軋制設計-易拉罐罐料或箔材軋制工藝設計及設計

..鋁合金板帶單機架軋制工藝規(guī)程制定及其輥型設計學院：機電工程學院班級：工程試驗〔材料成型1301班指導老師：黃長清姓名：李喜年學號：0201130113目錄設計題目與要求-----------------------------------------------1注意事項---------------------------------------------------------2材料與軋機選擇-----------------------------------------------3熱軋工藝制度的確定-----------------------------------------51熱軋溫度與鑄坯的加熱---------------------------------------52熱軋壓下制度----------------------------------------------------53道次分配及軋制力計算---------------------------------------74校核咬入能力----------------------------------------------------95確定速度制度----------------------------------------------------96潤滑-----------------------------------------------------------------107輥型設計----------------------------------------------------------11冷軋工藝制度的確定----------------------------------------131道次加工率的分配---------------------------------------------132張力分配----------------------------------------------------------133冷軋速度----------------------------------------------------------134軋制力計算-------------------------------------------------------145潤滑-----------------------------------------------------------------15車間平面布局圖、輥型圖---------------------------------16設計心得總結--------------------------------------------------16參考文獻--------------------------------------------------------16..一、設計題目與要求鋁合金板帶單機架熱軋軋制工藝規(guī)程制定〔優(yōu)化、力能計算與輥型設計——易拉罐罐料〔罐蓋及拉環(huán)、印刷基板等用板帶軋制工藝設計——〔按產品用途2-3人一組,每組員按材料牌號或終軋斷面規(guī)格不同區(qū)分給定數(shù)據(jù)及要求：設計任務在了解產品技術要求,工藝流程、工藝制度〔規(guī)程設計<變形制度、溫度制度、速度制度>〔包括力能參數(shù)計算、、輥型設計的有關專業(yè)知識基礎上,完成：1編制指定材質和指定用途鋁合金板帶產品技術質量要求；2設計編制產品生產工藝流程〔包括工藝布置圖<CAD>；3工藝制度〔規(guī)程設計<包括變形制度、溫度制度、速度制度以及力能參數(shù)計算；4軋制工作輥、支撐輥輥型設計。板帶規(guī)格見表1表1合金牌號軋板寬度軋板厚度〔終軋軋板厚度〔建議產品用途50521600mm2mm600mm拉環(huán)備注：軋機根據(jù)目前常用四輥軋機有關數(shù)據(jù)〔請查找有關設備手冊或設計手冊。附后參考資料僅供參考2、進度安排〔可根據(jù)需要調整3周課題調研、資料查詢與產品技術要求確認,3天工藝流程分析、對比與選擇確定,2天工藝規(guī)程設計〔如有,含模具設計3天工藝圖〔如有,含模具圖繪制5天課程設計報告整理2天3、基本要求每個學生要求獨立完成工藝流程、規(guī)程設計,掌握工藝設計的基本內容、基本步驟和方法,熟練使用AutoCAD進行工程圖的繪制,具體要求：獨立完成自己所負責的內容；熟練收集查閱文獻資料；綜合運用所學的專業(yè)知識進行設計計算；要求完成裝配圖及零件圖,或工藝平面布置圖、輥型圖；熟悉計算機繪圖、文字及圖表處理；完成設計報告〔設計說明書,要求文字流暢、結構明晰；〔5000字嚴格按照課程設計進度和教師要求,高質量完成課程設計工作。4、考核每位學生交一份完整的工藝設計報告〔打印,含圖紙〔70%,平時成績〔30%二、注意事項1、設計說明書的內容設計計算說明書的內容視設計任務而定,設計內容大致包括：目錄〔標題及頁次；設計任務書；方案的比較與擬定〔簡要說明附方案簡圖；工藝方案與力能參數(shù)計算；設計需要的其他有關計算與說明；參考資料〔資料的編號[x]及書名、作者、出版單位、出版年月說明書還可以包括一些其他技術說明,如工藝過程或設備〔模具、工裝等的注意事項,將采取的重要措施：工藝過程的潤滑方法和潤滑劑的選擇,散熱和冷卻……。2、其他要求計算說明書用A4或16開紙并加上封面裝訂成冊,要求計算正確．論述清楚,文字精煉,插圖簡明,書寫整潔。〔1計算部分的書寫,首先列出用文字符號表達的計算公式,再代入各文字符號的數(shù)值〔不作任何運算和簡化,最后寫下計算結果〔標明單位、注意單位的統(tǒng)一,并且寫法應一致,即全用漢字或全用符號,不要混用。〔2對所引用的計算公式和數(shù)據(jù),應注明來源--參考資料的編號和頁次?！?>對計算結果,應有簡短的結論,例如,關于強度計算中應力計算的結論"低于許用應力"、"在〔規(guī)定范圍內"等,也可用不等式表式。如計算結果與實際所取之值相差較大,應作簡短的解釋,說明原因?！?計算部分可用校核形式書寫。〔5為了清楚說明計算內容,應附有必要的插圖例如,方案簡圖、結構簡圖、受力圖、彎矩和扭矩圖等。在方案簡圖中對設備、部件或局部系統(tǒng)等應統(tǒng)一編號,以便在計算中稱呼或作注腳之用〔注意在全部計算中所使用的符號和注腳,必須前后一致,不要混亂?！?對每一自成單元的內容：都應有大小標題,使其醒目突出?！?所選主要參數(shù)、尺寸和規(guī)格以及主要的計算結果等,可寫在每頁右側留出的約25mm寬的長框內,或集中寫于相應的計算之中也可采用表格形式；例如工藝參數(shù)和力能參數(shù)等一類數(shù)據(jù)可列表寫出。3、繪制圖紙工作●圖紙是設計的最終產品,是后續(xù)制造、檢驗、裝配和制訂工藝規(guī)程所依托的基本技術文件。它反映設計者的設計意圖。裝配圖〔包括設備或機器裝配圖、模具裝配圖要反映總體關系和各個關聯(lián)部分的銜接,要注明裝配關系〔配合尺寸、裝配公差等,以及設計的設備或模具形位之間的關系,特別是影響設計產品使用或運行精度的位置尺寸關系。●零件工作圖是零件制造、檢驗和制訂工藝規(guī)程的基本技術文件。它既要反映出設計意圖,又要考慮到制造的可能性和合理性。因此零件工作圖應包括制造和檢驗零件所需全部內容,如圖形、尺寸及其公差、表面粗糙度、形位公差、對材料及熱處理的說明及其他技術要求、標題欄等。●每個零件必須單獨繪制在一個標準圖幅中,合理安排視圖,盡量采用1：1比例尺,用各種視圖把零件各部分結構形狀及尺寸表達清楚。對于細部結構<如環(huán)形槽、圓角等>如有必要可用放大的比例尺另行表示。●零件的基本結構及主要尺寸應與裝配圖一致,不應隨意更改。如必須更改,應對裝配圖作相應的修改?！駱俗⒊叽鐣r要選好基準面,標出足夠的尺寸而不重復,并且要便于零件的加工制造、應避免在加工時作任何計算。大部分尺寸最好集中標注在最能反映零件特征的視圖上?！窳慵乃斜砻娑紤⒚鞅砻娲植诙鹊燃?如較多表面具有同樣粗糙度等級,可集中在圖紙右上角標注、并加"其他"字樣,但只允許就一個粗糙度如此標注。粗糙度等級的選擇,可參看有關手冊,在不影響正常工作的情況下,盡量取低的等級?！窳慵ぷ鲌D上要標注必要的形位公差。它是評定零件質量的重要指標之一,其具體數(shù)值及標注方法可參考有關手冊和圖冊。此外,還要在零件工作圖上提出必要的技術要求、它是在圖紙上不便用圖形或符號表示,而在制造時又必須保證的條件和要求。在圖紙右下角應畫出標題欄〔見國家標準。材料與軋機選擇材料表25052鋁合金的化學成分及其配比SiFeCuMnMg其他元素其他雜質Al0.250.400.100.102.2~2.8Zn0.10Cr0.15~0.350.15余量選用錠坯600mm*1600mm其屈服強度σ=200~230Mpa軋機因為目標板帶厚度為2mm,需要冷軋和熱軋,先用1+4熱連軋機把板帶軋至厚度為4mm,再冷軋至2mm,以下是軋機選擇。表3熱軋機參數(shù)軋機型式四輥可逆式熱軋機或1+4熱連軋機軋機規(guī)格粗軋Φ930mm/φ1500mm/2100mm精軋Φ750mm/φ1500mm/2100mm軋制材料〔如上表1xxx~6xxx系列合金來料厚度范圍〔如上表來料寬度范圍1060mm~2060mm來料卷外徑范圍Φ610mm~2500mm來料最大卷重22000kg成品厚度〔如上表成品寬度范圍1060mm~2060mm成品最大外徑Φ2500mm成品最小外徑Φ1200mm軋制速度基速/最大速度：0~240/600m/min-1；基速/最大速度：0~600/1500m/min-1軋制力20000KN主傳動電機功率4x1500KW工作輥Φ510mmx2350mm支撐輥Φ1350mmx2300mm軋制方向〔站在操作側看帶材前進方向從右至左開卷機張力范圍低速：15000~150000高速：6000~60000開卷機電機功率/轉速2x665KW/1100r/min卷取機張力〔兩臺電機低速：24400~19500KN高速：9750~7800KN卷取機電機功率/轉速2x1000KW/1100r/min工藝潤滑油量8000L?min-1機列外形32mx21mx4.65m表4冷軋機參數(shù)軋機型式四輥可逆式冷軋機軋機規(guī)格Φ510mm/φ1350mm/2300mm軋制材料〔如上表1xxx~6xxx系列合金來料厚度范圍〔如上表來料寬度范圍1060mm~2060mm來料卷外徑范圍Φ610mm~2500mm來料最大卷重22000kg成品厚度〔如上表成品寬度范圍1060mm~2060mm成品最大外徑Φ2500mm成品最小外徑Φ1200mm軋制速度基速/最大速度：0~240/600m/min-1；基速/最大速度：0~600/1500m/min-1軋制力20000KN主傳動電機功率4x1500KW工作輥Φ510mmx2350mm支撐輥Φ1350mmx2300mm軋制方向〔站在操作側看帶材前進方向從右至左開卷機張力范圍低速：15000~150000高速：6000~60000開卷機電機功率/轉速2x665KW/1100r/min卷取機張力〔兩臺電機低速：24400~19500KN高速：9750~7800KN卷取機電機功率/轉速2x1000KW/1100r/min工藝潤滑油量8000L?min-1機列外形32mx21mx4.65m熱軋工藝制度的確定1熱軋溫度與鑄錠的加熱〔1熱軋溫度熱軋溫度一般包括開軋溫度和終軋溫度。合金的平衡相圖、塑性圖、變形抗力圖、第二類再結晶圖確定熱軋開軋溫度范圍的依據(jù)。熱軋的終軋溫度是根據(jù)合金的第二類再結晶圖確定的,鋁和鋁合金再熱軋開坯軋制時的終軋溫度一般控制在再結晶溫度以上。根據(jù)表5,5052系列合金熱粗軋的開軋溫度為450~510,終軋溫度為350~420,熱精軋的開軋溫度為350~420,終軋溫度為250~300.表55052鋁合金熱軋開軋和終軋溫度熱粗軋溫度熱精軋溫度開軋溫度終軋溫度開軋溫度終軋溫度450~510350~420350~420250~300<2>錠坯加熱絕大多數(shù)金屬熱軋前都要加熱,加熱制度包括加熱溫度,加熱時間及爐內氣氛。1加熱溫度應滿足熱軋溫度的要求。實際生產過程中,為補償對出爐后的溫降,通常金屬在爐內溫度應高于熱軋溫度。鋁合金高溫下易與工具粘合,故加熱溫度也不能太高,綜合考慮這些因素后一般取加熱溫度380℃-420℃。2加熱時間包括升溫和均熱時間。應綜合考慮鋁合金的導熱特性,錠坯尺寸,加熱設備的傳熱方式及裝料方法等因素。按經驗公式計算：t=<12－20>①注：t-錠坯加熱時間〔minH-鑄錠厚度〔㎜鋁合金宜取最大值,故t=20×=489.9min2熱軋壓下制度西姆斯公式普遍適用于熱軋,其理論公式：②式中：——軋制力N；B——軋件寬度mm；——考慮接觸弧上摩擦力造成應力狀態(tài)的影響系數(shù)；Lc——考慮壓扁后的軋輥與軋件接觸弧的水平投影長mm；K——決定金屬材料化學成分以及變形的物理條件－變形溫度、變形速度及變形程度的金屬變形阻力K=1.15；KT——前后張力對軋制力的影響系數(shù)；由以上公式可知平均單位壓力：③1計算時用西姆斯公式的簡化公式克林特里公式④其中⑤2K可以按照粗軋時的計算方法計算,數(shù)據(jù)如前表3KT按下式計算⑥4接觸弧投影長度計算：一般以為接觸弧長度水平投影長度為⑦為了方便計算,西姆斯把Qp與R/h和ε的關系繪成曲線,如圖1所示,根據(jù)R/h和ε的值便可查出Qp值,從而就可以求出平均單位壓力和總壓力。圖1Qp與R/h和ε的關系曲線3道次分配及軋制力計算〔1軋制規(guī)程制定本設計根據(jù)坯料厚度為600mm,成品厚度為4mm,取各道次的平均延伸系數(shù)為1.23。⑧根據(jù)公式：其中,N---軋制道次N=20.2,所以總軋制道次為20道次。根據(jù)前述各項數(shù)據(jù)制定5052鋁合金熱軋軋制規(guī)程。熱粗軋開軋溫度：470±10℃熱粗軋終軋目標厚度：47熱粗軋終軋溫度：370±10℃熱精軋開軋溫度：370±10℃熱精軋終軋溫度：270±10℃熱精軋目標厚度：4表6熱粗軋軋制壓下規(guī)程軋制道次軋前厚/mm軋后厚/mm壓下量/mm道次加工率1600587132.22587567203.43567535325.64535499366.75499461387.66461423388.27423385389.083853463910.193463073911.3103072683912.7112682293914.6122291913816.6131911533820.4141531153824.815115793631.31679473240.5熱精軋軋制壓下規(guī)程1747272042.61827151244.419158746.72084450〔2各道次軋制力分配1第一道次道次坯料咬入,根據(jù)穩(wěn)定軋制咬入條件,確定允許的最大壓下量,道次的壓下量符合穩(wěn)定咬入條件,變形率ε,根據(jù)西姆斯計算公式,K=1.15QUOTE用克林特里公式計算⑨KN⑩以后各道次軋制力計算與第一道次類似,后面的各道次軋制力分別如下表表7道次12345678910軋制力13338133601339713451135181359913686138141396214150道次11121314151617181920軋制力143971473115207159541724219761248113413346352519414校核咬入能力鋁合金熱軋咬入角范圍為51°-22°,由公式：,算得：各道次最大咬入角α≈9.31,故校核通過。5確定速度制度粗軋速度制度粗軋為保證咬入,采用升速軋制。根據(jù)經驗資料,取平均加速度a=40rpm/s,平均減速度b=60rpm/s。由于咬入能力很富裕故可采用穩(wěn)定高速咬入,考慮到粗軋生產能力與精軋生產能力得匹配問題,確定粗軋速度如下：咬入速度為n1=40rpm/s,拋出速度為n2=20rpm/s〔2粗軋軋制延續(xù)時間：每道次延續(xù)時間,其中為間隙時間,為純軋制時間,設v1為t1時間內的軋制速度,v2為t2時間內的平均速度,則,<D取平均值>減速時間,減速段長,穩(wěn)定軋制段長,。軋制第一二道次時,以第一架為計算標準,n1=30rpm/s,n2=20rpm/s按照以上公式可求得粗軋各道次軋制時間。表8粗軋各道次軋制時間道次123456789軋制時間7.010.013.812.817.419.926.935.942.5道次10111213141516軋制時間49.958.769.175.381.389.997.9由于單架粗軋機布置,間隙時間可以忽略。<3>精軋速度制度確定確定精軋速度制度包括：確定末架的穿帶速度和最大軋制速度；計算各架速度及調速范圍；選擇加減速度等。精軋末架的軋制速度決定著軋機的產量和技術水平。確定末架軋制速度時,應考慮軋件頭尾溫差及鋼種等,一般薄帶鋼為保證終軋溫度而用高的軋制速度；軋制寬度大及鋼質硬的帶鋼時,應采用低的軋制速度。本設計典型產品4mm,故終軋速度設定為12m/s左右。末架穿帶速度在10m/s左右,帶板厚度小,其穿帶速度可高些。穿帶速度的設定可有以下三種方式：=1\*GB3①當選用表格時,按標準表格進行設定；=2\*GB3②采用數(shù)字開關方式時,操作者用設定穿帶速度的數(shù)字開關進行設定,此時按鍵值即為穿帶速度；=3\*GB3③其它各架軋制速度的確定：當精軋機末架軋制速度確定后,根據(jù)秒流量相等的原則,各架由出口速度確定軋件入口速度。根據(jù)各架軋機出口速度和前滑值求出各架軋輥線速度和轉速。各道軋件速度的計算：已預設末架出口速度為12m/s由經驗向前依次減小以保持微張力軋制〔依據(jù)經驗設前一架出口速度是后一架入口速度的95%依據(jù)秒流量相等得：根據(jù)以上公式可依次計算得：表9各道次精軋速度的確定道次1234入口速度0.861.563.16.23出口速度1.482.945.92126潤滑1>冷卻潤滑劑的作用是：減少摩擦,降低能耗：冷卻軋輥,控制輥型,改善版型；防止粘輥,改善產品表面質量；減少輥面磨損及龜裂,增加軋輥使用壽命。2>熱軋冷卻潤滑劑的要求是：潤滑油閃點高,高溫潤滑性好；較高的油膜強度；有較高比熱,冷卻性好；乳液存放穩(wěn)定性好；不腐蝕軋件和軋輥；成本低,使用管理方便,對環(huán)境污染小。3>該設計潤滑采用熱軋乳化液潤滑,可以選用由4.0-4.5%的司班、15-17%的洗滌劑和機油組成的水包油潤滑劑,該潤滑劑性能穩(wěn)定,使用周期長,洗滌性好。7輥型設計冷軋工藝制度的確定道次加工率的分配表10坯料厚度/mm成品厚度/mm軋制道次厚度厚下量總壓下量備注h0/mmh1/mm△h/mm∑/%△H總/mm∑總/%42143.20.8200.820中間退火23.22.60.618.81.43532.62.00.623.12.050張力分配根據(jù)經驗,張力值的計算公式如下：前張力qh1=〔1x10MPa后張力qh0=〔0x10MPa具體情況如下表表11道次123前張力37.541.144.7后張力232730冷軋速度根據(jù)經驗值,出口速度為20m/s,利用前滑值求軋輥速度：表12冷軋速度表道次123冷軋速度r/min5