年产25万吨铜合金管材生产车间设计

1、江西理工大学应用科学学院毕业设计I年产 2.5 万吨铜合金管材生产车间设计摘要本设计为年产 2.5 万吨铜合金管材生产车间设计。此压力加工车间设计内容包括产品方案和计算产品的选择、生产方案的确定、工艺流程的制定、生产工艺计算、设备选择及设备负荷计算、车间平面布置、经济核算、劳动定员等。他们之间是一个不可分割的整体，要求各个部门相互合作，紧密配合，其中车间工艺设计是整个车间设计的主体。工艺计算主要包括挤压力计算、轧制过程选择、拉拔配模、拉拔力计算、各挤压工具设计和校核等。本车间年产量为 2.5 万吨，是比较大型的压力加工车间，因此确定生产方案为：挤压冷轧拉拔。可以生产多种牌号的产品。本设计以 H

2、68A、H85A、HAL77-2、BFe10-1-1 四种牌号为计算产品。本车间设计的主要内容有：生产工艺流程的编制；挤压机、拉拔机及冷轧管机的选择；生产工艺规程的制定与计算；挤压工具及拉拔工具的选择与校核；工艺卡片和金属平衡表的制定及设备负荷计算；车间工艺设计、厂房设计和辅助设施设计；车间平面布置方法的确定及平面工艺布置图的制作；车间劳动组织和技术经济指标计算；厂房设计和车间辅助材料及水电气的供应等等。本车间总面积为25000m2，总投资 25600 万元,综合成品率达 63.7%,年总产值 137680 万元，年利润 5000万元，在册工人数为 380 人，车间建成投产 6 年左右即可收回

3、成本。关键词：铜合金；车间设计；管材朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计IIAnnual 40,000 Tons Of Copper Alloy Pipes Production Process And Workshop DesignABSTRACTABSTRACTThe design of 2.5 million tons copper alloy pipes production workshop design.This pressure processing workshops include product design scheme and the calculat

4、ion of product selection and design, production process, production technology, equipment selection and calculation equipment load calculation, workshop layout, economic accounting, labor officials said. They are an integral whole, each department, closely cooperate mutual cooperation, including wor

5、kshop is the process design of main design workshop. Process calculation include extrusion pressure calculation, rolling process selection, pull out with mold, pull out force calculation, the extrusion tool design and check, etc. This workshop production for 2.5 million tons, is relatively large pre

6、ssure processing workshops, thus determining the production plan for extrusion, rolling, and pull out. Can produce various brands of products. This design with H68A、H85A、HAL77-2、BFE10-1-1, four brands, for the calculation of products. The main content of this workshop design: the production process

7、of preparation, Extrusion, rolling machine and pull out the pipe choice, The formulation and production procedure computation, Extrusion tool and pull out tool selection and checking, The balance sheet metal CARDS and process and equipment load calculation, Workshop process design, building design a

8、nd auxiliary facilities, Workshop layout method of plane layout of production and process, Labor organization and the workshop of technical and economic indexes calculation, Plant design and auxiliary materials and associated workshop of supply, etc. This workshop covers an area of 25000M2, with a t

9、otal investment of RMB, comprehensive product 25600 63.7% and annual output value 137680 yuan, the annual operation profit is 50 million yuan, the number of workers to register, workshop production 380 people can withdraw cost about six years.Keywords: Copper alloy； Workshop； Pipe Design江西理工大学应用科学学院

10、毕业设计III目录目录1 综述.11.1 车间设计的一般概述.11.2 可行性研究.11.3 市场预测.11.4 建设规模.11.5 厂址的选择与建设条件.21.5.1 建设项目对厂址的要求.21.5.2 其他要求.22 生产方案及产品方案选择.32.1 产品方案编制.32.2 生产方案的选择.32.2.1 生产方案选择依据.33 车间生产工艺.43.1 制定生产工艺流程的依据.44 设备的选择及校核.64.1 设备的选择.64.1.1 主要设备的选择.61.挤压机及其吨位的选择.62.轧机及其吨位的选择.63.拉拔机及其吨位的选择.64.加热炉和退火炉的选择.64.1.2 辅助设备的选择.7

11、4.2 产品工艺计算与工具校核.74.2.1 8065500 H68A 厚壁管的工艺计算.74.2.2 5044000 H85A 厚壁管的工艺计算.164.2.3 2024700 HAL77-2 薄壁管的工艺计算.214.2.5 2015000 BFe10-1-1 薄壁管的工艺计算.274.2.6 挤压筒的设计及校核.325 金属平衡.395.1 生产工艺流程定额卡.395.2 金属平衡表.396 设备负荷计算.406.1 工作制度与年工作台时的确定.40朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计IV6.2 设备负荷能力的计算 .406.3 设备负荷计算表编制及设备数量确定 .40

12、7 热处理工艺.427.1 锭坯加热工艺.427.1.1 加热温度.427.1.2 加热时间.427.1.3 炉内气氛.427.2 热处理.428 平面布置及立面尺寸.438.1 车间平面布置内容.438.1.1 金属流程线布置.438.1.2 生产设备布置.438.1.3 车间内通路布置.438.1.4 车间内仓库设施的布置.438.1.5 其他设施的布置.449 劳动组织及技术经济指标确定.459.1 车间劳动组织.459.2 车间劳动定员.459.2.1 车间人员组成.459.2.2 确定各类人员数量的原则.459.2.3 确定各类人员数量的方法.459.3 经济概算 .459.3.1

13、建设投资概算的构成.459.3.2 流动资金估算.469.3.3 产品成本概算.479.3.4 折旧概算.479.3.5 产品成本估算表.479.3.6 投资回收期估算.48致谢.49参考文献.50附录 A.51附录 B .54江西理工大学应用科学学院毕业设计11 1 综述综述1.1 车间设计的一般概述车间设计目的是建设新的企业、扩建和改建老企业。设计的任务就是对需要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组织方法等，设计文件时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，设计工作起决

14、定性作用。要想很好地完成一个车间或工厂的设计任务，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，并吸收国内外先进技术，只有这样才能设计出经济合理、技术先进的设计来。一个完整的压力加工车间设计，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设计。他们之间是一个不可分割的整体，要求各个部门相互合作，紧密配合，其中车间工艺设计是整个车间设计的主体。1.2可行性研究近十年来，世界铜合金挤压工业，特别是大中型挤压材生产技术、工业装备水平有了很大发展，达到了相当高的水平。我国的铜合金挤压产业也有了长足的进步，进入了铜合金挤压大国行列，但不是挤压强国，和发达国家有一定差

15、距。虽然我国已建成投产了31.5MN 以上挤压生产线近 30 条，其中 80MN 以上生产线 5 条，但装机水平和配套能力仍然较低，不能形成大批量生产优质大中型铜合金挤压材能力，不能满足国内外日益增长的需求。因此应尽快建设十几条 30MN 以上的现代化挤压生产线，并提高工艺水平，大批量生产各种大中型工业用铜合金管棒等挤压产品，以满足国防现代化和国民经济高速持续发展以及国内外市场需求。铜合金挤压产品应用十分广泛，市场容量和潜力巨大，前景很好，经济效益十分明显，当前是发展大中型挤压机和大中型挤压管棒材的良好时机。1.3 市场预测我国目前有各类挤压机 3000 台左右，而其中 50MN 以上的仅 8

16、 台，98%以上的为 25MN以下的小型挤压机。铜合金挤压材生产能力达 400 万吨以上，而其中 85%以上为中、小建筑门窗和装饰型材。2004 年我国铜挤压材总量突破 300 万吨，成为铜挤压材最大生产国，但其中中、小型建筑型材占了 70%以上，达 220 万吨左右，工业用挤压材占 28%，90 万吨左右，而大、中型工业用挤压材的年产量仅为 5 万吨/年左右，缺口达 10 万吨/年以上，绝大部分依赖进口或其他替代材料，大大制约了我国国防现代化和国民经济的发展速度。目前我国铜合金挤压产品需求量每年已超过 300 万吨，其用途从单一的国防军工，建筑业扩展到更加广泛的领域。近年来，对铜合金大中型挤

17、压材提出了越来越高的要求，不仅工业结构用铜合金挤压材品种增多、质量提高，而且需求数量迅速增加。据统计，2007 年需求量达 16 万吨以上。由于目前我国大中型挤压机数量少，装机水平低，加上技术开发能力差，因此远远不能满足我国市场对铜合金大中型工业用挤压材的需求，大部分依赖进口。1.4 建设规模本项目建设规模和产品方案是依据国家安全和国防建设的需要、国家的有关政策、国内外市场的供需现状和发展预测，以及现有工艺技术等几方面因素来确定的，充分考虑朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计2了以下因素：（1）军工领域和民用领域对铜合金管材的需求（2）航空航天领域对铜合金管材的需求（3）国际

18、国内市场的需求（4）现有国内已掌握的工艺技术（5）国内外铜合金管材的发展趋势（6）国家政策的支持综合以上因素，本项目以民用铜合金管材为主导产品，同时生产高质量的军工产品。本项目建设规模为 2.5 万吨/年1.5 厂址的选择与建设条件1.5.1 建设项目对厂址的要求本项目生产规模大，工艺先进，对厂址的选择要求较高，主要考虑以下因素。（1）交通运输：厂外道路通畅，物料运输便利。（2）协作条件：当地有良好的物资供应条件及外协加工能力。（3）水利条件：有足够的水电供应能力和废水排放条件。（4）企业用地：有能满足工业生产所需的生产场地。（5）环境卫生：要求厂址周围有一个清洁整齐的外部环境，远离污染源，避

19、免外部污染，是保证产品质量的重要环节。（6）国防需求：满足国防要求。（7）有关部门对厂址的要求：根据该项目拟用场地的地形特点进行平面布置，要求满足工业生产用地需求，总平面布置合理，要求厂区有铁路引入。另外对于可耕用土地要严加考虑，避免国土浪费。1.5.2 其他要求（1）厂区面积与外形满足总平面布置要求。（2）工程地质和水文地质满足建厂需要（3）厂址应适应城市总体规划（4）选择合适居民点作为职工生活区江西理工大学应用科学学院毕业设计32 生产方案及产品方案选择2.1 产品方案编制本项目产品方案是对国内外铜合金管材市场调查分析研究的基础上，结合国防和工业需要，依据现有技术以及项目建设特点确定本项目

20、的产品以铜合金管为主导产品，其中铜薄壁管 12500 吨、厚壁管 12500 吨。产品方案详见表 2-1表 2-1 产品方案表序号制品名称合金牌号状态品种规格范围外径壁厚（）产品年产量（万吨）比例1普通黄铜H68AY32000.5100.7530%2普通黄铜H85AM32000.5100.520%3铝黄铜HAL77-2Y10380.53.5140%4铁白铜BFe10-1-1 CS 6400.550.2510%2.2 生产方案的选择2.2.1 生产方案选择依据生产方案选择和设备选择密切相关，二者须同时考虑，确定生产方案时需考虑以下因素：（1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求（2）年产量的大

21、小，产量不仅决定工艺过程特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有直接影响（3）投资建设速度机械及自动化程度劳动条件工人与管理人员的数量以及将来的发展，主要考虑经济效果，采用哪种方案合理，适合建厂原则，综合以上因素，本车间采用如下生产方案：热挤压冷轧拉拔朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计43 车间生产工艺3.1 制定生产工艺流程的依据（1）根据生产方案的要求（2）根据产品质量的要求（4）根据车间生产率的要求综合以上因素，制定计算产品的工艺流程如下图。 江西理工大学应用科学学院毕业设计5供锭加热挤压锯切酸洗较直人工检查辗头拉拔切成品拉拔较直检查入库锯切退火成品退火火较直检查

22、入库冷轧锯切检查退火酸洗辗头拉拔切成品较直、检查、入库退火退火产品一硬态 产品二软态 产品三硬态 产品四自然时效 图 3-1 产品工艺流程图朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计6 4 设备的选择及校核4.1 设备的选择4.1.1 主要设备的选择（1）挤压机及其吨位的选择 根据车间年设计能力选择挤压机挤压机参数如下表表4-1挤压机的选择设备名称31.5MN 挤压机15MN 拉拔机台数23主要参数挤压筒内径：300、200 mm挤压力 31.500KN挤压速度 0300mm/s穿孔力 6300KN穿孔行程 1060mm挤压筒内径：150 、200mm挤压力 15000KN挤压速度

23、 0140mm/s2.轧机及其吨位的选择 根据车间年设计能力和工艺要求选择冷轧管机 4-2轧管机选择表3.拉拔机及其吨位的选择 根据车间年设计能力选择链式拉拔机具体如下表：设备名称LD-80 冷轧管机LD-50 冷轧管机LD-30 冷轧管机台数211主要参数管坯送进量：220mm生产率：95m/h主电动机传动功率130kW工作机架行程 705mm管坯送进量：220mm生产率：108m/h主电动机传动功率100kW工作机架行程684mm管坯送进量：220mm生产率：90m/h主电动机传动功率 72kW工作机架行程115mm设备名称1MN 拉拔机0.5MN 拉拔机0.2MN 拉拔机台数332主要参

24、数拉拔速度 612m/min坯料最大外径 200 mm拉拔速度 615m/min坯料最大外径 150 mm拉拔速度 625m/min坯料最大外径 80 mm江西理工大学应用科学学院毕业设计7表 4-3 拉拔机选择4.加热炉和退火炉的选择 表 4-4 加热炉的选择加热火炉退火热炉设备名称工频感应电炉箱式电阻炉台数32主要参数炉膛尺寸 1000800300mm功率 800kW最高工作温度 1200炉膛尺寸 900015001500mm功率 180kW最高工作温度 750生产率 1.0t/h4.1.2 辅助设备的选择表 4-5 辅助设备的选择设备名称矫直机圆盘锯碾头机台数322主要参数直径 6120

25、mm 辊式矫直机直径510、710、350mm150，75kg 碾头机4.2 产品工艺计算与工具校核4.2.1 80655008065500 H68AH68A 厚壁管的工艺计算选择 31.5MN 卧式挤压机，挤压筒内径 280mm，锭柸为 295500mm 半连续铸锭，挤压后尺寸为 17587595mm，挤压温度为 750850，挤压速度 20mm/s（1）.挤压力计算：挤压力计算公式查参考书金属塑性建工学得挤压力 P=431P （41）gggzhzhttsSfhDSfiFSfhLD)(2cos1sin2212000 各参数计算如下：挤压比：= F0/F1 =16.3 （42） 挤压后长度 L

26、0=Lp=211.25mm （43）202DDphs=8.8 =65o ft=fzh=0.5 s=szho=15szh1=cyszho=26 i=2.8Fo=51053.2 hg=10 fg=0.2 sg=26 b=30Mpa z=1.14代入式（41）中，得 P=15.5MN （2）.穿孔力计算：穿孔力计算公式查参考书P45 得 1Pch=ch(/4d12 ) （44） ch=4/ d12 0.5 D1(L0 _a)+fad1zb （45）代入计算得 Pch=1.33MN主电动机传动功率200kW小车返回速度 60m/min主电动机传动功率 200kW小车返回速度 60m/min主电动机传动

27、功率160kW小车返回速度 60m/min朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计8（3）.拉拔配模：采用固定短芯头拉拔，优点是管内表面质量好，因为管内径大于60mm，所以采用空心短芯头尺寸变化：17587595mm8065500mm查参考书P225 拉拔配模步骤为1总的延伸系数 max=3.0 kFF0由表查得平均延伸系数 =1.54拉拔道次： n=2.5854. 1ln3ln 退火次数=1 1nnN取 n=3,则道次平均延伸系数为：ln=33ln=1.44=2.442 . 71308174Dln=ln2.44=0.26D31=1.3D=s33. 168ln=ln1.33=0.

28、1s41=1.1s因此，可以计算个道次的平均直径：2=1.33=96.2DD1=1.32=125.1DD0=166D各道次延伸系数的确定sk=1.05ssh?1.1lnsk=ln1.5=lns1+lns2+lns3 =0.1+0.057+0.125表 46 固定短芯头拉拔时各道次的参数各 道 次参 数坯 料123江西理工大学应用科学学院毕业设计9（5）.计算各道次的拉拔力第一道次拉拔力的计算：模角 =12 芯头锥角 1=9 摩擦系数 f=0.09 定径带长度 ld=5mm(a)计算各断面尺寸 D0=174mm d0=158mm s0=8mm D1=130mm d1=115.6mm s1=7.2

29、mm D2= d1+2s0=131.6mm d2= d1=115.6mm s2=8mm(b)计算各断延伸系数= 1.34 （46）222000SSDSSDab （47） 12. 1211122bcSSDSSD(c)计算各系数值 根据参考书p183 (48)1tanfB 423. 012tan09. 00 (49)BDdA)1 (1代入数据得 A=0.73 （410）122SlfCd代入数据得 C2125. 07312. 02（d）计算各段拉应力根据参考书P182 （411）1)11 ()1(2abBsxBB代入数据得sx24 . 0D1.31.31.3D166125.196.274D,mm17

30、413010880d,mm166115.694.478a,mm7.26.86F,mm241822788217813701.51.281.59朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计10根据参考书P184 （412）1bcAsxbcAsxAA1)11 (121 代入数据得 =0.56sx1(e)计算加工硬化程度根据参考书P186 （413）1)(2110代入数据得 =25% 查加工硬化曲线，得MPas405(f)拉拔应力计算根据参考书1P184 （414）2111Csxsle代入数据得 =0.56sx1 所以 L=247MPa(g)拉拔力计算根据参考书P187 P=L (D1- S

31、1) S1 （415）1 代入数据得 P=685.7KN第二道次拉拔力的计算：模角 =12 芯头锥角 1=9 摩擦系数 f=0.09 定径带长度 ld=4mm(a)计算各断面尺寸 D0=130mm d0=115.6mm s0=7.2mm D1=108mm d1=94.4mm s1=6.8mm D2= d1+2s0=108.6mm d2= d1=94.4mm s2=7.2mm(b)计算各断延伸系数依据公式（46） =1.21 222000SSDSSDab 依据公式（47） 06. 1211122bcSSDSSD(c)计算各系数值 依据公式（48） tanfB 423. 012tan09. 00依

32、据公式（49） A=0.76依据公式（410） C2=0.105 （d）计算各段拉应力依据公式（411） =0.26sx2江西理工大学应用科学学院毕业设计11依据公式（412） =0.35sx1(e)计算加工硬化程度依据公式（413） =26.5% 查加工硬化曲线，得MPas425(f)拉拔应力计算依据公式（414） =0.41sl所以L=4250.41=174.25MPa(g)拉拔力计算依据公式（415） P=L (D1- S1) S1 代入数据得 P=376.5KN 第三道次拉拔力的计算：模角 =12 芯头锥角 1=9 摩擦系数 f=0.12 定径带长度 ld=3mm(a)计算各断面尺寸

33、D0=108mm d0=94.4mm s0=6.8mm D1=80mm d1=68mm s1=6mmD2= 81.6mm d2 =68mm s2=6.8mm(b)计算各断延伸系数依据公式（46） =1.135 222000SSDSSDab 依据公式（47） =1.15 11122bc2SSDSSD(c)计算各系数值 依据公式（48） B=0.566 依据公式（49） A=0.97依据公式（410） C2=0.12 （d）计算各段拉应力依据公式（411） =0.43sx2依据公式（412） =0.62sx1(e)计算加工硬化程度依据公式（413） =17.7%查加工硬化曲线，得MPas340(f

34、)拉拔应力计算依据公式（414） =0.5sl所以L=3400.5=170MPa(g)拉拔力计算依据公式（415） P=L (D1- S1) S1 朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计12代入数据得 P=237KN 4-2-280655004-2-28065500 H68A 厚厚壁管的工具设计与校核壁管的工具设计与校核（1）.挤压模设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料，查参考书1P90 得b=1300MPa； 1结构如图 4-1 所示： 2 图 4-1 挤压模结构图 各参数计算如下： 3依据参考书P66 挤压模结构尺寸设计来确定1模角 =650 工作带长度 hg=10mm

35、查参考书P67 工作带直径 dg=dm(1+C1)=176mm (416)1出口带直径 dch=176+4=180mm入口圆角 r=2mm查参考书P68 模外圆直径 D=1.3D0=1.3300=390mm1模子厚度 H=50mm稳定性校核：4查参考书P84 Fg=d2g/4=24316mm21查参考书P84 =P/ Fg=15472695.25/24316=636Mpab 1故合格（2）.穿孔针校核选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1300MPa； 1结构如图 4-2 所示： 2江西理工大学应用科学学院毕业设计13 图 4-2 穿孔针各参数计算如下： 3穿孔针直径 D针=156mm

36、长度 L=500mm 稳定性校核：4查参考书P92 临界力 Pl=2EI/(l)2 （417）1E=2.1105 MpaI=d41/64 （418）u=1.5 代入 P=108MN查参考书P92 穿孔拉力 PchPl/2=541故安全（3）.挤压垫设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1300MPa； 1结构如图 4-3 所示： 2 图 4-3 挤压垫各参数计算如下： 3查参考书P93 得1 外径 D=3001=299mm （419） 厚度 H=0.4D=11.6mm （420）内径 d=156mm稳定性校核：4查参考书P94 y=Pmax/Fd=15472695.25/51076=

37、303Mpa （421）1故合格 （4）.挤压杆设计朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计14选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1300MPa； 1结构如图 4-4 所示： 2 图 4-4 挤压杆各参数计算如下： 3 查参考书P94 得1D=3005295mmL=5D0=2955=1475mm稳定性校核：4查参考书P95 压应力 =P/Fg=640Mpa （422） 1弯矩引起应力 =PL/w=PL/0.1D3=16 Mpa （423）偏心距 L= (D0D)/2=33.3 （424）所以 =+=673.3 Mpa 故合格（5）.拉模设计选用 3Cr2W8V 作为挤压

38、模材料， b=1300MPa； 1结构如图 4-5 所示： 2图 4-5 拉拔模各参数计算如下： 3江西理工大学应用科学学院毕业设计15由参考书P188 拉拔模尺寸确定得1a 润滑带：锥角 =500 长度 Lr=1.2Db 压缩带：锥角 =120 长度 Ly=1.10.5（D0D1）cotc 定径带：长度 Ld=5 d 出口带：锥角 =400 长度 Lch=0.2D1表 4-7 各道次拉拔模子参数 道次参数123锥角505050润滑带长度156129.896锥角121212压缩带长度30.515,219直径12910779.5定径带长度553锥角404040出口带长度262120.5稳定性校核

39、：4由参考书P190 模子承受最大应力：s=Pmax/Fmin=685700/5026.5=136.4Mpa1故此套模子安全（6）.芯头设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料，查参考书P90 得b=1300MPa； 11结构如图 4-6 所示： 2朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计16图 4-6空心固定短芯头各参数计算如下： 3A、外径 D：等于拉后产品内径B、内径 d：C、长度 L:表 4-8 产品一各道次芯头参数D，mmd,mmL,mm1115.890100295.2249036824604.2.24.2.2 50440005044000 H85A 厚壁管的工艺计算厚

40、壁管的工艺计算选择 15MN 卧式挤压机，挤压筒内径 200mm，锭柸为 195300mm 半连续铸锭，挤压后尺寸为 657.56200mm，挤压温度为 830900，挤压速度 15.8mm/s（1）.挤压力计算：P= gggzhzhttsSfhDSfiFSfhLD)(2cos1sin2212000（2）挤压比：= F0/F1 =19 挤压后长度 L0=Lp=285mm 202DDphs=8.8 =65o ft=fzh=0.5 s=szho=11szh1=cyszho=26.4 i=3Fo=27216.7 hg=10 fg=0.15 sg=26.4 b=20Mpa z=1.14代入式（41）中

41、，得 P=6.4MN （2）.穿孔力计算：穿孔力计算公式查参考书P45 得 1根据公式（44）Pch=ch(/4d12 ) （45）ch=4/ d12 0.5 D1(L0 _a)+fad1zb 代入计算得 Pch=2.01MN江西理工大学应用科学学院毕业设计17（3）.拉拔配模：采用固定短芯头拉拔尺寸变化：856504查参考书1P225 拉拔配模步骤为总的延伸系数 max=2.9 kFF0由表查得平均延伸系数 =1.4拉拔道次： n=2.74 . 1ln5 . 2ln 退火次数=1 1nnN取 n=3,则道次平均延伸系数为：ln=35 . 2ln=1.35=2.24Dln=ln2.24=0.2

42、6D31=1.3D=s5 . 146ln=0.14s=1.14s因此，可以计算个道次的平均直径：2=1.143=55.2DD1=1.142=66.24DD0=79D各道次延伸系数的确定sk=1.07slnsk=ln1.5=lns1+lns2+lns3 =0.4表 41 固定短芯头拉拔时各道次的参数各道次参数胚料123D1.31.31.3D7966.2455.246D,mm8566.55650d,mm7356.546.842朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计18a,mm654.64F,mm21444.49387215641.541.31.28（5）.计算各道次的拉拔力第一道次

43、拉拔力的计算：模角 =12 芯头锥角 1=9 摩擦系数 f=0.12 定径带长度 ld=4mm(a)计算各断面尺寸 D0=85mm d0=73mm s0=6mm D1=66.5mm d1=56.5mm s1=5mm D2=68.5mm d2 =56.5mm s2=6mm(b)计算各断延伸系数依据公式（46） =1.264 222000SSDSSDab 依据公式（47） 22. 1211122bcSSDSSD(c)计算各系数值 依据公式（48） =0.56 tanfB 依据公式（49） A=0.99依据公式（410） C2=0.19 （d）计算各段拉应力依据公式（411） =0.34sx2依据公

44、式（412） =0.64sx1(e)计算加工硬化程度依据公式（413） =17.6% 查加工硬化曲线，得MPas315(f)拉拔应力计算依据公式（414） =0.7sl所以L=3150.7=221MPa(g)拉拔力计算依据公式（415） P=L (D1- S1) S1 代入数据得 P=213.4KN 表 4-10 其它各道次参数及拉拔力江西理工大学应用科学学院毕业设计19D2d2abbcBAC2sx2sx1sls（1PKN）第二道56.846.81.191.10.5610.160.260.4220.3%0.5340126.2第三道51.246.81.11.170.561.010.120.250

45、.511%0.5726587.850440005044000 H85A 厚壁管的工具设计与校核厚壁管的工具设计与校核（1）.挤压模设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料，查参考书P90 得b=1300MPa； 11结构如图 4-1 所示： 2各参数计算如下： 3依据参考书P66 挤压模结构尺寸设计来确定1模角 =650 工作带长度 hg=10mm查参考书P67 工作带直径 dg=dm(1+C1)=86.5mm 1出口带直径 dch=90mm入口圆角 r=3mm查参考书P68 模外圆直径 D=1.3D0=1.3200=260mm1模子厚度 H=50mm稳定性校核：4查参考书P84 Fg=d2g

46、/4=5671.6mm21查参考书P84 =P/ Fg=6274004/5671.6=264.2Mpa1故合格（2）.穿孔针校核选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1000MPa； 1结构如图 4-2 所示： 2各参数计算如下： 3穿孔针直径 D针=73mm长度 L=350mm 稳定性校核：4查参考书P92 临界力 Pl=2EI/(l)2 1E=2.1105 MpaI=d41/64 u=1.5 代入 P=10.6MN查参考书P92 穿孔拉力 PchPl/n=10.6/2=5.31故安全（3）.挤压垫设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1300MPa； 1结构如图 4-3 所

47、示： 2朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计20各参数计算如下： 3查参考书P93 得 1外径 D=2001=199mm厚度 H=0.3D=60mm内径 d=73mm稳定性校核：查参考书P9441 y=Pmax/Fd=15000000/5671.6=264.4Mpab 故合格 （4）.挤压杆设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， ；b=1300MPa 1结构如图 4-4 所示： 2各参数计算如下： 3 查参考书P94 得1D=2005195mmL=5D0=2005=1000mm稳定性校核：4查参考书P95 压应力 =P/Fg=649.3Mpa 1弯矩引起应力 =PL/w=

48、PL/0.1D3=51.6 Mpa 偏心距 L= (D0D)/2=2.5 所以 =+=700.9 Mpab 故合格（5）.拉模设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1300MPa； 1结构如图 4-5 所示： 2各参数计算如下： 3由参考书P188 拉拔模尺寸确定得1表 4-11 各道次拉拔模子参数道次参数123锥角505050润滑带长度806760锥角121212压缩带长度12.86.64.2直径66.55650定径带长度333锥角404040出口带长度16.61412.5江西理工大学应用科学学院毕业设计21a 润滑带：锥角 =500 长度 Lr=1.2Db 压缩带：锥角 =120

49、 长度 Ly=1.10.5（D0D1）cotc 定径带：长度 Ld d=3mm d 出口带：锥角 =400 长度 Lch=0.25D1稳定性校核：4由参考书P190 模子承受最大应力：s=Pmax/Fmin=300000/577.7=519Mpab1故此套模子安全（6）.芯头设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料，查参考书P90 得；b=1300MPa 11结构如图 4-6 所示： 2各参数计算如下： 3A、外径 D：等于拉后产品内径B、内径 d：C、长度 L:4-12 产品一各道次芯头参数D，mmd,mmL,mm156.51150246.8115034211504.2.34.2.3 202

50、47002024700 HAL77-2 薄薄壁管的工艺计算壁管的工艺计算选择 15MN 卧式挤压机，挤压筒内径 200mm，锭柸为 195300mm 半连续铸锭，挤压后尺寸为 657.56614mm，挤压温度为 720770，挤压速度 13.6mm/s（1）.挤压力计算：朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计22 P= gggzhzhttsSfhDSfiFSfhLD)(2cos1sin2212000 挤压比：=22.1 挤压后长度 L0= 285mm hs=8.8 =65o ft=fzh=0.5 s=szho=25szh1=cyszho=60 i=3.1Fo=30596 hg=

51、10 fg=0.22 sg=60 b=55Mpa z=1.14代入式（41）中，得 P=8.6MN b=20Mpa C=4 Z=1.22(查图 3-15) f=0.3代入式（41）中，得 P=19.2MN（2）.穿孔力计算：穿孔力计算公式查参考书1P45 得 根据公式（44）Pch=ch(/4d12 ) （45）ch=4/ d12 0.5 D1(L0 _a)+fad1zb 代入计算得 Pch=0.87MN（3）轧制过程选用 LG-80 轧机，轧后尺寸为 383mm（4）.拉拔配模：采用固定短芯头拉拔尺寸变化：383202查参考书P225 拉拔配模步骤为1总的延伸系数 max=2.9 kFF0由

52、表查得平均延伸系数 =1.45拉拔道次： n=2.8645. 1ln9 . 2ln 退火次数=1 1nnN取 n=4,则道次平均延伸系数为：ln=39 . 2ln=1.42=1.941835Dln=ln1.94=0.22D31=1.25D=s5 . 123ln=ln1.5=0.14s31=1.14s江西理工大学应用科学学院毕业设计23因此，可以计算个道次的平均直径：2=1.143=22.5DD1=1.142=28.125DD0=35D各道次延伸系数的确定sk=1.07slnsk=ln1.5=lns1+lns2+lns3 =0.4表 413 固定短芯头拉拔时各道次的参数（5）.计算各道次的拉拔力

53、第一道次拉拔力的计算：模角 =12 芯头锥角 1=9 摩擦系数 f=0.12 定径带长度 ld=2mm(a)计算各断面尺寸 D0=38mm d0=32mm s0=3mm D1=29mm d1=23.8mm s1=2.6mm D2=29.8mm d2 =23.8mm s2=3mm(b)计算各断延伸系数依据公式（46） =1.3 222000SSDSSDab 依据公式（47） 1.17 11122bc2SSDSSD(c)计算各系数值 依据公式（48） =0.566 tanfB 参 数坯 料各 道 次123D1.251.251.25D3528.12522.518D,mm3828.72419.8d,m

54、m3223.819.616a,mm8.23.83.6F,mm2327.8213.81641111.541.31.47朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计24依据公式（49） A=0.96依据公式（410） C2=0.18 （d）计算各段拉应力依据公式（411） =0.38sx2依据公式（412） =0.61sx1(e)计算加工硬化程度依据公式（413） =17.3% 查加工硬化曲线，得MPas475(f)拉拔应力计算依据公式（414） =0.67sl所以L=4750.67=420MPa(g)拉拔力计算依据公式（415） P=L (D1- S1) S1 代入数据得 P=69KN

55、 4-14 其它各道次参数及拉拔力D2d2abbcBAC2sx2sx1sls（1PKN）第二道24.819.61.191.090.5660.980.20.260.420.1%0.50850442.3第三道20.8161.21.230.5660.970.240.270.598%0.6627931.520247002024700 HAL77-2 薄薄壁管的工具设计与校核壁管的工具设计与校核（1）.挤压模设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料，查参考书P90 得b=1300MPa； 11结构如图 4-1 所示： 2各参数计算如下： 3依据参考书P66 挤压模结构尺寸设计来确定1模角 =650 工作

56、带长度 hg=10mm查参考书P67 工作带直径 dg=dm(1+C1)=66.2mm 1出口带直径 dch=65+4=69mm入口圆角 r=2mm江西理工大学应用科学学院毕业设计25查参考书P68 模外圆直径 D=1.3D0=1.3200=260mm1模子厚度 H=50mm稳定性校核：4查参考书P84 Fg=d2g/4=32365.5mm21查参考书P84 =P/ Fg=19200000/32365.5=59.3Mpab1故合格（2）.穿孔针校核选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1000MPa； 1结构如图 4-2 所示： 2各参数计算如下： 3穿孔针直径 D针=50mm长度 L=

57、500mm 稳定性校核：4查参考书P92 临界力 Pl=2EI/(l)2 1E=2.1105 MpaI=d41/4 u=1.5 代入 P=91MN查参考书P92 穿孔拉力 PchPl/2=91/2=45.51故安全（3）.挤压垫设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1000MPa； 1结构如图 4-3 所示： 2各参数计算如下： 3查参考书P93 得1 外径 D=2001=199mm 厚度 H=0.4D=79.6mm d=50mm稳定性校核：4查参考书P94 y=Pmax/Fd=15000000/31400=477.7Mpab 1故合格 （4）.挤压杆设计选用 3Cr2W8V 作为挤

58、压模材料， b=130MPa； 1结构如图 4-4 所示： 2各参数计算如下： 3 查参考书P94 得1D=2005195mmL=5D0=2005=1000mm稳定性校核：4查参考书P95 压应力 =P/Fg=597.6Mpa 1弯矩引起应力 =PL/w=PL/0.1D3=50.8Mpa 偏心距 L= (D0D)/2=2.5 所以 =+=648.4 Mpab朱朋飞：年产 2.5 万吨铜合金管材生产工艺及车间设计26 故合格（5）.拉模设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料， b=1300Pa ； 1结构如图 4-5 所示： 2各参数计算如下： 3由参考书P188 拉拔模尺寸确定得1a 润滑带

59、：锥角 =500 长度 Lr=1.3Db 压缩带：锥角 =120 长度 Ly=1.10.5（D0D1）cotc 定径带：长度 Ld d=2mm d 出口带：锥角 =400 长度 Lch=0.25D1表 4-15 各道次拉拔模子参数稳定性校核：4由参考书P190 模子承受最大应力：1s=Pmax/Fmin=69000/135=511Mpab故此套模子安全（6）.芯头设计选用 3Cr2W8V 作为挤压模材料，查参考书1P90 得b=1300Pa； 1结构如图 4-6 所示： 2各参数计算如下： 3A、外径 D：等于拉后产品内径B、内径 d：C、长度 L: 道次参数123锥角404040润滑带长度3

60、7.731.726锥角121212压缩带长度6.23.42.8直径28.823.719.8定径带长度222锥角404040出口带长度7.365江西理工大学应用科学学院毕业设计274-16 产品一各道次芯头参数D，mmd,mmL,mm124.81150219.6M1040316M10404.2.54.2.5 20150002015000 BFe10-1-1 薄壁管的工艺计算薄壁管的工艺计算选择 8MN 卧式挤压机，挤压筒内径 150mm，锭柸为 150250mm 连续铸锭，挤压后尺寸为 657.53047mm，挤压温度为 900980，挤压速度 34mm/s（1）.挤压力计算： P= gggzh