1、 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 1 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一授课教师：彭良贵授课教师：彭良贵压力加工车间设计课程压力加工车间设计课程 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 2 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一第第6 6章章 工艺计算与金属平衡工艺计算与金属平衡 6.1 轧制、挤压、拉拔工艺计算轧制、挤压、拉拔工艺计算 6.2 编制生产工艺流程定额卡编制生产工艺流程定额卡 6.3 编制金属平衡表编制金属
2、平衡表 本章主要内容：本章主要内容：Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 3 NEUNEU原料成品2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 工艺计算工艺计算 工艺计算的目的：工艺计算的目的：产品方案生产方案生产工艺流程主要设备辅助设备辅助设备 设备校核、优化选型设备校核、优化选型 确定产品的具体确定产品的具体工艺规程工艺规程和和工艺参数工艺参数 制订各种消耗定额制订各种消耗定额 工艺规程工艺规程指加工件材质、尺寸、形状及各指加工件材质、尺寸、形状及各加工道次被加工件的形状、尺寸变化等；加工道次被加工件的形状、尺寸
3、变化等；工艺参数工艺参数是指力、温度、速度及表面介质是指力、温度、速度及表面介质等条件。等条件。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 4 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.1.1 6.1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 轧制规程的核心是变形规程（压下规程或压下制度），其制订过程轧制规程的核心是变形规程（压下规程或压下制度），其制订过程必然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定，这必然离不开温度制度、速度制度、张力制度和辊型制度的确定，这些参数的选择，应符合实际，可根据同类工厂的实际情况加以确定
4、，些参数的选择，应符合实际，可根据同类工厂的实际情况加以确定，并作必要的计算。并作必要的计算。在此，着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容，以确定设备在此，着重介绍与设备校核相关的轧制工艺计算内容，以确定设备选择是否合适。选择是否合适。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 5 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 A、最大咬入角校核、最大咬入角校核 接触角接触角 （）01cos11hhhDD 式中：式中：hmax为道次最大压下量；为道次最大压下量；Dmin为工
5、作辊最小辊径；为工作辊最小辊径；y为允许咬入角，热轧按轧制速度查有关资料确定。为允许咬入角，热轧按轧制速度查有关资料确定。冷轧按润滑条件确定：冷轧按润滑条件确定：式中式中:R工作辊最小半径，工作辊最小半径，f摩擦系数摩擦系数变形区基本参数变形区基本参数maxmin(1 cos)yhD2maxminhRf Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 6 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一B、热轧时的温降计算、热轧时的温降计算终轧温度对轧制过程的稳定性及材料微观组织及力学性能都有深刻的终轧温度对轧制过程的稳定性及材料
6、微观组织及力学性能都有深刻的影响，道次间温降的确定，可采用实测、经验公式与理论公式计算。影响，道次间温降的确定，可采用实测、经验公式与理论公式计算。pQK FtqhpQTTTCG式中：式中：K：热量损失系数，：热量损失系数，kJ/(m2.s)（查手册）（查手册）Fp：该道次轧件平均散热面积，：该道次轧件平均散热面积，m2；t：该道次的散热时间（轧制时间：该道次的散热时间（轧制时间+间隙时间）间隙时间）Tq，Th：道次前后轧件温度，：道次前后轧件温度，Cp：轧件比热，：轧件比热，J/(kg.)G：轧件重量，：轧件重量，kg轧件在该道次的热量损失（轧件在该道次的热量损失（J）：）：zjttt于是，
7、道次温降于是，道次温降()：而：而：6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 7 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 C、轧制力计算、轧制力计算典型的轧制力计算公式：典型的轧制力计算公式：热轧中厚板热轧中厚板：斋藤公式，西姆斯公式或志田茂公式斋藤公式，西姆斯公式或志田茂公式等等 热轧薄板带：热轧薄板带：西姆斯公式或志田茂公式西姆斯公式或志田茂公式等等 冷轧板带：冷轧板带：斯通公式，斯通公式，Bland-Fort公式
8、或公式或Hill公式公式等等 型钢，钢管：型钢，钢管：艾克隆德公式艾克隆德公式等。等。轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机轧制力参数在轧机牌坊设计、轧制规程制订、轧机和轧辊校核、电机选型等方面都有广泛的应用。选型等方面都有广泛的应用。pPPBRh计算轧制力：计算轧制力：yPP轧制力校核：轧制力校核：Pp：接触面积上的平均单位压力，：接触面积上的平均单位压力，MPa；（可采用理论计算或经验法计算）（可采用理论计算或经验法计算）B：轧件宽度，：轧件宽度，mm；R：轧辊半径，：轧辊半径，mm；h：道次绝对压下量，：道次绝对压下量，mm；Py：轧机的最大允许压力，：轧机的最大允
9、许压力，kN。（由轧辊的强度确定）（由轧辊的强度确定）Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 8 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 D、轧辊强度、轧辊强度校核校核（四辊轧机工作辊传动为例）（四辊轧机工作辊传动为例）maxmax333()()5(2)482240.10.14zyzyzyyzzzPLlLLlLPPLlMWDDDn 支撑辊最大允许压力支撑辊最大允许压力Pzy支撑辊辊身的最大弯曲应力支撑辊辊身的最大弯曲应力max：345(2)zyzyDPLl其中：其中
10、：Dz、L、l：分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度，：分别为支撑辊辊身直径、辊身长度和辊颈的长度，mmW：支撑辊抗弯模量，：支撑辊抗弯模量，mm3Mmax：支撑辊辊身最大弯曲力矩：支撑辊辊身最大弯曲力矩y:支撑辊的最大允许弯曲应力，支撑辊的最大允许弯曲应力，MPa Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 9 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 max335220.12zjzjyzzPlPlddn 支撑辊辊颈最大允许压力支撑辊辊颈最大允许压力Pzj支撑辊辊
11、颈的最大弯曲应力支撑辊辊颈的最大弯曲应力max：325zyzjdPl其中：其中：dz为支撑辊辊颈直径，为支撑辊辊颈直径，mm Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 10 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 maxmaxmax30.5()0.2ggyzmkzygjgjDPR hdMDWd工作辊的最大扭曲应力工作辊的最大扭曲应力max：3max25()gjygygzmzdPDR hdD其中：其中：R、Dg：分别为工作辊辊身半径和直径，：分别为工作辊辊身半径和直径，
12、mmWgj：工作辊辊颈的抗弯模量，：工作辊辊颈的抗弯模量，mm3Mkmax：工作辊的最大扭曲力矩：工作辊的最大扭曲力矩y:工作辊的最大允许扭曲应力，工作辊的最大允许扭曲应力，Mpa：摩擦系数：摩擦系数hmax：工作辊的最大压下量：工作辊的最大压下量n 工作辊最大允许压力工作辊最大允许压力Pgy Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 11 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 maxmaxmax30.5()0.2ggtzmkzygtgtDPR hdMDWd3max
13、25()gtygtgzmzdPDR hdD其中：其中：Wgt：工作辊辊头的抗弯模量，：工作辊辊头的抗弯模量，mm3 dgt：工作辊辊头直径，：工作辊辊头直径，mmn 工作辊辊头最大允许压力工作辊辊头最大允许压力Pgt Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 12 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 E、转矩的计算、转矩的计算电机轴上的转矩电机轴上的转矩M：zjdmkdMMMMMMMi其中：其中：Mj：静力矩，：静力矩，kN.mMd：动力矩，：动力矩，kN.mMz
14、：轧制力矩，：轧制力矩，kN.mi：轧辊与电机间的传动比：轧辊与电机间的传动比Mm：摩擦力矩，：摩擦力矩，kN.mMk：空转力矩，：空转力矩，kN.m 轧制力矩：用于使轧件塑性变形所需之力矩；轧制力矩：用于使轧件塑性变形所需之力矩；摩擦力矩：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩；摩擦力矩：克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩；空转力矩：克服空转时的摩擦力矩；空转力矩：克服空转时的摩擦力矩；动力矩：克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力；动力矩：克服轧辊非匀速转动时产生的惯性力；Northeastern UniversityNortheastern University，N
15、EUNEU 13 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 轧制力矩轧制力矩Mz在转动轧辊所需的力矩中，轧制力矩是最主要的。其值为轧件对轧辊在转动轧辊所需的力矩中，轧制力矩是最主要的。其值为轧件对轧辊的垂直压力的垂直压力P P与力臂与力臂a a之乘积。之乘积。1.1.单位压力曲线；单位压力曲线；2.2.单位压力图形重心线单位压力图形重心线111222()22()zppzppzzppgMPaPLPBLLMP BRhDMP BRhD1/aL力臂系数：力臂系数：其中：其中：Pp：轧制变形区平均单位压力，：轧制变形区平均单位压力，Mpa；
16、Bp：轧制变形区轧件平均宽度，：轧制变形区轧件平均宽度，m；L1：变形区接触弧长，：变形区接触弧长，m（4Hi轧机轧机支撑辊传动时）支撑辊传动时）Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 14 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 摩擦力矩摩擦力矩Mm式中，式中，：轧辊轴承摩擦系数：轧辊轴承摩擦系数 djm：轧辊辊颈的摩擦直径，：轧辊辊颈的摩擦直径，m14()22jmmjmdPMP d12mmmMMMi对二辊轧机而言（上对二辊轧机而言（上/下辊，传动侧下辊，传动
17、侧/操作侧共计操作侧共计4个轴承）：个轴承）：Mm1：轧辊轴承中的摩擦力矩：轧辊轴承中的摩擦力矩 Mm2：传动机构诸如减速机、齿轮机座中的摩擦力矩：传动机构诸如减速机、齿轮机座中的摩擦力矩 轧辊轴承中的摩擦力矩轧辊轴承中的摩擦力矩Mm1：Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 15 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 对对四四辊辊轧机而言轧机而言：轧制：轧制时的总压力主要为支撑辊所承受，故此时时的总压力主要为支撑辊所承受，故此时摩擦力主要发生在支撑辊的轴承中。此
18、摩擦力对支撑辊的旋转所摩擦力主要发生在支撑辊的轴承中。此摩擦力对支撑辊的旋转所形成的阻力矩为：形成的阻力矩为：1mzzzzjmMP d12/2zzzjmmzmzzPdMFDD于是，作用在支撑辊与工作辊间的摩擦力：于是，作用在支撑辊与工作辊间的摩擦力：受此摩擦力作用而形成对工作辊旋转的阻力矩为：受此摩擦力作用而形成对工作辊旋转的阻力矩为：12ggmgmzzzjmzDDMFPdD因此：对工作辊传动的因此：对工作辊传动的4Hi轧机：轧机：1gmzzzjmzDMPdD式中，式中，zz：支撑辊辊颈轴承的摩擦系数：支撑辊辊颈轴承的摩擦系数 dzjm：支撑辊辊颈的摩擦直径，：支撑辊辊颈的摩擦直径，m对支撑辊
19、传动的对支撑辊传动的4Hi轧机：轧机：1mzzzjmMPd Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 16 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 传动机构中的摩擦力矩传动机构中的摩擦力矩Mm2：12:(1):zmmMMMi121(1)zmmMMMi式中，式中，为传动机构效率，即从主电机到为传动机构效率，即从主电机到轧机的传动效率。轧机的传动效率。最终换算到主电机轴上的总的摩擦力矩为：最终换算到主电机轴上的总的摩擦力矩为：111211(1)1(1)mmzmmmmzmM
20、MMMMMiiiMMMii Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 17 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 空转力矩空转力矩Mk指空载转动轧机所需的力矩，通常可根据转动部分（如轧辊、联接轴、指空载转动轧机所需的力矩，通常可根据转动部分（如轧辊、联接轴、人字齿轮、飞轮等）的重量和在轴承中的摩擦圆半径来计算：人字齿轮、飞轮等）的重量和在轴承中的摩擦圆半径来计算：()/2nkknnnndMMGi式中：式中：n n：转动部件在支撑轴承中的摩擦系数；：转动部件在支撑
21、轴承中的摩擦系数；d dn n：转动部件被支撑于轴承中的轴颈直径，：转动部件被支撑于轴承中的轴颈直径，m m；G Gn n：转动部件的重量；：转动部件的重量；i in n：电机与该部件间的传动比；：电机与该部件间的传动比；通常按经验公式来确定：通常按经验公式来确定：(0.065 0.10)kHMM其中，其中，MH为电机额定转矩，为电机额定转矩，kN.mkN.m，新式轧机取下限，旧式轧机取上限。新式轧机取下限，旧式轧机取上限。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 18 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.1
22、6.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 动力矩动力矩Md当轧机轧制速度变化时，便产生了克服惯性力的动力矩。当轧机轧制速度变化时，便产生了克服惯性力的动力矩。22375375dGDGDdnMdt式中，式中，GDGD2 2为折合到电机轴上的各部分转动惯量之和，为折合到电机轴上的各部分转动惯量之和，kN.mkN.m2 2；G G为转动部分的重量，为转动部分的重量，N N；D D为转动部分之惯性直径，为转动部分之惯性直径，m m；dndn/dtdt=为电机轴上的转动角加速度，为电机轴上的转动角加速度，r/r/（min.smin.s）。）。电机的转动惯量可由产品样本或电机铭牌查得。电机的转动惯量
23、可由产品样本或电机铭牌查得。电机的转动惯量电机的转动惯量 2motorGD22motorGDGD2WRGD2BURGD2materialGD Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 19 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 折合到电机轴上的支撑辊的转动惯量折合到电机轴上的支撑辊的转动惯量 2BURGD22222222(/)zzBURzdzdzzzggdzggdGDGDGDGDiiii222212()4gzzzgdDDL DDi式中：式中：izg：支撑辊对工作辊的
24、传动比（：支撑辊对工作辊的传动比（i=Dz/Dg）igd：工作辊对电机的传动比：工作辊对电机的传动比：轧辊的密度：轧辊的密度L：支撑辊的辊身长度：支撑辊的辊身长度 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 20 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 折合到电机轴上的工作辊的转动惯量折合到电机轴上的工作辊的转动惯量 2WRGD22222221224gggWRgdgdggdgdG DDGDGDL Dii422ggdD Li 折合到电机轴上的轧件的转动惯量折合到电机轴上的
25、轧件的转动惯量 2materialGD2222222364601()jmaterialjdjdjggdggdGGDGDGnini式中，式中，Gj：轧件重量，：轧件重量，t；ng：工作辊的转动速度，：工作辊的转动速度，r/min；v：轧制速度，：轧制速度，m/s Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 21 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 F、电机运行图、电机运行图 静负荷图静负荷图静力矩随时间变化的关系图。静力矩随时间变化的关系图。单独传动的连轧机静负荷图单
26、独传动的连轧机静负荷图单机架可逆式轧机静负荷图单机架可逆式轧机静负荷图可逆式轧机轧制速度与静可逆式轧机轧制速度与静/动动/合成负荷图合成负荷图 动负荷图动负荷图动力矩随时间变化的关系图。动力矩随时间变化的关系图。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 22 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-空载加速阶段空载加速阶段电机转矩：电机转矩：1kjkdMMM电机转速：电机转速：0-0-n nk knk：空载稳定运转时的转速：空载稳定运转时
27、的转速dn/dt=为电机轴上的转动角加速度，为电机轴上的转动角加速度，r/（min.s）空载加速段时间：空载加速段时间：1kkjntn 道次轧制阶段道次轧制阶段-空载稳定运转阶段空载稳定运转阶段电机转矩：电机转矩：kwkMM电机转速：电机转速：n nk k空载稳定运行时间空载稳定运行时间=间隙时间间隙时间 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 23 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-带载加速阶段带载加速阶段电机转矩：电机转矩：1
28、djjdMMM电机转速：电机转速：n nu u-n ndwdw带载加速段时间：带载加速段时间：1dwudjnntnu：轧件咬入时的转速：轧件咬入时的转速ndw：轧制过程中对应某轧制速度：轧制过程中对应某轧制速度时的时的电机电机转速转速 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 24 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-带载减速阶段带载减速阶段电机转矩：电机转矩：2djjdMMM电机转速：电机转速：n ndwdw-n nb b带载减速段
29、时间：带载减速段时间：2dwbdjnntnb：抛出轧件时的转速：抛出轧件时的转速ndw：轧制过程中对应某轧制速度：轧制过程中对应某轧制速度时的时的电机转速电机转速 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 25 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 nu：轧件咬入时的转速：轧件咬入时的转速nb：抛出轧件时的转速：抛出轧件时的转速ndw：轧制过程中对应某轧制速度：轧制过程中对应某轧制速度时的时的电机转速电机转速tdj2：带载减速运转时间，：带载减速运转时间，sL：该道
30、次轧制终了轧件长度，：该道次轧制终了轧件长度，mn 道次轧制阶段道次轧制阶段-带载稳定轧制阶段带载稳定轧制阶段电机转矩：电机转矩：dwjMM电机转速：电机转速：n ndwdw带载稳定轧制时间：带载稳定轧制时间：12601()22udwdwbdwdjdjgdwdwnnnnLtttD nn Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 26 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 n 道次轧制阶段道次轧制阶段-空载减速阶段空载减速阶段电机转矩：电机转矩：2kjkdMMM电机转
31、速：电机转速：n nk k-0-0空载减速时间：空载减速时间：2kkjnt Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 27 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 当电机转速当电机转速n n超过基本转速超过基本转速n nh h时，电机转矩用当量转矩来表示。时，电机转矩用当量转矩来表示。n 当量转矩当量转矩dhnMMn dhvMMv 或或M：该道次上的电机转矩：该道次上的电机转矩n，nh：该道次上的电机转速和基本转速：该道次上的电机转速和基本转速v，vh：该道次上的轧制
32、速度与基本速度：该道次上的轧制速度与基本速度当电机转速：当电机转速：n nk k-n nh h 或或 n nh h-n nk khknnt其升速其升速/降速时间为：降速时间为：当电机当量转矩由当电机当量转矩由M Mj j-dM 或或M Mj jdM-1122djdjdjdjtttttt所运转的时间为：所运转的时间为：Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 28 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 G、电机校核、电机校核均方根转矩：均方根转矩：22()3ddcMM
33、MMM 等效转矩：等效转矩：2()cMtMtM2t：轧制周期内，各道次各阶段转矩与：轧制周期内，各道次各阶段转矩与 时间乘积之和时间乘积之和t：各道次各阶段时间之和即为轧制周期：各道次各阶段时间之和即为轧制周期当主电机的传动负荷图确定后，即可对电动机的功率进行计算和校核，当主电机的传动负荷图确定后，即可对电动机的功率进行计算和校核，要求：一是由负荷图计算出的均方根力矩或等效力矩不能超过电动机的要求：一是由负荷图计算出的均方根力矩或等效力矩不能超过电动机的额定力矩；二是负荷图中的最大力矩不能超过电机的允许过载负荷和持额定力矩；二是负荷图中的最大力矩不能超过电机的允许过载负荷和持续时间。如果是对电
34、机进行选型，则需根据等效力矩和所要求的转速来续时间。如果是对电机进行选型，则需根据等效力矩和所要求的转速来选择电机。选择电机。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 29 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 电机发热校核电机发热校核cHcHMMMM或 电机短时过载校核电机短时过载校核 （时间不超过（时间不超过1515秒）秒）max=GHyMKMMMH：电机额定转矩；：电机额定转矩；Mmax：轧制周期内最大的转矩；：轧制周期内最大的转矩；KG：电机允许的过载系数；
35、：电机允许的过载系数；My：电机的允许转矩；：电机的允许转矩；9550cMnN其中，其中，n n为电机转速，为电机转速，r/minr/min；为电动机到轧机的传动效率。为电动机到轧机的传动效率。(kW)(kW)注：功率注：功率-转矩转矩-力力-速度的关系速度的关系2()10001000603010009550F VFR nn Mn MNkW线H、电机功率计算、电机功率计算 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 30 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .1.1 轧制工艺计算轧制工艺计算 课后课后
36、作业作业按照书中例题的求解方法，对按照书中例题的求解方法，对LY2A12硬铝合金热轧工艺各个道次进行工硬铝合金热轧工艺各个道次进行工艺计算艺计算，对，对轧辊和电机进行轧辊和电机进行校核。校核。要求：要求：1）每组）每组2人人，自由组合为，自由组合为14个个小组，各负责一个道次的工艺计算和校核；小组，各负责一个道次的工艺计算和校核；2）将工艺计算过程和校核过程详细列出）将工艺计算过程和校核过程详细列出；3）绘制道次电机的转速图和负荷绘制道次电机的转速图和负荷图；图；4）每组上交一份作业，并写上组员名字和学号。每组上交一份作业，并写上组员名字和学号。Northeastern UniversityN
37、ortheastern University，NEUNEU 31 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .2.2 挤压工艺计算挤压工艺计算 挤压工艺规程设计主要内容：挤压工艺规程设计主要内容：挤压比的设计挤压比的设计 挤压温度的确定挤压温度的确定 挤压速度（挤压速度（主柱塞，挤压杆，挤压垫的移动速度）主柱塞，挤压杆，挤压垫的移动速度）金属流出模孔时的速度金属流出模孔时的速度 变形速度（单位时间变形量变化大小）变形速度（单位时间变形量变化大小）确定挤压温度主要依据相图、塑性图和再确定挤压温度主要依据相图、塑性图和再结晶图，但由于挤压时变形热可使制品温结晶图，但由于挤压
38、时变形热可使制品温度上升几十度甚至更高，故应考虑挤压温度上升几十度甚至更高，故应考虑挤压温度的控制值。度的控制值。金属流出速度主要取决于金金属流出速度主要取决于金属与合金的可挤性，制品的属与合金的可挤性，制品的质量要求，挤压机的能力及质量要求，挤压机的能力及最大挤压速度最大挤压速度 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 32 NEUNEU影响挤压力的因素：影响挤压力的因素：被挤压坯料的变形抗力被挤压坯料的变形抗力（材质、变形温度、应变速率和变形程度）（材质、变形温度、应变速率和变形程度）坯料和工具的几何因素（坯料和工具的几何
39、因素（坯料坯料/制品形状和尺寸，挤压筒直径制品形状和尺寸，挤压筒直径/长度）长度）外摩擦条件外摩擦条件（挤压筒和挤压模的表面状态及润滑条件）（挤压筒和挤压模的表面状态及润滑条件）2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .2.2 挤压工艺计算挤压工艺计算 挤压工艺设计主要是挤压力的计算，其是制订挤压工艺规程、选择挤压工艺设计主要是挤压力的计算，其是制订挤压工艺规程、选择和校核挤压机的能力及检验零部件强度与工模具强度的重要依据。和校核挤压机的能力及检验零部件强度与工模具强度的重要依据。挤压力理论计算公式挤压力理论计算公式 1）皮尔林公式皮尔林公式 （使用方便（使用方便，适应各种挤压条
40、件，误差大），适应各种挤压条件，误差大）2）普洛卓洛夫公式普洛卓洛夫公式（适用于低塑性高强度难变形金属）适用于低塑性高强度难变形金属）3）塞洛尔内公式塞洛尔内公式 （采用玻璃润滑剂挤压钢及稀有难熔金属）采用玻璃润滑剂挤压钢及稀有难熔金属）挤压力工程法计算公式挤压力工程法计算公式 （棒材、型材、管材挤压力或反向挤压力计算；穿孔力计算）（棒材、型材、管材挤压力或反向挤压力计算；穿孔力计算）挤压力经验算式挤压力经验算式n 挤压力挤压力 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 33 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一
41、6.16.1 .2.2 挤压工艺计算挤压工艺计算 n 挤压机校核挤压机校核：PmaxPyxn 工工具强度校核具强度校核 穿孔机：稳定性，抗拉强度穿孔机：稳定性，抗拉强度 挤压轴挤压轴：稳定性，抗压强度稳定性，抗压强度 挤压模：抗弯，抗剪强度挤压模：抗弯，抗剪强度 挤压垫：抗压强度挤压垫：抗压强度 挤压筒：等效应力（安全系数）挤压筒：等效应力（安全系数）Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 34 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.16.1 .3.3 拉拔工艺计算拉拔工艺计算 拉拔工艺计算主要是拉拔力和电机
42、功率的计算。其中拉拔力是制订拉拔工艺计算主要是拉拔力和电机功率的计算。其中拉拔力是制订拉拔工艺规程、选择与校核拉拔机能力以及检验各部件强度的重要拉拔工艺规程、选择与校核拉拔机能力以及检验各部件强度的重要依据。依据。拉拔拉拔力工程法计算公式力工程法计算公式 1）平均主应力法平均主应力法（使用方便，适应一般金属的管、棒、型材以（使用方便，适应一般金属的管、棒、型材以 及线材，误差大）及线材，误差大）2）皮尔林公皮尔林公式式 3）简化简化公式公式 拉拔机电机功率计算：拉拔机电机功率计算：（单机拉拔、多模拉拔）（单机拉拔、多模拉拔）拉拔条件的校核拉拔条件的校核 Northeastern Univers
43、ityNortheastern University，NEUNEU 35 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.26.2 编制生产工艺流程定额卡编制生产工艺流程定额卡 生产工艺流程定额卡编制的目的：生产工艺流程定额卡编制的目的：为设备负荷计算、平衡设备、编制金属平衡表及技术经济指标提供依为设备负荷计算、平衡设备、编制金属平衡表及技术经济指标提供依据。据。生产工艺流程定额卡编制的主要内容：生产工艺流程定额卡编制的主要内容：结合产品，将生产工艺流程具体化并制订出各种消耗定额。结合产品，将生产工艺流程具体化并制订出各种消耗定额。生产线（主要生产线（主要设备、辅助设备）设备、辅助设备
44、）生产工艺流程（生产工序）生产工艺流程（生产工序）产品生产工艺（工艺参数）产品生产工艺（工艺参数）产品成品率、各种金属消耗比例、原料产品成品率、各种金属消耗比例、原料/成品的重量成品的重量和和规格规格产品生产工产品生产工艺流程定额卡艺流程定额卡 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 36 NEUNEU编制金属平衡表的目的：编制金属平衡表的目的：根据设计任务书的要求，参照国内外同类企业或车间所能达到的先进根据设计任务书的要求，参照国内外同类企业或车间所能达到的先进指标，考虑本企业或车间的具体情况（工艺装备水平、技术水平、管指标
45、，考虑本企业或车间的具体情况（工艺装备水平、技术水平、管理水平等）确定出为完成年计划产量所需要的投料量。理水平等）确定出为完成年计划产量所需要的投料量。2022年年11月月14日星期一日星期一6.36.3 编制金属平衡表编制金属平衡表 编制金属平衡表的任务：编制金属平衡表的任务：确定各计算产品的成品率；确定各计算产品的成品率；编制金属平衡表。编制金属平衡表。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 37 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.36.3 编制金属平衡表编制金属平衡表 n 确定计算产品的成品率确定计
46、算产品的成品率 100%QWAQ式中，式中，Q：原料量：原料量 t；W：金属消耗量（损失量）：金属消耗量（损失量）t 成品率是一项重要的技术经济指标，直接反映了生产组织管理及生成品率是一项重要的技术经济指标，直接反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。产技术水平的高低。成品率设计应根据同类企业的实际成品率情况，同时结合所设计车成品率设计应根据同类企业的实际成品率情况，同时结合所设计车间的技术特点以及各项产品工艺卡片的计算结果加以综合确定。间的技术特点以及各项产品工艺卡片的计算结果加以综合确定。Northeastern UniversityNortheastern University，NEUN
47、EU 38 NEUNEU可回收废料可回收废料2022年年11月月14日星期一日星期一6.36.3 编制金属平衡表编制金属平衡表 n 加工过程金属损失的情形加工过程金属损失的情形 金属烧损金属烧损金属损失金属损失金属熔损金属熔损技术损失技术损失几何损失几何损失工艺切损工艺切损金属残屑金属残屑 金属材质金属材质 炉型炉型 加热温度和时间加热温度和时间 材料形状等材料形状等 铸锭切损铸锭切损 头头/尾尾/边切损边切损 锭坯的铣面、铣侧边锭坯的铣面、铣侧边 锯切锯切 车皮车皮 镗孔等镗孔等 废品废品 加工过程产生的废加工过程产生的废料料 酸洗酸洗/碱洗碱洗/化学处化学处理理 铝合金盐浴退火铝合金盐浴退
48、火 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 39 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一6.36.3 编制金属平衡表编制金属平衡表 n 综合成材率、产品成品率和各种损失率综合成材率、产品成品率和各种损失率 调研国内外同类厂家近三年实际生产数据，掌握第一手资料；调研国内外同类厂家近三年实际生产数据，掌握第一手资料；结合本设计的生产工艺流程及装备状况取结合本设计的生产工艺流程及装备状况取“平均先进水平平均先进水平”。n 金属平衡表编制流程金属平衡表编制流程设计年产量设计年产量产品大纲产品大纲品种规格产量品种规格产量锭
49、坯重量锭坯重量产品成品率产品成品率各类损失率各类损失率锭坯规格锭坯规格计算代表产品计算代表产品 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 40 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一课堂课堂作业作业以自拟的产品方案为基础，编制金属平衡表。以自拟的产品方案为基础，编制金属平衡表。要求：要求：1）金属平衡表表头由产品类别，产品名称，年产量，原料规格）金属平衡表表头由产品类别，产品名称，年产量，原料规格/重量，金属损失类别、重量及损失率，成品率和成品重量构成。重量，金属损失类别、重量及损失率，成品率和成品重量构成。2）要求合理确定金属损失类别及损失率。）要求合理确定金属损失类别及损失率。6.36.3 编制金属平衡表编制金属平衡表 Northeastern UniversityNortheastern University，NEUNEU 41 NEUNEU2022年年11月月14日星期一日星期一结束！结束！第第6 6章章 工艺计算与金属平衡工艺计算与金属平衡
