【文章內容簡介】 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 銅陵學院畢業(yè)設計 1 第 1 章 概述 我國銅材加工的生產現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 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， 比以往調高 %，加工銅材產量 萬噸， 比以往增加 %， 生產精銅的質量為 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） 消費量和年產量持續(xù)保持穩(wěn)定增長。我國在十一五期間，精銅產量 從 260 萬噸（ 2020 年 ） 增加到 458 萬噸（ 2020 年），年平均增加 12%。 大于同一時間的 GDP 增長率 。消費精銅 相對來說提高 15%， 由 374 萬噸（ 2020 年）增加到 753 萬噸。我國銅加工產品的消費量和產量持續(xù)保持較快的增長速度。 （ 2） 銅礦資源實現(xiàn)較大的發(fā)展。 近幾年來由于銅 材價格一直上升的影響，使我國銅礦的開采工作顯著增加，接連發(fā)現(xiàn)一些礦產儲量豐富的銅礦，例如，西藏岡底斯銅礦成為我國最大的銅礦床，資源儲量高達 1200 萬噸以上。 （ 3） 銅礦產冶煉企業(yè)的生產規(guī)模不斷礦大，產業(yè)密集度進一步增加。江西銅業(yè)集團在 2020 年生產 105 萬噸的精銅；大冶有色企業(yè)精銅產量達到歷史最高，為 35 萬噸。生產規(guī)模不斷提高的同時，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 產量指標為 ， HHI（ HerfindahlHirsch man Index）為 911，與中等密集水平向接近。 （ 4） 銅材 生產工藝水平與裝備有了進一步的提高。在近幾年，由于我國經濟不斷高速增加和全球范圍內的產業(yè)轉移，我 國的銅材加工業(yè)不斷發(fā)展，特別是銅板帶材，消費量和年產量持續(xù)告訴增長。同時，我國不斷引進和自主開發(fā)一批水平先進的銅材生產設備和生產工藝，不斷提高技術創(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，我國銅產品品種發(fā)生了較大的變化，新產品和新材料不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的銅材不斷完善向現(xiàn)代銅加工產品轉變，其中最明顯、最突出的特點是向高精度、環(huán)保、節(jié)能、高性能的方向發(fā)展。許多產品達到世界先進 水平，在銅材市場享譽國內外。 （ 1）空調和制冷設備超波、超細、高精度、復雜齒形以及高清潔度的產量不斷增加。 （ 2）建筑用銅氣、水管、采暖管在我國的應用不斷加大。 （ 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 項目 銅精礦 精銅 加工銅材 2020 年 生產量 消費量 凈進口量 2020 年 生產量 消費量 —— 凈進口量 表 11 2020年 ~2020 年我國銅行業(yè)生產、消費及凈進口情況 （萬噸） 劉成成： 年產 4 萬噸 H68 黃銅管擠壓車間設計 2 其產量不斷提高。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)的應用也不斷增加。 （ 4）焊接用帶材大多用于銅包鋁線材的生產，品種規(guī)格為 132mm，其要求具有嚴格的寬度公差和較高的導電率。 （ 5）桐線桿已成為作為線材坯料的重要產品。合金線用銅桿大多使用水平連鑄方 法生產，主要產品有異形線、高速列車導線等 （ 6）無鉛環(huán)保型銅及銅合金新材料、高導電材料以及各種大長度異形銅材生產實現(xiàn)較大的進展。 科技創(chuàng)新引領我國銅加工業(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，尤其是在十一五期間迅速發(fā)展，七年來，產量居世界第一位。 2020 年我國銅材產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，由技術創(chuàng)新引起的產業(yè)變革有：銅材產品的性能由傳統(tǒng)指標向現(xiàn)代化發(fā)展；產品品種由傳統(tǒng)機械用銅材向現(xiàn)代電子行業(yè)用銅材發(fā)展；生產工藝由長流程向 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，如高精度內螺紋管的生產技術已經達到世界先進水平。 （ 1） 工藝技術的主要成果 打破了傳統(tǒng)的三級式銅及銅合金生產方式，進一步縮短生產工藝流程，向節(jié)能、環(huán)保、高水平的生產工藝發(fā)展，臥式水平連鑄坯 → 上引連鑄線坯 → 高精度拉伸已經成為熱點產品，如合金線材、內螺紋管等的主要生產方式；光亮銅線桿連鑄連軋技術取締了能耗高、耗銅高、質量低、污染大的陳舊設備和工藝，成為生產線坯的主要方法；在我國管材生產中管材卷式生產法是典型的先進技術，其中有許多技術已經達到世界先進水平。 （ 2） 裝 備技術的主要成就 我國自主研發(fā)的銅材加工技術裝備有較高的性價比，使項目投資顯著減小，逐漸在我國銅材加工企業(yè)得到應用，拜托了完全依賴國外先進生產裝備的局面，自主研發(fā)的技術裝備不僅在國內被廣泛使用，而且深受全球銅加工業(yè)的喜愛。主要技術裝備成果有：我國銅及銅合金感應熔爐已經潛流話、連體化，具有節(jié)能、結構簡單、環(huán)保的優(yōu)點；用于板帶材生產的軋機如粗軋機、中軋機以及精軋機等完全國產化；管棒型材的生產裝備也已經基本上國產化。 （ 3）銅材加工技術的創(chuàng)新 節(jié)能、環(huán)保、提高成品率以及產品質量、增加產品品種、使生產成本降低、提高 企業(yè)經濟效益，銅材加工技術不斷向著連續(xù)化、智能化、自動化以及精細化生產前進。十一五期間我國銅材加工行業(yè)在生產技術方法的創(chuàng)新中實現(xiàn)了較大的進步，其中連續(xù)鑄造技術、行星軋制技術和連續(xù)擠壓技術三大技術為我國銅材加工生產提供了強有力地技術保證。 擠壓生產的發(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域出現(xiàn)不是太早 。 第一臺擠壓機的出現(xiàn)是在 1797 年，是一位英國人為了生產鉛管而發(fā)明的，然后經過不斷的發(fā)展和改進 。 但是由于當時條件的限制，擠壓力不是很大，只能擠壓一些像鉛較軟金屬 。 后來技術條件不斷發(fā)展，在 1894 年第一臺擠壓黃銅等硬金屬的擠壓機問世 。 從此 ， 這種加工方法 日益發(fā)展。銅陵學院畢業(yè)設計 3 二戰(zhàn)以后，擠壓法應用在不同的領域，如宇航、汽車、船舶、運輸、橋梁等， 特別是建筑業(yè)大量采用 擠壓制品 ， 使 擠壓生產的急劇發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下方面。 （ 1） 擠壓機的性能不斷提高、生產自動化水平顯著調高 。 擠壓機實現(xiàn)自動化把勞動力解放出來，是勞動力的利用率最優(yōu)，同時減少勞動人員 ， 以及計算機的使用使加工 生產效率 很大程度上 提高，甚至 在某些生產線實現(xiàn) 無人化操作。 （ 2） 產品規(guī)格 和 品種不斷 增加 。 擠壓制品的品種不斷擴大，從開始的簡單斷面型材如管棒線材到復雜斷面的的異型材。 擠壓材料從軟金屬如鉛到硬金屬如銅、鋼等。 （ 3） 擠壓生產過程 不斷 強化，不斷出現(xiàn)新的擠壓技術。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 產生 ， 發(fā)明了 等溫擠壓技術， 使用 潤滑擠壓和冷擠壓技術技術 ，使 擠壓速度 顯著 提高。連續(xù)擠壓 的 出現(xiàn) ，使 生產效率和成材率 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擠壓。 （ 4） 理論研究有突破性的進展。 由于當時只是看中技術的可行性以及生產效率，對其理論依據(jù)沒有過多的研究 。 對理論研究最早開始于 ，他主要研究不同情況下的金屬 流動情況、在流動時的擠壓力 。 隨后 ，視塑形法 的出現(xiàn)使擠壓理論有了突破性的進展 ，即一種講金屬流動實驗測量和應力計算結合起來的方法。 現(xiàn)在由于計算機的發(fā)展以及在擠壓領域的應用 ， 可以做到在實際生產前模擬實驗，結合模擬情況改進工藝等使擠壓理論不斷向前發(fā)展。 擠壓法的優(yōu)、缺點 擠壓法之所以能夠迅速的發(fā)展，在不同領域的廣泛使用是有其優(yōu)點的，相比其他加工方法有如下優(yōu)點： （ 1）工作條件為三向壓應力狀態(tài)，使錠坯塑像最大化的發(fā)揮出來 。 對于硬質金屬材料的擠壓是非常有力的 。由于擠壓的應力狀態(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 壓比可達到 50 或者更大。 （ 2） 生產不同產品不需要更換設備 。操作方便、簡單，工作時間短。擠壓法比較適合生產小批量、多品種、規(guī)格的擠壓產品。 （ 3）擠壓法不但可以生產簡單斷面的管、棒、型材，還可以在一臺擠壓設備上生產復雜斷面的擠壓制品。 （ 4）擠壓 質量好，尺寸精確、缺陷少 。 （ 5） 生產自動化高、比較容易管理 。 一種加工方法不可能只有優(yōu)點而沒有缺點，所以擠壓法也存在一定的缺點： （ 1）錠坯利用率不高 ， 如擠壓后一般留有壓余量、組合模具擠壓時的金屬殘 留等。在擠壓終了時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，輔助時間長。擠壓時，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，從而有可能達到金屬的脆性溫度區(qū)，會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 4 萬噸 H68 黃銅管擠壓車間設計 4 本設計的內容及意義 本設計，即年 產 4 萬噸 H68 黃銅管擠壓車間設計，主要包括擠壓車間工藝設計、主要設備的計算與選擇、輔助設 備選擇和車間平面布置等方面的內容。 本設計的意義在于：一方面，可以 為相關企業(yè)提供設計樣例，縮短其在生產前的理論研究與準備階段，從而節(jié)約時間， 在一定程度上提高經濟效益 和 生產效率，更好更快地滿足市場和用戶需求，從而更好地服務于社會；另一方面，能夠進一步深化設計者對設計擠壓車間的熟練程度，培養(yǎng)踏實細致的工作作風， 鍛煉自己全面考慮問題的能力，時理論知識轉化為實踐能力，將來能夠更好地工作。 銅陵學院畢業(yè)設計 5 第 2 章 擠壓 工藝設計 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，且鋅大量固溶于銅 。一般把普通黃銅按其組織分為：單相黃銅（ α黃銅），含 Zn36%；雙相黃銅（ α+β黃銅），含 Zn 為 36~%； β 黃銅含 Zn 為 ~50%。本設計采用黃銅為 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，晶內偏析不嚴重，在快冷條件下， α黃銅的鑄態(tài)組織會析出少量的 β相。加工和退火狀態(tài)時，帶雙晶的等軸 α晶粒大小與冷加工率和退火時間、溫度有關。