110万硅青铜棒材挤压车间设计Word格式.docx
《110万硅青铜棒材挤压车间设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《110万硅青铜棒材挤压车间设计Word格式.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
3.4.1挤压力的计算12
3.5设备负荷计算13
3.5.1工作制度与年工作台时数的确定13
3.5.2设备负荷能力计算13
4工艺流程定额卡16
5车间平面布置图18
5.1车间平面布置18
5.5.1车间平面布置的原则18
5.5.2平面布置的内容18
6参考文献23
1.设计任务书
1.1课程设计题目：
年产量110万吨的铜棒材挤压车间设计
1.2车间的生产规模、生产的品种
（1）车间规模：
年产110万吨铜及铜合金棒材车间
（2）产品品种和规格：
硅青铜棒，直径30mm
生产的产品有各种弹性元件、蜗轮、蜗杆、齿轮、衬套、制动销和杆等耐磨零件。
1.3主要任务
（1）编写工厂/车间设计说明书；
1）生产方案的设计
2）工艺方案的设计
3）设备方案的设计
4）工艺计算与设备负荷计算
5）车间平面布置设计
（2）编制工艺流程定额卡。
（3）按照工程制图及工厂/车间平面布置的相关要求，手绘工厂/车间平面布置1号图纸1张，图纸要求整洁、规范。
（4）课程设计总结。
2.设计的目的和要求
2.1设计目的
车间设计的目的就是为了建设新的企业、扩建或改建老企业。
2.2设计要求
设计的任务要求是对需要建设得企业做出技术和经济得详细规划，确定出企业的生产经济状况，技术经济指标及施工的组织方法等。
具体任务如下：
（1）技术任务
①确定产品品种、规格、质量标准及年产量。
②确定产品的生产方案及生产工艺过程，选取主要设备确定必要的数量。
③选择与计算辅助设备。
④计算完成年计划产量所需的原料，材料及动力消耗。
⑤提出动力、运输、照明、采暖、通风、供水、排水等各项设计要求。
⑥计算车间所需面积，车间内主要设备与辅助设备的布置。
⑦确定厂房形式和主要尺寸，画出车间平面布置图，提出安全环保措施。
（2）组织任务
研究车间的生产劳动组织，确定职工人数及编制，制定劳动定额等。
（3）经济任务
计算及制订基本建设投资额生产预算计划单位产品成本综合技术经济指标。
3.设计说明书
3.1生产方案的设计
（1）产品的品种及规格
这次的设计任务是设计一个年产量为110万吨的硅青铜棒材挤压车间。
产品的品种及规格如表所示：
表3.1-1产品的品种及规格
制品名称
合金牌号
年产量/万t
产品规格/mm
硅青铜棒
QSn1-3
110
Ф30
表3.1-2QSi1-3合金成分及性能表
合金代号
主要成分（%）
机械性能
备注
Si
Mn
Ni
Cu
弹性模量E（MPa）
抗拉强度σb（MPa）
伸长率δ（%）
材料状态
QSi1-3
0.6~1.1
0.1~0.4
2.4~3.4
余量
—
600
12
挤压棒
（2）生产方案
管棒材的传统生产方案主要有以下几种：
1）挤压法：
适合生产厚壁管、复杂断面与变断面的管棒型材等。
此法生产周期短，成品率高，设备少。
2）挤压——拉拔法：
适合生产大直径，薄管壁的管材。
此法的特点：
投资不高、产品质量好，表面精度高。
适合生产规模较小的工厂。
3）挤压——冷轧——拉拔法：
适合于生产薄壁的中、小管及棒型材。
其特点：
生产品种多，质量好；
冷轧变行量大，工序少，生产周期短；
设备复杂，机械化程度高；
投资大。
适于大、中型工厂，采用此法较广泛。
本设计选择挤压法作为生产方案。
3.2工艺方案的设计
根据设计要求，制定了硅青铜棒材生产工艺流程如下：
铸锭→加热→挤压→矫直→切断→酸洗→矫直→切断→检查探伤→入库。
3.2.1锭坯的选择
有色金属熔炼与铸锭车间广泛采用半连续与连续铸造法生产铸锭，铸锭经去除头尾、切断，有的需表面机械加工，作为加工车间的铸锭。
一般情况下，管棒材生产采用圆锭。
锭坯的直径和长度可以根据产品的规格尺寸加以确定：
挤制棒锭坯直径
锭坯长度
各式中D0——锭坯直径，mm；
D——挤制圆棒直径，mm;
L0——锭坯长度，mm；
λ——挤压比；
本棒材加工车间所采用的锭坯尺寸：
（取挤压比λ=53）
采用Φ220mm×
490mm尺寸规格的半连铸圆形硅青铜锭坯作为挤压坯料。
3.3设备方案的设计
3.3.1主要加工设备的选择
金属压力加工车间的生产设备可分为：
主要设备和辅助设备，对主要设备、应在预选的基础上进行必要的设备负荷计算、以及零部件强度校核计算。
对于辅助设备，一般不进行验算，可在主要设备确定后，再确定与之配套的辅助设备。
本次设计采用1500t卧式液压挤压机，主要性能参数如下：
挤压机吨位：
15MN挤压力：
15MN回程力：
1170KN
挤压速度：
0~140mm/s空程速度：
300mm/s回程速度：
400mm/s挤压行程：
1700mm穿孔力：
3200KN回程力：
420KN
穿孔行程：
1720mm挤压筒压紧力：
1120KN挤压筒行程：
300mm挤压筒长度：
815mm传动型式：
水泵站工作压力：
32MPa
3.3.2辅助设备的选择
根据辅助设备在压力加工生产过程中的不同用途和作用，可将辅助设备分为:
1）加热及热处理设备；
2）切断设备；
3）矫直设备；
4）酸洗、清洗设备；
5）起重运输设备。
（1）加热及热处理设备
加热及热处理设备包括均热、退火、淬火及时效等设台。
技工艺用途可概括为三种炉子：
（1）铸锭的加热及均热炉；
（2）半成品和成品退火炉；
（3）成品热处理炉。
1）加热炉
a.炉型选择采用感应加热炉
感应加热炉的炉型有立式和卧式之分，而卧式又分单独加热和连续加热。
对于50Hz的工频感应加热炉是现代化挤压车间日益广泛应用的一种加热炉，因为它具有加热速度快、体积小、耗电低、可完全实现机械化和自动化等优点。
b.炉子尺寸的确定
2）热处理炉
箱式电阻炉的结构比较简单，以电阻丝作为加热元件，备有一台活动的装料小车。
炉膛尺寸：
长7~9m，宽0.9~2m，高0.8~1.5m，功率180~360kw不等。
它适用于铜及其合金的管棒材退火，中小企业使用较多。
（2）切断设备选择
本设计用于生产的切断设备为锯机。
锯机种类很多，常用的有圆盘锯、杠杆式锯切机以及滑座式锯切机等。
圆盘锯结构简单，主要用于锯切φ50mm以下的棒材和小型型材，以及薄壁管材等。
本设计采用圆盘锯作为切断设备。
（3）矫直机选择
矫直机的分类：
有辊式矫直机、压力矫直机以及张力矫直机。
辊式矫直机又分：
板带材辊式矫直机、型材辊式矫直机以及圆管棒辊式矫直机。
圆管棒辊式矫直机分：
立式双曲线辊式矫直机、卧式双曲线辊式矫直机和正弦（回转式）管材矫直机。
双曲辊式矫直机又称斜辊式管棒矫直机，主要用于矫直直径φ300mm以下的管子和直径在100mm以下的棒材。
正弦管材矫直机主要用于矫直外径φ6—16mm的盘管。
圆管棒辊式矫直机工作的特点是当被矫直的材料规格尺寸发生变化时，只要调整上下辊间的距离和倾斜角度即可。
本设计采用圆管棒辊式矫直机。
表3.3.2-1矫直设备工艺性能参数
矫直规格（mm）
Φ10～4
矫直棍数（个）
7
被矫材料σS（Mpa）
≤274
送矫材料最大弯曲度（mm/M）
25
电机功率（KW）
4.5/7.5
矫直速度（M/Sec）
0.62～1.24
（4）酸洗设备的选择
铜材酸洗槽规格见下表。
表3.3.2-2铜合金管棒材用酸洗槽规格
酸槽类别
酸洗槽的尺寸m
酸洗槽内部用的材料
加热装置的材料
长
宽
高
硫酸水洗槽
9
1.42
1.65
耐酸塑料、铅板、耐酸不锈钢、青石、木材
铅管或不锈钢管
（5）起重运输设备
起重运输设备包括起重机、辊道、运输小车以及各种升降设备。
起重机（天车、吊车）主要用于车间原材科、产品、设备或部件的起重和运输。
在加工车间交要是桥式起重机，桥式超重机有双梁、单梁和单主梁之分。
双梁桥式起重机的起重量大、运动速度快。
单梁桥式起重机起重量小、运动速度慢，通常在机修车间使用。
单主梁桥式起重机结构新、重量轻、造价降低。
起重机的起吊重量主要由起吊最重物件的重量来决定。
还要考虑由于车间产量提高起重量增大的可能，在确定起重量大小时还应考虑吊运工具的重量。
起重机的运行速度主要决定于起重机的用途，检修用的起重机运行速度较低，而在成品库和原料仓库吊料用的起重机则采用较大的运行速度。
起重机的工作制度按起重量、远行速度和使用频繁程度分为轻、中和重型三种。
主电室之起重机提升和远行进度要求较慢，宜选用轻型；
安装、检修用的起重机要求堤升和运行速度中等，使用也不太频繁，宜选用中型；
在成品库和成品库与车间内各工序之问的起运机，要求有较大的提升和运行进度，使用较频繁，宜选用重型。
起重机的台数一般可根据经验确定，一般来说，中小型车间每70~100m有一台起重机。
本设计采用6台10t起重机。
3.4工艺计算
工艺计算是确定各种计算产品的工艺流程和初选设备的基础上，根据产品产量的要求，制品的工艺性能以及设备的特点，对各主要设备或工序进行具体的科学分析和必要的理论计算，从而确定出各种产品在各工序的准确而具体的生产工艺流程、工艺参数及其各种消耗定额，并确定各部分及各环节之间的协作配套关系。
工艺计算的内容包括：
主要加工工序的工艺规程的制定；
编制生产工艺流程定额卡；
编制金属平衡表。
3.4.1挤压力的计算
挤压工艺计算主要是挤压力的计算，挤压力是制订挤压工艺规程、选择与
校核挤压机能力以及检验零部件强度与工模具强度的重要依据。
挤压力的计算有皮尔林公式法和工程法理论计算公式，皮尔林公式在推导过程中作了一系列的假设，如主应力面球面假设、平均化假设、塑性变形区金属与挤压筒接触表面上摩擦遵守库仑摩擦定理的假设等。
因此采用皮尔林公式计算的结果与实测的数据比较误差也较大。
采用工程法计算挤压力是简捷方便和实用的。
下面采用工程法理论计算公式进行相关的计算。
挤压力计算公式：
σj=σs
挤压力：
P=σj·
式中
——死区角度（死区与变形区分界线同挤压筒中心线夹角），平模挤压时取
=60°
，锥模挤压时，如无死区，则即
为模角；
λ——挤压系数（挤压比）；
Dt——挤压筒内径；
d1——模孔直径；
——工作带长度；
——未变形区部分锭坯的长度；
σj——挤压应力；
σs——挤压坯料的变形抗力，其值取决于坯料的性质、挤压温度、变形
速度及变形程度；
P——挤压力：
μ1——工作带与坯料间的摩擦系数。
由公式计算得：
挤压力为
故硅青铜棒的挤压可采用15MN的挤压机。
3.5设备负荷计算
3.5.1工作制度与年工作台时数的确定
A工作制度的确定
在选择设备时，计算设备负荷时首先要确定车间工作制度和设备年工作
升级会员 