金属压力加工车间设计车间设计概述

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1、授课教师授课教师： 曹曹 燕燕 E-mail: 课课 程程 简简 介介目的：目的：1. 了解车间设计的目的、任务和依据；了解车间设计的目的、任务和依据；2. 掌握车间设计主要的内容和方法、步骤；掌握车间设计主要的内容和方法、步骤；3. 综合运用大学阶段所学知识，为毕业设计打下基础。综合运用大学阶段所学知识，为毕业设计打下基础。学时学时: 32 学分学分: 教材：教材：温景林，金属压力加工车间设计，冶金工业出版温景林，金属压力加工车间设计，冶金工业出版 社，社，1992 课课 程程 简简 介介参考书参考书:1.赵志业，金属塑性变形与轧制理论，冶金工业出版社，赵志业，金属塑性变形与轧制理论，冶金工

2、业出版社，19962.邹家祥，轧钢机械（修订版），冶金工业出版社，邹家祥，轧钢机械（修订版），冶金工业出版社，2000 郑光文郑光文，塑性加工设备，塑性加工设备，20013.杨守山，有色金属塑性加工学，冶金工业出版社，杨守山，有色金属塑性加工学，冶金工业出版社，1982 压力加工车间设计压力加工车间设计第一章第一章 车间设计概述车间设计概述第二章第二章 可行性研究可行性研究第三章第三章 生产方案选择生产方案选择第四章第四章 生产工艺流程及工艺制度生产工艺流程及工艺制度第五章第五章 工艺规程的设计工艺规程的设计第六章第六章 主要设备负荷计算主要设备负荷计算第七章第七章 辅助设备选择和生产能力计算

3、辅助设备选择和生产能力计算第八章第八章 车间平面布置与立面尺寸车间平面布置与立面尺寸第九章第九章 劳动组织与技术经济指标劳动组织与技术经济指标第十章第十章 环境保护环境保护 1 车间设计概述车间设计概述 1.1 车间设计的目的、任务车间设计的目的、任务 车间设计依据车间设计依据 厂址选择厂址选择 总图运输总图运输 车间设计程序及原则车间设计程序及原则 车间工艺设计的任务与说明书的编制车间工艺设计的任务与说明书的编制 车间设计的目的、任务车间设计的目的、任务目的：目的：建设新的企业，扩建或改建老企业。建设新的企业，扩建或改建老企业。任务：任务：1. 对所设计的车间做出对所设计的车间做出技术技术和

4、和经济经济的详细规划；的详细规划； 2. 确定车间的确定车间的生产经济状况生产经济状况，技术经济指标技术经济指标及及施施工组织方案工组织方案等。等。内容：内容：工艺、设备（机械和电控）、土建、水处理、工艺、设备（机械和电控）、土建、水处理、 供气、供电、总图运输、采暖和通风、以及供气、供电、总图运输、采暖和通风、以及 概预算和技术经济分析等。概预算和技术经济分析等。 车间设计的目的、任务车间设计的目的、任务主体设计主体设计工艺设计工艺设计组织者（总设计师）组织者（总设计师）工艺设计任务：工艺设计任务：1. 工艺设计工艺设计：确定生产方案、设备组成、画出车间工艺平面布确定生产方案、设备组成、画出

5、车间工艺平面布置图、确定劳动组织与技术经济指标等。置图、确定劳动组织与技术经济指标等。2. 对与本车间设计有关的所有其他对与本车间设计有关的所有其他专业设计专业设计提出要求以及所需提出要求以及所需要的资料。要的资料。 （水、电、动力、热力、通风、照明、采暖、厂房建筑等）（水、电、动力、热力、通风、照明、采暖、厂房建筑等） 车间设计依据车间设计依据 依据依据：设计任务书。设计任务书。重要的文件重要的文件重要的文件重要的文件 设计任务书设计任务书内容内容： （1）产品大纲产品大纲产品大纲产品大纲（品种规格，生产规模）；（品种规格，生产规模）；生产方案生产方案生产方案生产方案 （2）建厂基础条件建厂

6、基础条件建厂基础条件建厂基础条件（厂址、厂区范围、资源、水文（厂址、厂区范围、资源、水文地质、燃料、动力、供水、供电、运输等）；地质、燃料、动力、供水、供电、运输等）； （3）要达到的经济效益和技术水平要达到的经济效益和技术水平要达到的经济效益和技术水平要达到的经济效益和技术水平； （4）投资和劳动定员控制数字以及环保情况投资和劳动定员控制数字以及环保情况投资和劳动定员控制数字以及环保情况投资和劳动定员控制数字以及环保情况。 厂址选择厂址选择 厂址选择厂址选择（1）建厂地区确定）建厂地区确定设计任务书规定；设计任务书规定；（2）建厂地址的选择）建厂地址的选择会同有关部门择优选择。会同有关部门择

7、优选择。 地地区要求区要求（1）符合国家工业布局的基本原则；符合国家产业政策；）符合国家工业布局的基本原则；符合国家产业政策； 满足国防要求。满足国防要求。（2）原料、燃料、动力来源与运输条件；）原料、燃料、动力来源与运输条件；（3）适当靠近产品销售地区；）适当靠近产品销售地区；（4）自然条件好，有适宜的气候条件。）自然条件好，有适宜的气候条件。中国近年钢产量中国近年钢产量(1) USA(2)+JAP(3)+RUS(4) + - 1996: 101 Mt - 2001: 157 Mt - 2003: 220 Mt - 2004： 272 Mt - 2005： 347 Mt - 2006: 41

8、8 Mt - 2007： 489 Mt 近近1010年年中国钢产量的增长中国钢产量的增长Mt/a三大经济发展区域三大经济发展区域Bohai sea ringeconomy zoneYangzi river delta zoneZhujiang river delta zone132钢铁产业发展政策钢铁产业发展政策 钢铁工业是国民经济的重要原材料产业。改革开放以来，钢铁工业是国民经济的重要原材料产业。改革开放以来， 我国钢铁工业取得了长足发展，已成为世界上最大的钢铁我国钢铁工业取得了长足发展，已成为世界上最大的钢铁 生产和消费国，为国民经济持续、稳定、健康发展做出了生产和消费国，为国民经济持续、

9、稳定、健康发展做出了 重要贡献。重要贡献。 但是也出现了许多问题：但是也出现了许多问题：生产力布局不合理，产业集中度生产力布局不合理，产业集中度底，产品结构矛盾突出，技术创新能力不强，低水平能力底，产品结构矛盾突出，技术创新能力不强，低水平能力过剩等。过剩等。 进口高附加值产品进口高附加值产品：90都是冷轧薄板、镀锌板、不锈钢都是冷轧薄板、镀锌板、不锈钢 板、冷轧硅钢片等。板、冷轧硅钢片等。钢铁产业政策指导目录钢铁产业政策指导目录 (鼓励类鼓励类) 高效连铸高效连铸 连铸坯热装热送连铸坯热装热送 薄带坯等近终型连铸连轧薄带坯等近终型连铸连轧冶金综合自动化冶金综合自动化 控制轧制及控制冷却控制轧

10、制及控制冷却板型控制、表面涂镀层板型控制、表面涂镀层低合金钢及以上转炉炼钢低合金钢及以上转炉炼钢 不锈钢冶炼不锈钢冶炼冷轧硅钢片冷轧硅钢片 热、冷轧不锈钢板热、冷轧不锈钢板石油钢管及管线钢。石油钢管及管线钢。 厂址选择厂址选择 厂址厂址要求要求（1）厂区面积与外形满足总平面布置的要求；）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；）工程地质和水文地质满足建厂的要求；（3）适应城市总体规划；）适应城市总体规划；（4）运输条件满足工厂生产要求；）运输条件满足工厂生产要求；（5）距电源和水源最近；）距电源和水源最近；（6）公用设施、生产设施和环保设施）公用设施、生产设

11、施和环保设施(三废处理三废处理)；（7）选择合适的居民点（生活区）。）选择合适的居民点（生活区）。 总图运输总图运输1.4.1 总图总图 总图总图总平面布置总平面布置车间相互位置的关系。车间相互位置的关系。 从总图上可以了解企业内从总图上可以了解企业内各车间各车间和和构筑物构筑物间的相间的相互关系、所在位置、地形和方位，运输方法和距互关系、所在位置、地形和方位，运输方法和距离等。离等。 1. 企业的组成企业的组成 生产车间生产车间：生产主线；指直接生产各种加工产品的生产主线；指直接生产各种加工产品的 车间车间. 如如 型材型材, ,管材管材, ,板带板带, ,棒线生产车间，锻造件棒线生产车间，

12、锻造件 及模压件生产车间等。及模压件生产车间等。 总图总图 1. 企业的组成企业的组成 辅助车间辅助车间：指为主要生产车间服务的车间。指为主要生产车间服务的车间。 动力、机修、电修、工模具、计器、中心实验室等动力、机修、电修、工模具、计器、中心实验室等 其他设施其他设施：水处理、热电站、燃气站、空压机站、水处理、热电站、燃气站、空压机站、 变电所、仓库、运输等。变电所、仓库、运输等。 对于现代钢铁联合企业：对于现代钢铁联合企业：炼铁炼铁 炼钢炼钢 轧钢轧钢 有色金属加工企业：有色金属加工企业：熔铸熔铸 加工加工 总图总图2.平面布置平面布置n纵向布置纵向布置：适应地形狭长并与外界有两个接轨站的

13、适应地形狭长并与外界有两个接轨站的情况。情况。 图1-2 (a) 优点优点：利于今后发展；利于今后发展； 缺点缺点：占地面积大；管线铺设长；土方量大。占地面积大；管线铺设长；土方量大。n横向布置（平行布置横向布置（平行布置） 图1-2 (b, c ) 优点优点：布置紧凑；占地面积小；管线铺设短；运输短布置紧凑；占地面积小；管线铺设短；运输短 缺点缺点：发展受限。发展受限。适用于年产适用于年产300万万t以上以上的大型联合企业的大型联合企业 总图总图 总图总图 总图总图钢板桩钢轨棒材线材中厚板热轧板带冷轧板带焊管无缝管型钢炼铁炼钢浇注轧制条钢生产线线材轧机中厚板轧机热带轧机冷连轧机焊管机组无缝管

14、轧机加热炉电炉转炉高炉 宝钢工艺流程图宝钢工艺流程图 总图总图3. 总图编制的原则要求总图编制的原则要求n车间和其他构筑物符合生产工艺流程要求，车间和其他构筑物符合生产工艺流程要求，物物流最短流最短，防止交叉和往返运输。，防止交叉和往返运输。n动力车间应尽量接近主用户并兼顾其他。动力车间应尽量接近主用户并兼顾其他。n工厂与外部铁路、公路、给排水、高压线路以工厂与外部铁路、公路、给排水、高压线路以及燃气管道铺设合理。及燃气管道铺设合理。 总图总图n职工生活、工作安全方便，注意环保。职工生活、工作安全方便，注意环保。 1）风向）风向放射有害气体，烟尘设施宜在下风向；放射有害气体，烟尘设施宜在下风向

15、； 2）按生产性质、防火以及卫生条件，同类车间、设）按生产性质、防火以及卫生条件，同类车间、设 施在同一区域；施在同一区域； 3）定点设消防通道、消防站；）定点设消防通道、消防站； 4）生活设施尽量靠生产车间。）生活设施尽量靠生产车间。n原则上不建住宅或职工宿舍。原则上不建住宅或职工宿舍。满足生产操作及安全要求；满足生产操作及安全要求；节省投资：做到技术上可节省投资：做到技术上可行，经济上合理；施工方行，经济上合理；施工方便，留有发展余地。便，留有发展余地。 运输运输企业外运企业外运原辅材料、燃料、成品；原辅材料、燃料、成品； （运输方式运输方式主要有铁路、水路、公路）主要有铁路、水路、公路）

16、企业内运企业内运原辅材料、燃料、半成品、成品、原辅材料、燃料、半成品、成品、废料、废渣等。废料、废渣等。（内运主要有（内运主要有辊道辊道辊道辊道、行车、运输、行车、运输 小车、升降设备等）小车、升降设备等）综合性的大、中型加工企业的运输量相当大，一般是综合性的大、中型加工企业的运输量相当大，一般是年产量的年产量的34倍。倍。取决于工厂所在位置的地取决于工厂所在位置的地理条件、原料来源地点及理条件、原料来源地点及产品销售地点的运输方式。产品销售地点的运输方式。 运输运输 年货运量（货物周转量）计算年货运量（货物周转量）计算：（1）年货运量）年货运量： Q = Q1 + Q2 式中式中：Q1、Q2

17、年运入、运出车间总量，年运入、运出车间总量，t。（2）每昼夜运输量）每昼夜运输量： G =Q K/T 式中：式中：K运输不平衡系数，取；运输不平衡系数，取； T运输天数，按年实际工作时间计算；运输天数，按年实际工作时间计算；（3）计算车辆需要数）计算车辆需要数： n =G / P (小数只取不舍小数只取不舍) 式中：式中： P单位车辆装运量，单位车辆装运量，t/辆；辆； n 每昼夜需要车辆数，台。每昼夜需要车辆数，台。 设计程序及原则设计程序及原则 设计程序设计程序 一般分为三个阶段：初步设计，技术设计，施工一般分为三个阶段：初步设计，技术设计，施工设计。设计。 由于很多标准设计的采用和推广以

18、及设计部门的由于很多标准设计的采用和推广以及设计部门的经验积累，现通常只进行两个阶段设计经验积累，现通常只进行两个阶段设计初步初步设计和施工设计设计和施工设计。 一般在这两个设计前面要进行一般在这两个设计前面要进行项目建议书项目建议书 和和可行可行性研究性研究。 设计程序设计程序 对项目各方面进行调查和综合论证，为拟建对项目各方面进行调查和综合论证，为拟建 项目提供科学依据。项目提供科学依据。 按设计任务书给定条件，在可行性研究基础上按设计任务书给定条件，在可行性研究基础上进行设计。进行设计。 按已经批准的初步设计绘制施工图，把设计内按已经批准的初步设计绘制施工图，把设计内容变成施工文件和图纸

19、，据此进行车间建设。容变成施工文件和图纸，据此进行车间建设。初步设计初步设计施工设计施工设计可行性研究可行性研究 设计工作原则设计工作原则 （1）遵守国家法律法规；贯彻执行国家经济建设方针、）遵守国家法律法规；贯彻执行国家经济建设方针、政策，提高经济效益和社会效益。政策，提高经济效益和社会效益。 （2）从全局出发，服从国家或地区对产品的需求。）从全局出发，服从国家或地区对产品的需求。 （3）从实际出发，确定设计标准，对生产工艺，主要）从实际出发，确定设计标准，对生产工艺，主要设备，主体工程做到先进、合理、可靠、经济、美观设备，主体工程做到先进、合理、可靠、经济、美观 （4）注意综合利用和环境保

20、护，做到可持续发展。）注意综合利用和环境保护，做到可持续发展。 （5）节约能源，节约用地，合理使用劳动力。）节约能源，节约用地，合理使用劳动力。 车间工艺设计的任务与说明书的编制车间工艺设计的任务与说明书的编制 1.6.1 主要任务主要任务 （1）技术任务）技术任务n确定产品品种，规格，质量标准和年产量；确定产品品种，规格，质量标准和年产量；n确定产品的生产方案，生产工艺过程；确定产品的生产方案，生产工艺过程；n主要设备组成以及技术性能的确定；主要设备组成以及技术性能的确定；n辅助设备的选择和计算；完成年计划产量所需要辅助设备的选择和计算；完成年计划产量所需要 原料、材料及动力消耗的计算；原料

21、、材料及动力消耗的计算； 主要任务主要任务 （1）技术任务）技术任务n提出设备（机械和电控）、土建、水处理、供气、提出设备（机械和电控）、土建、水处理、供气、供电、总图运输、采暖和通风等各项设计要求；供电、总图运输、采暖和通风等各项设计要求；n计算车间所需面积，主辅设备的布置；确定厂房计算车间所需面积，主辅设备的布置；确定厂房形式和主要尺寸；形式和主要尺寸；n画出车间的平面布置；画出车间的平面布置；n提出安全、环保等措施。提出安全、环保等措施。 主要任务主要任务（2）组织任务）组织任务 研究车间生产劳动组织，确定职工人数及编制，研究车间生产劳动组织，确定职工人数及编制，制定劳动定额等。制定劳动

22、定额等。（3）经济任务）经济任务 计算及制定基本建设投资额，生产预算，计划单计算及制定基本建设投资额，生产预算，计划单位产品成本及综合技术经济指标等。位产品成本及综合技术经济指标等。 工艺说明书的编制工艺说明书的编制 设计说明书设计说明书重要的设计文件。重要的设计文件。1. 总论总论原则说明以下问题原则说明以下问题（1）车间设计年产量、钢与合金的品种、规格和范围等。）车间设计年产量、钢与合金的品种、规格和范围等。（2）原料、材料、动力、燃料来源，市场情况。）原料、材料、动力、燃料来源，市场情况。（3）本车间与同类车间比较具有那些特点）本车间与同类车间比较具有那些特点设计特点。设计特点。（4）车

23、间劳动组织、建设投资，经济效益和社会效益。）车间劳动组织、建设投资，经济效益和社会效益。（5）目前建设的内容和远景发展规划。）目前建设的内容和远景发展规划。 工艺说明书的编制工艺说明书的编制（6）设计遗留问题和解决的意见。）设计遗留问题和解决的意见。（7）改（扩建）需要说明现状并提出充分利用的现有设）改（扩建）需要说明现状并提出充分利用的现有设备和现有建筑物及技改的措施。备和现有建筑物及技改的措施。（8）其他需要说明的问题。）其他需要说明的问题。2. 生产方案生产方案 (1) 产品方案的编制产品方案的编制(计算产品的选择，产品技术条计算产品的选择，产品技术条件，原料和金属平衡件，原料和金属平衡)； (2) 工艺方案比较。工艺方案比较。3. 生产工艺过程（及工艺制度）。生产工艺过程（及工艺制度）。4. 设备组成及年工作小时。设备组成及年工作小时。5. 工艺规程设定计算工艺规程设定计算。 工艺说明书的编制工艺说明书的编制6. 轧机生产能力计算轧机生产能力计算。7. 主要辅助设备选择和生产能力计算主要辅助设备选择和生产能力计算。8. 车间组成及平面布置车间组成及平面布置。9. 环境保护环境保护。10. 劳动组织及技术经济劳动组织及技术经济。 工艺说明书的编制工艺说明书的编制