【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 extrusion technology and rolling technology. This design is about an annual output of 40000 tons of H68 brass tube extrusion workshop ,in which the extrusion process is the most important part in the billet size and the extrusion products’ size areΦ 280?1000mm andΦ 303mm, extrusion equipment is singleacting horizontal extruding machine， and the extrusion method is lubrication forward contents of the design mainly includes： summarizing the present situation and the development of China39。s copper processing industry， designing extrusion process parameters (extrusion ratio， the size of the ingot billet， extrusion temperature， extrusion speed，extruding machine selection， etc.)， extrusion pressure calculation and extrusion die design，(extrusion die， extrusion tube， extrusion， extrusion rod and other ponents) design and calculation， the selection of auxiliary equipment， and forming workshop labor capacity， the workshop layout and main technical and economic indicators. The extrusion force of the design is the quality of the products ,the flat die is chosen as extrusion calculating the thickness of the mold, it is obtained by the dangerous section of the mold and bending moment . Keywords： H68 brass； extrusion technology； plant design； extrusion process； extrusion die 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 概述 我國銅材加工的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國銅行業(yè)發(fā)展情況 2020 年 12 月， 我國開采的 銅精礦含銅量 為 萬噸， 比以往調(diào)高 %，加工銅材產(chǎn)量 萬噸， 比以往增加 %， 生產(chǎn)精銅的質(zhì)量為 517 萬噸 ， 總體取得較大的成果 。 近幾年我國銅材發(fā)展情況如表 11 所示。 （ 1） 消費(fèi)量和年產(chǎn)量持續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。我國在十一五期間，精銅產(chǎn)量 從 260 萬噸（ 2020 年 ） 增加到 458 萬噸（ 2020 年），年平均增加 12%。 大于同一時(shí)間的 GDP 增長(zhǎng)率 。消費(fèi)精銅 相對(duì)來說提高 15%， 由 374 萬噸（ 2020 年）增加到 753 萬噸。我國銅加工產(chǎn)品的消費(fèi)量和產(chǎn)量持續(xù)保持較快的增長(zhǎng)速度。 （ 2） 銅礦資源實(shí)現(xiàn)較大的發(fā)展。 近幾年來由于銅 材價(jià)格一直上升的影響，使我國銅礦的開采工作顯著增加，接連發(fā)現(xiàn)一些礦產(chǎn)儲(chǔ)量豐富的銅礦，例如，西藏岡底斯銅礦成為我國最大的銅礦床，資源儲(chǔ)量高達(dá) 1200 萬噸以上。 （ 3） 銅礦產(chǎn)冶煉企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷礦大，產(chǎn)業(yè)密集度進(jìn)一步增加。江西銅業(yè)集團(tuán)在 2020 年生產(chǎn) 105 萬噸的精銅；大冶有色企業(yè)精銅產(chǎn)量達(dá)到歷史最高，為 35 萬噸。生產(chǎn)規(guī)模不斷提高的同時(shí)，冶煉企業(yè)密集度也不斷增大。 2020 年，我國銅材冶煉企業(yè) CR 產(chǎn)量指標(biāo)為 ， HHI（ HerfindahlHirsch man Index）為 911，與中等密集水平向接近。 （ 4） 銅材 生產(chǎn)工藝水平與裝備有了進(jìn)一步的提高。在近幾年，由于我國經(jīng)濟(jì)不斷高速增加和全球范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，我 國的銅材加工業(yè)不斷發(fā)展，特別是銅板帶材，消費(fèi)量和年產(chǎn)量持續(xù)告訴增長(zhǎng)。同時(shí)，我國不斷引進(jìn)和自主開發(fā)一批水平先進(jìn)的銅材生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，不斷提高技術(shù)創(chuàng)新水平，促使我國銅加工業(yè) 的高速發(fā)展。 我國銅制品的不斷發(fā)展發(fā)展 近幾年來，我國銅產(chǎn)品品種發(fā)生了較大的變化，新產(chǎn)品和新材料不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的銅材不斷完善向現(xiàn)代銅加工產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，其中最明顯、最突出的特點(diǎn)是向高精度、環(huán)保、節(jié)能、高性能的方向發(fā)展。許多產(chǎn)品達(dá)到世界先進(jìn) 水平，在銅材市場(chǎng)享譽(yù)國內(nèi)外。 （ 1）空調(diào)和制冷設(shè)備超波、超細(xì)、高精度、復(fù)雜齒形以及高清潔度的產(chǎn)量不斷增加。 （ 2）建筑用銅氣、水管、采暖管在我國的應(yīng)用不斷加大。 （ 3）冷凝器用銅合金管隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，雖然受到不銹焊接銅管的影響，年度 項(xiàng)目 銅精礦 精銅 加工銅材 2020 年 生產(chǎn)量 消費(fèi)量 凈進(jìn)口量 2020 年 生產(chǎn)量 消費(fèi)量 —— 凈進(jìn)口量 表 11 2020年 ~2020 年我國銅行業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)及凈進(jìn)口情況 （萬噸） 劉成成： 年產(chǎn) 4 萬噸 H68 黃銅管擠壓車間設(shè)計(jì) 2 其產(chǎn)量不斷提高。而且，冷凝器用銅合金管在造船業(yè)、海洋工程以及化工行業(yè)的應(yīng)用也不斷增加。 （ 4）焊接用帶材大多用于銅包鋁線材的生產(chǎn)，品種規(guī)格為 132mm，其要求具有嚴(yán)格的寬度公差和較高的導(dǎo)電率。 （ 5）桐線桿已成為作為線材坯料的重要產(chǎn)品。合金線用銅桿大多使用水平連鑄方 法生產(chǎn)，主要產(chǎn)品有異形線、高速列車導(dǎo)線等 （ 6）無鉛環(huán)保型銅及銅合金新材料、高導(dǎo)電材料以及各種大長(zhǎng)度異形銅材生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)較大的進(jìn)展。 科技創(chuàng)新引領(lǐng)我國銅加工業(yè)的高速發(fā)展 近 60 年來，我國銅加工行業(yè)由小變大、由弱到強(qiáng)，尤其是在十一五期間迅速發(fā)展，七年來，產(chǎn)量居世界第一位。 2020 年我國銅材產(chǎn)量為世界的一半以上。我國銅加工業(yè)的取得蓬勃發(fā)展的主要原因即是科技創(chuàng)新。最近以來，由技術(shù)創(chuàng)新引起的產(chǎn)業(yè)變革有：銅材產(chǎn)品的性能由傳統(tǒng)指標(biāo)向現(xiàn)代化發(fā)展；產(chǎn)品品種由傳統(tǒng)機(jī)械用銅材向現(xiàn)代電子行業(yè)用銅材發(fā)展；生產(chǎn)工藝由長(zhǎng)流程向 環(huán)保、節(jié)能、高水平的短流程工藝發(fā)展。我國有些自主創(chuàng)新的技術(shù)，如高精度內(nèi)螺紋管的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。 （ 1） 工藝技術(shù)的主要成果 打破了傳統(tǒng)的三級(jí)式銅及銅合金生產(chǎn)方式，進(jìn)一步縮短生產(chǎn)工藝流程，向節(jié)能、環(huán)保、高水平的生產(chǎn)工藝發(fā)展，臥式水平連鑄坯 → 上引連鑄線坯 → 高精度拉伸已經(jīng)成為熱點(diǎn)產(chǎn)品，如合金線材、內(nèi)螺紋管等的主要生產(chǎn)方式；光亮銅線桿連鑄連軋技術(shù)取締了能耗高、耗銅高、質(zhì)量低、污染大的陳舊設(shè)備和工藝，成為生產(chǎn)線坯的主要方法；在我國管材生產(chǎn)中管材卷式生產(chǎn)法是典型的先進(jìn)技術(shù)，其中有許多技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。 （ 2） 裝 備技術(shù)的主要成就 我國自主研發(fā)的銅材加工技術(shù)裝備有較高的性價(jià)比，使項(xiàng)目投資顯著減小，逐漸在我國銅材加工企業(yè)得到應(yīng)用，拜托了完全依賴國外先進(jìn)生產(chǎn)裝備的局面，自主研發(fā)的技術(shù)裝備不僅在國內(nèi)被廣泛使用，而且深受全球銅加工業(yè)的喜愛。主要技術(shù)裝備成果有：我國銅及銅合金感應(yīng)熔爐已經(jīng)潛流話、連體化，具有節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；用于板帶材生產(chǎn)的軋機(jī)如粗軋機(jī)、中軋機(jī)以及精軋機(jī)等完全國產(chǎn)化；管棒型材的生產(chǎn)裝備也已經(jīng)基本上國產(chǎn)化。 （ 3）銅材加工技術(shù)的創(chuàng)新 節(jié)能、環(huán)保、提高成品率以及產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)品品種、使生產(chǎn)成本降低、提高 企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，銅材加工技術(shù)不斷向著連續(xù)化、智能化、自動(dòng)化以及精細(xì)化生產(chǎn)前進(jìn)。十一五期間我國銅材加工行業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)方法的創(chuàng)新中實(shí)現(xiàn)了較大的進(jìn)步，其中連續(xù)鑄造技術(shù)、行星軋制技術(shù)和連續(xù)擠壓技術(shù)三大技術(shù)為我國銅材加工生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力地技術(shù)保證。 擠壓生產(chǎn)的發(fā)展與現(xiàn)狀 擠壓作為一種新的金屬塑性加工方法在成型領(lǐng)域出現(xiàn)不是太早 。 第一臺(tái)擠壓機(jī)的出現(xiàn)是在 1797 年，是一位英國人為了生產(chǎn)鉛管而發(fā)明的，然后經(jīng)過不斷的發(fā)展和改進(jìn) 。 但是由于當(dāng)時(shí)條件的限制，擠壓力不是很大，只能擠壓一些像鉛較軟金屬 。 后來技術(shù)條件不斷發(fā)展，在 1894 年第一臺(tái)擠壓黃銅等硬金屬的擠壓機(jī)問世 。 從此 ， 這種加工方法 日益發(fā)展。銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 二戰(zhàn)以后，擠壓法應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，如宇航、汽車、船舶、運(yùn)輸、橋梁等， 特別是建筑業(yè)大量采用 擠壓制品 ， 使 擠壓生產(chǎn)的急劇發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下方面。 （ 1） 擠壓機(jī)的性能不斷提高、生產(chǎn)自動(dòng)化水平顯著調(diào)高 。 擠壓機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化把勞動(dòng)力解放出來，是勞動(dòng)力的利用率最優(yōu)，同時(shí)減少勞動(dòng)人員 ， 以及計(jì)算機(jī)的使用使加工 生產(chǎn)效率 很大程度上 提高，甚至 在某些生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn) 無人化操作。 （ 2） 產(chǎn)品規(guī)格 和 品種不斷 增加 。 擠壓制品的品種不斷擴(kuò)大，從開始的簡(jiǎn)單斷面型材如管棒線材到復(fù)雜斷面的的異型材。 擠壓材料從軟金屬如鉛到硬金屬如銅、鋼等。 （ 3） 擠壓生產(chǎn)過程 不斷 強(qiáng)化，不斷出現(xiàn)新的擠壓技術(shù)。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(chǎn)生 ， 發(fā)明了 等溫?cái)D壓技術(shù)， 使用 潤(rùn)滑擠壓和冷擠壓技術(shù)技術(shù) ，使 擠壓速度 顯著 提高。連續(xù)擠壓 的 出現(xiàn) ，使 生產(chǎn)效率和成材率 大大增加。由于 黃銅和紫銅易氧化則 采用 水封擠壓、真空擠壓和惰性氣體保護(hù)擠壓。 （ 4） 理論研究有突破性的進(jìn)展。 由于當(dāng)時(shí)只是看中技術(shù)的可行性以及生產(chǎn)效率，對(duì)其理論依據(jù)沒有過多的研究 。 對(duì)理論研究最早開始于 ，他主要研究不同情況下的金屬 流動(dòng)情況、在流動(dòng)時(shí)的擠壓力 。 隨后 ，視塑形法 的出現(xiàn)使擠壓理論有了突破性的進(jìn)展 ，即一種講金屬流動(dòng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和應(yīng)力計(jì)算結(jié)合起來的方法。 現(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及在擠壓領(lǐng)域的應(yīng)用 ， 可以做到在實(shí)際生產(chǎn)前模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合模擬情況改進(jìn)工藝等使擠壓理論不斷向前發(fā)展。 擠壓法的優(yōu)、缺點(diǎn) 擠壓法之所以能夠迅速的發(fā)展，在不同領(lǐng)域的廣泛使用是有其優(yōu)點(diǎn)的，相比其他加工方法有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）工作條件為三向壓應(yīng)力狀態(tài)，使錠坯塑像最大化的發(fā)揮出來 。 對(duì)于硬質(zhì)金屬材料的擠壓是非常有力的 。由于擠壓的應(yīng)力狀態(tài)充分發(fā)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(dá)到 50 或者更大。 （ 2） 生產(chǎn)不同產(chǎn)品不需要更換設(shè)備 。操作方便、簡(jiǎn)單，工作時(shí)間短。擠壓法比較適合生產(chǎn)小批量、多品種、規(guī)格的擠壓產(chǎn)品。 （ 3）擠壓法不但可以生產(chǎn)簡(jiǎn)單斷面的管、棒、型材，還可以在一臺(tái)擠壓設(shè)備上生產(chǎn)復(fù)雜斷面的擠壓制品。 （ 4）擠壓 質(zhì)量好，尺寸精確、缺陷少 。 （ 5） 生產(chǎn)自動(dòng)化高、比較容易管理 。 一種加工方法不可能只有優(yōu)點(diǎn)而沒有缺點(diǎn)，所以擠壓法也存在一定的缺點(diǎn)： （ 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(shí)的金屬殘 留等。在擠壓終了時(shí)要留壓余和擠壓縮尾。 不同的擠壓方法和擠壓制品，金屬集合損失不同。 （ 2）加工 速度低，輔助時(shí)間長(zhǎng)。擠壓時(shí)，錠坯變形程度較大以及較大的外摩擦力而且塑性變形區(qū)又完全被擠壓筒縮封閉，使金屬在變形區(qū)中快速升溫，從而有可能達(dá)到金屬的脆性溫度區(qū)，會(huì)引起擠壓制品表面出現(xiàn)裂紋而成為廢品。 （ 3）錠坯的不均勻變形 ，使成品沿長(zhǎng)度和斷面上制品的組織和性能分布不均。 （ 4）工具 消耗較大。 劉成成： 年產(chǎn) 4 萬噸 H68 黃銅管擠壓車間設(shè)計(jì) 4 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及意義 本設(shè)計(jì)，即年 產(chǎn) 4 萬噸 H68 黃銅管擠壓車間設(shè)計(jì)，主要包括擠壓車間工藝設(shè)計(jì)、主要設(shè)備的計(jì)算與選擇、輔助設(shè) 備選擇和車間平面布置等方面的內(nèi)容。 本設(shè)計(jì)的意義在于：一方面，可以 為相關(guān)企業(yè)提供設(shè)計(jì)樣例，縮短其在生產(chǎn)前的理論研究與準(zhǔn)備階段，從而節(jié)約時(shí)間， 在一定程度上提高經(jīng)濟(jì)效益 和 生產(chǎn)效率，更好更快地滿足市場(chǎng)和用戶需求，從而更好地服務(wù)于社會(huì)；另一方面，能夠進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)擠壓車間的熟練程度，培養(yǎng)踏實(shí)細(xì)致的工作作風(fēng)， 鍛煉自己全面考慮問題的能力，時(shí)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，將來能夠更好地工作。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 擠壓 工藝設(shè)計(jì) H68 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(nèi)，且鋅大量固溶于銅 。一般把普通黃銅按其組織分為：?jiǎn)蜗帱S銅（ α黃銅），含 Zn36%；雙相黃銅（ α+β黃銅），含 Zn 為 36~%； β 黃銅含 Zn 為 ~50%。本設(shè)計(jì)采用黃銅為 H68,含 Zn 量為 32%，即單相黃銅（ α黃銅）。其組織特征是：在鑄態(tài)時(shí)，晶內(nèi)偏析不嚴(yán)重，在快冷條件下， α黃銅的鑄態(tài)組織會(huì)析出少量的 β相。加工和退火狀態(tài)時(shí)，帶雙晶的等軸 α晶粒大小與冷加工率和退火時(shí)間、溫度有關(guān)。