金屬壓力加工車(chē)間設(shè)計(jì)05 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)

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1、工藝計(jì)算是在確定各種計(jì)算產(chǎn)品的工藝流程和初選設(shè)備的基礎(chǔ)上,根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)量的要求、制品的工藝性能以及設(shè)備特點(diǎn),對(duì)各主要設(shè)備或工序進(jìn)行具體的科學(xué)分析和必要的理論汁算,從而確定出種產(chǎn)品在各工序的準(zhǔn)確而具體的生產(chǎn)工藝流程、工藝參數(shù)及其各種消耗定額,并確定各部分及各環(huán)節(jié)之間的協(xié)作配套關(guān)系。 工藝計(jì)算的內(nèi)容包括:主要加工工序的工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)制定;編制生產(chǎn)工藝流程定額卡。,5 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì),制定工藝規(guī)程的目的 充分利用被加工金屬及合金的塑性并達(dá)到技術(shù)條件的要求正確的選擇和使用設(shè)備、充分發(fā)揮設(shè)備潛力,并保證設(shè)備的安全;進(jìn)行高效率的生產(chǎn)。 制定工藝規(guī)程的內(nèi)容 確定出每種計(jì)算產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程所經(jīng)過(guò)的各工序的工藝

2、規(guī)程(工具材質(zhì)、尺寸、形狀及各加工道次被加工件的形狀、尺寸變化等)和工藝參數(shù)(力、溫度、速度及表面介質(zhì)等條件)。,5 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì),在工藝設(shè)計(jì)中,工藝規(guī)程的制訂和工藝參數(shù)的選擇,要比照同類(lèi)工廠的實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況加以確定,并作必要的計(jì)算。計(jì)算方法詳見(jiàn)金屬塑性加工學(xué),下面僅對(duì)軋制、擠壓拉拔的工藝計(jì)算作簡(jiǎn)要敘述。 軋制規(guī)程的核心是變形規(guī)程(壓下規(guī)程或壓下制度)其必然離不開(kāi)溫度制度,速度制度,輥型制度和張力制度。 本章主要講授壓下規(guī)程設(shè)計(jì)計(jì)算中的幾個(gè)問(wèn)題。,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,1 咬入條件的校核 hmax D (1-cosy) 式中:hmax為道次最大壓下量;

3、D為工作輥?zhàn)钚≥亸剑? y為允許咬入角,熱軋按軋制速度查有關(guān)資料確定。 冷軋按潤(rùn)滑條件確定:hmax = R f 2 式中: R工作輥?zhàn)钚“霃剑? f摩擦系數(shù),5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,2 熱軋時(shí)的溫降計(jì)算 ( 采用實(shí)測(cè)、經(jīng)驗(yàn)公式、理論公式計(jì)算) Q= KFpT,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,3 軋輥強(qiáng)度校核 (1)校核Pyx 軋機(jī)的最大允許壓力Pyx是確定軋輥尺寸的主要依據(jù),即軋輥尺寸是由Pyx確定的,一旦軋輥的尺寸確定后,按軋輥尺寸可計(jì)算出軋輥的Pyx,其是軋機(jī)各部分強(qiáng)度最薄弱的部分。,,,,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,式中: P為各道次

4、的軋制壓力,B,R,h為相應(yīng)道次的軋件寬度,軋輥半徑和壓下量。 為了安全起見(jiàn),此處R取工作輥的最大半徑。 為平均單位壓力,應(yīng)根據(jù)不同軋制情況選擇合理的公式。,,,,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,計(jì)算公式: 熱軋中厚板 齋藤公式,西姆斯公式或志田茂公式等。 熱軋薄板帶西姆斯公式或志田茂公式等。 冷軋板帶 斯通公式,勃郎特-福特公式或希爾公式等 型鋼,鋼管艾克隆德公式等。,,5.1 軋制規(guī)程設(shè)定計(jì)算,(2)軋輥強(qiáng)度校核 見(jiàn)“章靜老師機(jī)械設(shè)備課程” (3)主電機(jī)校核 見(jiàn)“王萍老師軋制原理課程”,,5.2 擠壓工藝計(jì)算,擠壓工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)主要是擠壓比的設(shè)計(jì)及擠壓溫度,擠壓速度(包括擠壓速度和

5、金屬流出速度)的確定。 擠壓溫度確定主要依據(jù)也是相圖,塑性圖和再結(jié)晶圖,但由于擠壓時(shí)變形熱可使制品溫度上升幾十度甚至300以上,故應(yīng)考慮擠壓溫度的控制值。,5.2 擠壓工藝計(jì)算,擠壓速度包括: 擠壓速度主柱塞,擠壓桿,擠壓墊的移動(dòng)速度。 金屬流出速度金屬流出模孔時(shí)速度。 變形速度單位時(shí)間變形量變化大小。,5.2 擠壓工藝計(jì)算,通常擠壓時(shí)比較注重金屬流出速度Vl Vl主要取決于金屬與合金的可擠性,制品的質(zhì)量要求,擠壓機(jī)的能力及最大擠壓速度。 擠壓工藝設(shè)計(jì)主要是擠壓力的計(jì)算,其是制訂擠壓工藝規(guī)程、選擇和校核擠壓機(jī)的能力及零部件和工模具強(qiáng)度的重要依據(jù)。,5.2 擠壓工藝計(jì)算,1、擠壓力計(jì)算 公式:

6、(1)皮爾林公式使用方便,適用各種擠壓條件,誤差大。 (2)普洛卓洛夫公式適用于低塑性高強(qiáng)度難變形金屬。 (3)塞洛爾內(nèi)公式采用玻璃潤(rùn)滑劑擠壓鋼及稀有難熔金屬。 2、擠壓機(jī)校核 PmaxPyx,5.2 擠壓工藝計(jì)算,3、工具強(qiáng)度校核 穿孔機(jī)穩(wěn)定性,抗拉強(qiáng)度 擠壓軸穩(wěn)定性,抗壓強(qiáng)度 擠壓模抗彎,抗剪強(qiáng)度 擠壓墊抗壓強(qiáng)度 擠壓筒等效應(yīng)力(安全系數(shù)),5.3 拉拔工藝計(jì)算,主要是拉拔力的計(jì)算和電機(jī)功率的計(jì)算,6.1工作制度和年工作時(shí)間的確定 6.1.1工作制度 連續(xù)工作制節(jié)假日不休息,三班或四班三運(yùn)轉(zhuǎn) 非連續(xù)工作制節(jié)假日休息,一、二或三班工作,6 主要設(shè)備負(fù)荷計(jì)算,,6.1.2 年工作

7、小時(shí)的確定,6.1.2 年工作小時(shí)的確定,說(shuō)明: (1)年計(jì)劃工作時(shí)間是設(shè)備一年中最大可能的工作時(shí)間 (2)非計(jì)劃停工時(shí)間是由于技術(shù)或管理上的原因造成的設(shè)備故障,待料,待熱,待氣,待電等,其約為計(jì)劃工作時(shí)間的0.80.92(參見(jiàn)表7-1)。現(xiàn)代化軋機(jī)取上限。 (3)大中修和小修時(shí)間如已包括交接班和換工具時(shí)間應(yīng)扣除,不能重復(fù)計(jì)算。 (4)在確定年工作時(shí)間時(shí),應(yīng)參考國(guó)內(nèi)外同類(lèi)廠家的實(shí)際情況取平均先進(jìn)水平。,,,,,6.2.1 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算,1. 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量 A = 3600GK1b/T 式中: G為原料重量(t),b為成材率(%), T為軋制節(jié)奏時(shí)間(s) K1為軋機(jī)利用系數(shù)

8、理論軋制節(jié)奏時(shí)間與實(shí)際達(dá)到的軋制節(jié)奏之比值,其包括操作失誤如軋件打滑;前后工序不協(xié)調(diào);零星不需要停車(chē)小事故等。即軋機(jī)不需要停車(chē)的時(shí)間損失。對(duì)于現(xiàn)代軋機(jī)取0.81.0,不同軋機(jī)取值不同。,2. 軋機(jī)平均小時(shí)產(chǎn)量AP A為某一產(chǎn)品或代表產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量,當(dāng)車(chē)間產(chǎn)品很多時(shí),由于品種,坯料規(guī)格,成材率和軋制道次不同而有不同的Ai,為計(jì)算年產(chǎn)量或考核車(chē)間的生產(chǎn)水平而確定AP。 AP在一定時(shí)間內(nèi)軋制產(chǎn)品總量與消耗的總時(shí)間計(jì)算,6.2.1 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算,6.2.1 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算,Ti= Qi /Ai,,,軋制產(chǎn)品總數(shù)量(設(shè)計(jì)車(chē)間年,季,月,旬產(chǎn)量)。,,完成軋制產(chǎn)品總量所需要的實(shí)際工作時(shí)間 (年,季

9、,月,旬),(1)按軋制品種總量與消耗的總時(shí)間計(jì)算,6.2.1 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算,,,,Qi,Ti代表產(chǎn)品總量,完成代表產(chǎn)品總量所需要實(shí)際工作 時(shí)間。 該法雖然無(wú)考慮生產(chǎn)各產(chǎn)品過(guò)程中難易程度,但計(jì)算簡(jiǎn)單,在產(chǎn)品方案相近和足夠代表產(chǎn)品的情況下,其計(jì)算值與實(shí)際較近。,6.2.1 軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算,(2)按勞動(dòng)量換算系數(shù)計(jì)算 勞動(dòng)量換算系數(shù): Xi=Ab/Ai 式中:Ab,Ai分別為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,某種產(chǎn)品小時(shí)產(chǎn)量(t/h)。 通常以年產(chǎn)量中百分比最高的產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,按實(shí)際生 產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)Xi則: AP=1/(X1a1/Ab+X2a2/Ab+------+Xnan/Ab) 式中:ai為不同品種

10、在總產(chǎn)量中占的比例。 其雖考慮了各產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)的難易程度,但Xi不易固定,實(shí)際計(jì)算結(jié)果有較大誤差。故設(shè)計(jì)時(shí)常用第一種方法計(jì)算。,6.2.2 軋制圖表,(P172173) 其也稱(chēng)軋制進(jìn)程表和軋制工作圖表 軋制圖表表示和反映軋制道次和軋制時(shí)間之間的關(guān)系的圖表。 軋制圖表的四個(gè)特征時(shí)間 純軋時(shí)間,間隙時(shí)間,軋制節(jié)奏時(shí)間,軋制延續(xù)時(shí)間。,6.2.2 軋制圖表,軋制過(guò)程的安排是否合理,不僅對(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量有決定性影響,而且對(duì)整個(gè)車(chē)間生產(chǎn)的各方面有重要影響。 典型的幾種軋制圖表如下:,6.2.2 軋制圖表,1. 單機(jī)座可逆式軋機(jī) 圖中: T軋制節(jié)奏時(shí)間 T=Tz+t Tz 一根料軋制總延續(xù)時(shí)間

11、 t前、后兩根料之間軋制間隙時(shí)間(原始間隙時(shí)間) tzh,tj道次純軋時(shí)間,道次間隙時(shí)間。,,,6.2.2 軋制圖表,,T = Tz-tjch 式中:tjch軋件同時(shí)通過(guò)軋機(jī)之交叉軋制時(shí)間,即前后兩根料在軋制總延續(xù)時(shí)間中之重疊部分。,2. 橫列式軋機(jī),6.2.2 軋制圖表,,T= tzh1+t,2. 橫列式軋機(jī)(活套軋制),6.2.2 軋制圖表,,T=tzh+t 純軋時(shí)間 tzh1= tzh2 = ------= tzhn 間隙時(shí)間 tj1=tj2=------=tjn,3. 順序式軋機(jī),6.2.2 軋制圖表,,特點(diǎn):(1)通過(guò)各機(jī)架之秒體積流量相等; (2)各道次間的間隙時(shí)間隨各機(jī)架

12、軋機(jī)軋制速度的提 高而遞減,tj1tj2------tjn-1 (3) 軋制節(jié)奏時(shí)間為: T = tzh+t (4) 軋制總延續(xù)時(shí)間: Tz = tzh+,,4. 連續(xù)式軋機(jī),6.3.1 擠壓機(jī)設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)定額,設(shè)備小時(shí)能力,或稱(chēng)設(shè)備小時(shí)處理量。 Hb=G/T Hb設(shè)備小時(shí)產(chǎn)量t/h G 坯料重量t T 節(jié)奏時(shí)間h T = t+t1+t2 t 機(jī)動(dòng)時(shí)間,即機(jī)上純工作時(shí)間; t1間隙時(shí)間,即該料從上機(jī)開(kāi)始操作至結(jié)束間的間隙 時(shí)間 t2各循環(huán)間或其他必須的輔助時(shí)間,即兩塊料之間的 間隙時(shí)間,對(duì)應(yīng)于軋機(jī),t、 t1、 t2即 、 、t 則設(shè)備操作

13、節(jié)奏時(shí)間: 當(dāng)G用成品重量計(jì)算,T用秒單位并考慮設(shè)備利用系數(shù)K1時(shí), 則:Hb=3600GbK1/T b成材率,%;K1設(shè)備利用系數(shù),查表7-1 對(duì)于擠壓機(jī),每次只擠一根料, T= t+t , t=(Ld-l)/vj Ld錠坯長(zhǎng)度,m; l余壓長(zhǎng)度, vj平均擠壓速度, m/s;,,,,6.3.1 擠壓機(jī)設(shè)備小時(shí)生產(chǎn)定額,1. 綜合平均小時(shí)產(chǎn)量(平均小時(shí)產(chǎn)量)HP(AP) (與軋機(jī)相同) 2. 年產(chǎn)量:Q年=HPTjw Tjw年實(shí)際工作時(shí)間,,,6.3.2 擠壓機(jī)年產(chǎn)量計(jì)算,實(shí)際工作時(shí)間(U),,,6.3.3 完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需要設(shè)備臺(tái)時(shí),6.3.

14、4 完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需要的設(shè)備臺(tái)數(shù)N,N = U/W W設(shè)備年實(shí)際工作臺(tái)時(shí) (時(shí)/臺(tái)) 一般輔助設(shè)備的能力是主要設(shè)備能力的1.11.2倍。 N(取整數(shù)),6.4 設(shè)備負(fù)荷率計(jì)算,設(shè)備負(fù)荷率()反映了設(shè)備充分利用與否及設(shè)備之間的平衡情況。 對(duì)于主要設(shè)備,通常: =計(jì)算臺(tái)數(shù)/采用臺(tái)數(shù)100% =生產(chǎn)產(chǎn)品所需的臺(tái)時(shí)/設(shè)備年規(guī)定的臺(tái)時(shí)100% =年實(shí)際工作時(shí)間/年規(guī)定工作時(shí)間100% =計(jì)劃年產(chǎn)量/實(shí)際年產(chǎn)量100% 實(shí)際年產(chǎn)量=AP年規(guī)定工作時(shí)間 計(jì)劃年產(chǎn)量=AP年實(shí)際工作時(shí)間,6.4 設(shè)備負(fù)荷率計(jì)算,如果設(shè)備負(fù)荷大于0.9甚至1.0,說(shuō)明負(fù)荷過(guò)重。應(yīng)考慮增加設(shè)備臺(tái)數(shù)。 一般情況下,設(shè)備負(fù)荷率以介于0.70.85之間較合適。該值過(guò)低,設(shè)備不能充分發(fā)揮作用;過(guò)高則負(fù)荷過(guò)重。,6.4 設(shè)備負(fù)荷率計(jì)算,注意: 由于熱軋機(jī)各工序是連續(xù)作業(yè),軋機(jī)各代表產(chǎn)品的小時(shí)產(chǎn)量Ai受各輔助設(shè)備生產(chǎn)能力的影響,生產(chǎn)鏈上的薄弱環(huán)節(jié)(通常是加熱爐)將影響軋機(jī)能力的發(fā)揮。 因此,在確定軋機(jī)的Ai時(shí),以各生產(chǎn)鏈上最薄弱的小時(shí)產(chǎn)量定為軋機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量Ai;在計(jì)算年實(shí)際工作小時(shí)和軋機(jī)負(fù)荷率時(shí),均以此最薄弱的 Ai計(jì)算。,

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