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西安建筑科技大学 本科毕业设计（论文）题 目年产量2万吨铜及铜合金管材挤压车间工艺设计学生姓名王亚鹏 学 号100810104院（系）冶金工程学院专 业金属材料工程指导教师杨西荣时 间年 月 日（小四号，空一行）设计总说明/摘要（三号，黑体，居中，段后空0.5行）本次设计的题目为年产2万吨铜及铜合金管材挤压生产车间工艺设计。设计采用了先进的设备和工艺，投产后要求达到投资成本少，产品质量 ，利润、成品率高，及环保节能等要求。以中铝洛阳铜业有限公司为蓝本，在本次设计中选用了3种具有代表性的计算产品，规格分别为:H62 46*8 Y 5000t、H96 20*5 Y 10000t、HPb59-1 90*9 Y 5000t铜管设计的主要内容有：铜管的品种、状态、规格、数量的选择；工艺流程的制定；主辅设备的性能、数量选择；工艺计算和设备负荷计算；厂房的平面设计布置以及经济技术指标的计算等。本设计选用的产品主要面向当前国内市场,并适当地拓展国际市场，投产后具有良好的发展前景。（小四号，空一行）关键词：车间设计，铜管棒（小四号，空一行）Design Description/Abstract（三号，Times New Roman，加粗，居中）. The title of this design is the output of 20，000 tons of Copper lengths and production workshop as annual. Advanced equipment and technology are adopted in this design. After the commissioning of the required investment costs less, good quality products, profits, high yield, Energy-saving and environmental protection etc. According to some data of the in Luoyang,an in this design is chose for the five representative of calculation products,Respectively : H62 46*8 Y 5000t、H96 20*5 Y 10000t、HPb59-1 90*9 Y 5000t .，.Design elements include : Copper lengths and the number of choices. Process development; The main and auxiliary equipment performance and the number of choices; Mill intensity and check the electrical power; Process equipment load calculation and computation; plant layout layout and economic and technical indicators of the calculation.The design of the selected products are mainly oriented to the domestic market at present, due to the expansion of the international market, the commission has good development before。Key Words: Design Workshop; Brass rods目 录1 绪论 （ ）1.1 轻型木结构简介 （ ）1.1.1 概述 （ ）1.1.2 特点 （ ）1.2 轻型木结构研究现状 （ ）5 结论 （ ）参考文献 （ ）附录 （ ）致谢 （ ） 第 3 页（小四号，空一行）1 绪论（三号，黑体，居中，段后空0.5行）1.1铜及铜合金简介（四号，黑体，段前、段后各空0.5行）1.1.1概述纯铜呈紫红色，又称紫铜。纯铜密度为8.96。熔点为1083，具有优良的导电性导热性延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机母线电缆开关装置变压器等电工器材和热交换器管道太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜青铜白铜3大类。本课题是以中铝洛阳铜业有限公司管棒生产车间为设计雏形。虽正面临金融危机但国内外铜管棒的需求空间仍然很大，产品规格根据客户的实际要求生产所以也没有一定的标准，但产品的精度必须满足生产车间所依据的技术标准。在这种情况下，比较常见的铜及铜合金管棒材的用途非常广泛。例如：紫铜管主要用于输送饮用水、卫生用水、煤气、天然气、氧气等；黄铜管主要用于制空调用制冷四通阀体供排水管、管接头、供机械,航空等工业部门制造各种零件；青铜管供机械、航空等工业部门制造各种零件；白铜管则主要用于电器、航空、仪器、仪表、化工、乐器、医疗卫生、船舶和电力等工业部门制造耐蚀零件、冷凝器和热交换器。本课题研究的目标是设计合理的绿色环保型中型铜及铜合金管棒材生产车间，并把高效率高品质低成本作为生产宗旨。课题研究的方法是通过设计产品的生产工艺到最终出产品来体现。因为本课题是生产年产量2万吨的铜及铜合金管棒材，属于中型生产车间，初步设想分一条生产线：生产各种铜合金直管，直管生产线同时也供生产铜合金棒材。研究的内容主要包括：产品方案的汇总、体现车间规模的代表产品（计算产品）的选择、生产每种计算产品合适的生产方法种类及最佳方法选择、产品生产的系统工艺流程、实现工艺流程的主辅生产设备、主要工序的理论工艺计算及编制工艺卡片、设备负荷计算、设计车间的平面及立面布置图和技术经济指标核算。本次设计对每一个环节的每一个设备都给予了说明，为的就是建设新的企业。设计的任务是对所需建设的企业做出技术与经济的详细规划，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。一个完整的金属压力加工车间设计，其内容包括生产工艺、生产设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等的设计。它们之间是一个完整的不可分割的整体，要求各个不同的设计部门互相协作，紧密配合，其中车间工艺设计是整个车间设计的主体。1.2编制产品方案1.2.1产品大纲品种牌号规格年产量原料所遵循的标准管材H622040*51010000圆锭坯GB/TH9640100*85000HPb59-138100*950001.2.2生产方案的选择主要方向分为挤压法、卧式连铸法、斜轧穿孔法和焊接法，然后再通过冷轧、拉伸工序即可生产出管材来。其中挤压法工序要稍多，但是产品质量好，产量受一定的限制。卧式连铸法生产速度快，质量相对挤压法稍差点，但产量可提高很大。斜轧穿孔法适合中等直径、塑性较好的金属管材生产，其特点为：产量高、几何废料损失少、设备投资不高、生产品种少、管坯内外表面的缺陷多，适合中小型工厂。焊接法适合生产较大直径管材，如水道管及热交换器管等。它是以带材做坯料京成型、焊接、拉拔而成所需要的管材。此法生产效率高，成本低，但管材有焊缝，内表面质量较差。综合以上考虑，生产方案采用挤压供锭。其中常用挤压供锭的生产方案又分为以下三种：1).挤压法:适合生产厚壁管、复杂断面的管棒材等。此法生产周期短，成品率高，设备较少。2).挤压拉拔法:适合生产大直径，薄壁管材。此法的特点：投资不高、产品质量好，表面的精度高。适合生产规模较小的工厂。3).挤压冷轧拉拔:适合生产薄壁的中小管。其特点：生产品种多，质量好；冷轧变形量大，工序少，生产周期短；设备复杂，机械化程度高；投资大。适合大、中型工厂，采用此发较广泛。综上考虑，采用生产方案为挤压冷轧拉拔法。挤压法一般按以下两个方面来分类：1):按挤压金属相对于挤压轴的运动方向分为：正挤压、反挤压和Conform连续挤压；2):按挤压工艺特点分为：热挤压、冷挤压、带润滑挤压、不带润滑挤压、快速挤压、等温挤压、无残料挤压及液体静压力挤压等方法。1.2.3挤压方法的对比1)正挤压法：是目前挤压方法中应用最广泛的一种，主要特点是在挤压过程中，挤压筒固定不动，铸锭在挤压轴压力作用下，沿挤压筒内壁移动。正向挤压时，制品的流出方向与挤压轴的移动方向一致。此法的活动性很大，可用此法生产各种挤压制品。2)反向挤压：挤压时，模轴固定不动、挤压筒紧靠挤压轴。在主柱塞和挤压筒柱塞的作用下，挤压轴和挤压筒同步向前移动，而模轴逐步进入挤压筒内进行反复挤压。发现挤压时，铸锭表层与挤压筒内壁之间无相对运动，因而也不发生摩擦。反向挤压时，制品的流出方向与模轴的相对运动方向相反。由于反向挤压时铸锭表面与挤压筒内衬之间无激烈摩擦，因而不消耗挤压力。所以反向挤压时可减低挤压力30%40%，制品尺寸精度高，力学性能均匀，挤压速度高，成品率高。反向挤压硬合金时，挤压速度与正向挤压比较可提高0.51.0倍，成品率可提高10%20%。挤压制品外接圆之间受模轴限制，一般比反向挤压要小30%作用，铸锭表面品质要求严，设备一次投资费用比正向挤压机高20%30%，辅助时间长。因反向挤压机具备以上许多优点，所以它个别适应于挤压硬合金型、棒、管材以及要求尺寸精度高、组织细密无粗晶环的制品。3)Conform连续挤压法，此种加工方法是英国原子能管理局于20世纪70年代初研制成功的铝合金连续挤压法。其特点是，利用送料辊和配料之间的接触摩擦力而产生挤压力并同时将坯料温度提高到500左右。毛坯被送入送料辊后，通过毛坯与送料辊之间的摩擦作用使毛坯升温并使毛坯沿着模槽方向前进，然后进入模具。此法的优点为：可一次成形生产尺寸小、壁薄的型材、管材；成品率高，一般可达到98.5%；毛坯无需加热；设备造价低；可以连续生产，生产效率高。缺点是：目前只适应于尺寸小的和软的合金生产，规格、品种受到限制。正向挤压与上述两种挤压方法相比有以下优点：更换设备简单、迅速；辅助时间少；制品表面品质好；对铸锭表面品质没有严格要求；设备简单，投资费用少；制品外接圆直径大。综上考虑，采用挤压方案为正向挤压。1.3编制工艺流程1.3.1制定工艺流程的主要依据生产工艺流程，是指在生产过程中，劳动者利用生产工具将各种原材料、半成品通过一定的设备、按照一定的顺序连续进行加工，最终使之成为成品的方法与过程。原则是：技术先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人熟练程度等因素都大不相同，所以对于同一种产品而言，不同的工厂制定的工艺可能是不同的；甚至同一个工厂在不同的时期做的工艺也可能不同。可见，就某一产品而言，生产工艺流程具有不确定性和不唯一性。生产工艺流程就是产品从原材料到成品的制作过程中要素的组合。包含输入资源、活动、活动的相互作用（即结构）、输出结果、顾客、价值六大方面。流程的组织包括以下几个基本要求：1、能满足产品的质量和数量指标2、具有经济性3、具有合理性4、符合环保要求5、过程可操作6、过程可控制我国工艺流程设计越来越注重以下几个方面：1、尽量采用成熟的、先进的技术和设备；2、尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施，减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用；3、确保安全生产，以保证人生和设备的安全；4、尽量采用机械化和自动化，实现稳产，高产。1.3.2铜及铜合金管材工艺流程铸锭加热挤压锯切中断酸洗矫直检查冷轧中断光亮退火制头拉伸拉伸拉伸剪切制头拉伸剪切矫直脱脂检查包装入库。1.4主要设备的选择与计算1.4.1挤压机的选择表3-1 齿板受剪破坏试验结果（、）（小四号，黑体，居中）加载情况试件编号齿板宽mm齿板长mm极限剪力(N)剪切面长度(mm)计算的抗剪极限承载力(N/mm)取两较小值的平均值(修正后)抗剪极限承载力设计值(N/mm)120T11527665000152106.908106.06760.61021535046500100116.253152494100098104.592150T1152734600084315136.393128.32773.3302152734250084315126.0163153774620088935129.870（若有需要说明的细节，可用脚注列于表下，脚注序号用（1）、（2）标于相关词右上方）4.2.4 板齿抗滑移承载力当荷载既不平行于板轴又不垂直于板轴，齿抗滑移承载力应在和 之间用线性插值法确定。设此时的齿抗滑移承载力为 （41）（小四号，宋体，公式居中，公式编号右对齐）（小四号，空一行）参考文献（三号，黑体，居中，段后空0.5行）1 作者1，作者2.文章题目.期刊名，期（卷），年：起始页码-终结页码（五号，宋体，单倍行距）2 作者1，作者2.文章题目.见：论文集名称. 出版地：出版者，出版年份：起始页码-终结页码3 作者1，作者2.著作名称. 出版地：出版者，出版年份4 作者1，作者2.著作名称（译者名+译）. 出版地：出版者，出版年份5 作者1.学位论文题目学位论文. 学位授予单位地点：学位授予单位名称，学位授予年份6 国家标准.木结构设计规范GB 50005-2003，2003（小四号，空一行）附 录（三号，黑体，居中，段后空0.5行）（小四号，宋体，单倍行距，两端对齐）（小四号，空一行）致 谢（三号，黑体，居中，段后空0.5行）本文是在（小四号，宋体，单倍行距，两端对齐） 第 8 页