刘成成年产量万吨黄铜管挤压车间设计

{生产现场管理}刘成成年产量万吨黄铜管挤压车间设计铜陵学院毕业设计目录摘要1Abstract2第1章概述-1-1.1我国铜材加工的生产现状及发展趋势-1-

1.1.1我国铜行业发展情况-1-1.1.2我国铜制品的不断发展发展-1-

1.1.3科技创新引领我国铜加工业的高速发展-2-1.2挤压生产的发展与现状-2-1.3挤压法的优、缺点-3-1.4本设计的内容及意义-4-第2章挤压工艺设计-5-2.1H68黄铜的性能分析-5-

2.1.1H68的化学成分-5-2.1.2H68物理性能-5-2.1.3H68的力学性能-5-2.2挤压工艺设计-6-2.2.1挤压生产工艺流程简图-6-2.2.2挤压方法-6-2.2.3挤压工艺参数确定-6-2.2.4挤压时的润滑条件-9-2.2.5锭坯尺寸选择-9-第3章挤压设备的计算与选择-11-

3.1挤压力及挤压设备-11-

3.1.1影响挤压力的主要因素-11-

3.1.2挤压力计算-11-3.1.3挤压设备的选择-13-3.2挤压工具及其设计-14-

3.2.1挤压模及其材质的选择-14-

3.2.2挤压垫设计-20-3.2.3挤压杆设计-21-3.2.4挤压筒设计-22-第4章辅助设备的选择-26-

4.1加热设备的选择-26-铜陵学院毕业设计4.2供锭机构的选择-26-4.3冷却设备的选择-26-4.4切断设备的选择-26-4.5矫直机的选择-26-第5章车间劳动定员-27-5.1车间劳动定员-27-5.2车间的劳动定员-27-第6章车间的组成和平面布置-28-6.1车间平面布置原则-28-6.2车间平面的主要内容-28-6.2.1金属流程线的布置-28-6.2.2生产设备的布置-28-6.2.3车间内通路的布置-28-6.2.4仓库面积的确定原则-28-第7章主要技术经济指标和设计遗留问题-30-7.1设计中主要技术经济指标-30-7.2设计遗留问题-30-总结-31-参考文献-32-致谢-33-铜陵学院毕业设计插图清单图2-1管材挤压产生工图艺流程..................................................................................................6图3-1挤压力分量与模角的关系................................................................................................11图3-2部分分流孔的数目、大小和排列....................................................................................16图3-3分流桥横断面形状............................................................................................................17图3-4模芯的结构形式................................................................................................................17图3-5焊合室的结构形状............................................................................................................18图3-6公用分流孔示意图............................................................................................................19铜陵学院毕业设计图3-7挤压垫的结构形式............................................................................................................21图3-8挤压杆结构........................................................................................................................22铜陵学院毕业设计插表清单表1-12010年~2011年我国铜行业生产、消费及净进口情况...................................................1表2-1H68的化学成分...................................................................................................................5表2-2H68的物理成分...................................................................................................................5表2-3H62黄铜的力学性能...........................................................................................................5表2-4挤压法分类..........................................................................................................................6表2-5热挤压时金属材料的工艺参数值......................................................................................7表2-6挤压时锭坯加热温度..........................................................................................................8表2-7铜挤压时的金属流出速铜陵学院毕业设计率..................................................................................................8表2-8挤压筒与锭坯的间隙值....................................................................................................10表3-1挤压机的分类应用表........................................................................................................13表3-2常用工模具材料................................................................................................................14表3-3焊合室高度与挤压筒内径的关系....................................................................................18表5-1车间劳动定员综合表........................................................................................................27表7-1车间综合技术经济指标....................................................................................................30铜陵学院毕业设计年产4万吨H68黄铜管挤压车间设计摘要有挤压技术和轧制技术。本次设计为年产4万吨H68mm303mm为带润滑正向挤压。设计主要内容包括：总结我国铜材加工行业的现状及发展、标。本次设计挤压力为38.84MN。考虑到制品质量，挤压模为平面分流模。在计算模具厚度时，确定模具的危险截面，利用弯矩得出模具厚度。关键词：H68黄铜；挤压技术；车间设计；挤压工艺；挤压模具铜陵学院毕业设计Withanannualoutputof40000tonsofH68brassextrusionworkshopdesignAbstractCopperandcopperalloyhavebeenwidelyusedinaerospace，aviation，electronics，electricpower,information,energy,machinery,metallurgy,construction，transportationandotherprocessingtechnologyofcopperalloymaterialsisthemainmethodtocontrolandimprovethematerialshape,structure,performanceandprocessingmethodsforpipeprocessingproductionofcopperalloymainlyincludeextrusiontechnologyandrollingtechnology.Thisdesignisaboutanannualoutputof40000tonsofH68brasstubeextrusionworkshop,inwhichtheextrusionprocessisthemostimportantpartinthebilletsizeandtheextrusionproducts’sizearemmand30×3mm,extrusionequipmentissingle-actinghorizontalextrudingmachine，andtheextrusionmethodislubricationforwardcontentsofthedesignmainlyincludes：summarizingthepresentsituationandthedevelopmentofChina'scopperprocessingindustry，designingextrusionprocessparameters(extrusionratio，thesizeoftheingotbillet，extrusiontemperature，extrusionspeed，extrudingmachineselection，etc.)，extrusionpressurecalculationandextrusiondiedesign，(extrusiondie，extrusiontube，extrusion，铜陵学院毕业设计extrusionrodandotherponents)designandcalculation，theselectionofauxiliaryequipment，andformingworkshoplaborcapacity，theworkshoplayoutandmaintechnicalandeconomicindicators.Theextrusionforceofthedesignis38.84thequalityoftheproducts,theflatdieischosenasextrusioncalculatingthethicknessofthemold,itisobtainedbythedangeroussectionofthemoldandbendingmoment.Keywords：H68brass；extrusiontechnology；plantdesign；extrusionprocess；extrusiondie铜陵学院毕业设计第1章概述1.1我国铜材加工的生产现状及发展趋势1.1.1我国铜行业发展情况2011年12月，我国开采的铜精矿含铜量为113.93万吨，比以往调高11.07%，加工铜材产量935.87万吨，比以往增加11.45%，生产精铜的质量为517万吨，总体取得较大的成果。近几年我国铜材发展情况如表1-1所示。年度项目铜精矿精铜加工铜材生产量115.6457.31009.32010年消费量261.7610.01049.5净进口量646.43288.340.2生产量123.7517.0935.92011年消费量195.4733.0——净进口量581.3227.326.0（1）消费量和年产量持续保持稳定增长。我国在十一五期间，精铜产量从260万吨（2005年）增加到458万吨（201012%。大于同一时间的GDP15%3742005753万吨。我国铜加工产品的消费量和产量持续保持较快的增长速度。（2）铜矿资源实现较大的发展。近几年来由于铜材价格一直上升的影响，藏冈底斯铜矿成为我国最大的铜矿床，资源储量高达1200万吨以上。（3）铜矿产冶炼企业的生产规模不断矿大，产业密集度进一步增加。江西铜业集团在2011年生产105为35万吨。生产规模不断提高的同时，冶炼企业密集度也不断增大。2011年，-0-铜陵学院毕业设计我国铜材冶炼企业CR产量指标为0.631，HHI（Herfindahl-HirschmanIndex）为911，与中等密集水平向接近。（4）铜材生产工艺水平与装备有了进一步的提高。在近几年，由于我国经业的高速发展。1.1.2我国铜制品的不断发展发展近几年来，我国铜产品品种发生了较大的变化，新产品和新材料不断出现，场享誉国内外。（1）空调和制冷设备超波、超细、高精度、复杂齿形以及高清洁度的产量不断增加。（2）建筑用铜气、水管、采暖管在我国的应用不断加大。（3）冷凝器用铜合金管随着电力工业的不断发展，虽然受到不锈焊接铜管工行业的应用也不断增加。（4）焊接用带材大多用于铜包铝线材的生产，品种规格为0.38×132mm，其要求具有严格的宽度公差和较高的导电率。（5）桐线杆已成为作为线材坯料的重要产品。合金线用铜杆大多使用水平连铸方法生产，主要产品有异形线、高速列车导线等-1-铜陵学院毕业设计（6）无铅环保型铜及铜合金新材料、高导电材料以及各种大长度异形铜材生产实现较大的进展。1.1.3科技创新引领我国铜加工业的高速发展近60年来，我国铜加工行业由小变大、由弱到强，尤其是在十一五期间迅速发展，七年来，产量居世界第一位。2012年我国铜材产量为世界的一半以上。已经达到世界先进水平。（1）工艺技术的主要成果有许多技术已经达到世界先进水平。（2）装备技术的主要成就我国自主研发的铜材加工技术装备有较高的性价比，使项目投资显著减小，逐渐在我国铜材加工企业得到应用，拜托了完全依赖国外先进生产装备的局面，要技术装备成果有：我国铜及铜合金感应熔炉已经潜流话、连体化，具有节能、-2-铜陵学院毕业设计完全国产化；管棒型材的生产装备也已经基本上国产化。（3）铜材加工技术的创新节能、环保、提高成品率以及产品质量、增加产品品种、使生产成本降低、工生产提供了强有力地技术保证。1.2挤压生产的发展与现状机的出现是在1797年，是一位英国人为了生产铅管而发明的，然后经过不断的软金属。后来技术条件不断发展，在1894年第一台挤压黄铜等硬金属的挤压机产的急剧发展，主要体现在以下方面。（1）挤压机的性能不断提高、生产自动化水平显著调高。挤压机实现自动的使用使加工生产效率很大程度上提高，甚至在某些生产线实现无人化操作。（2）产品规格和品种不断增加。挤压制品的品种不断扩大，从开始的简单铜、钢等。-3-铜陵学院毕业设计（3）挤压生产过程不断强化，不断出现新的挤压技术。例如，在挤压有色合金挤压方面，通过控制金属流出速度，避免在制品表面上有周期性裂纹产生，发明了等温挤压技术，使用润滑挤压和冷挤压技术技术，使挤压速度显著提高。水封挤压、真空挤压和惰性气体保护挤压。（4）理论研究有突破性的进展。由于当时只是看中技术的可行性以及生产效率，对其理论依据没有过多的研究。对理论研究最早开始于H.C.库尔纳科夫，产前模拟实验，结合模拟情况改进工艺等使挤压理论不断向前发展。1.3挤压法的优、缺点加工方法有如下优点：（1）工作条件为三向压应力状态，使锭坯塑像最大化的发挥出来。对于硬质金属材料的挤压是非常有力的。由于挤压的应力状态充分发挥了金属的塑形，因而金属可以承受很大的塑形变形，挤压比可达到50或者更大。（2）生产不同产品不需要更换设备。操作方便、简单，工作时间短。挤压法比较适合生产小批量、多品种、规格的挤压产品。（3）挤压法不但可以生产简单断面的管、棒、型材，还可以在一台挤压设备上生产复杂断面的挤压制品。（4）挤压质量好，尺寸精确、缺陷少。-4-铜陵学院毕业设计（5）生产自动化高、比较容易管理。一种加工方法不可能只有优点而没有缺点，所以挤压法也存在一定的缺点：（1）锭坯利用率不高，如挤压后一般留有压余量、组合模具挤压时的金属集合损失不同。（2）加工速度低，辅助时间长。挤压时，锭坯变形程度较大以及较大的外摩擦可能达到金属的脆性温度区，会引起挤压制品表面出现裂纹而成为废品。（3（4）工具消耗较大。1.4本设计的内容及意义4万吨H68黄铜管挤压车间设计，主要包括挤压车间工艺设计、主要设备的计算与选择、辅助设备选择和车间平面布置等方面的内容。自己全面考虑问题的能力，时理论知识转化为实践能力，将来能够更好地工作。-5-铜陵学院毕业设计第2章挤压工艺设计2.1H68黄铜的性能分析铜和锌的铜基合金称为黄铜，普通黄铜的含锌量大都在40%内，且锌大量固Zn<36%黄铜（α+βZn为36~46.5%黄铜含Zn为46.5~50%。本设计采用黄铜为H68,含Zn量为32%，即单相黄铜（α晶内偏析不严重，在快冷条件下，α黄铜的铸态组织会析出少量的β相。加工和退火状态时，带双晶的等轴α晶粒大小与冷加工率和退火时间、温度有关。α黄铜塑性很好，可冷热加工，其室温伸长率随锌含量增加而增大，到30~32%析，进一步改善室温塑性。2.1.1H68的化学成分H68的化学成分见表2-1。化学成分/%牌号CuFePbNiZn杂质总和产品形状H6866.5～68.50.150.080.5余量0.5板、带、管、棒、线2.1.2H68物理性能H68的物理性能见表2-2。牌液相点固相点密度线膨胀热导率电阻率电阻温度系与HPb63-3比号/℃/℃/(g/cm系数/J.(cm.s数/℃2较的可切削性3α/*10.℃)-1(20～100℃)/%4/℃-1(-6-铜陵学院毕业设计20～300℃)H689399108.520117.230.0640.001530表2-2H68的物理成分2.1.3H68的力学性能H68黄铜的力学性能表2-3。抗拉强度屈服强度伸缩率布氏硬度牌号弹性模量σb/MPa硬E/×1000MPa软σa/MPa弹性极限疲劳强度软硬软硬软硬δ/%软硬HB软硬态态态态态态态态态态态态H6810.63206609052070500120150553--150表2-3H62黄铜的力学性能2.2挤压工艺设计2.2.1挤压生产工艺流程简图→挤压→冷却→切头尾→矫直→切定尺→检查→入库。流程简图如图2-1所示。铸加挤冷切矫切检入锭热压却头直定查库2.2.2挤压方法2-4。-7-铜陵学院毕业设计空心的也可以是实心的。表2-4挤压法分类分类特征分类正向挤压挤压方向反向挤压侧向挤压平面变形挤压变形特征轴对称变形挤压一般三维变形挤压无润滑挤压润滑状态常规润滑挤压（润滑穿孔针挤压、普通润滑剂全润滑挤压）特种润滑挤压冷挤压挤压温度温挤压热挤压（普通热挤压、等温挤压）挤压速度低速挤压、高速挤压、冲击挤压综合所述，本次设计为管材挤压，选择挤压方法为正向热挤压。2.2.3挤压工艺参数确定——速率前提，对挤压进程的节制十分重要。-8-铜陵学院毕业设计数值见表2-5。金属材料挤压温度/℃挤压比流出速度/m•s-1单位挤压力/MPa纯铜820~91010~4000.1~5.0300~650铜及铜合金α+β10~13%Ni白铜650~840700~78010~40010~2000.1~3.30.1~1.67200~500600~80020~30%Ni白铜980~100—0.1~0.6500~8502.2.3.1挤压温度（1）金属与合金的可挤压性在高温条件下金属的变形抗力与塑形两个指标。选择金属加热温度主要在熔点温度的0.75~0.95状态下的表面性质，防止锭坯表面过度氧化和粘接。（2）制品质量要求向上也存在偏差。制品断面尺寸出现波动时，首先检查与调整锭坯的初始温度，-9-铜陵学院毕业设计无法及时调整时应控制挤压速度。技术。品表面质量恶化。因此，此类金属合金应在较低的温度下加热。（3）挤压温度控制值求等指标，同时还应估计到挤压过程中的金属热量平衡关系。铜及其合金在不同挤压条件下的实际挤压温度见表2-3。本次设计为H68黄铜挤压，根据表2-5、表2-6选择挤压温度为700℃、锭坯原始温度为800℃。表2-6挤压时锭坯加热温度金属种类合金及牌号锭坯原始温度/℃棒材管材挤压筒温度/℃H68，HSn70-1700~750780~840H62，HSn62-1640~690700~760铜黄铜HFe59-1-1HPb59-1HAl77-2HMn57-3-2HSi80-3——580~630750~800580~630720~770——580~630770~820——600~650350~4002.2.3.2挤压速率和金属流出速率vgv=λvg，此法最常用、最直观；金属的变形速率ε，此方法实际生产中不用。-10-铜陵学院毕业设计定金属流出速率，铜及铜合金允许的金属流出速率如表2-7所示。表2-7铜挤压时的金属流出速率（m/min）<40=40~100>100金属材料管材棒材管材棒材管材棒材H68、HAl77-22.4~6.02.4~6.02.4~6.02.4~6.02.4~6.2.4~6.0H90、H8512~4812~60————————H62、HPb59-142~4824~90120~14036~180——60~240根据上述可知，挤压金属为H68黄铜、挤压比120、挤压成品为管材，所以挤压金属流出速率为2.4~6.0m/min，本设计取3m/min。2.2.3.3挤压比挤压比一般依据挤压生产工艺流程来确定，其值一般控制在6~100范围内。（1）金属与合金的可挤压性选择适合的挤压比，可以防止挤压成品产生裂纹和表面粗糙。（2）制品质量要求挤压比不得小于10~12。挤压后需要继续加工（如轧制、锻造、拉伸、弯曲等）的坯料，挤压比一般不小于5，挤压制品为了获得加好的表面质量，挤压比不得小于20-11-铜陵学院毕业设计取较高的挤压比。（3）挤压比与挤压机的吨位有关，吨位越大挤压比可以大些。（4）不同的挤压方式挤压比也不同，如带润滑挤压时大些；反向挤压时大些（5）模具结构不同挤压比也不同，组合模较平模大些。（6）锭坯尺寸也会影响挤压比的大小，锭坯越长挤压比越小。根据以上分心以及式2-1计算可知挤压比为120。2.2.4挤压时的润滑条件力的3~4高，同时减小锭坯温度的下降、保证挤压温度以及适当减小挤压能耗。挤压铜及铜合金管棒材时，使用的润滑剂一般是45号机油和20~30%鳞片状30~40%5~9%采用带润滑挤压，选择45号机油作为本次设计的润滑剂。2.2.5锭坯尺寸选择-12-铜陵学院毕业设计大直径使金属几何损失增加。反之，金属几何损失减少。2.1.5.1锭坯直径的选择用实心圆柱锭坯。机的挤压筒直径、两者之间的间隙、锭坯加热膨胀系数等。本设计锭坯与产品尺寸已经给定，计算挤压比采用式2-1计算：（2-1）式中F锭—锭坯断面积；F制—制品断面积；按照设计任务书可知锭坯直径280cm，产品尺寸为30×3mm，则挤压比=120。根据表2-8挤压筒与锭坯的见间隙值取5mm，所以挤压筒直径为290mm。表2-8挤压筒与锭坯的间隙值挤压机挤压筒直径间隙值/mm类型吨位/MN/mm≤1001～3卧式—100～3005≥300101～5立式675～1201～22.1.5.2锭坯长度选择（2-2）LLL0(123)Kh-13-铜陵学院毕业设计式中：—成品长度，mm；—切头长度，mm；—切尾长度，mm；—挤压比，120；—压余厚度，全润滑时=3mm左右，无润滑时=25～60mm；—挤压填充系数，=1.07～1.15本次设计锭坯长度1000mm。-14-铜陵学院毕业设计第3章挤压设备的计算与选择3.1挤压力及挤压设备其的影响。平时所说的挤压力为挤压突破压力即Pmax。挤压力是制定挤压工艺、选择与校核挤压设备与工模具的强度的重要依据。3.1.1影响挤压力的主要因素：（1）挤压力与材料抵抗变形的有关，抵抗能力越强挤压力越大；（2（3粗、长的锭坯，挤压力大；（4）挤压比越大挤压力也就越大，一般来说两者成正比关系；（5）变形温度主要是通过变形抗力的大小对挤压力产生影响。随着温度增大，金属软化，变形能力增大，挤压力变小。（6）挤压速率也会影响到挤压力，内因也是由于变形能力的影响。在相同情况下，挤压力随挤压速率直线增大。（7）由于摩擦的存在阻碍锭坯的运动会增大挤压力。-15-铜陵学院毕业设计图挤压力分量与模角的关系（8）模角增大会使锭坯在变形区会产生附加弯矩增大，同时又会降低变形角使得挤压力最小，即最佳模角。一般情况下，最佳模角根据模子结构而变化。最佳模角确定如图3-1所示。3.1.2挤压力计算280×1000mm的锭坯挤压成30×3mm的铜管。挤压筒D0=290mm；挤压温度Tj=700℃:；挤压比=120；。采用皮尔林公式公式计算挤压力。皮尔林公式在结构上由四部分组成，其表达式为：P＝Rs＋Tt＋Tzh＋TgRs—使锭坯产生塑性变形的力；Tt—抵消挤压筒内壁的摩擦力；Tzh—抵消变形区内壁的摩擦力；Tg—抵消工作带对其产生的摩擦力。（1）使锭坯产生塑性变形的力Rs（3-1)式中D0—挤压筒内径，mm；SzhS—zh1-16-铜陵学院毕业设计究者认为，挤压时的变形程度很大，建议采用几何平均值确定值，即：（3-2）S05450.50.zhb22.5MPa锭坯经过变形区的时间ts：（3-3）t[(0.35)(0.138)]/122sDD01j式中λ—挤压比,120；—金属流出速度，本设计中取为0.05m/s；D0—挤压筒直径,290mm；—制品直径,30mm。t代入数据得：=2.116ss根据上述计算得到挤压比以及锭坯经过变形区ts确定硬化系数Cy可Cy＝3.42。带入公式（3-2）得：MPaS将41.6MPa代入公式（3-1）得：Rs＝11.71MNzh（2）抵消挤压筒内壁的摩擦力（3-4）式中—为填充挤压后的锭坯长度，L0＝LpD2p/D20=932mm；St—金属塑性剪切应力，润滑挤压时St==22.5MPa；ft—为摩擦系数。润滑挤压时可取ft＝fzh＝0.25；代入公式得：=3.14×0.29×0.932×0.25×22.5=4.78MN（3）抵消变形区内壁的摩擦力Tzh；-17-铜陵学院毕业设计（3-5）式中D0—挤压筒直径，mm；d1—成品内径，mm；D1—成品外径，mm；代入数据得：Tzh==20.82MN。（4）抵消工作带对其产生的摩擦力；（3-6）式中fg—工作带壁上摩擦系数，带润滑挤压时取0.25；hg—工作带长度；Szh—变形区出口处金属塑性剪切应力。代入数据得：==1.53MN所以求得挤压棒材时的总挤压力：=38.84MN3.1.3挤压设备的选择动挤压机是当前D-dT1.57（）SDln012机用的较为广泛，zh0-zhDd113-1所示。表3-1挤压机的分类应用表分类方式类型能力范围/MN挤压主要品种-18-铜陵学院毕业设计机械传动小型短小冲挤或挤压件按传动方式油压（油泵直接传动）4.9~127.4管、棒、型材水压（水泵蓄势器集中传动）4.9~196.0管、棒、型材按结构方式立式5.88~9.8管材卧式4.9~196管、棒、型材单动（不带穿孔系统）4.9~98型、棒材按穿孔系统双动（带穿孔系统、内置式）4.9~196管、棒、型材双动（带穿孔系统、外置式）4.9~196管、棒、型材正向挤压4.9~196管、棒、型材按挤压方式反向挤压4.9~98优质管、棒、型材联合挤压（正、反向）14.7~137.2管、棒、型材按行程距离短行程4.9~117.6管、棒、型材标准行程4.9~196管、棒、型材按装料方式前装料短行程4.9~117.6管、棒、型材后装料标准型4.9~196管、棒、型材吨位应大于计算的挤压力，故本设计中选用的挤压机最大挤压力定为50MN。3.2挤压工具及其设计品的影响不是太大。3.2.1挤压模及其材质的选择-19-铜陵学院毕业设计环形通道而形成管材。时应视实际情况而定。表3-2列举了两种模具钢的性能。表3-2常用工模具材料钢号成分（%）试验温度/℃σb/MPaσ0.2/MPaΨ/%δ/%HB热处理工艺0.55C30011509904711.03515CrMnMo1.51Mn0.67Cr4005001010780860690618611.117.5311302850℃油淬+600℃回火0.26Mo6004304108426.72350.30C3004293Cr2W8V0.23Cr8.65W0.29V40050060015201430128013731363155.68.34294053251100℃油淬+550℃回火种即3Gr2W8V。3.2.1.1平面分流组合模工作原理及其特点-20-铜陵学院毕业设计中挤出来，形成成品的形状。平面分流模的主要优点：（1）可挤压双孔或多孔的管材和断面形状较为复杂的空心型材，也可以同时挤压多根管材或空心制品，桥式舌型模则很难实现甚至难以实现；（2）对于半空心型材，由于其悬臂梁多大，采用分流模较为合理；（3）更换方便，模具容易加工，生产成本较低；（4）挤压余量较小，材料与模具容易分离；（5）可以根据用户需求，截取不同尺寸的成品；（6）挤压一些复杂空心型材时，可以改变分流孔的大小、形状和数目来保证成品的质量，其他模具则较难实现。（7）带有锥度分流孔带可以降低挤压力，提供较大的变形量。平面分流模挤压的缺点：（1）焊缝较多，制品的组织和力学性能有一定的影响；-21-铜陵学院毕业设计（2）模子有较高的精度要求，挤压多空管材是上下模中心线要对中；（3）挤压力比平面、桥式舌型模模大；（4）有残料、修模不方便。3.2.1.2平面分流模的结构设计（1）分流比分流比是指水龙头孔的面积∑FK分的比例部分F区类型,即:K=∑K点/F型,分流比的大小直接影响金属流动阻力的大小,产品成型和焊接质量。高锰酸钾值越大,金属流动和焊接在一起,也可以降低挤出压力。k值越小,挤压的变形阻力越大,挤压模,挤压生产的使用都是不利的。一般来说,在保证模具的前提下有足够的强度,K:挤压空心概要的10~30;挤压管比5~10。这个设计同时挤压两个管道,分流比8。（2）分流孔分流孔平面分流组合模型的基本结构,分流孔的形状,断面尺寸,数量和不同的安排,直接影响挤压产品的质量,挤压和模具使用寿命,必须为每个特定的产品设计具体的分流孔。如图3-2状则采用扇形和异型分流模。对于直径较小的管材一般采用2或32~3个扇形分流4个以上的异挤压力。-22-铜陵学院毕业设计属的各分流孔的中心圆直径应大致等于0.7D筒压力最小，模具强度较高。对于型材断面形状非对称空心型材或异形管材来说，其它部分的分流比，以利于金属空心制品来说，均衡流动。另外，分流孔的布置应尽量与制品保持几何相似性。两心排列，分流孔的中心圆直径200mm。根据分流比计算可得分流孔的总面积为2036mm2，分流孔直径=36mm。（3）分流桥度都会产生明显的影响。分流桥的结构可分为两种，一种是与上模连为整体的，分流模。分流桥的宽度BB应选择得小些，但从改善金属流动均匀性来考虑，模孔最好受到分流桥的遮蔽，则B应选择得宽些。一般取：B=b+（3~20）mm，b模孔型腔宽度，制品外形及内量设计得短而窄。-23-铜陵学院毕业设计3-3合角α＝30°α＝45°或60º；桥底圆角R＝2~5mm。分流桥的高度h桥：分流桥的高度直接影响挤压力的大小和模具的强度，一般在保障模具的强度下，h桥越小越好，以便减小挤压力。分流桥选择横断面选为矩形倒角形式，焊合角45°，最小分流桥宽度为20mm，分流桥的高度经过粗略计算校核后选定为150mm。模芯锥台式、凸台式三种基本结构形式，如图3-4所示。的强度高，在挤压过程中稳定10mm＜b＜20mm时多采用锥台工较容易。模芯宽度b>20m时工。a——凸台式；b——锥台式；c——锥式1~3mm，大吨位挤压机可超出模芯工作带10~12mm。-24-铜陵学院毕业设计本设计中管材内径为24mm，大于20mm，所以选择凸台式模芯结构，模芯的L芯=（34+10+10）=54mm。（5）焊合室3-5所示。对于管材较大且断面较复体相似的异形焊焊合室的合理选择焊合室高度起足够的a——b——c——焊合室剖面图反压力使焊合力不高度过大3-3。表3-3焊合室高度与挤压筒内径的关系挤压筒直径/mm90~200150~200200~300300~500750-25-铜陵学院毕业设计焊合室高度/mm10~1520~2530~3540~4540~80本设计挤压筒内径为290mm，所以焊合室高度为30~35mm，取34mm。3-6所示，公用分流孔直径=65mm。（6）模孔尺寸设计综合考虑来进行设计和计算。平面分流模的模孔尺寸可按式（3-73-8）计算：A=A0（1+k3-7）B=B0+（3-8）式中A—模孔长度，mm；B—模孔宽度，mm；A0—圆管外径，mm；B0—型材壁厚，mm；K—模孔裕量系数，本设计为黄铜：1.0~1.2，取1.0；—型材或壁厚的正偏差值，mm，当B0≤3m，0.1mm；当B0＞3mm时，0.2mm。本设计取0.1mm。带入数值计算可得A=60mm；B=3.1mm。-26-铜陵学院毕业设计（7）模孔的工作带长度工作带又称定径带，是用于稳定制品尺寸和保证制品表面质量的关键部分。且挤压力将升高。因此根据实践得挤压黄铜时，工作带取8～12mm，本设计中取为10mm。（8）模孔空刀设计2mm时，可2mm时，或带有悬臂处和危险断面处，采用斜1º~3º计壁厚尺寸大于2mm，所以选用直角切口空刀。（9）模具外形尺寸根据经验，对于管材，一般模子的外径D=1.1D筒，挤压筒的内径为290mm，则D=319mm，考虑模子标准化问题，取模具外径为310mm。模子上模厚度取150mm，下模厚度取94mm，所以模具的组装厚度：H=H上+H下=244mm。3.2.1.3平面分流模的强度校核有金属进入以及金属充满分流孔和焊合室后开始从模孔挤出这两个时间。因此，危险断面处被剪断。-27-铜陵学院毕业设计（1）分流桥弯曲应力的校核按两端固定，均匀载荷的简支梁计算，校核分流桥的最小高度Hmin：（3-9）Hlpσ]b式中Hmin—分流桥的最小高度；l—l=200mm；p—挤压筒的比压，即最大单位压力p=P/F=50×106/（×1452×10-6）=756.9MPa；[]—模具材料在工作温度下的许用应力。在400~500ºC下，对4Cr5MoSiV1钢取900MPa；对3Cr2W8V钢取1000MPa，本设计模具材料为3Cr2W8V，所以[]=1000。带入数据可得Hmin==123mm。（2）分流桥抗剪应力的校核分流桥断面上所承受的总压力Q桥P=38.84×106N，分流桥受剪切的总面积F桥100mm模厚度H上=150mm，则（3-10）对于3Gr2W8V[]=700MPa,则<[]合要求。模具装配图如附图I所示。3.2.2挤压垫设计3.2.2.1挤压垫的结构-28-铜陵学院毕业设计的工具。结构形式如下图3-7所示。挤压垫片的外径应比挤压筒内径小△D值。△D太大，形成局部脱皮挤压，D一般，△D值与挤压筒内径有关：卧式挤压机取0.5～1.5mm;立式挤压机取0.2mm，脱皮挤压时2.0～3.0mm，铸锭表面质量不佳的可选更大一些。管材挤压径的0.2～0.7倍,因此在本设计中可取挤压垫的厚度为80mm,挤压垫的直径取288mm，结构形式如图3-7（a）所示。3.2.2.2挤压垫的强度校核热到800600～650℃，所承受的压力高达Pσmax1000MPa。因此应对挤压垫的抗压强度进行校核。yFd（3-11)式中Pmax—最大挤压力，按挤压机额定能力计算P=50MN；Fd—挤压垫工作面积，工作面直径等于锭坯直径DP=280mm；[σy]—材料的许用抗压应力，取材料在工作的温度下σ0。2或σb的0.9倍。代入公式得：σy=812.01MPa<[σy]=0.9×1363=1226.7MPa。故挤压垫强度满足要求。3.2.3挤压杆设计-29-铜陵学院毕业设计3.2.3.1挤压杆的结构及尺寸确定等断面的圆柱体。本设计是正向挤压管材，拟采用空心挤压杆。4~10mm式挤压机为2~3mm。空心挤压杆内孔的大小应根据其环形断面上所承受的压应力不超过材料的许用应力来确定。本设计拟定挤压杆外径为280mm，内孔直径50mm，挤压杆的长度为1200mm，结构如图3-8所示。3.2.3.2挤压杆的强度挤压杆在挤压过是由于挤图挤压杆结构起的应力都应考虑，即：+（3-12）=（3-13）pl式中—挤压杆承受的最大挤压力，可取挤压机的最大挤压力；σ''W—许用应力的折减系数，它与挤压杆的柔度和材料有关，一般简化计算可取0.9；Fg—挤压杆断面面积。带入数值计算可得=MPa由弯矩所产生的应力可用式3-14求得：-30-铜陵学院毕业设计（3-14）式中—截面模数，对于环形断面为0.1d3w（1-d4n/d4w）=0.0022；—挤压机的全压力,50MN；l—偏心距，最大可达挤压筒与挤压杆直径差的一半，即=5mm。计算得：=MPa。代入式（3-12）中得+=932.14+113.6=1045.74MPa<[σy]=0.9×1363=1226.7MPa，所以挤压杆强度满足要求。3.2.4挤压筒设计3.2.4.1挤压筒结构递给锭坯的压力，并与挤压杆一起限制锭坯受压后只能从模孔挤出的挤压工具。可采用台肩衬套防止外套脱下。一般用于挤压管材的生产是圆的。集装箱班轮和衬套可以是圆的,也可以是一定更换容易，但锥度不易加工，其平直度难保证。本设计中采用的是圆柱形衬套，和为了方便加载的衬套外圆配合防止工作的外套,肩膀也可以做。3.2.4.2挤压筒尺寸的确定：（1）挤压筒内径D0：-31-铜陵学院毕业设计本设计挤压筒内径D0=290mm。（2）挤压筒长度：（3-15）式中—锭坯最大长度,本设计锭坯长度1000mm；—锭坯穿孔时金属增加的长度，本设计为0；—模子进入挤压筒的深度，取为21mm；—挤压垫厚度。L(LL)ttmaxS把数值带入式（3-15）可得Lt=1101mm。（3）挤压筒衬套厚度一般来说,挤压管衬套的壁厚每一层的大小主要依赖经验数据初步确定第一,4~51160~1450mm，本设计取1200mm所给出的范围内：D1/D0=1.5~2.0；D2/D1=1.6~1.8；D3/D2=2~2.5本设计中采用的是两层衬套，其中D0=290mm取==1.5则435mm；取=1.8则780mm。3.2.4.3挤压筒强度校核容器在劳动力是非常复杂的。不仅是影响变形金属的压力和热装的压力,也-32-铜陵学院毕业设计用在筒壁上的单位压力与作用在垫上的单位压力Pd并不相同，一般取Pn=0.6～0.8Pd，对铜加工而言，取下限。（1）因过盈配合而产生的装配压力Ps按下式求的：（3-16）式中—弹性模量，对刚来说为1.83×105MPa；—装配半径公盈，一般为装配半径的0.0017～0.002；r—挤压筒外半径；a—挤压筒内半径；r—装配半径；c—过盈系数，双层筒一般取为0.0018。带入数值可得Ps=170.8MPa。内压按下式计算：（3-17）式中ω—是与挤压材料有关的系数，一般取0.6～0.8，重金属取上限，该处取0.8；P—挤压力，MN；F筒—挤压筒截面积。代入数据得：（2）挤压筒的迭加应力内衬：1）内壁rP1r2r3r0-33-铜陵学院毕业设计（3-18）（3-19）式中—内衬内壁的径向迭加应力；(KK22(21r731'PMPaP2—内压力引起的(K(K径向应力；s222—过盈装配预应力引起的径向应力；1—内衬内壁的切向迭加应力。

2P2Ps.9MPa'0r344(K(K22代入数据得：=-605MPa；2=183.7MPa。2）外壁(K20rP1Pr2S(K（3-20）（3-21）外套：1）内壁（3-22）（3-23）2）外壁径向迭加应力为零，则切向迭加应力：（3-24）（3）强度校核-34-铜陵学院毕业设计（3-25）260521832605183e537.4MPa内衬内壁的等效应力：外套内壁的等效应力：因此在6003Gr2W8V700MPa满足要求。e22rr-35-铜陵学院毕业设计第4章辅助设备的选择设备。4.1加热设备的选择选择。（1）步进式加热炉进行预热，具有较高的热效率，最高可达60%以上。（2）感应加热炉种。在现代化、专业化的挤压车间生产线中使用最为广泛的是50Hz的工频感应化和机械化等优点。但是，对于钢锭和铜合金由于能耗大而好少使用。本设计拟采用步进式加热炉。4.2供锭机构的选择对主轴的结构组织有许多,最与加热炉,两种:（1）将锭坯直接送到挤压中心线上；（2）将锭坯送至挤压机，再升高到挤压中心线位置。-36-铜陵学院毕业设计在生产中一般可以采用直线运动的供锭机构，挤压可不停顿地前进。4.3冷却设备的选择构形式有链式运输机冷床、滚式冷床、步进式冷床和钢绳来料式冷床等。本设计拟采用步进式冷床。4.4切断设备的选择剪机、折断机和锯机是金属压力加工车间中主要切断设备。圆盘锯结构简单，对于直径Ф50mm以下的棒材、小型型材，以及壁厚较薄的管机锯片横向振动小,效率高、工艺性能好,完美的结构,广泛应用于切割大截面管,棒。故本设计选用圆盘式锯切机。4.5矫直机的选择直尺寸发生变化的材料。第5章车间劳动定员5.1车间的劳动定员（1）车间人员组成车间工作人员包括：1）生产所需工人，即直接参加生产工艺过程的生产者。如-37-铜陵学院毕业设计操作工、剪切工等；2）辅助工人，即参加辅助工序生产的工人。如运输工、修理工、保管员等；3）勤杂工人，如保洁工；4）行政管理人员。（2）确定各类人员数量的原则使劳动力达到充分利用，提高生产效率，保障车间的正常生产。（3）确定各类人员数量的方法据岗位来定员。车间劳动定员综合表如表5-1所示。人员序号机组名称采用生产各班定员人数类别或职称班数第一班第二班第三班生1供锭3222产2加热3自动化自动化自动化工3挤压3自动化自动化自动化人4切头尾3自动化自动化自动化5矫直3自动化自动化自动化6切定尺