小型直焊管车间平面设计

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1、精选优质文档-倾情为你奉上攀枝花学院本科课程设计（论文）小型直焊管车间平面设计学生姓名： 杨华 学生学号： 0 院（系）： 材料工程学院 年级专业：2013级材料成型及控制工程 指导教师： 张利民 二一六年十月专心-专注-专业题目小型直焊管车间平面设计1、课程设计的目的通过本课程设计教学所要达到的目的是：1、训练学生综合运用机械原理、金属塑性成型原理、金属凝固原理、成型工艺设备及设计等课程的理论知识独立思考、分析、初步解决材料成型工艺问题的技能，提高运算、设计绘图能力及查阅资料的技能；2、使学生熟练掌握工艺设计的步骤和方法；3、培养学生以理论为基础并结合生产实际进行工艺设计的设计思想。4、为毕

2、业设计（论文）级毕业后从事工程工作打下良好的基础。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）内容：1、 根据所选的题目查阅相关的资料，认真理解题目的意图。2、 按要求设计计算出相应地产品方案、工艺流程、主要设备、平面布置图3、 对照生产实际，对自己的设计进行综合评述、总结。要求：1、 设计过程中要做到严谨、科学、切合实际。2、 要有一定的突破及创新。3、 设计说明书要严格按要求速写。3、主要参考文献1 白忠泉，螺旋焊管的成型技术，焊管，20042温景林，金属压力加工车间设计，冶金工业出版社3吴鹏大直径螺旋焊管管端扩径的数值模拟与实验研究，燕山大学，20014 张绍庆，双丝埋

3、弧焊在螺旋焊管中的应用，焊管，19985 胡城立、朱敏，材料成型基础，武汉理工大学出版社6严绍华等，材料成型工艺基础（金属工艺学热加工部分），清华大学出版社4、课程设计工作进度计划第1周：1、 认真领会指导书中所给题目的内容，查阅相关的资料。2、 根据自己的理解形成初步的设计方案第2周：1、 对自己的设计方案进行修改2、 书写设计说明书指导教师（签字）日期2016年 10月 10 日教研室意见：2016年 10 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日目录课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称小型直焊管车间平面设计评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工

4、作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应

5、用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日摘要 焊管在社会生产生活中占有重要地位，有着广阔的市场前景，也是投资建厂的热

6、门。本课程为设计一座小型直焊管车间平面设计。通过查询相关资料和具体实例，本课程主要从产品设计方案、工艺流程、设备的选择、金属平衡及车间平面布局设计等方面进行了设计。关键字：直焊管 车间设计1 产品方案表1.1 产品方案 产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。产品方案一般是在设计任务书中加以规定的，或者由设计者深入实际调查统计提出方案，然后经主管部门批准确定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。因此根据以上原则设计产品方案见表1-1：表1-1 生产方案表1序号名称规格状态产量标准1圆管9-60，0.4-3.0TR，R，

7、BR，TY4000GB1591-882方管16.4-60，0.6-2.75TR，R，BR，TY500GB1591-883矩形管918-2575，1.2-2.5TR，R，BR，TY500GB1591-881.2 计算产品的确定车间拟生产方的产品品种、规格及状态组合起来可能有数十种、数百种以上。但是。在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品。如何选择计算产品如下所述。（1）有代表性。这些计算产品从全车间总体来说在合金品种规格产量和工艺特点等方面有代表性。（2

8、）通过所有的程序。所选的所有计算产品要通过各工序但不是每一种计算产品都通过各工序而是对所有计算产品综合来看的。（3）所选的计算产品要与实际相接近.（4）计算产品要留一定的调整余量。根据以上原则，计算产品确定如表1-2。本课程只计算Q215圆钢，其他均不计算。表1-2 计算产品名称牌号尺寸/壁厚/产量/t标准圆管Q19540220000GB1591-88圆管Q215201.520000GB1591-88方管Q235301.25000GB1591-88矩形管SPCC16501.85000GB1591-88 1.3 产品标准对产品的牌号规格表面质量以及组织性能等方面的要求统称为产品的技术要求。产品标

9、准可分为国家标准（GB）、冶金工业部标准（YB）、企业标准（QB）等。产品标准一般包块一下内容：1）规格标准：规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有供使用参考的有关参数等。2）性能标准：规定产品的化学成分物理机械性能热处理性能晶粒度抗腐蚀性工艺性能及其他特殊性能要求等。3）试验标准：规定做实验时的取样部位、试样形状和尺寸、实验条件以及试%0A验方法等。4）交货标准：规定产品交货验收时的包装标志方法及部位等。本次设计所使用的是国家标准GB1591-88。1.4 低碳钢性能特点低碳钢（low carbon steel）又称软钢，含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊

10、接和切削，常用于制造链条，铆钉，螺栓，轴等。碳含量杜宇0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。他包括大部分普通碳素钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有得经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，起强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成型。这种刚才具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，正火处理可以改善其切削加工性。低碳钢有较大的时效倾向既有淬火时效倾向还有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体刮碳，氮过饱和，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮物，因而

11、钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也会产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中自碳、氮原子与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚集在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称柯氏气团。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。形变时要比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性，在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两个屈服点。自上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现由于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为吕德斯带。不少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带

12、，因此预形变在钢的冲压之前放置时间不宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳定的化合物，防止形成柯氏气团引起的形变失效。Q215焊管是一种碳素结构钢。Q-屈服，215-为该牌号最小屈服点（s）值。此类钢一般由转炉或平炉冶炼，可提供110kn的最大顶力。足以满足车辆救援及一般救援。废钢，钢中硫、磷含量高于优质碳素结构钢，一般硫0.050%，磷0.045%。由原料带入钢中的其他合金元素含量，如铬、镍、铜一般不超过0.30%，2 生产方案的选择2.1 生产方案的选择所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品质量及技术经济指标的要求，考虑当时当地

13、的具体条件，找出合理的生产方案。生产方案的选择与设备的选择密切相关，二者应同时加以考虑，在确定是设计生产方案时考虑了一下几点：1、 金属与合金的品种，规格，状态及质量要求。2、 年产量的大小3、 投资、建设速度，机械化与自动化程度，劳动条件，工人与管理人员的数量以及将来的发展。主要考虑经济效果，采用哪种方案合理，适合建厂原则，在设计时可比照一个厂，特别是比较成熟的工艺。22.2 生产工艺流程所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来，确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一项重要工作，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。合理的生产工艺流程应在保证完成设计的任务书中规定产量和质量的

14、前提下，具有最低的消耗、最少的设备，最小的车间面积、最低的产品成本、并且有利于产品质量的不断提高和将来的发展，具有较好的经济效果和较好的劳动条件，制定生产流程总的原则是：节能、高效、保质、污染少和经济。那么制订产品生产工艺流程的主要依据有以下几点：（1） 根据生产方案的要求由于产品的产量、品种、规格及质量的不同，所采用的生产方案就不同，那么工序就有很大的差别。因此，产品生产方案是编制生产工艺流程的依据。（2） 根据产品质量的要求 为了满足产品技术条件要求，就要有相应地工序给以保证。因此，满足产品标准的要求是生产工艺的基础。（3） 根据车间生产率的要求 由于车间的生产规模不同，所要求的工艺过程复

15、杂程度也不同。在生产同一产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺过程也越复杂。因此，设计生产率的要求是设计工艺过程的出发点。同时又要充分考虑到一下几点：1） 充分利用合金的塑性，尽可能地是整个流程连续化，尽可能地减少中间退火及酸洗工序，使拉拔道次减少，生产周期短，劳动生产效率高。2） 产品品质满足技术条件要求，产品率高，生产成本低。3） 结合具体设备条件，各工序合理安排，设备负荷均衡，既保证设备安全运转，又能充分发挥设备潜力。4） 劳动条件好，对人身无害、对周围环境污染少或无污染。22.3 管材生产工艺流程图切头对焊矫平带钢去除毛刺焊接成型机活套矫直切断冷却定径精整入库水压试验涡流探伤2.4 工

16、艺叙述2.4.1 坯料准备段开卷机：开卷机的型号多种多样。现大多采用双锥头式。为使钢板走中，开卷机应有钢卷对中滑台；为了适应焊接对一裁二、纵剪料的要求，开卷机还应能双向开卷。钢板矫平：ERW焊管的生产原料是钢卷，带钢的曲率小，弯曲方向一致，曲率有小到大平滑渐进，板厚也不是很薄，所以ERW机组的钢板矫平机一般都将矫平辊减少到五根，并加大辊距，加粗辊径，去掉支撑辊，使整机结构简化，功能更专业。目前较流行的机型都将矫平前递送辊与矫平辊设置在一个整体机架上，递送辊液压缸开合，机械同步；五辊矫平上三下二或上二下三，压下量调整丝杠、丝母电动或手动，但应具备压下辊整体快速张合机械同步功能，以适应对头对正调整

17、时矫平机张开、带钢处于松弛状态的要求。剪切对焊：对焊工序将带钢尾、头对接焊接，与活套配合，保持焊管段连续作业。在较先进的EWR机组里，对头都采取斜接缝型式，使对接焊缝与带钢中心线的垂线倾斜一定角度。EWR机组对头焊的带钢头、尾剪切采用液压剪板机，剪切方式有上切剪或下切剪，上下剪刃夹角在3左右。带钢边缘加工：为了使带钢沿全长方向的宽度一致并使板边符合焊接钢管外形尺寸要求，需要对钢带边缘进行剪边或铣边。全板宽超声波探伤：当生产品质较高的钢管时，在生产中需对板材进行分层缺陷探伤。板材分层缺陷探伤基本都采用超声波纵波反射发。探头采用双晶聚焦探头，可大大减少脉冲回波的盲区并检测出钢板近表面1.5以内的分

18、层缺陷。2.4.2 成型焊接定径段5 成型机：成型机分为连续辊式成型机、排辊成型机和FFX柔性成型等。连续辊式成型机又分为辊式成型机和带立辊组的成型机。连续辊式成型是将管坯在具有一定轧辊孔型的多架成型机上进行连续弯曲而成管筒，是一种广泛应用的中小口径电焊管成型方法。小直径的焊管机组宜采用辊式成型机组，中等直径的焊管机组宜选用带立辊组的辊式成型机组。排辊成型机组对两者均能适宜。高频焊接：高频直缝电阻（ERW）钢管是将热轧卷板经过成型机后，利用高频电流的集肤效应和领近效应，使管坯边缘迅速加热到焊接温度后在挤压辊的作用下进行压力焊接生产的。与无缝钢管相比，直缝电阻焊管具有生产效率高、尺寸精度高、力学

19、性能好等优点。去除焊缝毛刺：焊管在焊接过程中内外表面焊缝处总要残留焊瘤或毛刺，其中内毛刺高度一般为0.1-0.4，由于管径的限制使得内毛刺的去除过程较为困难。焊管去除内毛刺的方式有磨削法、旋压剪切法、压平法、氧化法以及切削法，本次使用切削法。切削法是以合适形状的刀具进行刨削、铣削或拉削去除毛刺。冷却：由于高频焊接会产生高温，所以需要冷却。本次设计使用水冷却。定径：对于高精度焊管，定径立辊孔型半径应按大于前一架平辊孔型半径设计，通过调整辊缝达到立椭圆孔型设计效果，但为了增加立辊的使用寿命，立辊半径也取值越大。较小的立辊辊缝有利于减小焊管的椭圆度，避免辊缝处焊管表面擦伤。高精度焊管的定径立辊辊缝相

20、对于普通焊管的定径立辊辊缝小一点，一般取2-3。孔型边缘圆角要适当取小一点，一般取2-3。3 设备选择3.1 主要设备选择 主要设备选择原则：（1） 要满足产品方案的要求，保证获得高质量的产品。（2） 要满足生产方案及生产工艺流程的要求。（3） 要注意设备的先进性和经济上的合理性。（4） 要考虑设备之间的合理配置与平衡。表3-1 主要设备表50高频直缝焊管机组主要技术参数型号：HG50高频直缝焊管机组焊管直径:16-63.5mm及相应方、矩形管焊管壁厚:0.8-3.0mm焊接钢管材料：B580Mpa、S350Mpa的碳素钢低合金钢、X70 级等焊管速度：30-70M/min主电机功率：90kw

21、高频功率：200kw设备组成：开卷机直头机矫平机剪切对焊机卧式螺旋料仓成型、焊接、定径主机电脑锯落管辊道平头倒角打包机钢管涡流探伤设备探伤钢管直径：1.8-150mm探伤速度:100%覆盖的检测线速度最高3m/s（变频无级可调）探伤钢管直长度:160米信噪比：8dB稳定性：2dB检出缺陷可声报警最小缺陷深度0.020.03mm(取决于材料表面状况)所需检测的最小缺陷长度可以调节综合性能指标执行标准：GB/T5126-2001T，3.2 辅助设备选择 上卷小车小车升降由液压缸驱动，有导向柱导向。小车行走由电机驱动，有备卷筐备卷。主要技术性能如下：最大卷重： 20t；最大升降力： 30t；小车行走

22、电机功率： P=3Kw；小车行走电机速度： n=1500r/min；小车行走速度： 10m/min；小车行走距离： 4700mm；小车升降缸缸径： 220x650；起重设备表3-2 起重设备序号名称数量吨位（t）吊车跨度（m）重量（t）用途1吊钩桥式吊车116/3.21225原料及设备调运2吊钩桥式吊车120/51214成品调运电磁超声波探伤设备主要技术性能：设备类型：钢管直线前进，探头原地跟踪检测。检测对象：高频焊管。钢管钢级：碳素钢、低合金钢、合金结构钢等。钢管长度：3m钢管壁厚：15钢管表面状态：轧制与调质状态。检测标准及能力：可有效的检测出高频焊管内外表面及内部的各种纵向缺陷，包括重皮

23、、折叠、孔洞、未焊透等自然缺陷。满足GB/1591-88及YBT4082标准要求，并可同时满足美国石油学会API标准的有关条款要求。检测灵敏度可精确到钢管壁厚10的人工凹槽。 生产能力：每分钟可检测长度为40m。4 工艺计算与金属平衡工艺计算是在确定各种计算产品的工艺流程和初选设备的基础上，根据产品产量的要求、制品的工艺性能以及设备特点，对各主要设备或工序进行具体的科学分析和必要的理论计算，从而确定出各种产品在各工序的准确而具体的生产工艺流程、工艺参数及各种消耗定额，并确定各部分各环节之间的协作配套关系。工艺计算的内容包括：主要加工工序的工艺规程的制定：编制生产工艺流程额定卡。4.1 计算产品

24、原料宽度的计算4.1.1 圆管（201.5）原料宽度：B（Dr-t）1B2B3B .其中：3.14；Dr=20；t1.5；1B1.55；2B1；3B1.25将以上数据带入式得： B3.14（20-1.5）1.5511.25 61.89各符号代表意义：B-管坯宽度，单位：mm；Dr-成品管外径，单位：mm；t-管坯厚度，单位：mm；1B-成型余量，单位：mm；2B-焊接余量，单位：mm；3B-定径余量，单位：mm；4.1.2 减径率的选择为保证成品最终的精度，需要设置适当的减径量。通常4以下钢管的减径率大多在0.52.0之间。减径率按下式计算： Rs（1-D出/D入）100式中 Rs减径率 D出

25、定径机出口端钢管平均直径； D入定径机入口端钢管平均直径。4.2 编制金属平衡表金属平衡，编制金属平衡的目的在于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确定出为完成年计划产量所需的投料量。其任务是：确定各计算产品的成品率，编制金属平衡表。见表4-1表4-1 金属平衡表序号产品名称规格年产量几何损失工艺损失烧损溶损成品率ttttt1圆管201.550000240012000.51000.510096金属平衡表是反映在某一定期（通常是一年），制品金属材料的收支情况。它是编制工厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与

26、外部运输，以及平面布置都极为重要的依据。因此必须在确定产品率及金属损失的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。成品率是指成品重量与投料量之比的百分数。也就是一吨原料能够生产出合格产品的重量的百分数。其计算公式是：A（Q-W）/Q100式中 A成平率， Q投料量，t W金属的重量，t成品率乃是一项重要的技术经济指标，成品率的高地反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。成品率应根据国内外同类企业实际成品率的情况，结合本设计车间的技术特点及各项产品工艺的计算结果加以确定。影响成品率的因数是各工序的各种损失。金属损失有以下几种：1 烧损金属在高温下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度、

27、加热时间有关。加热温度越高，时间越长，烧损越大。2 溶损溶损是指酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。3 几何损失几何损失包括切损（切头、切尾、切边）等大块残料损失。4 工艺损失指各工序生产中由于设备和工具、技术操作以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。35 车间平面布置5.1 车间平面布置原则应满足生产工艺要求，使生产流水线合理。既有利于生产，又使占地面积小，运输线最短，以求缩短周期，提高生产效率和单位面积产量。保证操作方便，安全生产和工人的健康。使人行道和工作线平行，避免金属流线、金属废料流线以及其材料运输线的相互交叉。考虑将来的发展，要留有余地。5.2 车间平面布置图 根据工艺流

28、程以及车间布置原则，本课程设计车间平面图如图5-1所示：本车间设计为两跨模式，全长36米，每一跨宽度为12米。原料仓库长宽12米，原料堆放30层共计高度3.6米，原料分四行堆放，每两行为一边，中间原料之间留有1.2米人行通道安全间距，原料堆放够一个月生产量。原料的运输都由吊车完成，原料之间留有一米安全距离。整个焊接机组全长16米，焊接好的钢管经过钢管传送装备进入第二跨进行检测和水压测试，最后打捆送入成品仓库堆放。 成品堆放为打捆菱形堆放，钢管长八米堆放在中间，两边留有两米的人行距离，仓库堆放半个月产量有余，另设外围顶棚仓库备用。图5-1 焊管车间平面图6 结束语 通过此次对直焊管车间平面设计，

29、使我所学的专业有了更深层次的了解。对于生产车间的设计，要求我们精益求精 ，综合考虑好各方面的因素。这次课程设计也使我对焊管具有一定的认识，在课程设计过程中， 通过查找资料，从中我深刻的体会到了做事要有精益求精的精神。并发现自己在本专业的学习中还有很多不足，需要进一步加强本学科知识的学习，此次课程设计巩固了之前所学的有关压力加工的知识。最后，向张利民老师致以诚挚的谢意。参考文献1 温景林.金属压力加工车间设计M.北京：冶金工业出版社，2011.92 李登超.冷弯型钢及焊管生产技术M.北京：化学工业出版社，2011.3 白忠泉.螺旋焊管的成型技术，焊管，20044 贾凤翔.不锈钢焊接钢管M.太原：山西科学技术出版社，20075 胡城立、朱敏，材料成型基础，武汉理工大学出版社，2007