年产5000吨H62黄铜棒挤压车间设计

学号0510121052毕业设计课题年产5000吨H62黄铜棒挤压车间设计姓名李丹系别机械工程系专业班级05材料成型及控制工程指导教师汪劲松二00九年6月年产5000吨H62黄铜棒挤压车间设计摘要万吨，2021年到达32.43万吨。中国铜加工业规模、产量、铜材消费量已居世界第一位，同时也是世界上最大铜材进口国和重要的铜材出口国，但国内黄铜合金棒加工水平偏低。因此，采用国际先进设备、工艺，生产高品质黄铜合金棒有很大的开展空间。近年来我国各行各业的开展不但对铜材的需求量也增加，而且更加要求高精度、高质量的铜材产品。全球经济危机，对于铜材加工业的开展也有一定的冲击。因此，更加要求我们推创铜材产品生产的新技术。根据设计任务书的要求和市场调查，现拟建5000吨/年的H62黄铜棒挤压车间。棒材的直径范围在10～100mm范围，本设计取H62黄铜棒的直径为12mm，根据课题，详细的设计此课题的内容。设计的主要内容包括：φ12的H62黄铜棒挤压车间设计的概述，棒材生产的工艺流程过程，挤压方法的选取，主要设备〔挤压机、挤压模、挤压垫、挤压筒等〕及辅助设备〔加热炉、矫直机、锯切机等〕的选择及校核，产品设计生产能力的计算〔根据年产量5000吨〕，金属平衡表的编制，劳动定员，主要技术经济指标，车间平面布置图及模具装配图等。关键词：挤压；卧式挤压机；感应加热炉TheDesignofaH62BrassBarHotextrusionShopwithanAnnualOutputof5thousandTonsAbstractBrassmaterialshaveeasyprocessingcharacteristicsandgoodphysicalproperties,whicharewidelyusedinhardware,bicyclesandmotorcycles,pens,batteries,cars,watches,homeappliances,aerospaceequipments,weapons,ships,communicationequipments,zippersandotherfields.AccordingtothestatisticsofChineseNonferrousmetalsProfessionalAssociation,in2001thedomesticconsumptionofbrassrodis223,300tons,whichexpandedto324,300tonsin2021.TheproductionscaleandconsumptionofthecoppermaterialsinChinahavebeenrankingfirstintheworld，andChinaisthebiggestimportingandexportingcountryofcopperproducts,butthebrassalloysprocessingtechnologyisstillnotveryadvanced.Soithasgreatroomfordevelopmenttoproducehighqualitybrassrodswithinternationallyadvancedequipments.Inrecentyearsthedevelopmentofourcountryfromallwalksoflifenotonlyincreasedthedemandforcopper,butalsorequiredhighaccurate,highqualitycopperproducts.Globaleconomiccrisisalsohasacertainimpactonthedevelopmentofcopperprocessingindustry.Thereforeweshouldpushforwardnewtechnologiestoprducecopperproductswithlowenergyconsumptionandhigheffeciency.Inthelightofthemarketresearchanddesignrequirements,weproposetobuilda5000tons/yearH62brassrodsextrusionplant.Therangofbardiameteris10～100mm.Thebardiameteris12mminthispaper.Themaincontentsofthispaperareissuessuchas：thesummaryofthedesignofφ12H62brassrodextrusionworkshop,technologicalprocessofthebrassrodextrution,selectionandcheckingofmainequipments(extrusionmachine,extrusiondie,extrusionpad,squeezeextinguishers,etc.)andauxiliaryequipments(furnace,straighteningmachine,sawingmachine,etc.),thecheckingofproductioncapacity(basedonannualproductionof5,000tons),incomeandexpensesofthemetals,laborquota,themaintechnicalandeconomicindicators,theworkshopfloorplananddieassemblydrawing.KeyWords:extrusion；Horizontalextruder；Inductionfurnace

目录TOC\o"1-4"\h\z\u第一章概论 11.1铜材加工的现状及其开展趋势 1挤压法的优缺点 11.2.1优点 11.2.2缺点 2挤压工艺的现状及其开展趋势 2本设计的内容 2本设计的目的和意义 2第二章H62黄铜棒挤压车间的工艺设计 32.1挤压生产工艺 32.1.1.挤压生产工艺流程图 3挤压方法与挤压设备的选择 42.1.3挤压时的润滑 52.1.4锭坯尺寸选择 62.2挤压制品的组织性能及质量控制 6挤压制品组织的不均匀性 6挤压制品的粗大晶粒组织 7挤压制品的层状组织 7H62黄铜的性能 92.3.1H62黄铜的化学成分 92.3.2H62黄铜的物理性能 92.3.3H62黄铜的力学性能 102.3.4H62黄铜的工艺性能 102.3.5H62黄铜的化学性能 112.3.6H62黄铜的杂质影响 112.3.7H62黄铜的特性及主要用途 12第三章主要设备的选择与计算 133.1挤压力计算 133.2挤压工具及其设计 153.2.1挤压工具的组成 153.2.2挤压模的设计 153.2.3挤压杆的设计 193.2.4挤压垫的设计 203.2.5挤压筒的设计 22挤压机的选型 253.3.1卧式挤压机 263.3.2立式挤压机 263.4剪切力计算 263.5绘制金属平衡表 273.5.1确定计算产品的成品率 28编制金属平衡表 28第四章辅助设备的选择与计算 304.1加热设备的选择 304.1.1火焰炉 304.1.2感应加热炉 304.2剪切设备的选择 304.3矫直机的选择 314.4冷却设备的选择 32第五章劳动定员 33第六章主要技术经济指标 34第七章挤压过程动态模拟 36参考文献 40致谢 40

第一章概论1.1铜材加工的现状及其开展趋势铜材，是各国均高度重视的战略物资和开展现代工业的重要根底材料和功能材料。我国是近些年来铜加工业开展最快的国家，也是铜材消费最多的国家之一。1990年生产能力为78万吨，产量不到50万吨，消费量达50万吨左右；1995年生产能力达253万吨，产量到达156万吨，消费量超过了180万吨；2000年与1995年比生产能力和产量变化不大，但消费量增到215万吨。这里说明两个问题：一是生产能力远大于产量，有生产能力储藏，这是好的一面。另外，能生产产品品质不高的大路货能力大，无市场；二是消费量大于产量，主要是技术含量高的、产品品质好和产品精度高的产品大局部靠进口。因此我国铜材加工业需要提高技术水平、生产水平和管理水平。我国铜加工先进与落后并存，传统经典的生产技术仍然占据主导地位，其加工工艺仍然是：合金熔炼—半连续铸造—热加工—冷加工，因此工艺流程长、能耗高、成品率低、环保条件差、迫切需要技术和装备创新。中国经济稳定增长为铜材加工业提供了宽广的内需市场，这在全球范围内也是唯一的。各行各业对铜加工材，特别是高、精、尖的铜加工材的需求量猛增，加之我国参加WTO，给我国铜加工企业带来了机遇和挑战，这就要求我们要大力改良技术，提高生产技术水平，提高产品品质。高度重视技术创新、开展以短流程、节流、环保、高效的生产技术，建设连续化、自动化、专业化生产线；重要产业创新技术：潜流式铸造、连续挤压、管材行星轧制等。加强信息标准等研发工作，为铜加工业开展效劳。新增板带工程中，铜陵、江西、大冶、紫金矿业等均为我国重要的矿产铜产地，约32万吨板带产能。这是铜原料企业向下游延伸产业链的重要部署，对节约运输本钱，综合利用资源意义重大，将长远造福我国铜加工业。对于铜合金棒材来说，均以潜流式、多线水平连铸棒坯为开坯手段，然后配合连续拉拔生产机列。这种方法在宁波金田已经产业化，具有产量大、生产成品率高、环保、设备投资少等明显优点。充分发挥挤压开辟能力，生产合金棒坯料，然后采用冷拉伸方法产出成品，这是现代企业挖潜改造的方向。在开展铜及合金棒型线生产中，上引铜杆—连续挤压—高精拉伸法，因其投资少、高效、连续化、节能、环保、高成品率而倍受重视。挤压法的优缺点1.2.1优点〔1〕挤压时金属在挤压筒内受到比轧制、锻造更强烈的三向压应力的作用。因此它能充分发挥金属的塑性；实现挤压比达10以上的大变形。可以挤压轧制或锻造难以加工的塑性低的金属；〔2〕只要改换挤压模或挤压针，就可以用一台挤压机生产不同品种、不同尺寸规格的制品，操作方便，生产灵活；〔3〕挤压制品外表质量好，尺寸精度高。缺点〔1〕挤压机结构复杂，投资费用大；〔2〕挤压残料比拟多，要占锭坯的10%～15%，挤压大直径棒材时，成品率较低；〔3〕正挤压时金属与挤压工具外表的摩擦力大，金属不均匀变形严重，使挤压制品产生缩尾，内部组织与性能不均，使切头、切尾几何损失增加；〔4〕挤压工具在高温、高压条件下工作，工具消耗大，增加制品生产本钱。挤压工艺的现状及其开展趋势挤压法在金属塑性加工领域中出现的比拟晚，是一种新的金属加工工艺。据文献记载，大约在1797年英国人首先创造了一种挤压铅管的装置，继而将此原理应用到电缆包铅上面。因为当时尚不能解决挤压时所需要的巨大而持续的压力，所以只能挤压低熔点软金属。直到1894年，由德国人k设计和制造了第一台可以用来挤压黄铜的挤压机。自此之后，挤压生产日益开展，二战结束后，由于航空、火箭、宇宙航行技术，以及汽车、船舶、铁路运输等各部门的开展，促进了挤压生产的急剧开展。挤压机的台数和能力不断地增加，挤压生产线的自动化程度不断提高，新的挤压技术不断出现，理论研究有突破性的进展。近年来计算机的普及对挤压模具的优化设计创造了条件，并且能够实现更加复杂的断面型材。应用CAD/CAE/CAM技术可使挤压工艺生产的设计从费时、费钱的传统设计提高到准确、快速、高精度的现代化水平。挤压工艺生产的开展方向是：减少劳动力和材料消耗，主要表达在尽量缩短更换产品的时间，尽可能在生产过程中更换及自动更换；在挤压生产线控制系统中不断应用感测技术、控制技术和人工智能技术，使制品的质量和生产的稳定性得到进一步的提高。本设计的内容本设计的产品生产方案——生产年产量为5000吨H62黄铜棒挤压的车间设计。本设计的目的和意义1、通过毕业设计，可以使我们对大学四年所学的知识融会贯穿，可以提高我们全面思考的能力，并且使专业课的局部内容得到深化稳固。2、在设计的过程中通过参观生产现场，可以更直观的了解生产工艺流程及生产设备。3、还能够培养我们检索文献设计与计算方案制订，编写论文，全面系统地进行一次有关工程设计的根本训练。从而培养学生的工程设计能力。4、通过毕业设计，培养同学理论联系实际，严谨求实的科学态度，培养和提高学生独立分析问题的能力，检验学生三年所学课程的掌握和综合运用程度，并以此作为评定学生毕业成绩的主要依据之一。

第二章H62黄铜棒挤压车间的工艺设计2.1挤压生产工艺最正确的挤压工艺应包括：正确选择挤压方法及挤压设备；正确确定挤压工艺参数；选择优良的润滑条件；确定合理的锭坯尺寸；采用最正确的挤压模设计方法等。2.1.1.挤压生产工艺流程图各种挤压制品的生产流程根本相同。但是，因制品的种类、合金牌号及对制品质量要求等的情况不同，可采用不同结构的挤压机和不同的挤压方法。下列图为管、棒材挤压生产工艺流程图。如图2-1：实心铸锭实心铸锭加热挤压切头尾矫直切定尺检查成品冷却图2-1棒材挤压生产工艺流程图挤压方法与挤压设备的选择一、挤压方法挤压不同金属及其合金的管，棒，型，线材时，可以选择不同的挤压方法选择时可以考虑以下几个方面：1〕在选定的挤压机上实现所需的工艺的可能性；2〕挤压条件下被挤压金属材料的高温塑性；3〕挤压过程中能否满足产品质量要求。〔1〕根据被挤压金属材料的不同特性，可以采用不同挤压方法。1〕脱皮挤压用于挤压因金属流动不均匀而生成挤压缩尾的铜合金棒材，如黄铜和铝青铜。2〕静液挤压用于挤压低塑性金属材料，复合金属制品，粉末材料成型，以及断面形状复杂的制品。3〕等温挤压用于挤压热塑性较差的合金材料如硬铝合金，和挤压后立即淬火，要求沿长度上性能均一的合金材料，如LD31锻铝合金等。4〕包套挤压用于挤压外表摩擦强烈。易氧化或易受大气污染的金属材料，如钛及其合金，铌，铍，锆，铀和钍等金属材料；对一些高脆性的金属材料或热脆性的金属材料，亦可以使用包套挤压法防止过程中产生裂纹。5〕焊接挤压用于挤压焊接性能良好的，断面形状复杂空心型材或圆形，方形管材的合金材料，如铝，镁，钛及其合金。6〕液体挤压用于挤压低熔点金属材料，如铝及其合金。〔2〕挤压对流动不均匀性敏感的材料，如铅及其合金。1〕润滑挤压与金属接触的工具如挤压筒，挤压模与穿孔针的外表上，涂以润滑剂以改善外表摩擦条件，减少缩尾与压余长度。2〕反向挤压挤压筒内不存在正向挤压所特有的锭，筒间相对运动，无摩擦阻力，使流动较为均匀。3〕有效摩擦挤压挤压筒相对锭坯移向挤压模的速度快。筒壁对锭坯作用的摩擦力为促进外层金属流动的动力，致使筒内金属外层流动较之内层快。4〕静液挤压锭坯与筒壁不接触，其间存在高压工作介质，摩擦很小。由于筒内的高压，局部工作介质进入模孔，形成模孔内壁上的流体动力润滑，摩擦小，金属流动均匀。5〕多模孔挤压对称排列的型材模孔，使挤压时的金属流动较为均匀，制品质量易有所提高。铜合金中硬的如铍青铜、锌白铜系合金等通常都用润滑挤压，其它合金大多采用无润滑脱皮挤压，根据本设计的内容，因此选择挤压方法是带润滑脱皮挤压。二、挤压设备 铜及铜合金管棒材型材的挤压设备主要包括：挤压机、锭坯加热炉、锭坯加热后的运输与供锭机构、挤压制品的受料台和水封挤压用的冷却水槽、以及制品的锯切、矫直等精整设备。挤压机的选择〔1〕单动挤压机与双动挤压机单动挤压机无独立穿孔系统，适于挤压实心的型材与棒材；使用空心锭与随动针，或使用实心锭与组合模，亦可挤压管材与空心型材。双动式挤压机具有独立穿孔系统，一般用于挤压管材；更换实心的挤压挤压杆与挤压垫亦可挤压型材和棒材。〔2〕正向挤压机和反向挤压机正向挤压机已使用于所有挤压过程挤压各种制品。在挤压条件相同时，反向挤压机相对于正向挤压机可节能20～40%，制品质量和生产率均较高。但是，由于制品规格受工具强度限制，对锭坯外表质量要求较高，操作交复杂，国内外使用反向挤压机尚不如正想挤压机广泛。〔3〕卧式挤压机与立式挤压机卧式挤压机的操作，监测和维修均较方便，普片使用于所有规格，各种合金制品的挤压。但是卧式挤压机容易失调。长期使用过程中的磨损，变形，各种零部件的热膨胀，可导致主要挤压工具，如挤压杆，穿孔针，挤压筒，模座不对中，使管材壁厚不均或型材挤压时流动不均匀。根据上述挤压机的类型简介，在此次设计中可以选择卧式挤压机。2.1.3挤压时的润滑〔1〕挤压时的润滑作用一次变形量很大，金属与工具接触面上的单位正压力极高，这是挤压所具有的特殊变形条件。在此条件下，变形金属的外表更新作用加剧，从而使金属粘结工具的现象严重。因此，挤压时润滑剂的作用是尽可能的使外表干摩擦转变为边界摩擦。这不仅提高了制品外表质量和工具的使用寿命，而且由于降低了工具对金属的冷却作用，使金属流动不均匀性减少，挤压能耗降低。〔2〕常用的润滑剂在高温高压的热挤压条件下，要求润滑剂具有足够的粘度与活性，具有较高的闪点和较少的灰分，以保证良好的外表润滑状态。同时，还要求润滑剂具有一定的化学稳定性，对金属与工具无腐蚀作用，无污染环境，有害于人体健康的作用。1〕铝及铝合金对铝和铝合金，多采用在粘性矿物油中添加各种固体填料的悬浮状润滑剂。2〕铜及铜合金大多数铜和铜合金管棒材的挤压，可采用45号机油和20%30%鳞片状石墨调制成的润滑剂；3〕高温高强合金挤压高温高强合金如铜镍合金、镍、钛及钢时，石墨润滑剂有可能使钢材外表增碳，二硫化钼润滑剂中的硫可能使蒙乃尔合金产生晶间裂纹，都难以满足制品质量要求。所以，目前大多采用玻璃润滑剂。4〕特种合金挤压钨、钼、铌、钛及其合金时，大多数使用玻璃润滑剂。因此，在本设计中采用的润滑剂是45号机油和20%30%鳞片状石墨调制成的润滑剂。2.1.4锭坯尺寸选择挤压比的选择挤压比是指在挤压时挤压筒断面积与制品断面积的比值,一般根据金属或合金的塑性、产品性能以及设备能力等因素综合确定，挤压比的数值大致控制在6～100范围内。为了获得外表质量较好的挤压制品，挤压比一般不得小于20；在挤压时，锭坯与挤压机能力的关系为：挤压力与挤压比的对数〔i=lnλ〕成正比。因此应综合考虑挤压比和金属材料的塑性。黄铜的塑性较好,因此挤压比可取得大一些，本设计拟定取挤压比λ＝40锭坯直径的选择挤压管材、棒材时，锭坯的直径，一般按照挤压筒与锭坯之间的间隙进行选择：Dp=D0-△D〔2.1〕Dp——锭坯外径；D0——挤压筒直径；△D——使锭坯和针顺利进入又不产生纵向裂纹的间隙值根据经验，取△D＝4。取产品黄铜棒的直径为d＝12mm，那么锭坯直径Dp＝12X＝76mm挤压筒直径D0＝76+4=80锭坯长度的选择一般来说，在一定的锭坯的体积情况下，锭坯的长度越长，在挤压后期压余金属的损失就越少，金属的收得率增加。但是，过分增加锭坯的长度，可能会使挤压后期金属显著冷却，从而导致制品组织和性能不均匀；此外还会出现挤不动的情况。一般挤压棒材时，锭坯长度为其直径的2～4倍。因此，本设计中取L0=0.27m。2.2挤压制品的组织性能及质量控制金属材料显微组织参量包括：晶粒平均尺寸、亚晶平均尺寸、晶粒形状，亚晶尺寸与取向差，材料不均匀粒度的特征与程度，织构的存在与形式等。挤压制品组织的不均匀性与其他热加工方法相比拟，挤压制品组织的特点是，在其断面上与长度分布都很不均匀。一般来说，总是沿长度上前端晶粒粗大后端细小，沿断面径向上中心晶粒粗大外层细小。挤压制品的组织在断面上和长度上的不均匀性主要是由于变形不均匀引起的。导致挤压制品的组织在断面上和长度上的不均匀的另一个因素是挤压温度和速度的变化。挤压制品的粗大晶粒组织许多具有实用价值，通常成分复杂的合金在热变形后的热处理中，经常会形成异常大的晶粒，其尺寸超过原始晶粒尺寸的〔10～100〕倍，比临界变形后热处理所形成的再结晶晶粒大的多，晶粒这种异常长大过程称为粗化，这种组织称为粗晶粒。晶粒粗化一般只在局部出现，这样的制品组织具有明显的不均匀晶粒尺寸而被称为晶粒不均匀或组织不均匀。某些铝合金挤压的棒材和低碳钢镦压块，在淬火加热过程中出现制品周边的粗晶区〔称为粗晶环〕，便是粗晶不均匀的典型例子。〔1〕粗晶环的分布规律单孔模挤压的铝合金帮在淬火后形成的周边粗晶环。由于模孔距挤压筒壁的距离相等，故粗晶环均匀的分布在周边上。多孔模挤压园帮经淬火后，粗晶环出现在局部周边上，呈月牙形。局部周边上的月牙形粗晶环依模孔数不同略有差异。模孔数少，月牙形粗晶环较长，模孔数多那么月牙粗晶环短。型材或异性棒材断面上的粗晶环分布不均匀。在型材角部或转角区，粗晶环的厚度较大、晶粒较粗。〔2〕粗晶环的形成机理粗晶环产生的部位会形成粗晶环的金属材料及其出现时间。〔3〕形成粗晶环的影响因素：=1\*GB3①合金元素=2\*GB3②铸锭均匀化=3\*GB3③挤压温度=4\*GB3④应力状态挤压制品的层状组织层状组织也叫片状组织，其特征是折断后的制品断口呈现出与木质相似的形貌。分层的断口凹凸不平并带有裂纹，各层分界面近似平行于轴线。继续压力加工或热处理均无法消除这种层状组织。它对制品纵向力学性能影响不大而使横向机械性能有所降低。层状组织的产生，主要归因于铸造组织不均匀，其次，由于挤压时，在强烈的两压一拉的主变形状态下，铸造组织内所存在的这些缺陷在周向上压薄、轴向上延伸，而呈层状。挤压制品的质量控制当挤压工艺、模具与挤压机的各参数控制不当时，这些行为的综合作用致使制品出现种种缺陷，降低质量，增加工艺废品量，降低成品率。挤压制品的质量包括：横断面上和长度上的形状与尺寸，外表质量，以及其组织和性能等。〔1〕制品断面形状与尺寸无论是热加工态的成品还是毛料，其实际尺寸最终都应控制在名义尺寸的偏差范围内，其形状也应符合技术条件要求。由于下述一些原因，挤出的制品断面尺寸和形成形状可能与要求不符。1〕型材挤压时的流动不均匀性其所致的缺陷有拉薄、扩口、并口等。一般可用更改模孔设计、修模或型辊矫正的方式克服。2〕工作带过短，挤压速度和挤压比过大可能产生工作带内的非接触变形缺陷，使制品的外形与尺寸不规那么。3〕模孔变形在挤压变形抗力高、热挤温度也高的白铜、镊合金制品时，模孔极易塑性变形从而导致制品断面形状与尺寸形状与尺寸不符合要求。4〕工模具不对中或变形挤压机运动部件的磨损不均匀或调整不当，致使各工模具间装配不对中，未更换变形了的工模具，都有可能导致管材偏心。〔2〕制品长度上的形状由于工艺控制或模具上的问题，常产生沿长度方向上的形状缺陷。某些较轻微的缺陷可在后续的精整工序中纠正，严重时那么报废。1〕弯曲没孔设计不当与磨损，使制品出模孔时单边受阻，流动不均匀，立式挤压机上制品掉入料框受阻等，都可使挤压制品弯曲。一般，可以用矫直工序予以克服。2〕扭拧由于模孔设计及工艺控制不当，金属的不均匀流动常出现型材扭拧缺陷。轻度扭拧可用牵引机或拉伸矫直克服，重度扭拧因操作困难或拉伸矫直引起断面尺寸超差往往使废料量增加(3)制品外表质量挤压制品外表要清洁、光滑，不容许有起皮、气泡、裂纹、粗划道、夹杂以及腐蚀斑点，容许外表有深度不超过直径与壁厚容许偏差的轻微擦伤、划伤、压坑、氧化色和矫直痕迹等。对需继续加工的毛料，可在挤压后进行外表修理，以除去轻微气泡、起皮、划伤与裂纹等缺陷以保证产品质量。1〕裂纹裂纹的产生与流动不均匀所导致的局部金属内附加啦应力大小有关。裂纹产生的过程，是一种能量聚集与释放的过程，裂纹的产生与扩展是能量的消耗或释放的过程。由上述可知，裂纹的产生原因主要是由于金属流动不均匀导致出现拉应力的结果。但是如果合金在此条件下具有足够的强度，那么不一定会产生裂纹。2〕气泡与起皮铸造过程中，析出的或未能溢出的气体分散于铸锭内部。挤压前加热时，气体通过扩散与聚集形成明显的气泡。在较高的加热温度下，气泡界面上的金属可能被氧化而未能在挤压焊接时焊合。如H62和H68黄铜的气泡内外表上监测出氧化锌膜。假设冷却水与润滑油进入筒壁上，锭坯与筒壁间间隙较大，挤压时有可能生成金属皮下气泡。假设挤压过程中，特别是在模孔内，浅表皮下气泡被拉破。那么形成起皮缺陷。挤压末期产生的皮下缩尾，在出模孔前外表金属不连续，也会以起皮缺陷呈现出来。3〕异物压入异物压入是指，非根本金属压入制品外表成为外表的一局部或剥落留下凹凸的疤痕等缺陷。异物来源可能是，工具外表上粘结的冷硬金属；不完整的脱皮；锭坯带入筒内的灰尘与异物等。4〕划伤与擦伤挤压过程中，残留工具与导路、承料台上的冷硬金属，摩擦后的凹凸不平的工具外表，都会在制品外表上留下纵向沟槽或细小擦痕，使制品外表存在肉眼可见的缺陷5〕挤压制品焊接质量在无穿孔系统挤压机上用实心锭坯挤压焊接性能良好的良好的铝合金空心型材与管材时，一般使用组合模。镦粗后的锭坯在挤压力作用下被迫分为2～5股通过分流孔，然后在环状焊合腔内高温高压条件下焊合并流出模孔成材。因此，实际上存在着纵向直焊缝，焊接数即为分流空数。焊缝强度不合要求的制品横向机械性能差。为了获得高强优质焊缝，可采取如下措施：1〕正确设计组合膜焊合室高度，使焊合室内存在一个超过被挤压金属材料屈服强度约为10～15倍的均衡高压应力。2〕采用适当的工艺参数，如较大的挤压比，较高的挤压温度，以及不太快的，不波动的挤压速度。3〕洁净焊合舱内外表，不得使用润滑剂。(4)制品组织与性能挤压制品的组织性能对结构用途特别重要。对成品或毛料，都要求低倍组织不得存在偏析聚集、缩尾、裂纹、气孔、成层及外来夹杂物，要求粗晶环的深度不超过容许值；对成品还要求高倍显微镜显微组织不得过烧。2.3H62黄铜的性能2.3.1H62黄铜的化学成分H62黄铜的化学成分如下表2-1表2-1H62黄铜的化学成分牌号化学成分产品形状H62黄铜CuFePbNiZn杂质总和板、带、管、棒、线～余量2.3.2H62黄铜的物理性能H62黄铜的物理性能如下表2-2表2-2H62黄铜的物理性能牌号熔化温度/℃密度3比热容/J.(kg.℃)热膨胀系数*104/℃1(20～300℃)导热系数/J.(cm.s.℃)1电阻温℃系数/℃2(20～100℃)液相线固相线62黄铜90689984302.3.3H62黄铜的力学性能H62黄铜的力学性能如下表2-3表2-3H62黄铜的力学性能牌号弹性模量E/GPa抗拉强度σb/MPa屈服强度σa/MPa弹性极限σe/MPa疲劳强度σN伸缩率δ/%布氏硬度HB62黄铜1000033/6011/508/4249/356/1642.3.4H62黄铜的工艺性能黄铜的凝固温度范围小，偏析小，流动性好，易形成集中缩孔。高锌黄铜〔30%～33%〕的凝固温度较宽，假设冷却速度快，铸锭中心部含锌量可能高一些，会出现少量β相。单相α黄铜有良好的加工性能，其塑性随着锌含量的增加而增加，出现β‘相之前到达最大值热轧前的加热一方面能提高铸锭的塑性，另方面能消除其大局部偏析，到达接近平衡结晶的状态。双相黄铜组织中存在硬而脆的β‘相，强度高、塑性低，但在高温下β相的软化速度比α相的快。β黄铜于室温下即硬又脆，但在高温有良好的塑性，比α更易加工。黄铜在200～700℃区间内存在脆性区，因此应防止在脆性区加热。脆性区大小与上下决定合金的锌含量。脆性的出现十分复杂，主要决定于微量杂质铅、锑、铋等的含量。双相黄铜挤压材前后组织和性能往往会有较大差异。〔α+β〕黄铜的加工硬化比α黄铜的快，且其塑性随着β‘相的增加而急剧下降，应严格规定冷加工率。加工率的双相黄铜在退火时α相在300℃左右开始再结晶，而β相的再结晶那么高一些。生产中的退火温℃为600～700℃，最好采用快速加热法，以获得细晶粒组织。冷加工黄铜材应在270～350℃进行应力消除退火，以消除应力腐蚀开裂。2.3.5H62黄铜的化学性能表2-4黄铜在不同介质中的腐蚀速度合金腐蚀介质腐蚀速度1腐蚀条件介质浓度/%温度/℃试验时间/hH62硫酸～～20336～840H62硫酸～520600H62硫酸190100H62硫酸25190100H62MgCl2溶液～～15—H62MgCl2溶液200—H62MgCl2溶液200—H62NaHCO3溶液＜———H62硅氟化钠＜—沸腾—H62混合盐:CaCl2,400g/LKClO3,150g/LKCl,25g/L80500—H62纯四氯化碳～1.16g/L水—26～78100H62乙炔＜—20—2.3.6H62黄铜的杂质影响H62黄铜中不可防止的杂质有铁、铅、铋、锑、砷等铁铁在固态铜中的溶解极少，呈富铁相质点分布于α基体中，有细化晶粒的作用。杂质铁对黄铜的力学性能无明显影响。铅和铋铅和铋在简单黄铜中是有害杂质，铋的危害比铅的达4～9倍。铅呈颗粒状存在于晶界上的易熔共晶体中。铋在黄铜中呈连续的脆性薄膜分布于晶界上，使黄铜在冷、热加工时发脆。向含铅、铋的简单黄铜中添加少量的锆之类的元素，使它们形成ZrXPby(2000℃)、ZrXBiy(2200℃)高熔点化合物，可消除它们的危害。锑锑在铜中的溶解度随着温度的下降而急剧减小，在其含量还不到0.1%时，就会形成脆性的Cu2Sb,呈网状分布于晶界，使黄铜的冷加工性能大幅度下降。锑还使铜合金产生热脆性。向黄铜添加微量锂可形成高熔点〔1145℃〕化合物Li3Sb,呈细小颗粒分布于晶粒内，从而消除了锑的不利影响。由于锑在高温下在铜中的溶解度较大，因而固溶处理可提高含锑黄铜的冷加工性能。磷黄铜中磷含量大于0.05%时，就会形成脆性的Cu3P，降低黄铜的加工性能。磷显著提高黄铜的再结晶温度，使再结晶晶粒粗细不均。砷砷在室温黄铜中溶解度小于0.01%，量大时那么形成脆性的化合物Cu3As,分布于晶界，降低黄铜的加工性能。含0.02%～0.05%的黄铜抗腐蚀性能得到提高，不会产生脱锌现象。2.3.7H62黄铜的特性及主要用途一、H62黄铜的特性H62黄铜有很高的强度，热加工性好，冷加工性中等，可切削性好，易焊接，抗腐蚀性能强。二、H62黄铜的主要用途H62黄铜主要用于制造导管、夹线板、环形件、热交换器的零件、制糖机械、船舶、造纸机械等零部件，乐器等的原材料。

第三章主要设备的选择与计算3.1挤压力计算条件：锭坯直径φ76mm产品的尺寸φ12mm、H62黄铜的性能、润滑条件等计算：挤压力皮尔林公式在结构上由四局部组成：为了实现塑性变形作用在挤压垫上的力Rs，为了克服挤压筒壁上的摩擦力作用在挤压垫上的力Tt，为了克服塑性变形区压缩锥面上的摩擦力作用在挤压垫上的力Tzh，以及为了克服挤压模工作带壁上的摩擦力作用在挤压垫上的力Tg。〔1〕，〔3.1〕其中i为挤压比：i＝lnλ，〕代入公式〔3.2〕得：i＝lnλ=ln40=3.7；D0＝80；α=60°；为边线球压缩锥入口的值与变形区压缩锥出口的值的算术平均值。但是，有的研究者认为〔金属塑性加工学，P4142〕，挤压时的变形程度很大，建议采用几何平均值确定值，即：〔3.3〕其中〔3.4〕σb的取值根据图3-1查得：图3-1H62黄铜的力学性能与温度的关系Cy是硬化系数，在选取数据Cy之前，应先计算出挤压比和金属在塑性变形区压缩锥内的停留时间ts。，〔〕当α=60°时，其中：λ为挤压比，λ＝40；vl为金属流出速度，根据?铜及铜合金加工手册?表114取得vl=0.4,因此金属挤压速度vj：vj=vl/λ，〔3.6〕代入公式〔3.6〕得：vj=/40＝10mm/sD0、D1分别为挤压筒和制品直径。查?金属塑性加工学?表3-4得：Cy＝，带入公式〔3.3〕得：将代入公式〔〕得：Rs＝0.785×3.7×cos230°×0.082×2×65.7＝MN〔2〕〔3.7〕其中：L0为填充挤压后的锭坯长度，L0＝0.27m，hs为死区高度〔〕ft为摩擦系数。大多数的金属材料使用平模挤压时，平模工作面与挤压筒壁交接处存在着一个环形的死区，它可以有效地阻止锭坯外表的氧化物、夹杂与灰尘进入制品外表，可以大大提高制品外表质量。因此，在平模挤压时，挤压筒壁不允许涂抹润滑剂，否那么形不成死区。本设计采用锥模润滑热挤压黄铜，根据经验〔金属塑性加工学，P42〕可取ft＝fzh＝。为挤压筒内金属的平均塑性剪切应力，对于带润滑且氧化皮很软能起润滑作用〔如紫铜、黄铜〕时，可取Mpa，代入〔3.7〕得：Tt＝π×0.08×〔0.27－〕×0.25×40＝MN〔3〕Tzh＝iF0fzh/sinα=ln40×0.082×0.25×65.7/sin60＝MN，〔3.9〕代入公式〔3.9〕得：Tzh＝iF0fzh/sinα=ln40×0.082×0.25×65.7/sin60＝MN〔4〕Tg＝λπD1hgfgSzh1〔〕代入公式〔3.10〕得：Tg＝λπD1hgfgSzh1＝2×0.01×0.5×2.7×40＝0.8MN其中：Szh1＝CySzh0，fg〔3.11〕代入公式〔3.11〕得：Szh1＝CySzh0＝2.7×40=108〔5〕P＝Rs＋Tt＋Tzh＋Tg〔3.12〕代入公式〔3.12〕得：P＝Rs＋Tt＋Tzh＋Tg＝MN为了保证挤压过程的顺利进行，还应留有一定的裕量，故本设计选用的挤压机最大挤压力为5MN。3.2挤压工具及其设计挤压工具的组成根据挤压机的机构、用途以及所生产的制品类别的不同，挤压工具的组成和结构形式也不一样。挤压工具一般包括：模子、穿孔针或芯棒、挤压垫、挤压杆和挤压筒。此外，还包括其他一些配件如：模支承、模垫、支承环、副支承环、压力环、冲头、针座和导路等。3.2.2挤压模的设计热挤压模具的分类热挤压模具是热挤压生产必备的重要组成局部。它的结构形式、各局部尺寸和所选用的材质，不仅决定着制品的形式、尺寸和外表质量，而且对挤压力、金属流动的均匀性、自身寿命等方面都有极大的影响，有了适宜的模具便能顺利生产，增加产量，提高生产效率和制品的成品率，同时也节省模具钢，降低制造费用，从而降低产品的本钱，提高经济效益。热挤压模具的分类有很多种，一般按模孔断面形状和模具结构形式两方面进行分类。〔1〕按模孔断面性状分类挤压模按模孔断面形状可以分为平模、锥模、平锥模、双锥模及特殊模具〔如：流线模、平流线模、碗形模等〕几种，如图3-2所示：〔a〕—锥模；〔b〕—双锥模；〔c〕—平锥模；〔d〕—平模；〔e〕—带圆角的平模图3-2挤压模孔的结构形式平模的模角α等于90°，多用于挤压塑性良好的有色金属及合金。在采用平模挤压时，能形成较大的死区，由于死区能够阻碍缺陷、杂质等的锭坯外表进入制品中，因此可以获得优良的制品外表。锥模的模角α对挤压力有很大的影响，并且存在着一个挤压力最小的区域，一般为45°～60°。但是从保证产品的质量考虑，在模角α为45°～60°时，死区很小，以致于无法阻碍锭坯具有缺陷和偏析的外表流出而使制品的外表恶化，并且在挤压时难于形成有效的润滑，故锥模的模角一般为55°～70°。双锥模和平锥模兼有平模和锥模的特点：在挤压时能形成死区以保证制品的外表质量；在挤压过程中，金属的流动性能好，机械性能较均一。平模和双锥模比拟适合于挤压镍及镍合金、铜合金、铝合金等。〔2〕按模具结构形式分类挤压模具按模具结构形式可以分为整体模、可拆模、组合模、镶嵌模以及专用膜〔如宽展模、导流模、保护膜等〕。1〕整体模模具为一完整模坯加工制造成的挤压模具，广泛用于挤压实心型材、棒材和管材。图31所示，模具均为整体模。2〕可拆卸模模具为由数块拼装而成为一整体的挤压模，多用于生产变断面型材及逐渐变断面型材。3〕镶嵌模模具为由硬质金属或其他材料做模芯与模体外套热装置而成的挤压模9。一般用于钢材和难变形合金的挤压，冷挤压也有使用镶嵌模的。4〕组合模根据其结构也可分为桥式组合模〔简称“桥式模〞或“舌形模〞〕、孔道组合模〔简称“分流模〞、叉架式组合模〔简称“叉架模〞〕三种，主要用于挤压内径较小的管材以及形状复杂的空心型材。在没有独立穿孔系统的型、棒材挤压机上挤压管材时也采用这类模具。〔3〕其他分类方法1〕按被挤压的产品品种可以分为：棒材模、普通实心型材模、壁板模、变断面型材模、普通管材模、空心型材模等，2〕按模孔数可以分为：单孔模和多孔模。3〕按模具外形结构可以分为：带倒锥体的锥形模、带凸台的圆柱形模、带正锥体的锥形模、带倒锥体的锥形中间锥体形压环模具、带倒锥的圆柱—锥形模、加强式模具等如图3-3所示：图3-3挤压模的外型结构〔a〕—带倒锥体的锥形模；〔b〕—带凸台的圆柱形模；〔c〕—带正锥体的锥形模；〔d〕—带倒锥的中间压环锥形模；〔e〕—带倒锥体的柱一锥形模；〔f〕—外形加强模上述的分类方法是相对的，往往是一种模具同时具有上述分类中的几种特征。由于H62黄铜的塑性很好，热挤压时难免会形成氧化皮，在650℃挤压时，强度为40Mpa，假设采用平模挤压，在挤压应力会很大，所以本设计拟采用锥模挤压，模角α＝60°。模角α的选取模角α是指模子的轴线与其工作端面间的夹角。模角α在0°～90°之间，它是挤压模子最根本的参数之一。如图3-4所示，为模子的结构尺寸。图3-4模子的结构尺寸工作带长度hg工作带又称定径带，它的主要作用是稳定制品尺寸，保证制品的外表质量。根据生产经验，〔有色金属压力加工，P39〕对于挤压模工作带的长度，挤压紫铜、黄铜和青铜时取8～12mm〔立式挤压机取3～5mm〕；挤压铝合金时一般取～，最长取8mm。根据此次设计的课题，可选取工作带长度hg=10mm。工作带直径dg在挤压时，模子工作带直径与实际挤出的制品直径是不相等的，稍有差异。主要原因有两个，一是在挤压时金属和挤压模子的热胀冷缩，另外是由于被挤压金属和挤压模子的弹性变形。通常采用裕量系数C1来考虑各种因素对制品尺寸的影响。在选择、设计工作带直径dg时，首先要保证制品在冷状态下不超过所规定的偏差范围〔为了节约金属最好采用负公差挤压〕，同时又能最大限度地延长模子的寿命。挤压棒材的模孔直径dg：dg=dm+C1dm，〔〕根据经验〔金属塑性加工学，P67，表5-1〕取C1＝，那么代入公式〔3.13〕得：dg=12＋×12＝1mm出口直径dch模子的出口直径不能过小，否那么在挤压时容易使制品与模子的出口壁相接触，划伤制品的外表。出口直径一般应比工作带直径大3～5mm。入口圆半径r入口圆半径r的作用是：防止低塑性合金在挤压时产生外表裂纹；减轻金属在进入工作带时所产生的非接触变形；减轻在高温挤压时模子的入口棱角被压颓而改变模孔的形状和尺寸。入口圆角半径r值的选取与金属的强度、挤压温度和制品的尺寸有关系。比方紫铜和黄铜r＝2～5mm；对于铝合金不应有圆角，而要求保持锐利的角度，因此一般取r＝～。本设计取r＝4mm。模子的外形尺寸模子的外圆直径D和厚度H已经标准化和系列化，即在一定的范围内，模子的外形尺寸是相同的。一般来说，在挤压时，其外接圆最大直径等于挤压筒直径的～倍；模子的厚度H＝20～80mm，并形成一定的系列。本设计挤压筒内径D0＝80mm，为了配合挤压筒，故取D＝80mm，H＝40mm。模子的强度校核本设计采用的模子为中间带有小圆孔的圆形模子，故其剪切应力可忽略不计，只校核其挤压应力。〔〕在550℃时，3Cr2W8V的σb＝1225Mpa，因此选用此种工具钢材料是适宜的。3.2.3挤压杆的设计挤压杆的结构及尺寸确定挤压杆是用于传递柱塞压力的，它在挤压时承受很大的压力。如果设计不当，易产生弯曲变形。此外挤压杆在工作时还有可能产生端部压溃、龟裂和斜碴碎裂。挤压杆分空心和实心的两种，一般都制成等断面的圆柱体。本设计拟采用实心挤压杆。挤压杆的外径取决于挤压筒内径的大小，对卧式挤压机比筒内径小4～10mm；对立式挤压机为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72mm，挤压杆的工作长度为0.5m。挤压杆的强度校核挤压杆在工作中不只是受到压应力，还受到偏心载荷，后者与挤压筒安装得不可能完全同心所致。挤压杆作用在挤压杆上的力为总挤压力P＝5MN，那么挤压杆承受的压应力为：其中：挤压杆的柔度和材料有关柔度〔〕i为断面惯性半径，对于圆形断面：〔〕代入公式〔〕得：〔〕查表得：代入〔〕得：l为偏心距，l＝〔D0－挤压杆外径〕/2(3.18〕代入公式〔3.18〕得：l＝〔D0－挤压杆外径〕/2＝〔0.08－0.075〕/2＝025〔3.19〕代入公式〔3.19〕得：〔3.20〕代入公式〔3.20〕得：对于3Cr2W8V高强耐热模具钢，[σ]=1000～1200MPa，因此挤压杆的强度满足要求。3.2.4挤压垫的设计挤压垫的尺寸确定挤压垫是用来防止高温的锭坯直接与挤压杆接触，消除其端面磨损和变形的工具。它的结构形式如图3-5所示：图3-5挤压垫的结构形式〔a〕、〔b〕、〔c〕—棒材挤压垫；〔d〕、〔e〕—管材挤压垫；〔b〕、〔e〕—脱皮挤压垫；〔e〕—清理脱皮用挤压垫；〔f〕—立式挤压机用垫片垫片的外径应比挤压筒内径小△D值。△D太大，可能形成局部脱皮挤压，从而影响制品质量，特别是在挤压管材时不能有效的控制针的位置，以致造成管子偏心。但是，△D值也不能过小，以防止与挤压筒内衬套摩擦加速气磨损。△D值与挤压筒内径有关：卧式挤压机取～1.5mm;立式挤压机取，脱皮挤压取～，铸锭外表质量不佳的可选更大一些。管材挤压垫的内孔不能太大，否那么对针的位置起不到校正作用，还有可能使被挤压的金属倒流包住穿孔针。垫的厚度可等于其直径的～倍,因此在本设计中可取挤压垫的厚度为20mm,挤压垫的直径取79mm。挤压垫的强度校核挤压垫在工作时因长时间与高温的锭坯接触;在挤压铜合金时，其接触外表被加热到800度，内部也能到达600～650度，所承受的压力高达1569MPa。因此应对挤压垫的抗压强度进行校核。〔〕式中Pmax—最大挤压力，按挤压机额定能力计算；Fd—相当于挤压筒内孔的截面面积；[σy]—材料的许用抗压应力，取材料在工作的温度下σ0。2或σb的倍。对内孔很大的管材，挤压垫还应验算其抗弯强度。代入公式〔3.21〕得：3Cr2W8V的在600℃时σb=1280MPa，因此，σyσb=1280*0.9=1152MPa，故挤压垫合格。3.2.5挤压筒的设计挤压筒的结构挤压筒是所有挤压工具中最贵重的部件，因此在设计中要特别注意。挤压筒是由二层或三层以上的衬套以过盈热配合组装在一起构成的。将挤压筒制成多层的原因是：使筒壁中的应力分布均匀些和降低应力的峰值；同时，在磨损后仅更换内衬套而不必换掉整个挤压筒，从而可节约大量的合金钢材。为了使金属流动均匀和挤压筒防止受剧烈的热冲击，工作时应将它加热到400～450℃，一般采用工频感应加热，即将加热元件〔铜棒〕包覆绝缘层后插入挤压筒圆周分布的轴向孔中，然后将它们串接起来通电，靠磁场感应产生的涡流加热，如图3-6所示：图3-6涡流式挤压筒为了便于圆柱形衬套的装配和防止工作中由外衬套中脱出，本设计制成台肩的，如图3-7所示。图3-7台肩圆柱形挤压筒内衬套与模具的配合方式，取决于挤压的合金种类、产品品种，以及筒与模座之间压紧力大小。它们的配合要保证模子在模座靠近挤压筒内衬后能准确地位于挤压中心线上和防止金属从配合面处流出。挤压筒内衬套与模具的配合方式如图3-8所示。图3-8挤压棒材时的平面密封挤压筒尺寸确定〔1〕挤压筒内径D0它是根据所要挤压合金的强度、挤压比和挤压机能力确定的。筒的最大直径应能保证作用在挤压垫上的单位压应力不低于金属的变形抗力。根据计算，本设计采用的挤压筒内径D0＝80mm。挤压机一般配有2～4个不同内径的挤压筒，以便生产不同规格的产品。本设计由于时间关系，只选用了一种规格，其它规格设计方法是类似的。〔2〕挤压筒长度LtLt＝〔Lmax＋L〕＋t＋S〔3.22〕式中：Lmax—锭坯最大长度，本设计取0.27m；L—锭坯穿孔时金属增加的长度，本设计产品为棒材，故L＝0；t—模子进入挤压筒的深度；本设计取10mm；S—挤压垫厚度，本设计取S＝20mm。代入公式〔3.22〕得：Lt＝0.27＋＋2＝0.3m。〔3〕挤压筒衬套厚度本设计拟采用两层，D1/D0＝1.6=K1，D2/D0＝2.7=K，D2/D1=1.7=K2即：D0＝80mm，D1＝128mm，D2＝216mm。挤压筒强度校核挤压筒在工作时所受的力是很复杂的。它不但受有变形金属给予的压力和热装配合所产生的压力，还受到热应力和摩擦力的作用。这些力的作用结果导致在挤压筒中产生径向应力σr、周向应力σθ、和轴向应力σl。为了简化计算，由锭坯与筒壁摩擦引起的σl和热应力引起的σr、σθ、和σl忽略不计，只考虑热装配合和金属变形时所产生的σr和σθ。金属作用在筒壁上的单位压力pn取d。挤压筒各层衬套间过盈量的选择很重要，过小缺乏以降低等效应力σe，过大那么可能使衬套产生塑性变形和更换内衬套困难。过盈量δ取装配内径的1/550。〔1〕因过盈配合产生的装配压力ps按下式确定：〔3.23〕〔3.24〕式中ω—～0.8，重金属取上限；P—挤压力/MN；F筒—挤压筒截面积。代入公式〔3.24〕求得：〔2〕计算筒的叠加应力内衬内壁：〔5〕〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕外壁：〔3.30〕1〕外套内壁：2〕3〕外壁：4〕5〕〔3〕强度校核挤压筒内衬和外套的危险半径均在其内壁上，用第三强度理论求出危险半径处的合成应力，①按第四度理论计算强度条件为：〔6〕表3-1双层挤压筒的合成应力值合成应力应力值/MPa内衬内壁r1外套内壁r28008461164304626696双层σrσθσH4内衬：σH4=1164MPa；外套：σH4=696MPa。②确定挤压筒的材质根据计算应力的最大值，选用3Cr2W8V作内衬，用3Cr2W8V作外套。外套：3Cr2W8V的σb=1280MPa〔600℃〕；内衬：3Cr2W8V的σb=1430MPa〔500℃〕。∴内衬：σH=1164MPa,[σ]=1280MPa，σH<[σ]外套：σH=696MPa,[σ]=1440MPa，σH<[σ]因此，内衬、外套的强度通过校核。3.3挤压机的选型挤压机按其传动类型可分为机械和液压两大类。机械挤压机以前曾用于挤压钢和冷挤压方面。它的最大特点是挤压速度快。但是，挤压速度是变化的，这对工具的寿命和制品性能的均匀性很不利，因此应用有限。在挤压领域中使用最为广泛的是液压传动的挤压机。液压传动的挤压机按其总体结构形式分为卧式与立式挤压机两大类型。3.3.1卧式挤压机卧式挤压机的主要特点是主要工作部件与地面平行，用卧式挤压机生产管材时易产生偏心，但是，因卧式挤压机的优越性能较多，因此在生产中被广泛使用。根据挤压机的用途和结构的不同，又可将卧式挤压机分为棒型挤压机和管棒挤压机。二者的主要区别是后者有独立的穿孔系统。棒型挤压机主要用在实心断面制品，但是也可以用在空心锭或者组合模生产空心断面的制品。在管、棒挤压机上，因有独立的穿孔系统，既可以用实心锭生产棒、型和管材，也可以用空心锭生产管材。卧式挤压机按其挤压方法又可分为正向挤压机、反向挤压机和联合挤压机三种类型。它们之间在根本结构上没原那么性差异。卧式管，棒和型材挤压机根据结构形式可分为后置式、侧置式和内置式。3.3.2立式挤压机这种挤压机的主要部件的运动方向和出料方向与地面垂直，所以占地面积小，但要求较高的厂房和较深的地坑。后者是为了保证挤出的管子平直和圆整，以便酸洗、冷轧或带芯头拉拔等。因运动部件垂直地面移动，所以磨损小，部件受热膨胀后变形均匀，挤压机重心不易失调，管子偏心很小。挤压机的能力最大超过15MN,常用为6～10MN,主要用作生产尺寸不大的管材和空心制品。视其结构的不同可分为带独立穿孔系统和无独立穿孔系统的两种。综合以上各种挤压机的优缺点，本设计选择后置式卧式挤压机3.4剪切力计算作用在工具上的力由能量局部组成，一是垂直的正压力，一是作用在工具侧向压力。最大剪切力的实验公式：〔3.37〕式中Pm—最大剪切力/Nt—材料厚度/mml—剪切轮廓线长或宽/mmKs—材料的剪切变形抗力2表3-2几种有色金属合金材料的m值的补正系数材料间隙5%t10%锌铝合金铜H64锌白铜磷青铜〔2〕定常剪切力计算公式：〔3.38〕式中Pω——定常剪切力；m——补正系数；t——被剪切材料的厚度/mmks——剪切变形抗力2;ω——为剪切角。垂直剪切力为：Pd+μ1Fd=Pp+μ2FP侧向力〔水平力〕：Fd±μ1Pd=FP±μ1PP表3-3剪切功的补正系数材质补正系数m一般材料轧制硬质材铝〔软〕铝、锌〔软〕黄铜〔软〕铝〔硬〕、铜〔硬〕锌〔硬〕、黄铜〔硬〕表3-4几种材料的剪切变形抗力和拉伸强度材料剪切变形抗力/Mpa抗拉强度/Mpa软状态应状态软状态应状态铝锌铜黄铜青铜白铜69～108118176～216216～294314～392274～353127～157196245～290343～392392～588441～54978～118147216～274274～343392～490343～441167～216245294～392392～588490～735539～686 〔3〕剪切功计算公式：〔3.39〕式中Ak——剪切功；m——补正系数；Pm————最大剪切力；t———被加工材厚度/mm.3.5绘制金属平衡表编制金属平衡的目的在于根据设计任务书的要求，参照国内外企业或车间所能到达的先进技术指标，考虑本企业或车间的具体情况确定出为完成年方案产量5000吨所需的投料量。其任务是：确定计算产品的成品率；编制金属平衡表3.5.1确定计算产品的成品率成品率是指成品重量与投料量之比的百分数。换句话说，也就是指一吨原料能够生产出的合格产品重量的百分数，其计算公式为：〔〕式中A——成品率，%；Q——投料量〔原料重量〕，t;W——金属的损失重量，t;成品率乃是一项重要的技术指标，成品率的上下反映了组织管理及生产技术水平的上下。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失有以下几种：〔1〕烧损金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。本设计选用的感应电炉熔炼的金属烧损：Cu为0.8～1.0%。铜合金在加热过程中，实心材的烧损量为0.2%左右。本设计取0.2%。〔2〕几何损失①切损切损指切头、切尾、切边等大块残料损失。有色金属各工序的切损量应根据工艺要求加以确定。切头、尾损失一般为5%左右，切边损失一般为3～5%。②残屑外表缺陷以及加工后产品外表缺陷清理所造成的损失一般为1～3%。〔3〕工艺损失又称技术损失，是指各工序生产中由于设备和工具、技术操作以及外表介质问题所造成的不符合质量要求的产品。烧损和溶损是不可回收的损失。几何损失和工艺损失是可回收损失。本设计取2%。编制金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期，制品金属材料的收支情况。它是编制工厂或车间生产预算与制定方案的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都是极为重要的依据。因此，必须在确定成品率的根底上，编制出各种计算产品的金属平衡表3-6。

第四章辅助设备的选择与计算4.1加热设备的选择本实验中我们选择的加热设备是加热炉，铜及铜合金锭坯加热选择的加热炉主要有两种：火焰炉、感应加热炉。4.1.1火焰炉火焰炉是靠燃烧时的辐射热来加热。按燃料不同，火焰炉分油炉、煤气炉等。各种火焰炉的炉体结构根本相同。其优点是发热量大、本钱低；缺点是炉体占地面积大、工作条件差、热损失大、锭坯的加热时间长、烧损大。4.1.2感应加热炉中频、工频感应炉加热铜及铜合金锭坯有很多优点。如占地面积小、自动化程度高、加热时间短、烧损小、劳动条件好、没有环境污染、产品品质好。因此，根据课题的内容选择中频加热炉作为锭坯加热的加热设备。4.2剪切设备的选择用于对轧件进行切头、切尾或剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。平行刀片剪切机特点：剪切机两个刀片彼此平行用途：用于横向热剪初轧坯和其他方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。同时，也可以用来剪切管坯及小型圆钢等〔2〕斜刀片剪切机特点：剪切机两个刀片中有一个刀片相对于另一个刀片是成某一角度倾斜布置的。一般是上刀片倾斜，其倾斜角为1～6度用途：用来横向冷剪或者热剪钢板、带钢、薄板坯，故又称为钢板剪切机。有时，用来剪切成束的小型钢材。〔3〕圆盘式剪切机特点：剪切机两刀片均成圆盘状用途：用来纵向剪切运动中的钢板的边，或将钢板剪成窄条，一般均布置在连续式钢板轧机的纵切机组的作业线上。〔4〕飞剪机特点：剪切机刀片在剪切机轧件时随轧件一起运动用途：用来横向剪切运动中的轧件〔钢坯、钢板、带钢和小型型材、线材等〕，一般安装在连续式轧机的轧制线上，或横切机组作业线上。由以上信息我们可以初步确定本次设计选择平行刀片剪切机作为剪切设备。平行刀片剪切机又分为上切式平行刀片剪切机和下切式平行刀片剪切机。上切式平行刀片剪切机特点是下刀片固定不动上刀片是上下运动的。剪切