{生產現場管理}劉成成年產量萬噸黃銅管擠壓車間設計銅陵學院畢業設計目錄摘要1Abstract2第1章概述-1-1.1我國銅材加工的生產現狀及發展趨勢-1-

1.1.1我國銅行業發展情況-1-1.1.2我國銅制品的不斷發展發展-1-

1.1.3科技創新引領我國銅加工業的高速發展-2-1.2擠壓生產的發展與現狀-2-1.3擠壓法的優、缺點-3-1.4本設計的內容及意義-4-第2章擠壓工藝設計-5-2.1H68黃銅的性能分析-5-

2.1.1H68的化學成分-5-2.1.2H68物理性能-5-2.1.3H68的力學性能-5-2.2擠壓工藝設計-6-2.2.1擠壓生產工藝流程簡圖-6-2.2.2擠壓方法-6-2.2.3擠壓工藝參數確定-6-2.2.4擠壓時的潤滑條件-9-2.2.5錠坯尺寸選擇-9-第3章擠壓設備的計算與選擇-11-

3.1擠壓力及擠壓設備-11-

3.1.1影響擠壓力的主要因素-11-

3.1.2擠壓力計算-11-3.1.3擠壓設備的選擇-13-3.2擠壓工具及其設計-14-

3.2.1擠壓模及其材質的選擇-14-

3.2.2擠壓墊設計-20-3.2.3擠壓桿設計-21-3.2.4擠壓筒設計-22-第4章輔助設備的選擇-26-

4.1加熱設備的選擇-26-銅陵學院畢業設計4.2供錠機構的選擇-26-4.3冷卻設備的選擇-26-4.4切斷設備的選擇-26-4.5矯直機的選擇-26-第5章車間勞動定員-27-5.1車間勞動定員-27-5.2車間的勞動定員-27-第6章車間的組成和平面布置-28-6.1車間平面布置原則-28-6.2車間平面的主要內容-28-6.2.1金屬流程線的布置-28-6.2.2生產設備的布置-28-6.2.3車間內通路的布置-28-6.2.4倉庫面積的確定原則-28-第7章主要技術經濟指標和設計遺留問題-30-7.1設計中主要技術經濟指標-30-7.2設計遺留問題-30-總結-31-參考文獻-32-致謝-33-銅陵學院畢業設計插圖清單圖2-1管材擠壓產生工圖藝流程..................................................................................................6圖3-1擠壓力分量與模角的關系................................................................................................11圖3-2部分分流孔的數目、大小和排列....................................................................................16圖3-3分流橋橫斷面形狀............................................................................................................17圖3-4模芯的結構形式................................................................................................................17圖3-5焊合室的結構形狀............................................................................................................18圖3-6公用分流孔示意圖............................................................................................................19銅陵學院畢業設計圖3-7擠壓墊的結構形式............................................................................................................21圖3-8擠壓桿結構........................................................................................................................22銅陵學院畢業設計插表清單表1-12010年~2011年我國銅行業生產、消費及凈進口情況...................................................1表2-1H68的化學成分...................................................................................................................5表2-2H68的物理成分...................................................................................................................5表2-3H62黃銅的力學性能...........................................................................................................5表2-4擠壓法分類..........................................................................................................................6表2-5熱擠壓時金屬材料的工藝參數值......................................................................................7表2-6擠壓時錠坯加熱溫度..........................................................................................................8表2-7銅擠壓時的金屬流出速銅陵學院畢業設計率..................................................................................................8表2-8擠壓筒與錠坯的間隙值....................................................................................................10表3-1擠壓機的分類應用表........................................................................................................13表3-2常用工模具材料................................................................................................................14表3-3焊合室高度與擠壓筒內徑的關系....................................................................................18表5-1車間勞動定員綜合表........................................................................................................27表7-1車間綜合技術經濟指標....................................................................................................30銅陵學院畢業設計年產4萬噸H68黃銅管擠壓車間設計摘要有擠壓技術和軋制技術。本次設計為年產4萬噸H68mm303mm為帶潤滑正向擠壓。設計主要內容包括：總結我國銅材加工行業的現狀及發展、標。本次設計擠壓力為38.84MN。考慮到制品質量，擠壓模為平面分流模。在計算模具厚度時，確定模具的危險截面，利用彎矩得出模具厚度。關鍵詞：H68黃銅；擠壓技術；車間設計；擠壓工藝；擠壓模具銅陵學院畢業設計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，銅陵學院畢業設計extrusionrodandotherponents)designandcalculation，theselectionofauxiliaryequipment，andformingworkshoplaborcapacity，theworkshoplayoutandmaintechnicalandeconomicindicators.Theextrusionforceofthedesignis38.84thequalityoftheproducts,theflatdieischosenasextrusioncalculatingthethicknessofthemold,itisobtainedbythedangeroussectionofthemoldandbendingmoment.Keywords：H68brass；extrusiontechnology；plantdesign；extrusionprocess；extrusiondie銅陵學院畢業設計第1章概述1.1我國銅材加工的生產現狀及發展趨勢1.1.1我國銅行業發展情況2011年12月，我國開采的銅精礦含銅量為113.93萬噸，比以往調高11.07%，加工銅材產量935.87萬噸，比以往增加11.45%，生產精銅的質量為517萬噸，總體取得較大的成果。近幾年我國銅材發展情況如表1-1所示。年度項目銅精礦精銅加工銅材生產量115.6457.31009.32010年消費量261.7610.01049.5凈進口量646.43288.340.2生產量123.7517.0935.92011年消費量195.4733.0——凈進口量581.3227.326.0（1）消費量和年產量持續保持穩定增長。我國在十一五期間，精銅產量從260萬噸（2005年）增加到458萬噸（201012%。大于同一時間的GDP15%3742005753萬噸。我國銅加工產品的消費量和產量持續保持較快的增長速度。（2）銅礦資源實現較大的發展。近幾年來由于銅材價格一直上升的影響，藏岡底斯銅礦成為我國最大的銅礦床，資源儲量高達1200萬噸以上。（3）銅礦產冶煉企業的生產規模不斷礦大，產業密集度進一步增加。江西銅業集團在2011年生產105為35萬噸。生產規模不斷提高的同時，冶煉企業密集度也不斷增大。2011年，-0-銅陵學院畢業設計我國銅材冶煉企業CR產量指標為0.631，HHI（Herfindahl-HirschmanIndex）為911，與中等密集水平向接近。（4）銅材生產工藝水平與裝備有了進一步的提高。在近幾年，由于我國經業的高速發展。1.1.2我國銅制品的不斷發展發展近幾年來，我國銅產品品種發生了較大的變化，新產品和新材料不斷出現，場享譽國內外。（1）空調和制冷設備超波、超細、高精度、復雜齒形以及高清潔度的產量不斷增加。（2）建筑用銅氣、水管、采暖管在我國的應用不斷加大。（3）冷凝器用銅合金管隨著電力工業的不斷發展，雖然受到不銹焊接銅管工行業的應用也不斷增加。（4）焊接用帶材大多用于銅包鋁線材的生產，品種規格為0.38×132mm，其要求具有嚴格的寬度公差和較高的導電率。（5）桐線桿已成為作為線材坯料的重要產品。合金線用銅桿大多使用水平連鑄方法生產，主要產品有異形線、高速列車導線等-1-銅陵學院畢業設計（6）無鉛環保型銅及銅合金新材料、高導電材料以及各種大長度異形銅材生產實現較大的進展。1.1.3科技創新引領我國銅加工業的高速發展近60年來，我國銅加工行業由小變大、由弱到強，尤其是在十一五期間迅速發展，七年來，產量居世界第一位。2012年我國銅材產量為世界的一半以上。已經達到世界先進水平。（1）工藝技術的主要成果有許多技術已經達到世界先進水平。（2）裝備技術的主要成就我國自主研發的銅材加工技術裝備有較高的性價比，使項目投資顯著減小，逐漸在我國銅材加工企業得到應用，拜托了完全依賴國外先進生產裝備的局面，要技術裝備成果有：我國銅及銅合金感應熔爐已經潛流話、連體化，具有節能、-2-銅陵學院畢業設計完全國產化；管棒型材的生產裝備也已經基本上國產化。（3）銅材加工技術的創新節能、環保、提高成品率以及產品質量、增加產品品種、使生產成本降低、工生產提供了強有力地技術保證。1.2擠壓生產的發展與現狀機的出現是在1797年，是一位英國人為了生產鉛管而發明的，然后經過不斷的軟金屬。后來技術條件不斷發展，在1894年第一臺擠壓黃銅等硬金屬的擠壓機產的急劇發展，主要體現在以下方面。（1）擠壓機的性能不斷提高、生產自動化水平顯著調高。擠壓機實現自動的使用使加工生產效率很大程度上提高，甚至在某些生產線實現無人化操作。（2）產品規格和品種不斷增加。擠壓制品的品種不斷擴大，從開始的簡單銅、鋼等。-3-銅陵學院畢業設計（3）擠壓生產過程不斷強化，不斷出現新的擠壓技術。例如，在擠壓有色合金擠壓方面，通過控制金屬流出速度，避免在制品表面上有周期性裂紋產生，發明了等溫擠壓技術，使用潤滑擠壓和冷擠壓技術技術，使擠壓速度顯著提高。水封擠壓、真空擠壓和惰性氣體保護擠壓。（4）理論研究有突破性的進展。由于當時只是看中技術的可行性以及生產效率，對其理論依據沒有過多的研究。對理論研究最早開始于H.C.庫爾納科夫，產前模擬實驗，結合模擬情況改進工藝等使擠壓理論不斷向前發展。1.3擠壓法的優、缺點加工方法有如下優點：（1）工作條件為三向壓應力狀態，使錠坯塑像最大化的發揮出來。對于硬質金屬材料的擠壓是非常有力的。由于擠壓的應力狀態充分發揮了金屬的塑形，因而金屬可以承受很大的塑形變形，擠壓比可達到50或者更大。（2）生產不同產品不需要更換設備。操作方便、簡單，工作時間短。擠壓法比較適合生產小批量、多品種、規格的擠壓產品。（3）擠壓法不但可以生產簡單斷面的管、棒、型材，還可以在一臺擠壓設備上生產復雜斷面的擠壓制品。（4）擠壓質量好，尺寸精確、缺陷少。-4-銅陵學院畢業設計（5）生產自動化高、比較容易管理。一種加工方法不可能只有優點而沒有缺點，所以擠壓法也存在一定的缺點：（1）錠坯利用率不高，如擠壓后一般留有壓余量、組合模具擠壓時的金屬集合損失不同。（2）加工速度低，輔助時間長。擠壓時，錠坯變形程度較大以及較大的外摩擦可能達到金屬的脆性溫度區，會引起擠壓制品表面出現裂紋而成為廢品。（3（4）工具消耗較大。1.4本設計的內容及意義4萬噸H68黃銅管擠壓車間設計，主要包括擠壓車間工藝設計、主要設備的計算與選擇、輔助設備選擇和車間平面布置等方面的內容。自己全面考慮問題的能力，時理論知識轉化為實踐能力，將來能夠更好地工作。-5-銅陵學院畢業設計第2章擠壓工藝設計2.1H68黃銅的性能分析銅和鋅的銅基合金稱為黃銅，普通黃銅的含鋅量大都在40%內，且鋅大量固Zn<36%黃銅（α+βZn為36~46.5%黃銅含Zn為46.5~50%。本設計采用黃銅為H68,含Zn量為32%，即單相黃銅（α晶內偏析不嚴重，在快冷條件下，α黃銅的鑄態組織會析出少量的β相。加工和退火狀態時，帶雙晶的等軸α晶粒大小與冷加工率和退火時間、溫度有關。α黃銅塑性很好，可冷熱加工，其室溫伸長率隨鋅含量增加而增大，到30~32%析，進一步改善室溫塑性。2.1.1H68的化學成分H68的化學成分見表2-1。化學成分/%牌號CuFePbNiZn雜質總和產品形狀H6866.5～68.50.150.080.5余量0.5板、帶、管、棒、線2.1.2H68物理性能H68的物理性能見表2-2。牌液相點固相點密度線膨脹熱導率電阻率電阻溫度系與HPb63-3比號/℃/℃/(g/cm系數/J.(cm.s數/℃2較的可切削性3α/*10.℃)-1(20～100℃)/%4/℃-1(-6-銅陵學院畢業設計20～300℃)H689399108.520117.230.0640.001530表2-2H68的物理成分2.1.3H68的力學性能H68黃銅的力學性能表2-3。抗拉強度屈服強度伸縮率布氏硬度牌號彈性模量σb/MPa硬E/×1000MPa軟σa/MPa彈性極限疲勞強度軟硬軟硬軟硬δ/%軟硬HB軟硬態態態態態態態態態態態態H6810.63206609052070500120150553--150表2-3H62黃銅的力學性能2.2擠壓工藝設計2.2.1擠壓生產工藝流程簡圖→擠壓→冷卻→切頭尾→矯直→切定尺→檢查→入庫。流程簡圖如圖2-1所示。鑄加擠冷切矯切檢入錠熱壓卻頭直定查庫2.2.2擠壓方法2-4。-7-銅陵學院畢業設計空心的也可以是實心的。表2-4擠壓法分類分類特征分類正向擠壓擠壓方向反向擠壓側向擠壓平面變形擠壓變形特征軸對稱變形擠壓一般三維變形擠壓無潤滑擠壓潤滑狀態常規潤滑擠壓（潤滑穿孔針擠壓、普通潤滑劑全潤滑擠壓）特種潤滑擠壓冷擠壓擠壓溫度溫擠壓熱擠壓（普通熱擠壓、等溫擠壓）擠壓速度低速擠壓、高速擠壓、沖擊擠壓綜合所述，本次設計為管材擠壓，選擇擠壓方法為正向熱擠壓。2.2.3擠壓工藝參數確定——速率前提，對擠壓進程的節制十分重要。-8-銅陵學院畢業設計數值見表2-5。金屬材料擠壓溫度/℃擠壓比流出速度/m?s-1單位擠壓力/MPa純銅820~91010~4000.1~5.0300~650銅及銅合金α+β10~13%Ni白銅650~840700~78010~40010~2000.1~3.30.1~1.67200~500600~80020~30%Ni白銅980~100—0.1~0.6500~8502.2.3.1擠壓溫度（1）金屬與合金的可擠壓性在高溫條件下金屬的變形抗力與塑形兩個指標。選擇金屬加熱溫度主要在熔點溫度的0.75~0.95狀態下的表面性質，防止錠坯表面過度氧化和粘接。（2）制品質量要求向上也存在偏差。制品斷面尺寸出現波動時，首先檢查與調整錠坯的初始溫度，-9-銅陵學院畢業設計無法及時調整時應控制擠壓速度。技術。品表面質量惡化。因此，此類金屬合金應在較低的溫度下加熱。（3）擠壓溫度控制值求等指標，同時還應估計到擠壓過程中的金屬熱量平衡關系。銅及其合金在不同擠壓條件下的實際擠壓溫度見表2-3。本次設計為H68黃銅擠壓，根據表2-5、表2-6選擇擠壓溫度為700℃、錠坯原始溫度為800℃。表2-6擠壓時錠坯加熱溫度金屬種類合金及牌號錠坯原始溫度/℃棒材管材擠壓筒溫度/℃H68，HSn70-1700~750780~840H62，HSn62-1640~690700~760銅黃銅HFe59-1-1HPb59-1HAl77-2HMn57-3-2HSi80-3——580~630750~800580~630720~770——580~630770~820——600~650350~4002.2.3.2擠壓速率和金屬流出速率vgv=λvg，此法最常用、最直觀；金屬的變形速率ε，此方法實際生產中不用。-10-銅陵學院畢業設計定金屬流出速率，銅及銅合金允許的金屬流出速率如表2-7所示。表2-7銅擠壓時的金屬流出速率（m/min）<40=40~100>100金屬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根據上述可知，擠壓金屬為H68黃銅、擠壓比120、擠壓成品為管材，所以擠壓金屬流出速率為2.4~6.0m/min，本設計取3m/min。2.2.3.3擠壓比擠壓比一般依據擠壓生產工藝流程來確定，其值一般控制在6~100范圍內。（1）金屬與合金的可擠壓性選擇適合的擠壓比，可以防止擠壓成品產生裂紋和表面粗糙。（2）制品質量要求擠壓比不得小于10~12。擠壓后需要繼續加工（如軋制、鍛造、拉伸、彎曲等）的坯料，擠壓比一般不小于5，擠壓制品為了獲得加好的表面質量，擠壓比不得小于20-11-銅陵學院畢業設計取較高的擠壓比。（3）擠壓比與擠壓機的噸位有關，噸位越大擠壓比可以大些。（4）不同的擠壓方式擠壓比也不同，如帶潤滑擠壓時大些；反向擠壓時大些（5）模具結構不同擠壓比也不同，組合模較平模大些。（6）錠坯尺寸也會影響擠壓比的大小，錠坯越長擠壓比越小。根據以上分心以及式2-1計算可知擠壓比為120。2.2.4擠壓時的潤滑條件力的3~4高，同時減小錠坯溫度的下降、保證擠壓溫度以及適當減小擠壓能耗。擠壓銅及銅合金管棒材時，使用的潤滑劑一般是45號機油和20~30%鱗片狀30~40%5~9%采用帶潤滑擠壓，選擇45號機油作為本次設計的潤滑劑。2.2.5錠坯尺寸選擇-12-銅陵學院畢業設計大直徑使金屬幾何損失增加。反之，金屬幾何損失減少。2.1.5.1錠坯直徑的選擇用實心圓柱錠坯。機的擠壓筒直徑、兩者之間的間隙、錠坯加熱膨脹系數等。本設計錠坯與產品尺寸已經給定，計算擠壓比采用式2-1計算：（2-1）式中F錠—錠坯斷面積；F制—制品斷面積；按照設計任務書可知錠坯直徑280cm，產品尺寸為30×3mm，則擠壓比=120。根據表2-8擠壓筒與錠坯的見間隙值取5mm，所以擠壓筒直徑為290mm。表2-8擠壓筒與錠坯的間隙值擠壓機擠壓筒直徑間隙值/mm類型噸位/MN/mm≤1001～3臥式—100～3005≥300101～5立式675～1201～22.1.5.2錠坯長度選擇（2-2）LLL0(123)Kh-13-銅陵學院畢業設計式中：—成品長度，mm；—切頭長度，mm；—切尾長度，mm；—擠壓比，120；—壓余厚度，全潤滑時=3mm左右，無潤滑時=25～60mm；—擠壓填充系數，=1.07～1.15本次設計錠坯長度1000mm。-14-銅陵學院畢業設計第3章擠壓設備的計算與選擇3.1擠壓力及擠壓設備其的影響。平時所說的擠壓力為擠壓突破壓力即Pmax。擠壓力是制定擠壓工藝、選擇與校核擠壓設備與工模具的強度的重要依據。3.1.1影響擠壓力的主要因素：（1）擠壓力與材料抵抗變形的有關，抵抗能力越強擠壓力越大；（2（3粗、長的錠坯，擠壓力大；（4）擠壓比越大擠壓力也就越大，一般來說兩者成正比關系；（5）變形溫度主要是通過變形抗力的大小對擠壓力產生影響。隨著溫度增大，金屬軟化，變形能力增大，擠壓力變小。（6）擠壓速率也會影響到擠壓力，內因也是由于變形能力的影響。在相同情況下，擠壓力隨擠壓速率直線增大。（7）由于摩擦的存在阻礙錠坯的運動會增大擠壓力。-15-銅陵學院畢業設計圖擠壓力分量與模角的關系（8）模角增大會使錠坯在變形區會產生附加彎矩增大，同時又會降低變形角使得擠壓力最小，即最佳模角。一般情況下，最佳模角根據模子結構而變化。最佳模角確定如圖3-1所示。3.1.2擠壓力計算280×1000mm的錠坯擠壓成30×3mm的銅管。擠壓筒D0=290mm；擠壓溫度Tj=700℃:；擠壓比=120；。采用皮爾林公式公式計算擠壓力。皮爾林公式在結構上由四部分組成，其表達式為：P＝Rs＋Tt＋Tzh＋TgRs—使錠坯產生塑性變形的力；Tt—抵消擠壓筒內壁的摩擦力；Tzh—抵消變形區內壁的摩擦力；Tg—抵消工作帶對其產生的摩擦力。（1）使錠坯產生塑性變形的力Rs（3-1)式中D0—擠壓筒內徑，mm；SzhS—zh1-16-銅陵學院畢業設計究者認為，擠壓時的變形程度很大，建議采用幾何平均值確定值，即：（3-2）S05450.50.zhb22.5MPa錠坯經過變形區的時間ts：（3-3）t[(0.35)(0.138)]/122sDD01j式中λ—擠壓比,120；—金屬流出速度，本設計中取為0.05m/s；D0—擠壓筒直徑,290mm；—制品直徑,30mm。t代入數據得：=2.116ss根據上述計算得到擠壓比以及錠坯經過變形區ts確定硬化系數Cy可Cy＝3.42。帶入公式（3-2）得：MPaS將41.6MPa代入公式（3-1）得：Rs＝11.71MNzh（2）抵消擠壓筒內壁的摩擦力（3-4）式中—為填充擠壓后的錠坯長度，L0＝LpD2p/D20=932mm；St—金屬塑性剪切應力，潤滑擠壓時St==22.5MPa；ft—為摩擦系數。潤滑擠壓時可取ft＝fzh＝0.25；代入公式得：=3.14×0.29×0.932×0.25×22.5=4.78MN（3）抵消變形區內壁的摩擦力Tzh；-17-銅陵學院畢業設計（3-5）式中D0—擠壓筒直徑，mm；d1—成品內徑，mm；D1—成品外徑，mm；代入數據得：Tzh==20.82MN。（4）抵消工作帶對其產生的摩擦力；（3-6）式中fg—工作帶壁上摩擦系數，帶潤滑擠壓時取0.25；hg—工作帶長度；Szh—變形區出口處金屬塑性剪切應力。代入數據得：==1.53MN所以求得擠壓棒材時的總擠壓力：=38.84MN3.1.3擠壓設備的選擇動擠壓機是當前D-dT1.57（）SDln012機用的較為廣泛，zh0-zhDd113-1所示。表3-1擠壓機的分類應用表分類方式類型能力范圍/MN擠壓主要品種-18-銅陵學院畢業設計機械傳動小型短小沖擠或擠壓件按傳動方式油壓（油泵直接傳動）4.9~127.4管、棒、型材水壓（水泵蓄勢器集中傳動）4.9~196.0管、棒、型材按結構方式立式5.88~9.8管材臥式4.9~196管、棒、型材單動（不帶穿孔系統）4.9~98型、棒材按穿孔系統雙動（帶穿孔系統、內置式）4.9~196管、棒、型材雙動（帶穿孔系統、外置式）4.9~196管、棒、型材正向擠壓4.9~196管、棒、型材按擠壓方式反向擠壓4.9~98優質管、棒、型材聯合擠壓（正、反向）14.7~137.2管、棒、型材按行程距離短行程4.9~117.6管、棒、型材標準行程4.9~196管、棒、型材按裝料方式前裝料短行程4.9~117.6管、棒、型材后裝料標準型4.9~196管、棒、型材噸位應大于計算的擠壓力，故本設計中選用的擠壓機最大擠壓力定為50MN。3.2擠壓工具及其設計品的影響不是太大。3.2.1擠壓模及其材質的選擇-19-銅陵學院畢業設計環形通道而形成管材。時應視實際情況而定。表3-2列舉了兩種模具鋼的性能。表3-2常用工模具材料鋼號成分（%）試驗溫度/℃σb/MPaσ0.2/MPaΨ/%δ/%HB熱處理工藝0.55C30011509904711.03515CrMnMo1.51Mn0.67Cr4005001010780860690618611.117.5311302850℃油淬+600℃回火0.26Mo6004304108426.72350.30C3004293Cr2W8V0.23Cr8.65W0.29V40050060015201430128013731363155.68.34294053251100℃油淬+550℃回火種即3Gr2W8V。3.2.1.1平面分流組合模工作原理及其特點-20-銅陵學院畢業設計中擠出來，形成成品的形狀。平面分流模的主要優點：（1）可擠壓雙孔或多孔的管材和斷面形狀較為復雜的空心型材，也可以同時擠壓多根管材或空心制品，橋式舌型模則很難實現甚至難以實現；（2）對于半空心型材，由于其懸臂梁多大，采用分流模較為合理；（3）更換方便，模具容易加工，生產成本較低；（4）擠壓余量較小，材料與模具容易分離；（5）可以根據用戶需求，截取不同尺寸的成品；（6）擠壓一些復雜空心型材時，可以改變分流孔的大小、形狀和數目來保證成品的質量，其他模具則較難實現。（7）帶有錐度分流孔帶可以降低擠壓力，提供較大的變形量。平面分流模擠壓的缺點：（1）焊縫較多，制品的組織和力學性能有一定的影響；-21-銅陵學院畢業設計（2）模子有較高的精度要求，擠壓多空管材是上下模中心線要對中；（3）擠壓力比平面、橋式舌型模模大；（4）有殘料、修模不方便。3.2.1.2平面分流模的結構設計（1）分流比分流比是指水龍頭孔的面積∑FK分的比例部分F區類型,即:K=∑K點/F型,分流比的大小直接影響金屬流動阻力的大小,產品成型和焊接質量。高錳酸鉀值越大,金屬流動和焊接在一起,也可以降低擠出壓力。k值越小,擠壓的變形阻力越大,擠壓模,擠壓生產的使用都是不利的。一般來說,在保證模具的前提下有足夠的強度,K:擠壓空心概要的10~30;擠壓管比5~10。這個設計同時擠壓兩個管道,分流比8。（2）分流孔分流孔平面分流組合模型的基本結構,分流孔的形狀,斷面尺寸,數量和不同的安排,直接影響擠壓產品的質量,擠壓和模具使用壽命,必須為每個特定的產品設計具體的分流孔。如圖3-2狀則采用扇形和異型分流模。對于直徑較小的管材一般采用2或32~3個扇形分流4個以上的異擠壓力。-22-銅陵學院畢業設計屬的各分流孔的中心圓直徑應大致等于0.7D筒壓力最小，模具強度較高。對于型材斷面形狀非對稱空心型材或異形管材來說，其它部分的分流比，以利于金屬空心制品來說，均衡流動。另外，分流孔的布置應盡量與制品保持幾何相似性。兩心排列，分流孔的中心圓直徑200mm。根據分流比計算可得分流孔的總面積為2036mm2，分流孔直徑=36mm。（3）分流橋度都會產生明顯的影響。分流橋的結構可分為兩種，一種是與上模連為整體的，分流模。分流橋的寬度BB應選擇得小些，但從改善金屬流動均勻性來考慮，模孔最好受到分流橋的遮蔽，則B應選擇得寬些。一般取：B=b+（3~20）mm，b模孔型腔寬度，制品外形及內量設計得短而窄。-23-銅陵學院畢業設計3-3合角α＝30°α＝45°或60o；橋底圓角R＝2~5mm。分流橋的高度h橋：分流橋的高度直接影響擠壓力的大小和模具的強度，一般在保障模具的強度下，h橋越小越好，以便減小擠壓力。分流橋選擇橫斷面選為矩形倒角形式，焊合角45°，最小分流橋寬度為20mm，分流橋的高度經過粗略計算校核后選定為150mm。模芯錐臺式、凸臺式三種基本結構形式，如圖3-4所示。的強度高，在擠壓過程中穩定10mm＜b＜20mm時多采用錐臺工較容易。模芯寬度b>20m時工。a——凸臺式；b——錐臺式；c——錐式1~3mm，大噸位擠壓機可超出模芯工作帶10~12mm。-24-銅陵學院畢業設計本設計中管材內徑為24mm，大于20mm，所以選擇凸臺式模芯結構，模芯的L芯=（34+10+10）=54mm。（5）焊合室3-5所示。對于管材較大且斷面較復體相似的異形焊焊合室的合理選擇焊合室高度起足夠的a——b——c——焊合室剖面圖反壓力使焊合力不高度過大3-3。表3-3焊合室高度與擠壓筒內徑的關系擠壓筒直徑/mm90~200150~200200~300300~500750-25-銅陵學院畢業設計焊合室高度/mm10~1520~2530~3540~4540~80本設計擠壓筒內徑為290mm，所以焊合室高度為30~35mm，取34mm。3-6所示，公用分流孔直徑=65mm。（6）模孔尺寸設計綜合考慮來進行設計和計算。平面分流模的模孔尺寸可按式（3-73-8）計算：A=A0（1+k3-7）B=B0+（3-8）式中A—模孔長度，mm；B—模孔寬度，mm；A0—圓管外徑，mm；B0—型材壁厚，mm；K—模孔裕量系數，本設計為黃銅：1.0~1.2，取1.0；—型材或壁厚的正偏差值，mm，當B0≤3m，0.1mm；當B0＞3mm時，0.2mm。本設計取0.1mm。帶入數值計算可得A=60mm；B=3.1mm。-26-銅陵學院畢業設計（7）模孔的工作帶長度工作帶又稱定徑帶，是用于穩定制品尺寸和保證制品表面質量的關鍵部分。且擠壓力將升高。因此根據實踐得擠壓黃銅時，工作帶取8～12mm，本設計中取為10mm。（8）模孔空刀設計2mm時，可2mm時，或帶有懸臂處和危險斷面處，采用斜1o~3o計壁厚尺寸大于2mm，所以選用直角切口空刀。（9）模具外形尺寸根據經驗，對于管材，一般模子的外徑D=1.1D筒，擠壓筒的內徑為290mm，則D=319mm，考慮模子標準化問題，取模具外徑為310mm。模子上模厚度取150mm，下模厚度取94mm，所以模具的組裝厚度：H=H上+H下=244mm。3.2.1.3平面分流模的強度校核有金屬進入以及金屬充滿分流孔和焊合室后開始從模孔擠出這兩個時間。因此，危險斷面處被剪斷。-27-銅陵學院畢業設計（1）分流橋彎曲應力的校核按兩端固定，均勻載荷的簡支梁計算，校核分流橋的最小高度Hmin：（3-9）Hlpσ]b式中Hmin—分流橋的最小高度；l—l=200mm；p—擠壓筒的比壓，即最大單位壓力p=P/F=50×106/（×1452×10-6）=756.9MPa；[]—模具材料在工作溫度下的許用應力。在400~500oC下，對4Cr5MoSiV1鋼取900MPa；對3Cr2W8V鋼取1000MPa，本設計模具材料為3Cr2W8V，所以[]=1000。帶入數據可得Hmin==123mm。（2）分流橋抗剪應力的校核分流橋斷面上所承受的總壓力Q橋P=38.84×106N，分流橋受剪切的總面積F橋100mm模厚度H上=150mm，則（3-10）對于3Gr2W8V[]=700MPa,則<[]合要求。模具裝配圖如附圖I所示。3.2.2擠壓墊設計3.2.2.1擠壓墊的結構-28-銅陵學院畢業設計的工具。結構形式如下圖3-7所示。擠壓墊片的外徑應比擠壓筒內徑小△D值。△D太大，形成局部脫皮擠壓，D一般，△D值與擠壓筒內徑有關：臥式擠壓機取0.5～1.5mm;立式擠壓機取0.2mm，脫皮擠壓時2.0～3.0mm，鑄錠表面質量不佳的可選更大一些。管材擠壓徑的0.2～0.7倍,因此在本設計中可取擠壓墊的厚度為80mm,擠壓墊的直徑取288mm，結構形式如圖3-7（a）所示。3.2.2.2擠壓墊的強度校核熱到800600～650℃，所承受的壓力高達Pσmax1000MPa。因此應對擠壓墊的抗壓強度進行校核。yFd（3-11)式中Pmax—最大擠壓力，按擠壓機額定能力計算P=50MN；Fd—擠壓墊工作面積，工作面直徑等于錠坯直徑DP=280mm；[σy]—材料的許用抗壓應力，取材料在工作的溫度下σ0。2或σb的0.9倍。代入公式得：σy=812.01MPa<[σy]=0.9×1363=1226.7MPa。故擠壓墊強度滿足要求。3.2.3擠壓桿設計-29-銅陵學院畢業設計3.2.3.1擠壓桿的結構及尺寸確定等斷面的圓柱體。本設計是正向擠壓管材，擬采用空心擠壓桿。4~10mm式擠壓機為2~3mm。空心擠壓桿內孔的大小應根據其環形斷面上所承受的壓應力不超過材料的許用應力來確定。本設計擬定擠壓桿外徑為280mm，內孔直徑50mm，擠壓桿的長度為1200mm，結構如圖3-8所示。3.2.3.2擠壓桿的強度擠壓桿在擠壓過是由于擠圖擠壓桿結構起的應力都應考慮，即：+（3-12）=（3-13）pl式中—擠壓桿承受的最大擠壓力，可取擠壓機的最大擠壓力；σ''W—許用應力的折減系數，它與擠壓桿的柔度和材料有關，一般簡化計算可取0.9；Fg—擠壓桿斷面面積。帶入數值計算可得=MPa由彎矩所產生的應力可用式3-14求得：-30-銅陵學院畢業設計（3-14）式中—截面模數，對于環形斷面為0.1d3w（1-d4n/d4w）=0.0022；—擠壓機的全壓力,50MN；l—偏心距，最大可達擠壓筒與擠壓桿直徑差的一半，即=5mm。計算得：=MPa。代入式（3-12）中得+=932.14+113.6=1045.74MPa<[σy]=0.9×1363=1226.7MPa，所以擠壓桿強度滿足要求。3.2.4擠壓筒設計3.2.4.1擠壓筒結構遞給錠坯的壓力，并與擠壓桿一起限制錠坯受壓后只能從模孔擠出的擠壓工具。可采用臺肩襯套防止外套脫下。一般用于擠壓管材的生產是圓的。集裝箱班輪和襯套可以是圓的,也可以是一定更換容易，但錐度不易加工，其平直度難保證。本設計中采用的是圓柱形襯套，和為了方便加載的襯套外圓配合防止工作的外套,肩膀也可以做。3.2.4.2擠壓筒尺寸的確定：（1）擠壓筒內徑D0：-31-銅陵學院畢業設計本設計擠壓筒內徑D0=290mm。（2）擠壓筒長度：（3-15）式中—錠坯最大長度,本設計錠坯長度1000mm；—錠坯穿孔時金屬增加的長度，本設計為0；—模子進入擠壓筒的深度，取為21mm；—擠壓墊厚度。L(LL)ttmaxS把數值帶入式（3-15）可得Lt=1101mm。（3）擠壓筒襯套厚度一般來說,擠壓管襯套的壁厚每一層的大小主要依賴經驗數據初步確定第一,4~51160~1450mm，本設計取1200mm所給出的范圍內：D1/D0=1.5~2.0；D2/D1=1.6~1.8；D3/D2=2~2.5本設計中采用的是兩層襯套，其中D0=290mm取==1.5則435mm；取=1.8則780mm。3.2.4.3擠壓筒強度校核容器在勞動力是非常復雜的。不僅是影響變形金屬的壓力和熱裝的壓力,也-32-銅陵學院畢業設計用在筒壁上的單位壓力與作用在墊上的單位壓力Pd并不相同，一般取Pn=0.6～0.8Pd，對銅加工而言，取下限。（1）因過盈配合而產生的裝配壓力Ps按下式求的：（3-16）式中—彈性模量，對剛來說為1.83×105MPa；—裝配半徑公盈，一般為裝配半徑的0.0017～0.002；r—擠壓筒外半徑；a—擠壓筒內半徑；r—裝配半徑；c—過盈系數，雙層筒一般取為0.0018。帶入數值可得Ps=170.8MPa。內壓按下式計算：（3-17）式中ω—是與擠壓材料有關的系數，一般取0.6～0.8，重金屬取上限，該處取0.8；P—擠壓力，MN；F筒—擠壓筒截面積。代入數據得：（2）擠壓筒的迭加應力內襯：1）內壁rP1r2r3r0-33-銅陵學院畢業設計（3-18）（3-19）式中—內襯內壁的徑向迭加應力；(KK22(21r731'PMPaP2—內壓力引起的(K(K徑向應力；s222—過盈裝配預應力引起的徑向應力；1—內襯內壁的切向迭加應力。

2P2Ps.9MPa'0r344(K(K22代入數據得：=-605MPa；2=183.7MPa。2）外壁(K20rP1Pr2S(K（3-20）（3-21）外套：1）內壁（3-22）（3-23）2）外壁徑向迭加應力為零，則切向迭加應力：（3-24）（3）強度校核-34-銅陵學院畢業設計（3-25）260521832605183e537.4MPa內襯內壁的等效應力：外套內壁的等效應力：因此在6003Gr2W8V700MPa滿足要求。e22rr-35-銅陵學院畢業設計第4章輔助設備的選擇設備。4.1加熱設備的選擇選擇。（1）步進式加熱爐進行預熱，具有較高的熱效率，最高可達60%以上。（2）感應加熱爐種。在現代化、專業化的擠壓車間生產線中使用最為廣泛的是50Hz的工頻感應化和機械化等優點。但是，對于鋼錠和銅合金由于能耗大而好少使用。本設計擬采用步進式加熱爐。4.2供錠機構的選擇對主軸的結構組織有許多,最與加熱爐,兩種:（1）將錠坯直接送到擠壓中心線上；（2）將錠坯送至擠壓機，再升高到擠壓中心線位置。-36-銅陵學院畢業設計在生產中一般可以采用直線運動的供錠機構，擠壓可不停頓地前進。4.3冷卻設備的選擇構形式有鏈式運輸機冷床、滾式冷床、步進式冷床和鋼繩來料式冷床等。本設計擬采用步進式冷床。4.4切斷設備的選擇剪機、折斷機和鋸機是金屬壓力加工車間中主要切斷設備。圓盤鋸結構簡單，對于直徑Ф50mm以下的棒材、小型型材，以及壁厚較薄的管機鋸片橫向振動小,效率高、工藝性能好,完美的結構,廣泛應用于切割大截面管,棒。故本設計選用圓盤式鋸切機。4.5矯直機的選擇直尺寸發生變化的材料。第5章車間勞動定員5.1車間的勞動定員（1）車間人員組成車間工作人員包括：1）生產所需工人，即直接參加生產工藝過程的生產者。如-37-銅陵學院畢業設計操作工、剪切工等；2）輔助工人，即參加輔助工序生產的工人。如運輸工、修理工、保管員等；3）勤雜工人，如保潔工；4）行政管理人員。（2）確定各類人員數量的原則使勞動力達到充分利用，提高生產效率，保障車間的正常生產。（3）確定各類人員數量的方法據崗位來定員。車間勞動定員綜合表如表5-1所示。人員序號機組名稱采用生產各班定員人數類別或職稱班數第一班第二班第三班生1供錠3222產2加熱3自動化自動化自動化工3擠壓3自動化自動化自動化人4切頭尾3自動化自動化自動化5矯直3自動化自動化自動化6切定尺