孔型設計是指將鋼錠或鋼坯在兩個或兩個以上帶槽軋輥間經過若干道次的軋制變形，以獲得所需要的斷面形狀、尺寸和性能的產品，為此而進行的設計和計算工作。
基本介紹
- 中文名：孔型設計
- 外文名：roll pass design
- 內容：斷面孔型設計、軋輥孔型設計等
- 要求：生產成本低等
- 原則：選擇合理的孔型系統等
- 學科：冶金學
相關概念,內容,要求,原則,步驟,
相關概念
(2)軋制面：通過兩個或兩個以上軋輥軸線的垂直平面稱為軋制面。
(3)孔型：兩個或兩個以上軋輥的軋槽，或者一個軋輥的軋槽與另一個軋輥的凸台，對合起來時在軋制面所形成的孔口叫做孔型。
(4)孔型設計：鋼錠或鋼坯只有依次通過一系列孔型的若干道次的軋制變形後，才能獲得具有一定斷面形狀和尺寸的型鋼。把為達到此目的而確定各孔型形狀、計算各孔型尺寸、並把孔型合理地配置在軋輥上以及進行導衛裝置的設計與計算的工作稱為孔型設計，它屬於型鋼軋制時的工具設計。
內容
孔型設計是型鋼生產的工具設計，完整的孔型設計包括三方面：
(1)斷面孔型設計。根據原料和成品的斷面形狀、尺寸和產品的性能要求，選擇孔型系統，確定軋制道次和各道次的變形量以及各道次的孔型形狀和尺寸。
(2)軋輥孔型設計。根據斷面孔型設計確定孔型在每個機架上的分配及其在軋輥上的配置，要求軋件能正常軋制且操作方便，並且其軋制節奏時間短，軋機的生產能力高，成品的質量好。
(3)導衛裝置及輔助工具設計。導衛裝置及輔助工具設計是指根據軋機特性和產品斷面形狀特點設計出相應的導衛裝置，以保證軋件能按照要求順利地進出孔型，或使軋件進孔型前或出孔型後發生一定的變形，或對軋件起矯正或翻轉作用等。而其他輔助工具則包括檢查樣板等。
要求
孔型設計是否合理，直接影響到產品質量、軋機生產能力、產品成本和勞動條件等。
通常合理的孔型設計應滿足以下要求：
(1)保證產品質量符合技術標準和用戶要求。這主要包括斷面形狀正確、尺寸公差合格、表面光滑、機械性能合乎要求。
(3)軋機有較高的生產效率。應使軋制過程易於實現自動化、機械化，便於調整和操作，使軋機具有最短的軋制節奏和較高的產量。
(4)設計的孔型應符合生產車間的具體工藝及設備條件，充分考慮車間各主、輔設備的性能及其布置情況。不能盲目地將其他車間使用的孔型，搬到某一車間去，這可能不適用。在孔型設計過程中，應理論聯繫實際，在充分掌握車間設備工藝特點的基礎上依據孔型的基本原則，做出正確的孔型設計。
原則
為了得到一套合理的孔型系統，在設計過程中應注意遵循下述設計原則：
(1)選擇合理的孔型系統。選擇合理的孔型系統是孔型設計的關鍵環節之一。孔型系統合理與否直接影響到軋機的生產率、產品質量、各項消耗指標以及生產操作等。通常在設計新產品的孔型時，應根據軋件的變形規律，擬定出各種可能的孔型系統方案，通過充分的對比分析和論證，從中選擇合理的孔型系統。
(2)充分利用鋼的高溫塑性，把變形量和不均勻變形儘量放在前幾道次，然後順軋製程序逐道減小變形量，這樣對軋製成形過程有利。
(3)儘可能採用形狀簡單的孔型，專用孔型的數量要適當。
(4)在多品種的型鋼軋機上，多選用共用性好的孔型。
(5)各機架間的道次數分配、翻鋼及移鋼次數和程式應合理。
(6)軋件在孔型中力求有良好的穩定性。
(7)孔型在軋輥上有合理的配置，便於軋機調整且有較強的共用性。
步驟
一、收集和了解有關的原始資料
收集和了解必要的原始資料是孔型設計的重要工作，其主要內容有：
(1)了解產品的技術要求和技術標準。這包括產品的斷面形狀、尺寸、允許公差、表面質量、金相組織和性能要求等。有時還應了解用戶對產品的使用情況及其特殊要求。
(2)了解原料條件。掌握已有的鋼錠或鋼坯的斷面形狀和尺寸，或者按照產品要求重新選定坯料尺寸。
(3)了解軋機的性能及其他設備條件。這包括軋機的布置形式、機架數目、軋輥直徑、輥身長度、軋制速度、電機能力以及加熱爐、移鋼機和翻鋼設備、工作輥道與延伸輥道、剪機或鋸機的性能等。
(4)了解國內外生產該產品的有關生產工藝情況。這包括生產方式、選用的孔型系統、變形係數的範圍以及生產該產品的難點、存在的問題等等。只有充分地研究和借鑑國內外的先進經驗和方法並結合具體的實際情況，才能進行合理的設計。
二、選擇合理的孔型系統
通常，對於新產品應了解類似產品的軋制情況及其存在的問題，作為新產品孔型設計的依據之一；對於老產品應了解該產品在其他軋機上軋制情況及存在問題。同時還應考慮與其他產品共用孔型的可能性，擬定出可能採用的各種孔型系統方案，在分析對比的基礎上，確定較為合理的孔型系統。
三、確定坯料斷面尺寸與總的軋制道次
在一定的設備和工藝條件下，正確地確定坯料斷面尺寸與軋制道次，涉及到確定總變形量及分配各道次的變形量。在孔型設計中可用延伸係數來表示變形，確定總變形量和道次。
四、各道次變形量的分配
在總的變形量和道次確定以後，需要將總的變形量合理地分配到各個道次上，在分配道次變形量時應綜合考慮金屬的塑性，咬入條件，軋輥的強度，電機的能力和孔型的磨損等因素。根據實際生產的經驗，分配道次變形量的主要原則是：
(1)軋制開始時，軋件高溫氧化鐵皮厚，摩擦係數低，咬入困難，而高溫時鋼塑性較好，變形抗力低有利於軋制，此時主要考慮咬入條件的限制。
(2)隨氧化鐵皮的脫落，咬入條件改善，溫降不多，變形量可增大，隨變形量不斷增大，並達到最大值，這以後隨著變形抗力增大，軋輥強度和電機能力成為限制變形量的主要因素，因而變形係數逐道減少，
(3)最後幾道主要考慮到產品幾何尺寸的要求和減小孔型的磨損，宜採用較小的變形量。
(4)在實際生產中，需針對不同的生產工藝條件做具體分析，進行合理的道次變形量的分配。例如在連軋機上軋制時，因軋速逐漸升高，軋件溫度變化小，因此連軋各道次的延伸係數可取相等或近似相等。
五、孔型的尺寸確定
根據各道次的延伸係數，計算出各道次軋件的斷面積，然後根據所計算出的斷面積及變形係數的關係確定軋件的尺寸。並在此基礎上確定孔型的尺寸，繪製出孔型圖。在利用經驗法直接構孔時，可先不計算出軋件的尺寸，而直接確定出孔型的尺寸。
六、其他工作內容
(1)配輥。將設計好的各孔型按一定的規律配置在軋輥上，並繪製出配輥圖。
(2)必要的校核。根據具體的實際情況進行必須的校核工作，通常校核的內容有：咬入條件、軋輥強度、電機負載能力、孔型的充滿度和軋件在孔型中的穩定性等。
(3)軋輥的輔件設計。根據孔型圖和配輥圖來設計導衛、圍盤、檢測樣板等輔件。
