实现对重轨的复合矫直。1.4主要设备1.4.1加热炉加热炉为步进梁式炉，加热能力约120t/h，加热温度约1200，燃料为高焦炉混合煤气。1.4.2开坯轧机(BD1和BD2)两架开坯机结构型式相同，为二辊可逆式牌坊轧机。轧辊由同步可逆主电机通过齿轮箱驱动，最大辊环直径为垂1350mm，上辊电动压下，液压平衡。1.4.3万能轧机机组串列式万能轧机机组采用CCS紧凑式结构，全液压压下，液压位置控制HPC、辊缝位置控制AGC，轧辊和导卫快速更换，轧机刚度好，调整精度高。万能轧机有万能模式和二辊模式两种工作模式，其水平辊最大辊径1200mm，万能模式辊身长度600mm;立辊最大直径800mm，辊身最大长度为340mm。轧边机为二辊可逆移动式机架，轧制钢轨时可以快速横移，更换孔型。轧机由1台主电机通过齿轮箱传动，轧辊最大直径1000mm，辊身长度约1200mm。1.5坯料的选择 一般轧钢常用的原料为钢锭，轧坯和连铸坯，我们采用的是300350矩形轧坯，为了保证成品质量，必须要先采取表面清理。由于在钢坯表面经常存在着如结疤、裂纹、折叠、飞刺等各种缺陷，如果不在轧制前加以清理，势必在轧制中不断扩大，并引起更多的缺陷，甚至会影响钢坯轧制时的塑性与成型。2 轨轧制孔型设计简介2.1 孔型设计 型钢孔型设计主要内容包括三个方面： 断面孔型设计。根据原料和成品的断面形状和尺寸及产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次的变形量，以及各道次的孔型形状和尺寸。配辊确定孔型在各机架上的分配以及在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制、操作方便、成品质量好、轧机产量高。轧辊附件设计导卫装置的设计。导卫装置应保证轧件能按照嗦要求的状态进出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫直或翻转作用等。60kg/m重轨的孔型设计也是基于上述内容进行的。2.2 孔型系统的选择2.2.1钢轨孔型系统通孔型系统和万能孔型系统：生产钢轨的坯料采用连铸矩(方)形坯或横铸矩（方)形坯，与成品钢轨断面形状上没有几何相似性，加上在钢轨整个轧制过程中其腿部处于拉缩变形，因此为保证成品腿高，就要求采用异形孔，首先切出高而宽的腿部，这是钢轨孔型设计中的一个关键。为此，无论是普通孔型法还是万能法，都必须先将矩形坯或方坯轧成近似钢轨外形的帽形。图2.1轧制钢轨的孔型系统2.2.2万能法孔型系统简介 孔型设计要考虑均匀变形，对称设计。初具轨形的轧件，在万能孔中其腰部承受万能孔机上下水平辊的切楔作用，其头部和腿部的外侧承受万能轧机立辊侧压垂直作用。为确保钢轨头和腿的宽度和侧面形状，还要在轧边机的立轧孔内，对其轨头和轨底侧面进行立轧加工。这样的孔型系统可以保证钢轨从粗轨形孔到成品孔轧件的变形是均匀的、对称的，各部分金属的延伸也接近相同，这就大大提高了钢轨断面尺寸的精度和外形的规范。万能法轧制钢轨是法国钢铁集团哈亚士厂1973年首先开发成功并获取专利的，后又被日本、巴西、南非、美国、澳大利亚等国采用。现万能法轧制钢轨已被世界认同，这是生产高精度钢轨的最好工艺。图2.2万能法轧制钢轨的孔型系统 万能轧制法；使用万能轧机轧制钢轨称万能轧制法。万能轧机是由一对水平辊及一对立辊所组成的孔型。万能轧制法轧制钢轨先由二辊或三辊轧机开坯，轧制出轨形坯之后，再进万能轧机轧制。 图2.3万能轧制法生产钢轨60kg/m钢轨孔型设计： 我国60kg/m钢轨断面采用铁道部推荐断面，轨高176mm、头宽73mm、腰厚16.5mm、底宽150mm、截面面积77.45cm2、单重60.35kg/m。60kg/m钢轨是在950/800轨梁轧机上轧制的，以300mm350mm初轧坯为原料，压缩比为13.5。图2.4我国60kg/m钢轨孔型系统 2.2.3 万能法孔型系统的分布孔型系统：两个箱形孔、一个梯形、三个帽形孔和五个轨形孔重轨轨形孔数目一般采用46个，帽形孔一般采用3个，梯形孔1个，箱形孔2个。采用4个轨形孔系统生产43kgm 钢轨，轧制压力大，压下量大，轨底腿尖侧压大，易出现断辊、掰辊环及扭脖子事故，增加了非正常生产的调整时间及调整过程带来的不合格品，辊耗大，孔型磨损快，易使轧辊表面剥落，出现麻点，从而形成轧件轧痕。采用5个轨形孔时由于950轧制时间变短，温降不多，800/850轧件变形抗力不大，轧件表面质量得到改善，且轧制节奏匹配性增强，轨形孔轧件尺寸精确，易达到提高轧件表面质量、成品断面规格及降低辊耗的目的。因此，采用5个轨形孔轧制。2.2.4 万能法孔型系统的特点 第一：吸收了万能法大压下系数的优点，设置了一个梯形孔，使轧件变成一个高的矩形，有利于轧件在帽形孔中能得到较大的压下量，也有利于改善轨头和轨底质量 第二：在第一个帽形孔底部采用高的切楔和较大的张开角度及圆弧半径，以利强化轨底 第三：所有轨形孔腰部均采用不等厚设计，以增加腿根部压下量和展宽量，保证腿长的增长，同时适当减小轨形孔宽质量，以保证轨高尺寸。2.3孔型设计原则采用正确的孔型设计可以使轧制异型面型钢嗦不能避免的不均匀变形尽可能发生在前几个孔型中，而不是在全部孔型中。在前几个孔型中，金属的温度较高，其变形抗力不大，并且塑性也较好（与以后几个孔型中的金属相比较）。在其它几个孔型中，必须尽可能采用均匀的压缩和断面各部分均匀的延伸，因为只有在这样的条件下才能得到形状正确的、内应力较小的最终产品，而能量消耗和轧辊的磨损都最少。2.4孔型设计的一般步骤钢轨孔型设计方法是一般的轨形孔采用按断面各组成部分分配变形系数的办法来确定，而帽形孔一般用经验数据及考虑轧制条件进行作图的方法术设计。钢轨孔型设计的一般步骤如下:（1）钢轨孔型设计方法根据具体条件选定孔型系统，确定轧制道次以及轨形孔、帽形孔数目。（2）根据产品的标准尺寸，计算成品孔各部分尺寸，并求出断面各部分面积。（3）根据钢轨断面特点，确定各轨形孔各部分的变形系数，计算各轨形孔各部分的尺寸。（4）根据第一个轨形孔设计帽形孔。（5）根据第一个帽形孔确定进入坯料尺寸。（6）根据进入第一个帽形孔坯料和钢坯尺寸，设计其他延伸孔型。3 重轨孔型设计方法3.1 成品孔设计钢轨成品控设计特点 ： 轨头顶部是由凸起的圆弧构成因此成品孔与其他轨形孔不同，轨头开口应在其对称轴线上(图3.1)，即开口在轨头的中央，但轨底开口则不能在中间。否则不能得到平直的轨底，而将轨底开口位置放在其一侧，而且成品孔应采用斜配。由于成品孔斜配，当轨底开口在上时，轨头在轧制线上，轧件出孔后由于轨头的自重的影响产生向下扭转，而造成上腹高超出公差。当轨底开口在下时，则会减轻因自重扭转的影响。同时，为减轻轨头扭转，可以采用下压力配置。对于轻轨轧制由于轨头扭转不是主要问题，采用上压力配置以减轻轨底上卫板的负荷。 图3.1 钢轨成品孔开口位置与配置 成品孔尺寸计算 成品尺寸根据产品尺寸和公差及热膨胀系数确定。3.2其他轨形孔设计在全部轨形孔(46个)中的总延伸系数为2.73.2，平均延伸系数1.191.23。成品孔中整个断面的延伸系数从，其它轨形孔则按顺序增加，第一个轨形孔(即切深孔)中的延伸系数为1.31.42。至于轨形孔断面各部分延伸系数分配，则是不均匀的。对于钢轨来说，腰部占的断面面积比例小，不怕腰拉腿。因此，除了成品孔保持腰部、头部和腿部的延伸系数接近相等外，即。其他各孔均采用。其从。轨形孔设计主要是根据各轨形孔各部分变形量逆轧制顺序逐道次确定各轨形孔尺寸。当轨形孔采用斜配时，为减小轴向力，防止轧辊轴向串动，延伸系数必须满足以减小开口腿部、开口头部的侧压。部分各种型号钢轨轨形孔各部分的延伸系数分配实例见表3.1。当得到各部分延伸系数后，即可求得后次道对应部分的面积，即： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） （3-5）表3.1 部分型号钢轨轨形孔各部分的延伸系数分配实例型号各部分延伸系数K1K2K3K4K5K6P65闭口头 开口头 闭口腿 开口腿 腰 部 1.1121.1181.071.051.071.1231.271.11.071.1151.1261.491.121.0951.161.1371.3751.131.1051.241.1631.1671.121.11.261.1201.0911.121.091.275P50闭口头 开口头 闭口腿 开口腿 腰 部 1.0821.07811.081.0551.081.0841.041.1121.0641.171.1451.081.1131.0781.2361.1331.091.1311.091.2551.1311.0871.131.091.2951.1161.08111.1151.081.286P43闭口头 开口头 闭口腿 开口腿 腰 部 1.0431.111.111.051.0891.131.1261.121.051.111.1151.0921.121.0851.2751.1361.1181.13211.0921.2861.1221.091.131.0921.341.1141.0851.1011.08611.3353.3 帽形孔设计帽形孔的作用是为加工轨底和轨头。轨底加工是依靠帽形孔切深度以及扩张和局部大压下所产生的强迫宽展，而形成宽而薄的轨底和提高轨底质量。轨头加工是帽形孔内除对轧件进行垂直压下外，还有一定的倒压，以提高轨头质量。但轨头的侧压虽不宜过大，以免造成咬入团难、轧槽磨损加快和造成产品缺陷。进入第一个轨形孔的帽形孔尺寸设计应满足第一个轨形孔需要，其余帽形孔则无法精确计算，只要通实践经验利用做图的方法得出。为减轻帽形孔头部侧壁局部严重磨损，常采用梯形坯或带槽底斜度的矩形坯。坯料高度。在咬入条件允许时适当取大,具体取值为:3.4 箱型孔型设计箱形孔是钢坯和梯形孔之间的过渡孔型。因此确定箱形孔尺寸时，既要保证钢坯能进孔型、不咬铁丝、不扭转。又要保证梯形孔能充满但又不出耳子。4 60kg/m重轨各孔型数据设计4.1 60kg/m重轨断面尺寸60kg/m重轨端面如图4.1所示图4.1 60kg/m重轨尺寸和部位简图4.2 成品孔型设计A腰部尺寸(1)孔型宽度 （4-1）(2)腰厚因系统采用斜轧孔型，为保证轧件尺寸，在此采用部分负公差。 (取部分负公差)(3)腰部面积 （4-2）B.头部尺寸(1)轨头高(2)开口头和闭口头高由于成品孔头部开口位置在中间，取辊缝S=14.0mm，则： （4-3）(3)开口头和闭口头厚度端部厚度： 根部厚度： (4)开口头和闭口头面积 C腿部尺寸(1)腿高 (2) 开口腿和闭口腿高度端部高度： （4-4）根部高度： （4-5）（3）开口腿和闭口腿厚度腿根厚度：腿中部厚度：腿端厚度：（4）开口腿和闭口腿面积D.孔型垂直中心线位置 4.3其他轨形孔设计4.3.1 成品前孔型设计A.腰部尺寸(1) 孔型宽度取腰部宽展：，则： (2) 腰厚取孔型腰部压下量，则：(3) 腰部面积 （4-6） (4)腰部延伸系数 （4-7）B.头部尺寸(1)头部面积取孔头部延伸系数，则： ， (2)头部高度由于成品孔头部开口位置在中间，所以给以一定的垂直压下量2.1mm，而不给侧压，使其自然充满孔型而不形成耳子。因此，开口头和闭口头高度为： 则：h2开=h1闭+5.1=50.4+5.1=55.5mmh21开=22.5mmh22开=33mmh2闭=h1开-0.9=50.4-0.9=49.5mmh21闭=17mmh22闭=32.5mm取第一成品孔之头部延伸系数：上头u=1.07，头=1.06取第一孔之腿延伸系数 u腿闭=1.1，u腿开=1.05则：F2腿开=863X1.1=956 F2腿闭=863 1.05=905 F2头开=998 1.06=1055 F2头闭=998 1.07=1061 按照头厚设计原则计算出：T21闭=29.8 mmT22闭=39.8mmT21开=29.6mmT22开=39.8mm按照腿厚设计原则得:t21开=10.5mmt22开=14.5mmt23开=25.7mmmt21闭=11.8mmt22闭=15mmt23闭=25.8mm 图4.2 60kg/m重轨成品尺寸4.3.2 孔型设计取B=2.8 B3=136,d=2.5 ,d3=18.5b3开=b2闭+1.5+30.5+1.5+32 mmb2闭=b2开-（-0.5）=30.5+0.5=31 mmh3开=h2闭+7.5=49.5+7.5=57 mmh31开=24 mmh32开=33 mmh3闭=h2开h31闭=22.5 mmh32闭=33 mm取第三孔之u2腿开=1.08u2腿闭=1.12u2头开=1.09u2头闭=1.12则第三孔型之各部面积计算如下：F2腿开=905 1.12=1010 F2腿闭=956 1.08=1030 F2头开=1061 1.12=1188 F2头闭=1055 1.09=1150 按头厚设计原则计算出T31闭=31 mmT32闭=43 mmT31开=30 mmT32开=44.2 mm按腿厚设计原则计算出:t31开=11.2 mmt31开=15 mmt31开=27 mmt31闭=11.6 mmt31闭=15.8 mmt31闭=28mm其他的孔型尺码均同理可以计算出第一个轨形孔与最后一个帽形孔关系（第五与第六孔的关系）第5孔头宽为118mm为了减轻5孔之后的马达负担，因此第6孔之头部不需要太宽 故将第6孔头宽定为112mm，即，b-h=-6mmB-H=128-116=12mm底部B-H=220-176.5=43.5mm咬入角a=26.6度帽形孔是根据前所述原则，使用作图协助确定，现将其咬入角 ，延伸系数 面积减缩等数据列于表4.2表4.2 咬入角与延伸系数和面积缩减量孔型断面积咬入角延伸系数面积缩减第9孔32500301.288700第8孔25200311.297300第7孔1955030.41.295650第6孔15830271.2337204.4 帽形孔设计4.4.1 第一个帽形孔孔型设计(1) 帽形孔高度 取孔宽展量，则帽形孔的高度为： 。（4-8）(2) 帽形孔底宽 拉缩量的取值一般在,在咬入条件允许时,可适当增大其拉缩量, 取第一个帽形孔腿高拉缩量为44.4mm，则帽形孔底宽： 。(3) 帽形孔顶宽 按顺轧制方向第一个轨形孔头部压下量为，根据经验取为5.5mm则帽形孔顶宽： 。(4) 帽形孔腿厚、为使第一个轨形孔中闭口腿不产生楔卡，而开口腿有一定侧压，最后一个帽形孔两边的腿厚、不应相等，即，一般为： ， 。 (5) 帽形孔腿部斜度y为使第一个轨形孔闭口腿充满较好，取帽形孔腿部斜度y近似等于轨形孔腿部斜度x，一般取： ，因而取 （4-8） (6)帽形孔头部侧壁斜度z一般个帽形孔取，因此取。 (7)帽形孔底部凸度f最后一个帽形孔采用底部凸度f的作用是为了减轻第一个轨形孔轨底侧壁的磨损，一般取，因此取。4.4.2 第二、三个帽形孔、孔型设计（1）帽形孔高度 （2）帽形孔底宽 取第一个帽形孔腿部增高量为，则帽形孔底宽： 。（3）帽形孔顶宽 （4）帽形孔侧壁斜度一般各帽形孔头部侧壁斜度取,因此取,腿部斜度在第一个帽形孔的基础上适当增大，取。 （4）帽形孔凸度当孔型系统采用三个帽形孔时，最大凸度值可取，因此取第二个帽形孔的凸度值为，第三个帽形孔的凸度值为。帽形孔轨底楔子主要是把底部逐渐扩张，其他尺寸一般通过作图法确定。4.5 箱型孔型设计 取第一个箱形孔平均延伸系数，由坯料条件得第一个箱形孔出口面积为： （4-9） 设第一个箱形孔出口轧件高度为，则出口轧件宽度为：。（4-10）根据型钢轧机轧制钢坯时扁箱形孔型宽展系数取值范围为，据此验证所设出口轧件高度的准确性：，因此，所设出口轧件高度合理。孔型槽口宽度为孔型槽底宽度为,，。凸度：，辊缝：图4.5 60kg/m重轨孔型系统结论和结束语根据国家标准（GB83001）对60kg/m重轨的断面尺寸要求，结合某钢轨梁的实际生产情况，完成了某钢轨梁厂60kg/m重轨的工艺设计和孔型开发，具体成果如下：(1) 完成了60kg/m重轨从坯料选择到孔型系统的系列工艺设计。(2) 完成了60kg/m重轨的延伸孔、帽型孔、轨型孔、成品孔的断面孔型设计。结束语：在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了重轨的分类和性能；熟悉了孔型设计的步骤；了解了它与其他种类的钢种的区别；以及如何提高钢型性能等等，初步掌握了孔型设计的方法和技术，通过查询资料，也了解了孔型系统设计的原理。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这