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1、课 程 设 计 课程名称_金属压力加工车间工艺课程设计_题目名称_年产量大于8000吨铝型材挤压车间工艺设计_学生学院_材料与能源学院 _专业班级_ _ _学 号 学生姓名_ _指导教师_ _2011 年 1 月 20 日目 录一、 绪论3二、 课程设计分析4三、 生产工艺及设备选择7四、 车间工作制度及生产纲领23五、 工艺卡片的编制27六、 设备负荷36七、 投资预算39八、 小结41九、 参考文献42一、绪论1.1铝型材的加工：近年来随着科学技术的不断进步和国民经济的飞速发展，使用部门对铝合金型材的尺寸精度、外观造型及表面粗糙度等质量指标提出了新的要求，现在，采用挤压成型是铝型材的主要加
2、工方法。归纳起来，挤压成型有下列特点。1、在挤压过程中，被挤压金属在变形区能获得比轧制锻造更为强烈和均匀的三向压缩应力状态，这就可充分发挥被加工金属本身的塑性。因此，用挤压法可加工那些用轧制法或锻造法加工有困难、甚至无法加工的低塑性、难变形金属或合金。对于某些必须用轧制或锻造法进行加工的材料，如粉末钛材、5A06、7A04、MB15等合金的锻件等，也常用挤压法先对铸锭进行开坯，以改善其组织，提高其塑性。目前，挤压仍然是可以用铸锭直接生产产品的最优越的方法。2、挤压法不但可以生产截面形状简单的管、棒、型、线产品，而且可生产截面变化、形状极复杂的型材和管材，如阶段变截面型材、逐渐变截面型材、带异形
3、加强肋的整体壁板型材、形状极其复杂的空心型材和变截面管材、多孔管材等。这类产品用轧制法或其它压力加工方法生产是很困难的，甚至是不可能的。异形整体型材可简化冷成形、铆焊、切削、镗铣等复杂的工艺过程，这对于减少设备投资、节能、提高金属利用率、降低产品的总成本具有重大的社会经济效益。3、挤压加工灵活性很大，只需要更换模具等挤压工具即可在一台设备上生产形状、规格和品种不同的制品，更换挤压工具的操作简单快捷，费时少，工效高。这种加工方法对订货批量小、品种规格多的轻合金材料加工生产厂最为经济适合。4、挤压制品的精度高，制品表面质量也较好。随着工艺水平的提高和模具质量的改进，现已能生产壁厚为0.60.10m
4、m，表面粗糙度达RA1.60.8um的超薄、超高精度、高质量表面的型材。这不仅大大减少总工作量和简化后步工序，同时也提高了被挤压金属材料的综合利用率和成品率。5、挤压过程对金属的力学性能也有良好的影响。特别是对某些具有挤压效应的铝合金来说，其挤压制品在淬火时效后，纵向强度性能（b 、0.2）远比其它方法加工的同类产品要高。这对挖掘铝合金材料潜力，满足特殊使用要求具有实用价值。6、工艺流程简短，生产操作方便，一次挤压即可获得比热模锻或成形轧制等方法面积更大的整体结构部件，而且设备投资少，模具费用低，经济效益高。7、轻金属及轻金属具有良好的挤压特性，特别适合于挤压加工，如铝及铝合金可以通过多种挤压
5、工艺和多种模具结构进行加工。近年来，由于平面分流组合模的不断改进和发展，通过焊合挤压法来生产复杂的空心铝制品获得了广泛的应用和推广。1.2铝合金技术指标：铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变形量小、无污染、无毒、防火性强，使用寿命长（可达50100年），回收性好，可回炉重炼。多年来世界各国均采用6063铝合金（铝合金近百种）做为门窗框架。主要是因为该金属表面阳极氧化效果好，开始阳极氧化是白色，后进一步改变电解质才达到古铜色，这两种主体颜色在国内用了十多年。强度：强度是铝合金门窗主要具备的性能，平常需在工厂的压力箱中进测量，要求窗扇中央最大位移量小于窗框内沿高度1/7
6、0时所能承受的风压等级表示。如类（高性能）平开铝合金窗的抗风压强度值为30003500Pa。气密性：指在一定压力差的条件下，铝合金门窗空气渗透性的大小。通常是将产品放在专用压力箱内，使窗前后形成10Pa以上的压力差，测定每平方米面积的窗在每小时内的通气量。如类平开铝合金窗气密性为0.51.0（，而类（中等性能窗）为1.01.5（ 。水密性：指在不渗漏雨水的条件下能承受的脉冲平均风压值。要在压力箱中对窗的外侧施加周期为2S的正弦脉冲风压，同时向窗面以每分钟每平方米喷射的人工降雨，经连续进行10min的风雨交加试验，在室内一侧不应有可见的渗漏现象。如类平开铝合金窗的水密性为450500Pa，而类（
7、低性能窗）为250350Pa。隔热性：铝合金门窗的隔热性能，应按其传热阻值（）分为三级，即级0.50，级0.33，级0.25。隔声音：铝合金门窗的隔声性能常用隔声量（dB）表示。这是在音响试验室内对其进行音响透过损失试验。隔声铝合金门窗的隔声量在2640dB以上。开闭力：铝合金门窗装好玻璃后，窗户打开或关闭所需要的外力，应在49以下，以保证开闭灵活方便。1.3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，
8、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、和排气、恭气、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
9、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。铝合金在车间设计的过程中应考虑到的因素包括：产品的型号、模孔数的确定、选择挤压机、铸锭的选用、年产量、年水电费、设备投资费、人工费等等。其中，选择挤压机是一个最核心的问题，具体可见设计步骤。 二、课程设计分析这次的设计任务是设计一个年产量大于5000吨的铝型材挤压车间，生产的产品有：窗帘导轨、卷闸、纱窗铝合金型材；汽车装饰铝合金型材；90系列推拉窗等。挤压制品所用的材料是LD31(6063)合金。2.1 LD31化学成分及性能表2-1：
10、LD31(6063)合金成份及性能表合金元素SiFeCuMnZnTi其它含量%0.20.60.350.100.450.90.100.1Cr1.5%mm2模孔数D3020.87793.57326.02 330.91 1H1101.52475.01566.54 575.04 1D3020.87793.57326.02 330.91 1H2042.43581.4905.20 918.78 3H2050.5156.4189.59 192.43 1D7520.43271.45160.59 163.00 1D7000.2736.69100.37 101.88 1D3180.51454.26191.08 1
11、93.94 1其中：单位重量是表2给出的；外接圆直径是通过AUTO CAD 模孔设计时测出的,其中部分通过矩形或梯形计算获得；截面积单位重量1000/铝型材的密度，密度取2.69千克/平方分米，截面积获得的最后单位是mm；模孔面积截面积（11.5）模孔数本次设计可以单孔的都单孔，除非是单孔不符合挤压机的选择原则，则采用两孔以上。三、 生产工艺及设备选择3.1 工艺流程把材料某一个处理的过程叫做工序，把生产某个产品的各个工序按一定的顺序排列起来叫做工艺流程。本车间现有的产品为空心型材，其工艺流程如下：工模具预热 铝合金铸锭均匀化退火锯切加热挤压淬火锯切（采用连续挤压，故矫直前要锯切）矫直锯切（6
12、m）检查人工时效检查3.2 各挤压工序工艺参数及分析3.2.1 加热A 坯料加热：目的：提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动，获得良好的组织与性能。加热方式：中频电感应加热。加热温度：400500度B 工模具预热目的：防止在急热的情况下，挤压工模具因热应力产生龟裂，甚至开裂，同时为了使金属流动均匀。预热温度：350450度C 均匀化退火 目的：可消除铸锭内部组织偏析和铸造应力，细化晶粒，改善铸锭下一步压力加工状态和最终产品的性能。3.2.2挤压表3-01 本实验所用铝合金挤压温度/速度规程合金制品温度平均流出速度/mmin-1锭坯挤压筒6063装饰型材320500300480120606
13、3、6A02空心建筑型材400510380500860，6063可达1006A02重要用途型材490510460480315纯铝、3A21、6063、6A02空心型材4005304004800.840对于实心铝型材，挤压速度一般不大于60m/min，空心型材不大于30m/min。一般来说提高挤压速度，则要降低挤压温度，增大挤压力，减少模具寿命。本车间实心型材挤压速度为40m/min,空心型材挤压速度为25m/min。3.2.3淬火不同的合金的冷却速度不一样，对于6系列的铝合金合金含量低，多采用风淬，不需要采用快速冷却，也不需要重新加热制品，直接利用挤压余热即可。本车间采用风淬。淬火设备：风扇。 风力：1.2
