年产2.5万吨轨道交通用铝型材车间设计材料专业毕业论文.doc

设 计 任 务 书材料科学与工程学院 xxxxxx班 xxx题 目：年产2.5万吨轨道交通用铝型材车间设计主要内容：本设计的铝型材车间年产量为25000吨。所生产的产品主要是供轨道车辆等。通过西南铝业（集团）有限责任公司的实习，收集到很多资料。根据资料确定5个铝型材产品的生产方案和生产工艺流程，然后进行工艺计算并核实前面所确定的工艺参数与设备选择正确与否。最后完成车间的平面布置及技术经济指标，包括综合技术经济指标；劳动定员，工资和劳动生产率；建设总投资；消耗定额，产品成本及利润；经济效率分析，投资回收期并简要地描述了本设计车间的基本构成、各种产品的占总产量的大概比例、车间的生产能力及能耗等车间各种情况。主要技术要求：所有的产品均执行中华人民共和国国家标准，具体视情况而定。客户另有要求的按所签的合同中的技术要求执行。日程（进度）安排：第四周：开题报告及设计任务书第五周：确定计算产品，产品方案，生产方案的比较确定第六周：工艺流程确定第七周：初选设备，主要设备，辅助设备（挤压车间）第八周：工艺计算，工艺卡片计算，设备负荷计算，设备定型第九周：车间设备计算选定，金属平衡表，成本计算等第十周：车间平面布置图，立面图，人员设置，水电气计算，人员成本车间技术经济指标计算等第十一周：设计说明书编书（中英文摘要，关键词，主体等）xxxx 大 学本科毕业设计（论文）开题报告（综述）学院：材料科学与工程 专业：xxxxx xxxx级（xxxx届） xxx班 学生：xxxx 学号：xx题 目：年产2.5万吨轨道交通用铝型材车间设计本课题研究的现状：就目前国内轨道交通用铝型材来说，主要呈现以下几个特点：A)起步较晚，专业生产厂家少。我国轨道交通用铝型材生产最早为二十世纪九十年代末，是近十几年才发展起来的产业，而之前轨道交通用铝型材生产一直被国外垄断。国外轨道交通用铝型材发展早、技术成熟。时至今天，能够生产性能优良的轨道交通铝型材的厂家也仅仅就辽宁忠旺控股有限公司、吉林麦达斯铝业有限公司、山东丛林集团等几家。B)受益于我国经济的持续发展和城市化进程的稳步推进，轨道交通用铝型材技术渐趋成熟。近几年，我国持续高速发展。2008年金融危机爆发，世界上多数国家经济停滞甚至出现倒退，我国也受到波及，但国家及时采取措施和企业家同舟共济共渡难关，我国经济仍然达到8%以上的增长，经济发展强劲。从2009年至2011年经济一直在8%以上增长，今年，国家总理温家宝在两会之后，提出了7.5%经济发展目标，虽然有所降低，但在全世界范围来看仍然是很高的了。降低经济发展速度，一则是为践行科学发展观，考虑经济的可持续发展，经济发展和环境保护并行；二则是为更好地处理经济长期高速发展带来的各种问题，如医疗保险、交通拥堵、官员贪污腐败、法制建设不规范不健全等问题。伴随着经济高速发展的另一个现实是我国城镇化率的快速提高，有资料显示，近十年我国城镇化率提高了约20个百分点。中国城镇化率不断提高，人们收入增长，带来的私家车拥有量暴增，城市及城市间的轨道交通也进入了高速发展时期，也带来了对轨道交通车辆需求的猛增。但同时能源紧张、环境恶化等问题的存在也对轨道交通车辆的发展提出了更高的要求。而铝及铝合金材由于其质量轻、成型性优、强度高、耐腐蚀、再生利用率高等特性在众多材料中脱颖而出，在一系列轨道交通装备制造上，铝化率不断提升。金融危机爆发后，国家推出4万亿救市基建项目更是交通轨道用铝型材的一个发展契机。4万亿资金中就包括我国高铁建设项目、地铁建设项目、铁路升级扩能项目等。国内轨道交通用铝型材多数拥有自己的生产研发基地，技术研发和改进能力强，在国际国内市场拥有较大影响力。大型生产厂家越来越倾向于整套生产技术的研发，自主生产意识增强。但总体来看，我国轨道交通用铝型材生产技术仍旧落后于发达国家。C)市场渐趋饱和，提升竞争力须不断技术创新。经过几年的发展，越来越多铝型材生产厂家看好轨道交通用铝型材市场，越来越多的轨道交通用铝型材生产线投入生产，伴随着国家经济发展策略“又好又快”的调整，国内轨道交通用铝型材市场不久就会呈现出饱和状态。借用中国有色金属加工工业协会秘书长马世光的一句话提示大家：“但是列车厢体用铝型材市场总量并不大，包括动车和地铁在内，一年不过10万吨。而且这种需求呈较强阶段性，年用量和年增长率的持续性和稳定性都较差。据专家估计，目前全国在建轨道交通用铝型材项目总生产能力约30万吨，已经远远超过当前10万吨年的市场需求量，高铁用铝型材短期内生产能力过剩已成定局。”故此，轨道交通用铝型材行业须理性发展。如何提升产品竞争力，关键做好质量关，即不断进行技术创新、技术改进，提高产品质量和产品性能稳定性。课题价值和现实意义：近年来铝及铝合金因质轻价廉、比强度高、刚度好、耐腐蚀等优良性能在轨道交通装备的应用获得长足的发展，行业经济、行业技术条件也有也从无到有，从有到精，我国轨道交通用铝型材已形成一定规模和影响力，但与欧美日等发达工业国家相比，还存在着一定的差距，但这也意味着我国轨道交通用铝材还有一定的发展空间。（1）中国步入高铁时代，动车组铝材需求增加随着城市经济快速运转，人员流动日益频繁，城际高速铁路将成为未来区域发展的重要推动力，我国已经进入了高铁建设的高峰期。根据铁道部发布的数据，到2010年10月底，中国已投入营运的高速铁路网络总长7431公里，长度居全球之首，且于2012年之前将再增加至13000公里。这包括新建的高速连线以及为时速200-250公里的列车而进行升级的现有轨道。到2020年，我国将建设规划建成“四纵四横”的城际快速客运系统，客运专线1.6万公里以上。蓄势待发的中国高铁前途光明，中国步入了高铁时代。除了国内，中国的高速铁路也在向国外延伸。北京交通大学教授、中国工程院院士王梦恕曾表示：中国计划将在国内高铁网延伸到俄罗斯、中亚以及东亚17个国家，以期能在2025年内完工。高速铁路的建设带来了对动车组的需求。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中，除CRHI型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质。而由于材料的特性与焊接方式的现代化，时速250公里以上的高速列车必须采用铝合金材质。随着城际客运系统的建设及高铁网络向国外的不断延伸，动车组铝材的需求也将不断增加。随着中国高铁、动车技术的发展，中国高铁已经走出了国门，承接世界高铁工程。中国铁道部已经与俄罗斯、美国GE公司等签署了合作备忘录。中国动车也出口到了澳大利亚、菲律宾、突尼斯、加纳等国。相信未来随着中国高铁及动车技术向国外的输出，动车组铝材的需求也将不断上升。（2）中国C80运煤敞车铝材应用有潜力近年来，中国经济的发展对煤炭、有色金属等大宗商品的需求猛增。由于我国资源分布和工业布局不平衡，大宗原材料的运输主要依靠铁路，造成了铁路物资运力的紧张。专家预计，未来15年，我国GDP仍将保持较快速度增长，各种物资的需求会大幅度增加，对运输的需求将持续上升。据初步测算，到2020年，全国铁路货物运输需求将达40亿吨，年均增长速度为4%。铁路作为交通运输的主要方式，必须提供与市场需求相适应的运输能力。高速化、重载化是今后铁路运输的发展方向。而铁道车辆轻量化则是实现高速重载的重要途径。铝无疑是轻量化最好的材料。早在20世纪50年代,世界上较发达的一些国家就开始采用铝合金材料来制造铁路车辆，包括美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国、法国等，其中美国是铝合金运煤敞车技术应用最早、最成熟的国家。而中国直到2004年3月，才完成了首批210辆C80型铝合金运煤敞车的制造。研究数据表明，铝煤车相比钢车具有十分明显的优势。我国C80铝合金运煤敞车较C76型钢浴盆敞车车体减轻了5吨，较C63A型敞车减轻了19吨，在车辆总重不变的情况下，大大提高了车辆有效载重。此外，铝合金运煤敞车还有节省燃料、减少温室气体排放、寿命长、腐蚀轻、运营维护费用低等优势。根据测算，尽管相比碳钢制运煤敞车，C80铝合金运煤敞车造价稍贵，前期投入较高，但由于其具有无可比拟的优势，在使用至第5年以后，C80铝合金运煤敞车的综合效益就超过了碳钢运煤敞车。再加上铝制运煤车有30年的使用寿命，相比钢制车可多使用10年，其带来的经济效益十分明显。而与目前发展势头迅猛的C80B不锈钢运煤敞车相比，C80铝合金运煤敞车也有其优势。具某应用企业测算，铝合金比不锈钢每辆车自重轻700公斤，在总长600多公里的线路上，每跑一辆车每年多增加收入37000元，假设车辆使用25-30年，一共能多收入70-80万元。由于铝合金运煤敞车相较钢制车辆具有较大的经济效益，美国已大量采用铝合金煤车。据美国金属市场报报道：2009年运煤车的交货量为6万辆，比2005年增加50%，其中27%为铝制车辆。到目前为止，美国已经生产了十几万辆铝合金运煤车辆。目前中国C80铝合金运煤敞车的总拥有量仅1万辆左右，仅为美国2009年一年交货量的62%。铝合金运煤敞车在美国的大量使用已经验证了其优越性，相信随着铝合金运煤敞车在使用中优势的不断体现，业界对其认识的不断深入，铝合金运煤敞车在国内将有很大的发展空间。（3）中国城轨交通发展带动铝材需求增长随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加快，我国的城市轨道交通行业步入一个跨越式发展的新阶段。住房和城乡建设部地铁与轻轨中心主任、中国城市规划设计院院长李晓江表示：截至2009年底，国家批准了25个城市的轨道交通近期建设规划。目前内地正在建设轨道交通的线路总长是1400公里，将要开工的新轨道交通线路达2610公里。“十二五”期间,轨道交通建设投入可能超过7000亿元，总资金投入仅次于铁路和高速公路。预计中国城轨交通里程在2010年将达到1500公里，2015年将达到2100公里,2020年有望达到3000-3500公里。目前，国内轨道交通车辆铝材已基本实现国产化，麦达斯铝业、忠旺控股、丛林铝业、南山铝业等均能生产此类高性能铝材。未来10年将是我国大中城市轨道交通建设发展的10年，随着轨道交通建设的突飞猛进，轨道交通用铝材也将迎来发展的机遇。铝材的优异特性及国内铝材生产应用技术的提高使得工业铝型材在车辆轻量化领域的发展前景十分乐观，可以预见，工业铝型材将在中国蓬勃发展的轨道交通市场大有所为。设计（论文）提纲：主要内容提纲：设计可行性研究，计算产品的确定，生产工艺流程的制定，生产工艺定额卡、金属平衡表的编制，设备选择，挤压力校核，挤压工模具设计，厂房平面布置和结构简述，人员定额和经济技术指标。可行性分析：本设计中轨道交通用铝型材车间平面应满足如下要求:(1)车间和其它构筑物的布置应符合产品生产工艺流程的要求，以使材料、半成品和成品运输线最短，防止交叉和往返运输；(2)动力车间应尽量接近主要用户，但同时要考虑它对其它服务车间的动力供应；(3)工厂与外部铁路，公路，供水与排水、高压线路以及煤气管道等管线铺设要合理；(4)考虑职工的生活、工作等方面的安全与方便，注意环境保护：1)考虑风向条件：对厂前区的布置要放在上方风向，放射有害气体的车间宜放在下风向；2)按照生产性质、防火及卫生条件，将同类性质的车间及辅助设施放在同一区域；3)根据防火规程，在规定地点设消防站；4)生活福利设施应靠近生产车间； 5)厂区内原则不可建筑住宅或职工宿舍。总之，考虑总图布置时首先要满足生产操作及安全的要求，其次是节省投资，既要做到技术上的可行性，又要达到经济上的合理性，另外要考虑施工方便，同时要留有发展余地。本设计投资回收期设在有色金属加工行业的一般范围内5-6年。设计的目标、计算方法、手段：本车间设计的目标就是为了建设新的企业；设计的任务就是对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。设计文件是编制基本建设计划和拨付投资的依据。因此，企业在建设中能否加快速度，保证质量和节约投资，在建成后能否达到最好的经济效果，设计工作是起决定性作用的。要想很好的完成一个工厂和车间的设计任务，除了要学习和掌握专业基本理论外，还要深入生产实际，总结和推广科研成果，并吸收国内外先进的技术，只有这样才能做出经济上合理，技术上先进的设计来。一个完整的金属压力加工车间设计，其内容包括生产工艺、设备，土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。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。工艺设计工程师是一个组织者，他的主要任务是根据上级机关确定的任务书，进行工艺设计，确定生产方案、选择设备、画出车间工艺平面布置图，确定车间劳动组织与技术经济指标等，并提出对水、电、动力，热力，通风，照明，采暖、厂房建筑等设计的要求及其所需的资料。设计中有较多的数据为实习时搜集的。主要参考文献和书目：【1】温景林等.金属压力加工车间设计.冶金工业出版社，1992.10【2】马怀宪等.金属塑形加工学. 冶金工业出版社，1991.5【3】王祝堂 田荣璋等.铝合金及其加工手册.中南工业大学出版社，1988.9【4】王祝堂 田荣璋等.铝合金及其加工手册（第二版）.中南大学出版社，2000.8【5】凤仪等.金属材料学.国防工业出版社，2009.4【6】谢福洲等.材料科学基础教程（第三版）.哈尔滨工业大学出版社，2008.12指导教师审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学院长签字： 年 月 日摘要：本设计为年产2.5万吨轨道交通用铝型材车间设计，结合国内实情充分论证了设计的可行性。参照实习所得，选择较为合理的计算产品及其生产工艺流程，同时选择较先进的设备，如80MN挤压机。后续工作包括工艺计算、金属平衡、人员定额、经济技术指标等。此外，手工绘制了车间平面布置图、厂房立面尺寸图、模具图等。总体而言，本设计是合理的。关键词：轨道交通、铝型材、车间设计、生产工艺流程、工艺计算、工艺卡片、车间布置、经济技术指标Abstract: the design of the annual output of 25000 tons of rail transit use aluminum workshop design, combined with the truth Fully demonstrates the feasibility of the design. With reference to the practice, choose reasonable calculation products and the production process, and select the advanced equipment, such as 80 MN extrusion machine. Subsequent work including process calculation, metal balance, personnel quotas, technical and economic indexes, etc. In addition, the manual mapped the workshop floor plan, plant facade size figure, mould figure, etc. Overall, this design is reasonable. Keywords: rail traffic, aluminum, workshop design, the production process and process calculation, process card, workshop layout, technical and economic indexes 目录1.1我国轨道交通用铝型材现状-1.2 轨道交通用铝型材生产中存在的问题-1.3 产品市场分析-1.4 设计目的和任务-1.5 车间设计指导思想和要求-1.6 车间概况-1.7 厂址选择-1.8 本车间设计的特点-1.9本车间设计中存在的问题-第二章 生产方案-2.1 生产方案编制原则-2.2 计算产品的选择-2.3 工艺性能与参数-2.4 基本品种和用途-第三章 生产工艺流程-第四章 生产设备选择-第五章 工艺计算与工艺卡片-第六章 金属平衡和设备负荷计算-第七章 挤压工具设计-第八章 车间布置与车间结构-8.1 车间布置-8.2 厂房尺寸结构-第九章 劳动定员和技术经济指标-9.1劳动定员-9.2技术经济指标-参考文献-论文致谢-年产2.5万吨轨道交通用铝型材车间设计第一章 总论1.1我国轨道交通用铝型材现状就目前国内轨道交通用铝型材行业来说，主要呈现以下几个特点：（1）起步较晚，专业生产厂家少。我国轨道交通用铝型材生产最早为二十世纪九十年代末，是近十几年才发展起来的产业，而之前轨道交通用铝型材生产一直被国外垄断。国外轨道交通用铝型材发展早、技术成熟。时至今日，国内能够生产性能优良的轨道交通铝型材的厂家也仅仅就辽宁忠旺控股有限公司、吉林麦达斯铝业有限公司、山东丛林集团、西南铝等几家。 （2）受益于我国经济的持续发展和城市化进程的稳步推进，轨道交通用铝型材技术渐趋成熟，但整体仍落后于发达国家。 改革开放三十年特别是近十年经济的高速发展，我国城镇化率的快速提高，有资料显示，近十年我国城镇化率提高了约20个百分点。城镇化率提高带来了私家车的剧增而引起的交通拥堵问题，这在当今效率至上的社会是不能忍受的；加之人们时间观念的强化、资源紧张、环境恶化，发展高效率大容量交通运输方式势在必行。轨道交通是所有交通运输方式中最高效、节能的方式之一。轨道交通正是在这种背景下进入了高速发展期，同时也带来了对轨道交通车辆需求的猛增。考虑到资源紧张、环境恶化的因素对轨道交通车辆的发展提出了更高的要求。铝及铝合金材料具有质量轻、成型性优、强度高、耐腐蚀、再生利用率高等特性从众多材料中脱颖而出，在一系列轨道交通装备制造上，铝化率不断提升。08年金融危机爆发后，国家推出4万亿救市计划是轨道交通用铝型材的又一个发展契机和助力。4万亿资金项目中就包括我国高铁建设、地铁建设、铁路升级扩能等轨道车辆项目。国内轨道交通用铝型材生产厂家多数拥有自己的生产研发基地，技术研发和升级改进能力较强，在国际国内市场拥有一定影响力。大型生产厂家越来越倾向于整套生产技术的研发，自主生产意识增强。但总体来看，我国轨道交通用铝型材生产技术仍旧落后于发达国家。 （3）市场需求总体上还有一定缺口，部分厂商盲目重复投资导致部分产品产能过剩，行业技术创新能力有待提高。我国还在大力发展高铁，抢占国内市场，争夺国外市场，轨道交通用铝型材整体需求目前来说稳步上升，新产品、特殊要求产品远远不能保证市场需求；但部分产品又供过于需，产业构局有待改善。列车厢体用铝型材市场总量并不大，包括动车和地铁在内，一年不过10万吨，而且轨道交通用铝型材市场需求具有较强阶段性，年用量和年增长率的持续性和稳定性都较差。据专家估计，目前全国在建轨道交通用铝型材项目总生产能力约30万吨，已经远远超过当前10万吨年的市场需求量，高铁用铝型材短期内生产能力过剩已成定局。尽管如此，许多铝型材生产厂家仍看好轨道交通用铝型材市场，纷纷投资轨道交通用铝型材生产线，但相当一部分厂家是重复投资，造成行业不良发展。如何提升产品竞争力，关键在于做好质量关，即不断进行技术创新、技术改进，提高产品质量和产品性能稳定性。1.2轨道交通用铝型材生产中存在的问题主要有三个问题：（1）成品率低，能耗高，技术工艺有待改进。国内很多轨道交通用铝型材加工厂家可能都有这样的疑惑：往往是产品做出来了，投入大于产出，干得越多亏损越大。这就是成品率低的问题，突出表现在轨道交通车体铝型材的生产上，反映了我国轨道交通用铝型材生产技术不成熟，还在摸索学习阶段，同时也说明我们进步空间很大。考虑到现时处于轨道交通铝型材行业高速发展期，为了抢占市场，解决这个技术短板最简便快捷的方法就是引进国外成熟技术或与国外成熟生产厂家共同研发新技术。（2）产品质量参差不齐，性能不稳定。类似国家经济的高速发展一样，这个行业在近几年快速发展之后也暴露出许多不足：产品质量不稳定，各批次甚至同一批次的产品性能都可能不同，顾客拿到合格产品很大程度上凭概率！不得不说，这是我国许多企业的通病。其原因无外乎：没有好的生产工艺，厂家为缩减成本擅自减少或更改生产工序，工人不规范操作，技术研发投入不足。企业必须摒弃偷工减料、投机取巧、不规范操作等恶习，持续稳步加大科研投入，我国轨道交通用铝型材业才能健康长久地发展。（3）行业发展欠规范，产生了许多不良竞争。得益于国家经济政策和市场需求，陆续有厂家加入到轨道交通用铝型材行业中，但相当一部分是重复投资，导致了不良竞争。中国有色金属加工工业协会秘书长马世光说，地铁车体铝型材产品在建产能已经过剩。因此转入这个行业要考虑到市场需求，另外也要看自身的技术实力，切勿盲目跟风投资！我要说的是投资有风险，投资需谨慎。据此，我认为应建立行业准入机制，确保行业健康发展。1.3产品市场分析 近年来铝及铝合金因质轻价廉、比强度高、刚度好、耐腐蚀等优良性能在轨道交通装备的应用获得长足的发展，行业经济、行业技术条件也有也从无到有，从有到精，我国轨道交通用铝型材已形成一定规模和影响力，但与欧美日等发达工业国家相比，还存在着一定的差距，但这也意味着我国轨道交通用铝材还有较大的发展空间。我国轨道交通用铝材方兴未艾，机遇与挑战共存。（1）中国步入高铁时代，动车组铝材需求增加随着城市经济快速运转，人员流动日益频繁，城际高速铁路将成为未来区域发展的重要推动力，我国已经进入了高铁建设的高峰期。根据铁道部发布的数据，到2012年，中国已投入营运的高速铁路网络总长13000公里，长度居全球之首。到2020年，我国将建设规划建成“四纵四横”的城际快速客运系统，客运专线1.6万公里以上。蓄势待发的中国高铁前途光明，中国步入了高铁时代。除了国内，中国的高速铁路也在向国外延伸。北京交通大学教授、中国工程院院士王梦恕曾表示：中国计划将在国内高铁网延伸到俄罗斯、中亚以及东亚17个国家，以期能在2025年内完工。高速铁路的建设带来了对动车组的需求。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中，除CRHI型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质。由于材料的特性与焊接方式的现代化，时速250公里以上的高速列车必须采用铝合金材质。城际客运系统的建设及高铁网络向国外的不断延伸，动车组铝材的需求也将不断增加。随着中国高铁、动车技术的发展，中国高铁已经走出了国门，承接世界高铁工程。中国铁道部已经与俄罗斯、美国GE公司等签署了合作备忘录。中国动车也出口到了澳大利亚、菲律宾、突尼斯、加纳等国。相信未来随着中国高铁及动车技术向国外的输出，动车组铝材的需求也将不断上升。（2）铁道车辆重载化趋势，轨道交通用铝型材发展潜力巨大。近年来中国经济的发展对煤炭，有色金属等大宗商品的需求猛增，中国C80运煤敞车铝材应用具有非常大的潜力。由于我国资源分布和工业布局不平衡，大宗原材料的运输主要依靠铁路，造成了铁路物资运力的紧张。高速化、重载化是今后铁路运输的发展方向。而铁道车辆轻量化则是实现高速重载的重要途径。铝无疑是轻量化最好的材料。世界上较发达的国家大多数采用铝合金材料来制造铁路车辆。研究数据表明，铝煤车相比钢煤车具有十分明显的优势。我国C80铝合金运煤敞车较C76型钢浴盆敞车车体减轻了5吨，较C63A型敞车减轻了19吨，在车辆总重不变的情况下，大大提高了车辆有效载重。此外，铝合金运煤敞车还有节省燃料、减少温室气体排放、寿命长、腐蚀轻、运营维护费用低等优势。根据测算，尽管相比碳钢制运煤敞车，C80铝合金运煤敞车造价稍贵，前期投入较高，但由于其具有无可比拟的优势，在使用至第5年以后，C80铝合金运煤敞车的综合效益就超过了碳钢运煤敞车。再加上铝制运煤车有30年的使用寿命，相比钢制车可多使用10年，其带来的经济效益十分明显。目前中国C80铝合金运煤敞车的总拥有量仅1万辆左右，仅为美国2009年一年交货量的62%。铝合金运煤敞车在美国的大量使用已经验证了其优越性，相信随着铝合金运煤敞车在使用中优势的不断体现，业界对其认识的不断深入，铝合金运煤敞车在国内将有很大的发展空间。（3）中国城轨交通发展带动铝材需求增长随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加快，我国的城市轨道交通行业步入一个跨越式发展的新阶段。住房和城乡建设部地铁与轻轨中心主任、中国城市规划设计院院长李晓江表示：截至2009年底，国家批准了25个城市的轨道交通近期建设规划。目前内地正在建设轨道交通的线路总长是1400公里，将要开工的新轨道交通线路达2610公里。“十二五”期间,轨道交通建设投入可能超过7000亿元，总资金投入仅次于铁路和高速公路。预计中国城轨交通里程在2010年达到1500公里，2015年将达到2100公里,2020年有望达到3000-3500公里。目前，国内轨道交通车辆铝材已基本实现国产化，麦达斯铝业、忠旺控股、丛林铝业、南山铝业等均能生产此类高性能铝材。未来10年将是我国大中城市轨道交通建设发展的10年，随着轨道交通建设的突飞猛进，轨道交通用铝材也将迎来发展的机遇。铝材的优异特性及国内铝材生产应用技术的提高使得工业铝型材在车辆轻量化领域的发展前景十分乐观，可以预见，轨道交通用铝型材将在中国蓬勃发展的轨道交通市场大有所为。1.4设计目的和任务车间设计的目的与任务车间设计的目的就是为了建设新的企业、扩建或改建老企。设计的任务就是对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。设计文件是编制基本建设计划和拨付投资的依据。因此，企业在建设中能否加快速度，保证质量和节约投资，在建成后能否达到最好的经济效果，设计工作是起决定性作用的。要想很好的完成一个工厂和车间的设计任务，除了要学习和掌握专业基本理论外，还要深入生产实际，总结和推广科研成果，并吸收国内外先进的技术，只有这样才能做出经济上合理，技术上先进的设计来。一个完整的金属压力加工车间设计，其内容包括生产工艺、设备，土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。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。工艺设计工程师是一个组织者，他的主要任务是根据上级机关确定的任务书，进行工艺设计，确定生产方案、选择设备、画出车间工艺平面布置图，确定车间劳动组织与技术经济指标等，并提出对水、电、动力，热力，通风，照明，采暖、厂房建筑等设计的要求及其所需的资料。1.5车间设计指导思想和要求本设计为年生产能力为2.5万吨轨道交通用铝型材车间设计，遵循以下指导思想：（1）遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针与政策，提高经济效益与社会效益，为社会主义现代化建设服务。（2）从全局出发，服从国家或地区对产品的需要。（3）从实际出发，确定设计标准，对生产工艺，主要设备和主体工程设计要做到先进、合理、可靠。对非生产性的建设，；应坚持适用，经济，在可能的条件下注意美观。（4）注意综合利用与环境保护，造福人民。（5）节约能源。（6）合理使用劳动力。（7）节约建厂用地，应尽量利用荒地、劣地，少占耕地，总平面图的布置要紧凑合理。（8）立足于自力更生。本设计的要求：（1）技术要求：确定产品品种、规格、质量标准及年产量；确定产品的生产方案及生产工艺过程，选取主要设备并确定其必要的数量；选择与计算辅助设备；计算完成年计划产量所需要的原料、材料及动力消耗；提出动力，运输、照明、采暖、通风、供水排水等各项设计要求；计算车间所需面积，车间内主要设备与辅助设备的布置；确定厂房形式和主要尺寸，画出车间平面布置图，提出安全，环保等措施。（2）组织要求：研究车间的生产劳动组织，确定职工人数及编制，制订劳动定额等。（3）经济任务：计算及制订基本建设投资额，生产预算，计划单位产品成本及综合技术经济指标等内容。1.6车间概况轨道交通用铝型材车间平面应满足如下要求：（1）车间和其它构筑物的布置应符合产品生产工艺流程的要求，以使材料、半成品和成品运输线最短，防止交叉和往返运输。（2）动力车间应尽量接近主要用户，但同时要考虑它对其它服务车间的动力供应。（3）工厂与外部铁路，公路，供水与排水、高压线路以及煤气管道等管线铺设要合理。（4）考虑职工的生活、工作等方面的安全与方便，注意环境保护：1）考虑风向条件：对厂前区的布置要放在上方风向，放射有害气体的车间宜放在下风向；2）按照生产性质、防火及卫生条件，将同类性质的车间及辅助设施放在同一区域；3）根据防火规程，在规定地点设消防站；4）生活福利设施应靠近生产车间；5）厂区内原则上不可建筑住宅或职工宿舍。总之，考虑总图布置时首先要满足生产操作及安全的要求，其次是节省投资，既要做到技术上的可行性，又要达到经济上的合理性，另外要考虑施工方便，同时要留有发展余地。1.7厂址选择本设计厂址选择主要考虑两方面：建厂地区、建厂地址。建厂地区选择应考虑下述要求：（1）必须符合国家工业布局的基本原则。充分利用各地区的丰富资源和各方面的有利条件，合理使用人力和物力，使生产出来的产品能够合理的分配，从而使所设计的厂在最少的投资条件下，获得最大的经济效果，并且使全国务大区的工业系统迅速建立起来，逐步改变我国工业布局不合理的状态；（2）原料、燃料、动力的来源与运输条件。要能够得到生产所需的足够原材料，要有能满足生产和生活的水质和水量；（3）适当靠近产品销售地区；（4）自然条件好，有适宜的气候环境；（5）能就近取得足够的建筑材料；（6）与其它企业协作方便；（7）满足国防上的要求。建厂地址的选择，就是在指定的建厂地区内，选择一块地方，它在自然和地理特点，运输条件、水电供应、布置工厂厂区及生活区等方面，都能最大限度地得到满足。具体要求如下：（1）厂区面积与外形满足总平面布置的要求；（2）工程地质和水文地质满足建厂的要求；（3）厂址选择适应城市的总体规划。厂址一般设在城市的水运下游，厂区与城市之间应有一定距离的卫生防护带；从经济方面来看，厂址应靠近城市，以便充分利用城市的交通工具与线路，充分利用城市的供排水设施和动力设施，利用城市住宅和文化福利设施；（4）运输条件满足工厂生产要求。大型企业多采用铁路运输，因此应该铁路支线最短；中、小型企业多为汽车运输，厂址应靠近汽车运输千线；（5）距电源、水源最近；（6）在公用设施与生产方面，尽可能和有关工厂协作，并有一定的环保措施，不致造成环境污染；（7）选择合适的居民点，作为职工生活区。综合考虑以上要求：选择湖南醴陵市作为厂址地区，首先醴陵市距离南车集团株洲所较近，靠近消费市场；再者这里地价相对便宜，铁路交通发达，附近有株冶等有色金属加工企业，原材料来源丰富，成本低。1.8本车间设计的特点本车间设计力求做到简单全面、经济实用，经济可持续发展环境保护结合，尽可能的提高投入产出比。1.9本车间设计中存在的问题某些计算产品过于简单，可能不那么地切合实际所用的产品。由于能力所限，缺乏实际操作经验，产品工艺方案、工艺规程的设定均循惯例而制定。铸锭尺寸等的确定，并未按照常规步骤，而是先选择挤压设备及挤压筒尺寸再反推铸锭尺寸。设计初期并未先做出投资概况的预算，而是在设计完成后统计所需投资。手中资料匮乏，所能查阅的出版时间皆较早，所查信息也就不那么准确。时间匆促，还有一些错误未能检出修正。 第二章 生产方案2.1生产方案编制原则本设计的生产方案编制原则：（1）达到经济要求原则。正如前文所讲，铁道车辆重载轻量化发展趋势，国家庞大的“四纵四横”高铁建设计划，各个城市的地铁计划，城际轻轨计划无一不说明轨道交通用铝型材在今后一段时间具有持续强劲的市场需求，而国内对应的高铁、轻轨、地铁列车车体及配件铝型材仍有较大缺口，因此选择轨道交通用铝型材（6xxx）市场前景乐观。国内能轨道交通用铝型材专业生产厂家总共四家，其中有三家在北方，而中国两车生产研发基地南北平衡，这就大大增加了造车成本。选择在相对靠近整车生产基地的地方建厂并生产车体型材、车内饰型材是合理的。（2）达到组织要求原则。组织要求即生产方案的编制要兼顾各生产部门的能力和产品需求，使团队协作效率最大化。（3）达到生产任务要求原则。根据设计要求，须使年产能达到2.5万吨，生产方案应符合生产要求。2.2计算产品的选择产品方案是车间今后组织生产的依据，因为产品方案不但规定了车间的类型，同时也规定了车间生产品种的方向。车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有数十种，数百种以上。但是，在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品。计算产品应具有以下特点：（1）计算产品从全车间总体来说，在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性。（2）通过所有的工序。指所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有计算产品综合来看的，若拟生产的所有产品中均有某工序，而计算产品不通过此工序，在此情况下，就要重新选择计算产品。还应指出所选典型产品的产量之和为总产量。（3）所选的计算产品要与实际相接近（4）计算产品主要留一它的调整余量根据计算产品进行工艺计算、选择设备、确定工艺、确定车间人力与物力的消耗及技术经济指标等所获得的结果，应该与按所有品种进行设计和投产后的实际相致或相接近。因此，编制产品方案、确定计算产品及其产量分配乃是工艺设计中的主导。产品方案与计算产品确定之后，应按产品名称、合金牌号、状态、规格范围、产量等列成表。本设计计算产品根据以上计算产品选择要求选择，具体情况如下。表1： 产品方案表序号产品名称合金牌号交货状态年产量/吨产品规格1Xxxxxx6063T66000如图1a2Xxxxx6063T51000如图1b3Xxxx6063T65000如图1c4Xxxxx6061T64000如图1d5Xxxxxx6061T69000如图1e图1：产品规格图（图1a：列车座椅下部铝型材）（图1b：列车桌子包边铝型材）（图1c：行李架）（图1d：列车侧顶板）（图1e：地板铝型材）2.3工艺性能与参数本设计中计算产品主要合金牌号为6061和6063，其合金成分控制按照我国轨道交通用铝型材合金成分标准（GBT 19347 2003和GBT-3190 2008）执行。具体成分如表2。表2：计算产品合金成分（质量分数%）牌号SiFeCuMnMgCrNi60610.400.80.70.150.400.150.81.20.040.35-60630.200.60.350.100.100.450.90.10-牌号ZnTiZr其它（单个）其它（合计）Al60610.25-0.15-0.050.15余量60630.10-0.10-0.050.15余量计算产品物理性能由所选合金种类和加工工艺决定，则其物理机械性能如表3。表3：所选材料物理机械性能牌号密度g/cm3熔点焊接性能硬度%60612.70580650好95HB1415WB1260632.69568652好73HB(T6)60HB(T5)810WB10牌号b/Mpas/Mpa弹性模量Gpa泊松比6061310276800.3306063240200750.330表3中可看出所选材料挤制品满足轨道交通用铝合金型材产品力学性能标准（GBT 19347 2003）。6063和6061热力学性能如下图。6063熔化温度范围615655；熔炼温度720760；铸造温度710730；均匀化退火温度560；挤压温度480500；固溶处理温度515525；人工时效规范：160200，时间101h，视具体要求而定。6061熔化温度范围652682；熔炼温度720750；铸造温度710730；均匀化退火温度550；热加工温度350500；固溶处理温度525530；人工时效规范：挤压或锻造产品，175，18h。6061铝合金典型人工时效曲线如下图左半部分所示（图2-3-15-铝合金及其加工手册）。2.4基本品种和用途本设计选择6063和6061作为合金材料，主要考虑到其力学性能符合铁道车辆性能要求，挤压成型性能较好。A.6063铝合金对应旧牌号是LD31，属低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。6063具有诸多可贵特点：（1）热处理强化，冲击韧性高。（2）有极好的热塑性，可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材，或锻造成结构复杂的锻件。淬火温度范围宽，淬火敏感性低，挤压和锻造脱模后，只要温度高于淬火温度，即可用喷水或穿水的方法淬火。薄壁件（3mm）还可以实行风淬。（3）焊接性能和耐蚀性优良，无应力腐蚀开裂倾向，在热处理可强化型铝合金中，Al-Mg-Si系合金是唯一没有发现应力腐蚀开裂现象的合金。（4）加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色。其缺点是淬火后，若在室温停放一段时间，在时效上会对强度带来不利影响（停放效应）。6063工艺特点是高温塑形好，淬火温度范围宽，临界淬火速度小，可在挤压或锻造脱模后实现喷水水淬或风淬。6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，良好的表面色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑结构材料和装饰材料。如门框、窗框、壁板、货柜、家具、升降梯，以及飞机、船舶、轨道车辆、轻工业部门、建筑物等的构件。本次设计用6063铝合金挤制列车座椅下部铝型材（T6）、列车桌子包边铝型材（T5）、行李架（T6）分别用作轨道车辆座椅下部骨架结构、车厢小桌边沿装饰材料、行李架结构型材。B. 6061铝合金对应旧牌号是LD30，属于镁硅合金，镁、硅含量比6063稍高，并含有少量的铜，因而强度高于6