小型直焊管車間平面設計

1、小型直焊管車間平面設計1 / 191 / 19 攀枝花學院本科課程設計（論文） 小型直焊管車間平面設計 學生姓名：楊華學生學號： 2 院（系）：材料工程學院年級專業(yè)： 2013 級材料成型及控制工程指導教師：張利民二一六年十月小型直焊管車間平面設計2 / 192 / 19 題目小型直焊管車間平面設計1、課程設計的目的通過本課程設計教學所要達到的目的是：1、訓練學生綜合運用機械原理、金屬塑性成型原理、金屬凝固原理、 成型工藝設備及設計等課程的理論知識獨立思考、分析、 初步解決材料成型工藝問題的技能，提高運算、設計繪圖能力及查閱資料的技能；2、使學生熟練掌握工藝設計的步驟和方法；3、培養(yǎng)學生以理論

2、為基礎并結合生產實際進行工藝設計的設計思想。4、為畢業(yè)設計（論文）級畢業(yè)后從事工程工作打下良好的基礎。2、課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）內容：1、 根據所選的題目查閱相關的資料，認真理解題目的意圖。2、 按要求設計計算出相應地產品方案、工藝流程、主要設備、平面布置圖3、 對照生產實際，對自己的設計進行綜合評述、總結。要求：1、 設計過程中要做到嚴謹、科學、切合實際。2、 要有一定的突破及創(chuàng)新。3、設計說明書要嚴格按要求速寫。3、主要參考文獻1 白忠泉，螺旋焊管的成型技術，焊管，2004 2 溫景林，金屬壓力加工車間設計，冶金工業(yè)出版社3 吳鵬大直徑螺旋焊管管端擴徑的

3、數值模擬與實驗研究，燕山大學 ，2001 4張紹慶，雙絲埋弧焊在螺旋焊管中的應用，焊管，1998 5胡城立、朱敏，材料成型基礎，武漢理工大學出版社6 嚴紹華等，材料成型工藝基礎（金屬工藝學熱加工部分） ，清華大學出版社4、課程設計工作進度計劃第 1 周：1、 認真領會指導書中所給題目的內容，查閱相關的資料。2、 根據自己的理解形成初步的設計方案第 2 周：1、 對自己的設計方案進行修改2、 書寫設計說明書指導教師 （簽字）日期2016 年10 月10 日教研室意見：2016 年 10 月日學生 （簽字）：接受任務時間：年月日小型直焊管車間平面設計3 / 193 / 19 目錄課程設計（論文）指

4、導教師成績評定表題目名稱小型直焊管車間平面設計評分項目分值得分評價內涵工作表現(xiàn)20% 01 學習態(tài)度6 遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態(tài)度。02 科學實踐、調研7 通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03 課題工作量7 按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。能力水平35% 04 綜合運用知識的能力10 能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數據，能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。05 應用文獻的能力5 能獨立查閱相關文獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06 設計（實

5、驗）能力，方案的設計能力5 能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、 調試、操作等實驗工作，數據正確、可靠；研究思路清晰、完整。07 計算及計算機應用能力5 具有較強的數據運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08 對計算或實驗結果的分析能力（綜合分析能力、技術經濟分析能力）10 具有較強的數據收集、分析、處理、 綜合的能力。成果質量45% 09 插圖（或圖紙）質量、篇幅、設計（論文）規(guī)范化程度5 符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10 設計說明書（論文）質量30 綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。

6、11 創(chuàng)新10 對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績小型直焊管車間平面設計4 / 194 / 19 指導教師評語指導教師簽名：年月日小型直焊管車間平面設計5 / 195 / 19 摘要焊管在社會生產生活中占有重要地位，有著廣闊的市場前景， 也是投資建廠的熱門。本課程為設計一座小型直焊管車間平面設計。通過查詢相關資料和具體實例，本課程主要從產品設計方案、工藝流程、設備的選擇、金屬平衡及車間平面布局設計等方面進行了設計。關鍵字：直焊管車間設計小型直焊管車間平面設計1 / 191 / 19 1 產品方案表1.1 產品方案產品方案是指所設計的工廠或車間擬生產的產品名稱、品種、規(guī)格、狀態(tài)及年計劃產

7、量。 產品方案一般是在設計任務書中加以規(guī)定的，或者由設計者深入實際調查統(tǒng)計提出方案， 然后經主管部門批準確定， 產品方案是進行車間設計的主要依據，根據產品方案可以選擇設備和確定生產工藝。因此根據以上原則設計產品方案見表1-1：表 1-1 生產方案表1序號名稱規(guī)格狀態(tài)產量標準1 圓管9 -60 ， 0.4-3.0 ，r， ，4000 1591-88 2 方管16.4-60 ， 0.6 -2.75 ，r， ，500 1591-88 3 矩形管9 18-25 75 ， 1.2 -2.5 ，r， ，500 1591-88 1.2 計算產品的確定車間擬生產方的產品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來可能有數十種、數

8、百種以上。但是。在設計中不可能對每種合金的每一個品種、規(guī)格及狀態(tài)都進行詳細的工藝計算。為了減少設計工作量，加快進度，同時又不影響整個設計質量，可以將各類產品進行分類編組，從中選擇典型產品作為計算產品。如何選擇計算產品如下所述。（1）有代表性。這些計算產品從全車間總體來說在合金品種規(guī)格產量和工藝特點等方面有代表性。（2）通過所有的程序。所選的所有計算產品要通過各工序但不是每一種計算產品都通過各工序而是對所有計算產品綜合來看的。小型直焊管車間平面設計2 / 192 / 19 （3）所選的計算產品要與實際相接近. （4）計算產品要留一定的調整余量。根據以上原則，計算產品確定如表1-2。本課程只計算q

9、215圓鋼，其他均不計算。表 1-2 計算產品名稱牌號尺寸 / 壁厚 / 產量標準圓管q195 4-88 圓管q215 201.5 20000 1591-88 方管q235 30 1.2 5000 1591-88 矩形管16 50 1.8 5000 1591-88 1.3 產品標準對產品的牌號規(guī)格表面質量以及組織性能等方面的要求統(tǒng)稱為產品的技術要求。產品標準可分為國家標準（） 、冶金工業(yè)部標準（）、企業(yè)標準（）等。產品標準一般包塊一下內容：1）規(guī)格標準：規(guī)定產品的牌號、形狀、尺寸及表面質量，并且附有供使用參考的有關參數等。2）性能標準：規(guī)定產品的化學成分物理機械性能熱處理性能晶粒度抗腐蝕性工藝

10、性能及其他特殊性能要求等。3）試驗標準：規(guī)定做實驗時的取樣部位、試樣形狀和尺寸、實驗條件以及試%0a 驗方法等。4）交貨標準：規(guī)定產品交貨驗收時的包裝標志方法及部位等。本次設計所使用的是國家標準1591-88。1.4 低碳鋼性能特點低碳鋼（）又稱軟鋼，含碳量從0.10%至 0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用于制造鏈條，鉚釘，螺栓，軸等。碳含量杜宇0.25%的碳素鋼，因其強度低、硬度低而軟，故又稱軟鋼。他包括大部分普通碳素鋼和小型直焊管車間平面設計3 / 193 / 19 一部分優(yōu)質碳素結構鋼， 大多不經熱處理用于工程結構件，有得經滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機械零件。低

11、碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，起強度和硬度較低， 塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好可采用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成型。這種剛才具有良好的焊接性。 碳含量很低的低碳鋼硬度很低，切削加工性不佳， 正火處理可以改善其切削加工性。低碳鋼有較大的時效傾向既有淬火時效傾向還有形變時效傾向。當鋼從高溫較快冷卻時，鐵素體刮碳，氮過飽和，它在常溫也能緩慢地形成鐵的碳氮物，因而鋼的強度和硬度提高， 而塑性和韌性降低， 這種現(xiàn)象稱為淬火時效。 低碳鋼即使不淬火而空冷也會產生時效。低碳鋼經形變產生大量位錯，鐵素體中自碳、 氮原子與位錯發(fā)生彈性交互作用，碳、氮原子聚集在位錯線周圍。這種碳、氮原子與位錯線的結

12、合體稱柯氏氣團。它會使鋼的強度和硬度提高而塑性和韌性降低，這種現(xiàn)象稱為形變時效。 形變時要比淬火時效對低碳鋼的塑性和韌性有更大的危害性，在低碳鋼的拉伸曲線上有明顯的上、下兩個屈服點。 自上屈服點出現(xiàn)直到屈服延伸結束， 在試樣表面出現(xiàn)由于不均勻變形而形成的表面皺褶帶，稱為呂德斯帶。不少沖壓件往往因此而報廢。其防止方法有兩種。一種高預形變法，預形變的鋼放置一段時間后沖壓時也會產生呂德斯帶，因此預形變在鋼的沖壓之前放置時間不宜過長。 另一種是鋼中加入鋁或鈦， 使其與氮形成穩(wěn)定的化合物，防止形成柯氏氣團引起的形變失效。q215焊管是一種碳素結構鋼。屈服，215 為該牌號最小屈服點（ s）值。此類鋼一般

13、由轉爐或平爐冶煉， 可提供 110 的最大頂力。 足以滿足車輛救援及一般救援。 廢鋼， 鋼中硫、磷含量高于優(yōu)質碳素結構鋼， 一般硫 0.050% ， 磷0.045% 。由原料帶入鋼中的其他合金元素含量，如鉻、鎳、銅一般不超過0.30%，小型直焊管車間平面設計4 / 194 / 19 2 生產方案的選擇2.1 生產方案的選擇所謂生產方案是指為完成設計任務書中所規(guī)定的產品的生產任務而采取的生產方法。 根據設計規(guī)模、 產品質量及技術經濟指標的要求，考慮當時當地的具體條件，找出合理的生產方案。生產方案的選擇與設備的選擇密切相關，二者應同時加以考慮， 在確定是設計生產方案時考慮了一下幾點：1、金屬與合金

14、的品種，規(guī)格，狀態(tài)及質量要求。2、年產量的大小3、投資、建設速度，機械化與自動化程度，勞動條件，工人與管理人員的數量以及將來的發(fā)展。主要考慮經濟效果， 采用哪種方案合理， 適合建廠原則， 在設計時可比照一個廠，特別是比較成熟的工藝。2 2.2 生產工藝流程所謂生產工藝流程就是把產品的生產工序按次序排列起來，確定車間生產工藝流程是工藝設計中的一項重要工作，它直接關系到整個設計能否滿足設計任務書的要求。合理的生產工藝流程應在保證完成設計的任務書中規(guī)定產量和質量的前提下，具有最低的消耗、最少的設備，最小的車間面積、最低的產品成本、并且有利于產品質量的不斷提高和將來的發(fā)展，具有較好的經濟效果和較好的勞

15、動條件，制定生產流程總的原則是：節(jié)能、高效、保質、污染少和經濟。那么制訂產品生產工藝流程的主要依據有以下幾點：（1） 根據生產方案的要求由于產品的產量、品種、規(guī)格及質量的不同，所采用的生產方案就不同，那么工序就有很大的差別。因此，產品生產方案是編制生產工藝流程的依據。（2） 根據產品質量的要求為了滿足產品技術條件要求，就要有相應地工序給以保證。因此，滿足產品標準的要求是生產工藝的基礎。（3） 根據車間生產率的要求由于車間的生產規(guī)模不同，所要求的工藝過程復雜程度也不同。在生產同一產品情況下，生產規(guī)模越大的車間，其工藝過程也越復雜。因此，設計生產率的要求是設計工藝過程的出發(fā)點。小型直焊管車間平面設

16、計5 / 195 / 19 同時又要充分考慮到一下幾點：1）充分利用合金的塑性，盡可能地是整個流程連續(xù)化，盡可能地減少中間退火及酸洗工序，使拉拔道次減少，生產周期短，勞動生產效率高。2）產品品質滿足技術條件要求，產品率高，生產成本低。3）結合具體設備條件，各工序合理安排，設備負荷均衡，既保證設備安全運轉，又能充分發(fā)揮設備潛力。4）勞動條件好，對人身無害、對周圍環(huán)境污染少或無污染。22.3 管材生產工藝流程圖2.4 工藝敘述2.4.1 坯料準備段開卷機：開卷機的型號多種多樣。 現(xiàn)大多采用雙錐頭式。 為使鋼板走中，開卷機應有鋼卷對中滑臺； 為了適應焊接對一裁二、 縱剪料的要求， 開卷機還應能雙向開

17、卷。鋼板矯平：焊管的生產原料是鋼卷，帶鋼的曲率小，彎曲方向一致，曲率有小到大平滑漸進， 板厚也不是很薄， 所以機組的鋼板矯平機一般都將矯平輥減少到五根，并加大輥距，加粗輥徑，去掉支撐輥，使整機結構簡化，功能更專業(yè)。目前較流行的機型都將矯平前遞送輥與矯平輥設置在一個整體機架上，遞送輥液壓缸開合，機械同步；五輥矯平上三下二或上二下三，壓下量調整絲杠、絲母電動或手動， 但應具備壓下輥整體快速張合機械同步功能，以適應對頭對正調整時矯平機張開、帶鋼處于松弛狀態(tài)的要求。剪切對焊：對焊工序將帶鋼尾、頭對接焊接，與活套配合，保持焊管段連續(xù)作業(yè)。 在較先進的機組里， 對頭都采取斜接縫型式， 使對接焊縫與帶鋼中心

18、帶鋼矯平切頭對焊活套成型機焊接去除毛刺冷卻定徑切斷矯直渦流探傷水壓試驗精整入庫小型直焊管車間平面設計6 / 196 / 19 線的垂線傾斜一定角度。 機組對頭焊的帶鋼頭、 尾剪切采用液壓剪板機， 剪切方式有上切剪或下切剪，上下剪刃夾角在3左右。帶鋼邊緣加工：為了使帶鋼沿全長方向的寬度一致并使板邊符合焊接鋼管外形尺寸要求，需要對鋼帶邊緣進行剪邊或銑邊。全板寬超聲波探傷：當生產品質較高的鋼管時，在生產中需對板材進行分層缺陷探傷。 板材分層缺陷探傷基本都采用超聲波縱波反射發(fā)。探頭采用雙晶聚焦探頭，可大大減少脈沖回波的盲區(qū)并檢測出鋼板近表面1.5 以內的分層缺陷。2.4.2 成型焊接定徑段5成型機：成

19、型機分為連續(xù)輥式成型機、排輥成型機和柔性成型等。 連續(xù)輥式成型機又分為輥式成型機和帶立輥組的成型機。連續(xù)輥式成型是將管坯在具有一定軋輥孔型的多架成型機上進行連續(xù)彎曲而成管筒，是一種廣泛應用的中小口徑電焊管成型方法。 小直徑的焊管機組宜采用輥式成型機組，中等直徑的焊管機組宜選用帶立輥組的輥式成型機組。排輥成型機組對兩者均能適宜。高頻焊接：高頻直縫電阻（）鋼管是將熱軋卷板經過成型機后，利用高頻電流的集膚效應和領近效應， 使管坯邊緣迅速加熱到焊接溫度后在擠壓輥的作用下進行壓力焊接生產的。 與無縫鋼管相比， 直縫電阻焊管具有生產效率高、尺寸精度高、力學性能好等優(yōu)點。去除焊縫毛刺：焊管在焊接過程中內外表

20、面焊縫處總要殘留焊瘤或毛刺，其中內毛刺高度一般為0.1 -0.4 ，由于管徑的限制使得內毛刺的去除過程較為困難。焊管去除內毛刺的方式有磨削法、旋壓剪切法、壓平法、氧化法以及切削法，本次使用切削法。 切削法是以合適形狀的刀具進行刨削、銑削或拉削去除毛刺。冷卻：由于高頻焊接會產生高溫，所以需要冷卻。本次設計使用水冷卻。定徑：對于高精度焊管， 定徑立輥孔型半徑應按大于前一架平輥孔型半徑設計，通過調整輥縫達到立橢圓孔型設計效果，但為了增加立輥的使用壽命，立輥半徑也取值越大。 較小的立輥輥縫有利于減小焊管的橢圓度，避免輥縫處焊管表面擦傷。高精度焊管的定徑立輥輥縫相對于普通焊管的定徑立輥輥縫小一點，一般取

21、 2-3 。孔型邊緣圓角要適當取小一點，一般取2-3 。小型直焊管車間平面設計7 / 197 / 19 3 設備選擇3.1 主要設備選擇主要設備選擇原則：（1） 要滿足產品方案的要求，保證獲得高質量的產品。（2） 要滿足生產方案及生產工藝流程的要求。（3） 要注意設備的先進性和經濟上的合理性。（4） 要考慮設備之間的合理配置與平衡。表 3-1 主要設備表 50 高頻直縫焊管機組主要技術參數型號：50 高頻直縫焊管機組焊管直徑 : 16-63.5 及相應方、矩形管焊管壁厚 : 0.8-3.0 焊接鋼管材料：b580 、s350 的碳素鋼低合金鋼、x70 級等焊管速度：30-70 主電機功率：90

22、 高頻功率：200 設備組成：開卷機直頭機矯平機剪切對焊機臥式螺旋料倉成型、焊接、定徑主機電腦鋸落管輥道平頭倒角打包機鋼管渦流探傷設備探傷鋼管直徑：1.8-150 探傷速度 : 100%覆蓋的檢測線速度最高3（變頻無級可調）探傷鋼管直長度: 160 米信噪比：8穩(wěn)定性：2檢出缺陷可聲報警最小缺陷深度0.020.03( 取決于材料表面狀況) 所需檢測的最小缺陷長度可以調節(jié)綜合性能指標執(zhí)行標準：5126-2001t ，小型直焊管車間平面設計8 / 198 / 19 3.2 輔助設備選擇上卷小車小車升降由液壓缸驅動，有導向柱導向。小車行走由電機驅動，有備卷筐備卷。主要技術性能如下：最大卷重：20t；

23、最大升降力：30t；小車行走電機功率：3；小車行走電機速度：1500；小車行走速度：10；小車行走距離：4700；小車升降缸缸徑：220 x650 ；起重設備表 3-2 起重設備序號名稱數量噸位（ t）吊車跨度（ m）重量（ t）用途1 吊鉤橋式吊車1 16/3.2 12 25 原料及設備調運2 吊鉤橋式吊車1 20/5 12 14 成品調運電磁超聲波探傷設備主要技術性能：設備類型：鋼管直線前進，探頭原地跟蹤檢測。檢測對象：高頻焊管。鋼管鋼級：碳素鋼、低合金鋼、合金結構鋼等。鋼管長度： 3m鋼管壁厚： 15 鋼管表面狀態(tài)：軋制與調質狀態(tài)。檢測標準及能力： 可有效的檢測出高頻焊管內外表面及內部的

24、各種縱向缺陷，包括重皮、折疊、孔洞、未焊透等自然缺陷。滿足1591-88 及 4082 標準要求，并可同時滿足美國石油學會標準的有關條款要求。檢測靈敏度可精確到鋼管壁厚10的人工凹槽。生產能力：每分鐘可檢測長度為40m。小型直焊管車間平面設計9 / 199 / 19 4 工藝計算與金屬平衡工藝計算是在確定各種計算產品的工藝流程和初選設備的基礎上，根據產品產量的要求、 制品的工藝性能以及設備特點， 對各主要設備或工序進行具體的科學分析和必要的理論計算， 從而確定出各種產品在各工序的準確而具體的生產工藝流程、工藝參數及各種消耗定額，并確定各部分各環(huán)節(jié)之間的協(xié)作配套關系。工藝計算的內容包括： 主要加

25、工工序的工藝規(guī)程的制定：編制生產工藝流程額定卡。4.1 計算產品原料寬度的計算4.1.1 圓管（ 20 1.5）原料寬度： b （） 1b2b3b . 其中： 3.14；20；t1.5；1b1.55；2b1；3b1.25 將以上數據帶入式得：b3.14 （20-1.5）1.5511.25 61.89 各符號代表意義：管坯寬度，單位：；成品管外徑，單位：；管坯厚度，單位：；1 成型余量，單位：；2 焊接余量，單位：；3 定徑余量，單位：；4.1.2 減徑率的選擇為保證成品最終的精度，需要設置適當的減徑量。通常4 以下鋼管的減徑率大多在 0.52.0之間。減徑率按下式計算：（1出入） 100式中減

26、徑率d出定徑機出口端鋼管平均直徑；小型直焊管車間平面設計10 / 1910 / 19 d入定徑機入口端鋼管平均直徑。4.2 編制金屬平衡表金屬平衡，編制金屬平衡的目的在于根據設計任務書的要求，參照國內外同類企業(yè)或車間所能達到的先進指標， 考慮本企業(yè)或車間的具體情況確定出為完成年計劃產量所需的投料量。 其任務是： 確定各計算產品的成品率， 編制金屬平衡表。見表 4-1 表 4-1 金屬平衡表序號產品名稱規(guī)格年產量幾何損失工藝損失燒損溶損成品率t t t t t 1 圓管 20 1.5 5 0 0.5 100 0.5 100 96 金屬平衡表是反映在某一定期（通常是一年），制品金屬材料的收支情況。

27、它是編制工廠或車間生產預算與制定計劃的重要數據。同時對于設計工廠或車間的內部運輸與外部運輸， 以及平面布置都極為重要的依據。因此必須在確定產品率及金屬損失的基礎上，編制出各種計算產品的金屬平衡表。成品率是指成品重量與投料量之比的百分數。也就是一噸原料能夠生產出合格產品的重量的百分數。其計算公式是：a（） 100式中a成平率，q投料量， t w金屬的重量， t 成品率乃是一項重要的技術經濟指標，成品率的高地反映了生產組織管理及生產技術水平的高低。 成品率應根據國內外同類企業(yè)實際成品率的情況，結合本設計車間的技術特點及各項產品工藝的計算結果加以確定。影響成品率的因數是各工序的各種損失。金屬損失有以下幾種：1 燒損金屬在高溫下的氧化損失稱為燒損。金屬加熱過程中的燒損與加熱溫度、加熱時間有關。加熱溫度越高，時間越長，燒損越大。2 溶損溶損是指酸、堿洗或化學處理等過程中的溶解損失。3 幾何損失小型直焊管車間平面設計11 / 1911 / 19 幾何損失包括切損（切頭、切尾、切邊）等大塊殘料損失。4 工藝損失指各工序生產中由于設備和工具、 技術操作以及表面介質問題所造成的不符合質量要求的產品。3小型