粉末冶金材料工艺设计和设备课程设计报告指导书

专业文档粉末冶材工艺与设备课程设计指导书指导教师：鲍瑞 职称：讲师所在部门：材科学与工程学院学学期： 2013 —2014学 第 二学期专业班级： 无机非材学系粉末冶WORD资料可编辑学习指导学习指导wordword整理版一、本课程设计的目的与任务该课程设计属于粉末冶原及工艺课程，通过典型粉末冶产品的工艺模拟设计，训练学生综合运用前期所学专业学问的能，并让学生把握粉末冶工艺设计的一般方法，养成从整体上把握、思考工程问题的习惯。为学生实际工程能的形成打下坚实根底。二、课程设计的根本要求把握粉末冶典型工艺设计根本方法， 以及工艺配套的附属设施设计选型根本原则并解车间、工厂设计的一般原则。三、课程设计选题原则依据课程内容，结合生产选择粉末冶工程的典型工艺，进工艺的模拟设计。四、所需具备的根底学问工程制图、粉末冶原、机械设计五、设计所需工具和预备工作制图板、绘图工具等，或安装有制图软件的计算机。查阅工厂设计的手册和相关资。、粉末冶工艺课程设计一般方法〔一〕概论设计是任何一项工程在开工前必先完成的一项技术性很强、而又格外认真的技术工作。工厂设计的内容一般包括厂址选择厂区总图及运输工艺程的选择， 产品方案的设计物平衡计算， 设备的选型与数的计算， 生产检查与质掌握， 化检测， 房屋建筑，工厂动， 采暖通风劳动组织及定员工厂经济概算与本钱的预算技术安保与环境保护，及有关生活设施。对所作设计的要求是投资少、建厂快，布局合，经济技术指标先进，经济效好。设计任务的来源一般由上级主管部门或地方政府或工矿企业予以托付室的工程负责人组成设计组，开展设计工作。工厂设计一般分为三个阶段进，即初步设计，技术设计和施工图纸。是否合，并对设计中有关的一些根本技术问题作出决策。在初步设计作完之后，必要时，可召开有关专家参与的设计审定会予以审定。技术设计是在批准初步设计的根底上进的。 其内容和章节与初步设计根本一样但对初步设计中所提出的问题应当予以修改各章节比初步设计编制得详尽、 完善、 准确。要求能作为施工图纸的根底。以满足施工要求为原则。其内容包括房屋建筑图，设备安装图，各种设施，如电气、供排的，应尽承受标准设计，而需另设计。粉末冶的工艺设计人员，除参与粉末冶工厂的正规设计外，往往还需作一些粉末冶的车间设计， 与主机所需的粉末冶件配套生产， 如纺织机械厂常设铁、 铜基粉末冶件生产车间，刃具具厂常设硬质合生产车间等。粉末冶的车间设计与工厂设计根本相类似， 但又有差异说它们很相像是指工厂设计的根本的、主要的内容，车间设计需要，如工艺程的选择，产品方案的设计，设备的选型与计算，物衡算，水、电、汽、气等设施需要进设计。说它们有差异，是指车间条件和生活设施。〔二〕产品方案制定产品方案的设计包括产品产、 品种、质、牌号及规格的设计。是粉末冶工厂设计的重要内容。产品的总产由设计任务书规定，产品质按国家标准规定 (或企业标准、或用户要求)。具体的产品品种、牌号、规格及数由工艺设计人员确定。其确定的原则是：国内外的现状，生产水平及进展趋势。要适合国情，依据市场的需求。依据工厂条件，尽承受技术，提高质、增加品种，满足用户的需要。产品方案设计的好坏，直接关系到将来产品的综合用，产品销售和工厂的经济效。〔三〕工艺程的选择工艺程及其表示方法系起来，而绘制成图。这种按各工序组成的挨次图，称之为生产工艺程图。有时将进中的原和关心材以及出中的半成品和反响物与返回的处方法一一在图上标明。 在图中程的开头是待加工的物或半成品， 最末尾是成品为使程图中的加工工序与中间产品能区分开来可以承受同的图示符号来表示。 其具体表示方法如图一所示除“图一的表示方法之外， 还有将工艺程中各工序所使用的主要设备示意图画出，以形象地表示该工序加工的名称和内容，这种以设备组成的程图叫设备工艺程图。工艺程的选择原则选择工艺程应承受多种方案， 全面地进技术经济的比较是很有必要的，在比较时应考虑下原则及要求：原材的特点和性质关心材的来源、特点和性质各项重要的技术经济指标的比较原始资及数据的牢靠性设备的选型、机械化、自动化工艺的比较总之对工艺程的要求是， 应争生产效高、 投资少建厂快本钱低质高、技术指标先进、设备容解决，经济效好，设计产能保证。简言之，就是要到达技术上先进、经济上合、投产后牢靠。工艺程的说明在工艺程选定和论证之后， 除用图示法表示外还要对程的各个工序依次作具体的说明，即从程的第一个工序开头，到程最终的成品完毕。所需要说明的内容大致如下：1．设置该工序的目的和用途。对原辅材的性质、成分、规格及其他要求。简洁表达工序的过程实质及物化学原。简洁表达生产的工艺条件，如温、压、保温时间、气体和却水的，电密、电、电压、功的大小，溶液浓、装、混合物的成分等。5．简洁地表达加工设备及对设备的要求。指出过程及质掌握的因素。指出过程中存在的危害性及危急性。在工艺程表达之后，常需要拟诞生产工艺规程和各工序设备操作规程。同的产品，其工艺规程也一样。目前尚无统一的标准格式。但大致的内容包括：产品图及技术要求。产品生产的具体工艺程图。所用原辅材的牌号、化学成分、配方及技术要求。各工序使用的主辅设备型号、数，程范围、等级等。各工序的工艺掌握参数，质掌握指标和掌握措施。成品性能检查的内容及对包装的要求。所谓操作规程，一般指设备的操作挨次。所制定的操作规程一般包括如下内容：设备开动前应检查的内容和留意事项。设备启动时的动作挨次。设备运的安全及额定操作指标，如电、电压、温、压、转速、功、加、装等。设备运的工艺参数，以满足产品质的要求。设备的正确维护，以保证设备的安全和使用寿命。所写操作规程一般以条文形式出，避开冗长繁杂，求简明扼要，学记。〔四〕物平衡计算物平衡计算所需的原始资具体的工艺程图程图是物平衡计算的根本依据。 由程图可以看出， 整个生产过程中物运的线，生产工序的数及其相互关系。日产的工作日数即得日产。这是由于全任务的完成，必需是每昼夜按打算完成的任务积所得。日产 =产 单位：公斤/日，或吨/日全工作日数可分为两种状况来考虑。在连续生产的状况下全工作日数等于 365天减去设备的检修日数设备的修一般分为大修、中修、小修与检查。同的设备其检修的也一样。因此，修日数应依据设备的寿命和生产的实际状况而定，一般的修日数定为两个月左右，即工作日数定为 280天到330天。粉末冶工厂大多取 300天或330天。在连续生产时，则工作日数等于 365天减去全的星期天〔 52天、国家法定假日及其他停工大事，约为300天左右。论承受何种工作制， 应合地组织生产，充分发挥人的乐观因素，如，承受假日检修，临时抢修等措施，尽削减检修停工的时间，增加全工作日数，从而，提高设备的用，削减固定资产的投资。各工序的产出和损失这些数据一般应依据同类企业生产实践中的实际数据的结果，综合考虑确定。在经过努可以到达的状况下，所定指标应尽先进。由于，这些追求高指标。工序产出为某一工序的产与进入该工序的原之比，即工序产出率 工序产量100%工序进料量工序的损失分为两种，由于在生产实践中而这些损失，有的是可以在本工序返回处的，如压制废品，其损失，即可返回与该工序进之比称为可返回损失，其计算公式是：100%该工序进料量有的损失则是在本工序或本车间能处的物， 如烧结废品或者是本工序可避开的损失如复原粉末时的化学损失操作过程中的机械损失等统称为可返回损失， 其损失与该工序进之比，称为可返回损失，即：不行返回损失率100%该工序进料量由上可知，工序的产出总大于而小于 1。工序的总损失等于可返回损失与可返回损失之和。在同一工序中，工序损失与该工序产出之和恒为 100%。将以上数据按各道工序经过换算或者计算之后再进整， 以表格的形式出，以查找，如表 1所示。序号工序名称工序损失 %工序总损失 % 工序产出 %表序号工序名称工序损失 %工序总损失 % 工序产出 %可返回损失可返回损失1W粉的制备1.90.42.397.72WC1.90.42.397.73混合的制备1.30.51.898.24压制、半检1.30.21.598.55烧结、加工1.50.11.698.46总产出 %90.57总损失 %7.91.69.5物平衡计算的方法、步骤及留意事项首先介绍“自下而上的计算步骤与方法：1．按实际状况确定工作日数， 依据任务书中规定的产计算出日产〔公斤或吨〕 ，该日产即为工艺程中最终一道工序的产出。2．由本工序的产出和产出计算出本工序的进〔公斤或吨〕 。本工序进料量本工序产出量 〔公斤或吨〕本工序产出率由本工序的可返回损失与可返回损失，计算出本工序可返回损失、可返回损失。即：可返回损失 =本工序进×本工序可返回损失 〔公斤〕可返回损失 =本工序进×本工序可返回损失 〔公斤〕由本工序的进和可返回计算出本工序的实际进，即本工序实际进 =本工序进－本工序可返回 〔公斤〕5．假设本工序实际进为多组成分，则应按每一组分的百分分别计算出它们的进，如 1所示。1：YT假设条件为：工序产出： 48.69公斤简单碳化物工序总损失： 1.3%其中，可返回损失 1.0%可返回损失 0.3%工序产出： 98.7%由此可计算：48.6910049.33kg98.7可返回=49.33×1 %=0.49kg可返回=49.33×0.3%=0.15kg本工序实际进 =49.33-0.49=48.84kg〔简单碳化物〕以上计算所得48.84kg为本工序的实际进，其中， 0.15kg在生产中被损失掉，故实际产出为 48.69kg。但是，本工序的实际进是简单碳化物，而是由碳化钨、二氧化钛、 炭黑按肯定比混合后经本工序加工后所得因此以上三种物要参加的应分别加以计算， 其计算过程如下：TiO的计算：2设简单碳化物钛含为 23%Ti在TiO中的含为 60%248.84kg简单碳化物中含Ti为：48.84×23%=11.23kg11.23kgTi换算成TiO为：211.23×100/60=18.72kg所需炭黑的计算，依据化学反响式，TiO +3C=TiC+2CO280 36 60 5618.72 xc80:36=18.72:xc

3618.728.42kgc炭黑80c炭黑同，TiC18.726014.04kg同，80CO18.725680

13.10kg〔化学损失〕所需碳化钨的计算：WC=48.84－14.04=34.80kg将所计算的数据分别按进和出入表 2中。表2 简单碳化物生产工序物平衡表序号进物名称物(kg)序号出物名称物(kg)1碳化物粉34.801简单碳化物48.692炭黑8.422化学损失13.103二氧化钛18.723可返回0.494可返回0.494可返回0.155合计62.435合计62.436．当原中属含是 100时〔如WO，TiO2等，一般应按原成分直接进计算。但为简化计算过程， 也可先把原看成全部是纯属进计算， 然后将其计算结果依据属在原中的含换算成实际原的进。7．在工程设计中，为简化计算过程，常把一些较小的工序合并到一起，作一个大工序来进计算。物平衡表的编制每一道工序的物平衡依据上述步骤全部计算完毕后〔如 1，为清楚和验证所算的数据，应分别出各工序的物平衡表〔如表 2所示。在表中，进总和与出总和应当相等。否则，说明计算有误，应查找缘由，加以改正，使之平衡。整个生产程计算完毕后， 应将各工序平衡表汇编成物平衡总表。 使整个生产过程的物转移、 损耗及使用状况一目然，其物平衡表的编制， 如表3所示。表3所数据为产 70吨YG8合， 工作日数定 340天则日产=(70×1000)/340=205.88/日 公斤的计算数据。〔五〕设备计算和选型依据工艺程进物平衡计算， 定给出每道工序的昼夜处之后， 接着就应当进设备的选型和为完成每道工序的生产任务所必需的设备数的计算。设备选择的原则一般说来，设备的选型应考虑下原则：所选设备，首先要能保证产品的质和满足生产对设备的需求。先国内，后国外。先标准，后非标准。所选设备应符合现代技术水平。所选设备，无论是标准的，还是非标准的，或是自设计的。在满足生产工艺要求和产品质的前提下，要争构造简洁，于制造、修、安装和操作，使生产过程的物损失少，环境保护好，生产效高，价、于使用、寿命长。综上所述，设备选择的好坏，对生产有着直接的影响，应予以高重视。使所选设备既要先进合，又要经济适用，安全牢靠。设备数的计算工序设备需要可按下式进计算：N GPtN为工序所需设备台数G为工序日产 公斤或P为单台设备每小时生产能 斤或吨/小时)；t为单台设备一昼夜开动的时数〔小时。确定设备一昼夜开动的时数时要依据设备的特点和具体状况而定同的设备， 并肯定完全一样。确定设备开动时数时，肯定要综合考虑，开动时数定少，设备用低，造成费，开动时数定多，而实际到达时，会造成生产任务完成。设备的小时生产能， 指设备在1小时内处物的数， 其设备的生产能， 有的在设备说明书中虽有注明但由于处物的性质同， 工艺制的差异， 而使设备的小时生产能差异很大。 而且由于同的工序所使用的设备同， 对设备的小时生产能的考虑因素、计算方法也有差异，现举说明之。111管复原炉，将昼夜处为2吨的WO3复原成褐色的WO2的设备台数。110.9m1小时。承受舟皿装，昼皿尺寸为30×30×300mm0.W3的松装密为2g/c3，承受连续定时或连续推舟的方式，求所需设备台数。解：1〕先求出一个舟皿的装粉 W克=0.9ρ松W为一个舟皿的装粉 (g)；0.9为舟皿的装填系数；V为舟皿的容积；ρ松为粉末的松装密 (2g/cm3)。故，W=0.9×3×3×30×2=486克舟皿在炉管内的推舟速等于炉子高温区的长除以保温时间，即推舟速 =90cm/60min=1.5cm/min推出一个舟皿的间隔时间为舟皿的长除以推舟速，即 30/1.5=20min1=60/20=3一台设备1小时推出的舟皿数=3×11=33个舟皿一台设备1小时的物处等于舟皿数乘以一个舟皿的装，即33×0.486kg/舟=16.04kg一台设备一昼夜的物处等于设备的小时生产能乘以设备昼夜开动时数，即16.04×24=385kg所需炉子的数等于日处除以单台炉子的昼夜生产能。即，2000/385=5.19为了保证完成生产任务，考虑设备修理。适当留有余地等缘由。应选取整数6台。/选取台数，即5.19/6=86.5%10)设备的储藏率=100%-86.5%=13.5%例2：某烧结车间烧结ABA产品外径80mm，内径50mm，60mm。B45mm，内径20mm。其昼夜处理量各为5000区长为1米，产品烧结保温2小时，烧结舟皿尺寸为长×宽×高=250×250×150mm，求需烧结炉的台数？解：此题计算过程与例1计算结果作一比较。计算方案一：两种产品单独装舟，分炉烧结。烧结A产品时，产品装2层，每层装9个共装18烧结A产品所需烧结炉台数

日处理量 5000件 设备的昼夜处理量 2舟/时18件/舟24小时6设备利用率=5.78/6=96%同理：烧结B22550B=5000/(2×50×24)=2.08〔3〕设备的利用率=2.08/3=69%故，烧结A、B两种产品，选取烧结炉共9台。假设两种产品的烧结炉可以相互使用，则烧5.78+2.08=7.86〔8。则，设备的利用率=7.86/8=98%计算方案二：承受A、BB产品装入A产品中间，每舟装入A、B产品共36件。日处理量变为A、B产品之和共10000件，则：烧结A、B产品所需烧结炉台数=10000/(2×36×24)=5.78台〔取6台〕设备的利用率=5.78/6=96%要的影响。绘制设备工艺流程图，编制设备表。在绘制设备工艺程图时， 通常只绘制主要设备设备绘制成象形的大体按比的正视图，即只给出根本投影，而用着像机械制图那样严格和具体。程图绘制完毕，在图上需要说明的地方标上序号，然后按序号一一附加说明。设备表包括设备计算表和明细表，在设备数确定后，首先应编制好设备计算表。即，把所所确定的内容和计算的数据以表格的形式出来，其目的是将分散的内容集中起来以查找，也是进以下各项设计的根底资和依据。其表格的形式如表 3所示。接着还应编制设备明细表此表也是设备购置的清单计算表和明细表的差异在于前者侧重于工艺和使用，后者侧重于设备的性能，固然二表也可以合起来，编成一个表但为使表格过于繁杂，还是分开出为宜。其表格的形式如表 4所示。表3设备计算表序平设昼夜需处物操作设单台设计算共备选备号面备作业备设备备台数计用用注图名物 重容周班填处(台)设标号称(kg)名(m3)期次充系能(kg)用备规称数(%)格(%)1234 5678910111213141516123...表4设备明细表序设技单数重(吨)电动机制设备号备术位单总型 数单机总容造备注名称性能及重重号容(瓦)(瓦)厂家及价值规图格号12345678 9101112131412〔〕车间平面布置选定设备，并对设备的数进计算之后， 应应当进设备的布置。设备布置的合性及选择厂房的形式是否恰当，对今后合的组织生产，减轻劳动强，消退车间的混乱，保证产品质，安全生产起着重要的作用。备、模具加工设