东北大学材料成型课程设计

1.9吨直径30mm7075铝合金挤压棒材

生产工艺设计及成本核算

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目录

摘要 (1)

1 合金概况及总体工艺流程制定 (2)

1.1 订单信息 (2)

1.2 合金成分及合金概况 (2)

1.2.1 合金的名义成分 (3)

1.2.2 合金的用途 (3)

1.2.3 合金的工艺特点 (3)

1.3 工艺流程制定 (4)

1.4 变形过程中各段定尺计算 (4)

1.4.1变形过程各段已知条件 (4)

1.4.2 定尺计算 (5)

1.5 成品率计算 (5)

1.6 熔铸投料量计算 (6)

2 具体工艺安排及操作步骤 (7)

2.1 熔铸工艺安排及计算 (7)

2.1.1 熔铸工艺的工艺流程 (7)

2.1.2 铸次分配 (7)

2.1.3 合金的成分计算 (8)

2.1.4 配料计算 (8)

2.1.5 熔炼工艺参数 (12)

2.1.6铸造工艺条件 (14)

2.1.7铸造过程中损耗率计算 (14)

2.1.8成品铸锭计算 (14)

2.2 锯切定尺安排 (15)

2.3车削工艺安排 (15)

2.4均火工艺 (15)

2.4.1 均匀化退火 (15)

2.4.2均匀化退火工艺设计 (16)

2.5挤压工艺 (16)

2.5.1挤压比 (16)

2.5.2挤压工艺参数确定 (16)

2.5.3挤压工艺设计 (16)

2.6固溶淬火工艺 (17)

2.7矫直工艺 (17)

2.8锯切 (17)

2.9包装 (17)

3成本核算 (18)

3.1成品率计算 (18)

3.2各工序工时及成本计算 (18)

3.2.1熔铸工时及成本计算 (18)

3.2.2锯切工时及成本计算 (19)

3.2.3车皮工时及成本计算 (19)

3.2.4均匀化退火工时及成本计算 (20)

3.2.5挤压工时及成本计算 (20)

3.2.6拉伸矫直工时及成本计算 (21)

3.2.7淬火工时及成本计算 (21)

3.2.8辊式矫直工时及成本计算 (21)

3.2.9锯切工时及成本计算 (22)

3.2.10包装工时及成本计算 (22)

3.3总成本核算 (22)

参考文献 (24)

摘要

本文根据所提供的订单信息，设计了设计了完整的工艺过程，并对成本进行了相应核算。

1 合金概况及总体工艺流程制定

1.1 订单信息

订单详细信息如表1.1所示。

表1.1 订单信息

1.2 合金成分及合金概况

7075铝合金是一种冷处理锻压合金，强度高，远胜于软钢。7075是商用最强力合金之一。普通抗腐蚀性能、良好机械性能及阳极反应。细小晶粒使得深度钻孔性能更好，工具耐磨性增强，螺纹滚制更与众不同。锌是7075中主要合金元素，向含3%-7.5%锌的合金中添加镁，可形成强化效果显著的MgZn2，使该合金的热处理效果远远胜过于铝-锌二元合金。提高合金中的锌、镁含量，抗拉强度会得到进一步的提高，但其抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀的能力会随之下降。经受

热处理，能到达非常高的强度特性。7075材料一般都加入少量铜、铬等合金，该系当中以7075-T651铝合金尤为上品，被誉为铝合金中最优良的产品，强度高、远胜任何软钢。此合金并具有良好机械性及阳极反应。代表用途有航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具，特别用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。

1.2.1 合金的名义成分

7075铝合金各成分元素含量如表1.2所示。

表1.2 7075合金名义成分

元素Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al

1.2.2 合金的用途

7075的主要合金元素为锌，强度很高，具有良好的机械性能及阳极反应。主要用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件，如飞机上、下翼面壁板、桁条等。固溶处理后塑性好，热处理强化效果好，在150度以下有良好的强度，并且有特别好的低温强度，焊接性能差，有应力腐蚀开裂倾向。还广泛应用于模具加工、机械设备、工装夹具等。

1.2.3 合金的工艺特点

7075铝合金是一种冷处理锻压合金，强度高，远胜于软钢。7075铝合金是商用最强力合金之一。普通抗腐蚀性能、良好机械性能及阳极反应。细小晶粒使得深度钻孔性能更好，工具耐磨性增强，螺纹滚制更与众不同。其主要物理特性：抗拉强度524Mpa，0.2%屈服强度455Mpa：伸长率11%，弹性模量E/Gpa：71，硬度150HB，密度：2810。

特点：

1.高强度可热处理合金。

2.良好机械性能。

3.可使用性好。

4.易于加工，耐磨性好。

5.抗腐蚀性能、抗氧化性好。

1.3 工艺流程制定

铝合金棒材因其为实心制品，沿其纵向全长为等断面形状，且尺寸精度较低，可通过挤压方式直接获得，其工艺流程较简单。拉制棒材因尺寸精度高，通过挤压方式获得的尺寸精度无法满足成品因要求，需要进行后续冷加工工艺，通过拉直模控制最终的产品尺寸精度，其生产工艺流程相对复杂。

根据订单提供的信息（合金尺寸、定尺长度、处理状态），以及7075合金的特点现有设备能力，制定合理的生产工艺流程。

生产工艺流程：熔铸→锯切→车皮→均匀化退火处理→挤压→锯切头尾→固溶与淬火→辊矫→锯切→包装。

合金熔铸后对铸锭进行锯切头尾，以保证铸锭整体质量；然后根据计算的铸锭长度按要求锯切铸锭，得到一定段数，作为挤压的原材料；由于采用反向挤压，因而为保证制品的质量要对铸锭进行车皮；为使铝合金铸锭成分和组织均匀化，车皮完成后进行均匀化退火处理；挤压结束后对棒材进行锯切头尾以满足立式淬火炉设备要求；根据订单要求成品T6状态，对棒材进行固溶时效处理；根据7075合金的工艺特点，即固溶后应该很快自然时效，故辊式矫直应该在淬火后2小时内完成；最后按定尺要求进行锯切并包装。

1.4 变形过程中各段定尺计算

根据成品的截面积并利用体积不变原理计算铸锭锯切的定尺长度，应考虑挤压过程中的压余，头尾切除量等因素。在保证定尺的前提下尽量提高铝合金加工过程中的成品率。

1.4.1变形过程各段已知条件

成品棒规格：30mm，定尺2.5m，总重量1900kg；