軋制設(shè)計(jì)-易拉罐罐料或箔材軋制工藝設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)

..鋁合金板帶單機(jī)架軋制工藝規(guī)程制定及其輥型設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院班級：工程試驗(yàn)〔材料成型1301班指導(dǎo)老師：黃長清姓名：李喜年學(xué)號：0201130113目錄設(shè)計(jì)題目與要求-----------------------------------------------1注意事項(xiàng)---------------------------------------------------------2材料與軋機(jī)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(jì)算---------------------------------------74校核咬入能力----------------------------------------------------95確定速度制度----------------------------------------------------96潤滑-----------------------------------------------------------------107輥型設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------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(jì)算-------------------------------------------------------145潤滑-----------------------------------------------------------------15車間平面布局圖、輥型圖---------------------------------16設(shè)計(jì)心得總結(jié)--------------------------------------------------16參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------16..一、設(shè)計(jì)題目與要求鋁合金板帶單機(jī)架熱軋軋制工藝規(guī)程制定〔優(yōu)化、力能計(jì)算與輥型設(shè)計(jì)——易拉罐罐料〔罐蓋及拉環(huán)、印刷基板等用板帶軋制工藝設(shè)計(jì)——〔按產(chǎn)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(shè)計(jì)任務(wù)在了解產(chǎn)品技術(shù)要求,工藝流程、工藝制度〔規(guī)程設(shè)計(jì)<變形制度、溫度制度、速度制度>〔包括力能參數(shù)計(jì)算、、輥型設(shè)計(jì)的有關(guān)專業(yè)知識基礎(chǔ)上,完成：1編制指定材質(zhì)和指定用途鋁合金板帶產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量要求；2設(shè)計(jì)編制產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程〔包括工藝布置圖<CAD>；3工藝制度〔規(guī)程設(shè)計(jì)<包括變形制度、溫度制度、速度制度以及力能參數(shù)計(jì)算；4軋制工作輥、支撐輥輥型設(shè)計(jì)。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(chǎn)品用途50521600mm2mm600mm拉環(huán)備注：軋機(jī)根據(jù)目前常用四輥軋機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)〔請查找有關(guān)設(shè)備手冊或設(shè)計(jì)手冊。附后參考資料僅供參考2、進(jìn)度安排〔可根據(jù)需要調(diào)整3周課題調(diào)研、資料查詢與產(chǎn)品技術(shù)要求確認(rèn),3天工藝流程分析、對比與選擇確定,2天工藝規(guī)程設(shè)計(jì)〔如有,含模具設(shè)計(jì)3天工藝圖〔如有,含模具圖繪制5天課程設(shè)計(jì)報(bào)告整理2天3、基本要求每個(gè)學(xué)生要求獨(dú)立完成工藝流程、規(guī)程設(shè)計(jì),掌握工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、基本步驟和方法,熟練使用AutoCAD進(jìn)行工程圖的繪制,具體要求：獨(dú)立完成自己所負(fù)責(zé)的內(nèi)容；熟練收集查閱文獻(xiàn)資料；綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)算機(jī)繪圖、文字及圖表處理；完成設(shè)計(jì)報(bào)告〔設(shè)計(jì)說明書,要求文字流暢、結(jié)構(gòu)明晰；〔5000字嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)進(jìn)度和教師要求,高質(zhì)量完成課程設(shè)計(jì)工作。4、考核每位學(xué)生交一份完整的工藝設(shè)計(jì)報(bào)告〔打印,含圖紙〔70%,平時(shí)成績〔30%二、注意事項(xiàng)1、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的內(nèi)容視設(shè)計(jì)任務(wù)而定,設(shè)計(jì)內(nèi)容大致包括：目錄〔標(biāo)題及頁次；設(shè)計(jì)任務(wù)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(jì)算；設(shè)計(jì)需要的其他有關(guān)計(jì)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(shù)說明,如工藝過程或設(shè)備〔模具、工裝等的注意事項(xiàng),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(jì)算說明書用A4或16開紙并加上封面裝訂成冊,要求計(jì)算正確．論述清楚,文字精煉,插圖簡明,書寫整潔?！?計(jì)算部分的書寫,首先列出用文字符號表達(dá)的計(jì)算公式,再代入各文字符號的數(shù)值〔不作任何運(yùn)算和簡化,最后寫下計(jì)算結(jié)果〔標(biāo)明單位、注意單位的統(tǒng)一,并且寫法應(yīng)一致,即全用漢字或全用符號,不要混用?！?對所引用的計(jì)算公式和數(shù)據(jù),應(yīng)注明來源--參考資料的編號和頁次。〔3>對計(jì)算結(jié)果,應(yīng)有簡短的結(jié)論,例如,關(guān)于強(qiáng)度計(jì)算中應(yīng)力計(jì)算的結(jié)論"低于許用應(yīng)力"、"在〔規(guī)定范圍內(nèi)"等,也可用不等式表式。如計(jì)算結(jié)果與實(shí)際所取之值相差較大,應(yīng)作簡短的解釋,說明原因?！?計(jì)算部分可用校核形式書寫?！?為了清楚說明計(jì)算內(nèi)容,應(yīng)附有必要的插圖例如,方案簡圖、結(jié)構(gòu)簡圖、受力圖、彎矩和扭矩圖等。在方案簡圖中對設(shè)備、部件或局部系統(tǒng)等應(yīng)統(tǒng)一編號,以便在計(jì)算中稱呼或作注腳之用〔注意在全部計(jì)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(nèi)容：都應(yīng)有大小標(biāo)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(jì)算結(jié)果等,可寫在每頁右側(cè)留出的約25mm寬的長框內(nèi),或集中寫于相應(yīng)的計(jì)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(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品,是后續(xù)制造、檢驗(yàn)、裝配和制訂工藝規(guī)程所依托的基本技術(shù)文件。它反映設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。裝配圖〔包括設(shè)備或機(jī)器裝配圖、模具裝配圖要反映總體關(guān)系和各個(gè)關(guān)聯(lián)部分的銜接,要注明裝配關(guān)系〔配合尺寸、裝配公差等,以及設(shè)計(jì)的設(shè)備或模具形位之間的關(guān)系,特別是影響設(shè)計(jì)產(chǎn)品使用或運(yùn)行精度的位置尺寸關(guān)系?！窳慵ぷ鲌D是零件制造、檢驗(yàn)和制訂工藝規(guī)程的基本技術(shù)文件。它既要反映出設(shè)計(jì)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(yīng)包括制造和檢驗(yàn)零件所需全部內(nèi)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(shù)要求、標(biāo)題欄等?！衩總€(gè)零件必須單獨(dú)繪制在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)形狀及尺寸表達(dá)清楚。對于細(xì)部結(jié)構(gòu)<如環(huán)形槽、圓角等>如有必要可用放大的比例尺另行表示?！窳慵幕窘Y(jié)構(gòu)及主要尺寸應(yīng)與裝配圖一致,不應(yīng)隨意更改。如必須更改,應(yīng)對裝配圖作相應(yīng)的修改。●標(biāo)注尺寸時(shí)要選好基準(zhǔn)面,標(biāo)出足夠的尺寸而不重復(fù),并且要便于零件的加工制造、應(yīng)避免在加工時(shí)作任何計(jì)算。大部分尺寸最好集中標(biāo)注在最能反映零件特征的視圖上?！窳慵乃斜砻娑紤?yīng)注明表面粗糙度等級,如較多表面具有同樣粗糙度等級,可集中在圖紙右上角標(biāo)注、并加"其他"字樣,但只允許就一個(gè)粗糙度如此標(biāo)注。粗糙度等級的選擇,可參看有關(guān)手冊,在不影響正常工作的情況下,盡量取低的等級。●零件工作圖上要標(biāo)注必要的形位公差。它是評定零件質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,其具體數(shù)值及標(biāo)注方法可參考有關(guān)手冊和圖冊。此外,還要在零件工作圖上提出必要的技術(shù)要求、它是在圖紙上不便用圖形或符號表示,而在制造時(shí)又必須保證的條件和要求。在圖紙右下角應(yīng)畫出標(biāo)題欄〔見國家標(biāo)準(zhǔn)。材料與軋機(jī)選擇材料表25052鋁合金的化學(xué)成分及其配比SiFeCuMnMg其他元素其他雜質(zhì)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(qiáng)度σ=200~230Mpa軋機(jī)因?yàn)槟繕?biāo)板帶厚度為2mm,需要冷軋和熱軋,先用1+4熱連軋機(jī)把板帶軋至厚度為4mm,再冷軋至2mm,以下是軋機(jī)選擇。表3熱軋機(jī)參數(shù)軋機(jī)型式四輥可逆式熱軋機(jī)或1+4熱連軋機(jī)軋機(jī)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(dòng)電機(jī)功率4x1500KW工作輥Φ510mmx2350mm支撐輥Φ1350mmx2300mm軋制方向〔站在操作側(cè)看帶材前進(jìn)方向從右至左開卷機(jī)張力范圍低速：15000~150000高速：6000~60000開卷機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2x665KW/1100r/min卷取機(jī)張力〔兩臺電機(jī)低速：24400~19500KN高速：9750~7800KN卷取機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2x1000KW/1100r/min工藝潤滑油量8000L?min-1機(jī)列外形32mx21mx4.65m表4冷軋機(jī)參數(shù)軋機(jī)型式四輥可逆式冷軋機(jī)軋機(jī)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(dòng)電機(jī)功率4x1500KW工作輥Φ510mmx2350mm支撐輥Φ1350mmx2300mm軋制方向〔站在操作側(cè)看帶材前進(jìn)方向從右至左開卷機(jī)張力范圍低速：15000~150000高速：6000~60000開卷機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2x665KW/1100r/min卷取機(jī)張力〔兩臺電機(jī)低速：24400~19500KN高速：9750~7800KN卷取機(jī)電機(jī)功率/轉(zhuǎn)速2x1000KW/1100r/min工藝潤滑油量8000L?min-1機(jī)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(jié)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(jié)晶圖確定的,鋁和鋁合金再熱軋開坯軋制時(shí)的終軋溫度一般控制在再結(jié)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(shí)間及爐內(nèi)氣氛。1加熱溫度應(yīng)滿足熱軋溫度的要求。實(shí)際生產(chǎn)過程中,為補(bǔ)償對出爐后的溫降,通常金屬在爐內(nèi)溫度應(yīng)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(shí)間包括升溫和均熱時(shí)間。應(yīng)綜合考慮鋁合金的導(dǎo)熱特性,錠坯尺寸,加熱設(shè)備的傳熱方式及裝料方法等因素。按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：t=<12－20>①注：t-錠坯加熱時(shí)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(yīng)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(xué)成分以及變形的物理?xiàng)l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(jì)算時(shí)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(shí)的計(jì)算方法計(jì)算,數(shù)據(jù)如前表3KT按下式計(jì)算⑥4接觸弧投影長度計(jì)算：一般以為接觸弧長度水平投影長度為⑦為了方便計(jì)算,西姆斯把Qp與R/h和ε的關(guān)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(guān)系曲線3道次分配及軋制力計(jì)算〔1軋制規(guī)程制定本設(shè)計(jì)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(xiàng)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(biāo)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(biāo)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(jì)算公式,K=1.15QUOTE用克林特里公式計(jì)算⑨KN⑩以后各道次軋制力計(jì)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(jīng)驗(yàn)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(chǎn)能力與精軋生產(chǎn)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(shí)間：每道次延續(xù)時(shí)間,其中為間隙時(shí)間,為純軋制時(shí)間,設(shè)v1為t1時(shí)間內(nèi)的軋制速度,v2為t2時(shí)間內(nèi)的平均速度,則,<D取平均值>減速時(shí)間,減速段長,穩(wěn)定軋制段長,。軋制第一二道次時(shí),以第一架為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),n1=30rpm/s,n2=20rpm/s按照以上公式可求得粗軋各道次軋制時(shí)間。表8粗軋各道次軋制時(shí)間道次123456789軋制時(shí)間7.010.013.812.817.419.926.935.942.5道次10111213141516軋制時(shí)間49.958.769.175.381.389.997.9由于單架粗軋機(jī)布置,間隙時(shí)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(jì)算各架速度及調(diào)速范圍；選擇加減速度等。精軋末架的軋制速度決定著軋機(jī)的產(chǎn)量和技術(shù)水平。確定末架軋制速度時(shí),應(yīng)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(zhì)硬的帶鋼時(shí),應(yīng)采用低的軋制速度。本設(shè)計(jì)典型產(chǎn)品4mm,故終軋速度設(shè)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(shè)定可有以下三種方式：=1\*GB3①當(dāng)選用表格時(shí),按標(biāo)準(zhǔn)表格進(jìn)行設(shè)定；=2\*GB3②采用數(shù)字開關(guān)方式時(shí),操作者用設(shè)定穿帶速度的數(shù)字開關(guān)進(jìn)行設(shè)定,此時(shí)按鍵值即為穿帶速度；=3\*GB3③其它各架軋制速度的確定：當(dāng)精軋機(jī)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(jī)出口速度和前滑值求出各架軋輥線速度和轉(zhuǎn)速。各道軋件速度的計(jì)算：已預(yù)設(shè)末架出口速度為12m/s由經(jīng)驗(yàn)向前依次減小以保持微張力軋制〔依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)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(jì)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(chǎn)品表面質(zhì)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(diǎn)高,高溫潤滑性好；較高的油膜強(qiáng)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(shè)計(jì)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(jī)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(shè)計(jì)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(jīng)驗(yàn),張力值的計(jì)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(jīng)驗(yàn)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