【正文】 ................................... 43 附錄 1 開題報(bào)告 ............................................................................................. 45 附錄 2 文獻(xiàn)綜述 ............................................................................................. 51 附錄 3 外文翻譯 ............................................................................................. 59 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 第一章緒論 1 第 1 章 緒論 課題的背景 機(jī)器制造業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他各重要部門的高速發(fā)展 , 要求大量增加鋼管的生產(chǎn)。為高速發(fā)展 , 要求大量增加鋼管的生產(chǎn)。為此 , 必須進(jìn)一步提高拔機(jī)的拉生產(chǎn)能力 , 其基本途徑是提高拉拔速度 , 加大小車的工作行程 , 減少拉拔過程的輔助時(shí)間。但是 , 只能在一定范圍內(nèi)來設(shè)計(jì)出合理更加實(shí)用的拉拔機(jī)?；诖它c(diǎn)我和同學(xué)們進(jìn)行了此次有關(guān)十噸超長(zhǎng)拉拔機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。我負(fù)責(zé)的部分是拉拔機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 隨著 20世紀(jì) 90年代，我國(guó)開始研究、應(yīng)用冷拔鋼管技術(shù)以來，冷拔鋼管技術(shù)以廣泛引用于單體液壓缸筒及工程機(jī)械油缸的 制造，拉拔機(jī)作為冷拔鋼管的主要加工設(shè)備，它是用于常溫下拔制黑色及有色金屬棒料材和對(duì)熱軋、擠壓之后的荒管進(jìn)行二次加工，是生產(chǎn)小口徑，精密，薄壁，高機(jī)械性能管材的主要加工設(shè)備。 拉拔中需要解決如下問題 1）拉拔機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2）運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的選擇以及工藝參數(shù)的計(jì)算 3）拉拔小車、頭座、尾座、 C形支架、大小卷筒的設(shè)計(jì) 4）電機(jī)的選擇、數(shù)據(jù)的具體計(jì)算 設(shè)計(jì)步驟如下 ，根據(jù)給出的拉拔長(zhǎng)度，首先選出的工作的長(zhǎng)度，在根據(jù)各部分的結(jié)構(gòu)算出十噸拉拔機(jī)的整體的大小 拔速度和返回速度、卷筒的直徑、鋼絲的直徑長(zhǎng)度選出合適的傳動(dòng)比，選擇大小齒輪，并對(duì)其進(jìn)行校核。 ，滑輪各個(gè)小部件的選擇 。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 拉拔機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 拉拔是一種高經(jīng)濟(jì)效益的加工工藝。隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展 , 石油、化工、機(jī)器制造等行業(yè)對(duì)冷拔鋼管等冷拔鋼材的需求量日益增加 , 提高拉拔機(jī)的生產(chǎn)能力是增加冷拔鋼材產(chǎn)量的最好辦法。早在 40 年代 , 歐美各國(guó)就對(duì)提高拉拔機(jī)的生產(chǎn)能力進(jìn)行了研究 , 其基本途徑是： 提高拔制速度； 加大小車的工作行程；減少拔制過程中的輔助時(shí)間。實(shí)踐表 明 , 提高拔制速度和加大小車的工作行程在一定范圍內(nèi)對(duì)提高拉拔機(jī)生產(chǎn)能力是可行的 , 但超過一定范圍是不經(jīng)濟(jì)的。所以 , 只有通過減少拔制過程中的輔助時(shí)間來提高生產(chǎn)能力 , 于是 ,就致力于連續(xù)式拉拔機(jī)的研究。連續(xù)式拔制與周期式拔制在原料、拔制速度和產(chǎn)品規(guī)格相同的情況下 , 前者由于生產(chǎn)流程連續(xù)化 , 生產(chǎn)裝置機(jī)組化 , 操作過程自動(dòng)化 , 生產(chǎn)管理科學(xué)化而比后者的生產(chǎn)作業(yè)率高 40% , 成材率高 5% , 勞動(dòng)生產(chǎn)率高 70% , 成本低 15— 20% , 占地面積少 70%,生產(chǎn)周期、產(chǎn)品質(zhì)量也都比后者的好。近年來我國(guó)已開始對(duì)連 續(xù)拔制的工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究試驗(yàn)。 連拔技術(shù)的開發(fā)和研制始于 19 81 年。我國(guó)第一臺(tái) L L JZ 一 4 一工型黑色金屬棒材拉拔機(jī)和 1 .5 噸銅棒剝皮拉拔機(jī)分別于 19 82 年和 19 83年通過部局的技術(shù)鑒定 , 并分別榮獲冶金部和市局科研技術(shù)三等獎(jiǎng)、局技術(shù)迸步獎(jiǎng)。前者已為國(guó)內(nèi)許多廠家所采用 , ‘一這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)開始走向一自己設(shè)計(jì)制年第 e 期造連續(xù)拉拔機(jī)的時(shí)代。近幾年 , 根據(jù)我工作實(shí)踐 , 結(jié)合我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況 , 主要開展了以下幾項(xiàng)工作 : 已確立了適合我國(guó)國(guó)情的連續(xù)拉拔機(jī)組的系列設(shè)計(jì) , 使連拔機(jī)的設(shè)計(jì) 、制造系 \列化、規(guī)范化。其產(chǎn)品規(guī)格見表 7 。同時(shí)擴(kuò)大連拔機(jī)的使用范圍 , 除了用于上述黑色和有色棒材外 , 我院為上海某廠設(shè)計(jì)的連焊一連拔機(jī)組已獲得成功 。其拉拔速度為 50 m /m 我國(guó)由于拉拔工藝和設(shè)備都十分落后 ,拉拔材的產(chǎn)量和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 , 國(guó)家每年要花一大筆外匯向國(guó)外購(gòu)買大量的各種拉拔材。為了迅速改變這種現(xiàn)狀 , 在幾年前就開始開發(fā)和研制黑色棒材、管材和有色棒材的連續(xù)冷拔新工藝及其裝置 , 第一臺(tái)機(jī)組巳于 1983 年在上海第一章緒論 3 拉型鋼廠投產(chǎn)使用成功。這項(xiàng)新技術(shù)的開發(fā)研制成功為改變我國(guó)冷拔生產(chǎn)的落 后面貌 ,提高冷拔材的產(chǎn)量和質(zhì)量滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要起到很大作用。 材聯(lián)合拉拔機(jī)由于能將冷撥矯直、剪切、拋光 , 甚至探傷、分選、包扎等多道工序連續(xù)完成 , 經(jīng)濟(jì)效益顯著 , 故各廠競(jìng)相引進(jìn)或仿制。已引進(jìn)的有長(zhǎng)城鋼廠北京銅廠、洛陽銅加工廠等。仿制并已鑒定的有上海冷拉型鋼廠、上海第一銅棒廠等然而 ,到目前為止 , 所有引進(jìn)或仿制的聯(lián)合拉拔機(jī)都還是六十年代的水平（參閱本刊 1983 年第 3 期 , “ 多功能連續(xù)拉拔機(jī)”一文）。1983 年 , 我廠分別與聯(lián)邦德國(guó)舒馬格公司和日本宮崎鐵工株式會(huì)社進(jìn)行了引進(jìn)談判 , 最后引進(jìn)了 舒馬格的一臺(tái)第二代水平的聯(lián)合拉拔機(jī)。 拉拔機(jī)的種類 1 連續(xù)拉拔機(jī) 連續(xù)拉拔機(jī)是對(duì)棒、線材和管材進(jìn)行連續(xù)拉拔加工的設(shè)備。在原料、拉拔速度、產(chǎn)品規(guī)格相同的情況下與周期式拉拔機(jī)相比 , 由于其生產(chǎn)流程連續(xù)化、生產(chǎn)裝置機(jī)組化、操作過程自動(dòng)化 , 使作業(yè)率提高 40% , 成材率提高 5% ,節(jié)省中間搬運(yùn)時(shí)間 , 成本可降低 15%一 20% , 而且設(shè)備輔助面積減少 70% , 最大減徑量可達(dá) , 勞動(dòng)強(qiáng)度降低 , 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)也優(yōu)于周期性拉拔。其顯著的經(jīng)濟(jì)效益已引起國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)的普遍重視。近些年來 , 國(guó)內(nèi)廠家引進(jìn)的各類連 續(xù)拉拔設(shè)備和自行研制的連續(xù)拉拔設(shè)備 ,但據(jù)使用廠家反映 ,部分引進(jìn)拉拔設(shè)備和國(guó)產(chǎn)拉拔設(shè)備在生產(chǎn)中還存在拉拔工作不穩(wěn)定 , 動(dòng)態(tài)力矩變化大 , 而且沖擊振動(dòng)和噪音也大等缺點(diǎn) , 即設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性差。本文針對(duì)上述問題 , 在對(duì)拉拔機(jī)組性能參數(shù)動(dòng)態(tài)實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上 , 從設(shè)計(jì)、制造角度分析了產(chǎn)生的原因 , 并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施 , 為我國(guó)今后連續(xù)拉拔設(shè)備的設(shè)計(jì)制造提供有益參考。 履帶式連續(xù)拉拔機(jī)由兩條單向傳動(dòng)的環(huán)形鏈組成 , 鏈?zhǔn)抗潭ㄖb有支撐滾輪的移動(dòng)機(jī)構(gòu) , 滾輪靠在可以調(diào)的導(dǎo)向裝置上。為了形成必要的拉拔力 , 用夾緊初構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向。履帶式拉拔機(jī)的相互區(qū)別主要在于夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式和移動(dòng)機(jī)構(gòu)在牽引鏈上的固定方法。捷克型履帶式拉拔機(jī)的結(jié)構(gòu)中牽引鏈 的每一個(gè)鏈環(huán)都裝有滾輪 , 在拉拔區(qū)段 , 滾輪沿夾緊梁 . 移動(dòng)。夾緊初構(gòu)由兩個(gè)液壓缸 ?驅(qū)動(dòng) , 液壓缸的活塞桿同上牽引鏈的夾緊梁鉸接 , 而缸體同下牽引鏈的夾緊梁鉸接為了使兩個(gè)夾緊梁的移動(dòng)同步 , 裝有扇形齒燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 褚。楔形送進(jìn)構(gòu)件固定在可以軸向移動(dòng)的鏈環(huán)回程時(shí) , 送進(jìn)構(gòu)件靠本身的彈簧與牽引鏈分離。 滑座往復(fù)運(yùn)動(dòng)的拉拔機(jī)目前 , 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的雙滑座連續(xù)拉拔機(jī)獲 得了最廣泛的應(yīng)用 , 這種拉拔機(jī) , 當(dāng)一個(gè)滑座按正常速度進(jìn)行拉拔時(shí) , 另一個(gè)滑座快速返回到接近拉模的極限位置 , 然后反向加速到正常速度 , 并夾緊制品。當(dāng)該滑座進(jìn)行拉拔時(shí) , 另一滑座再返回到初始位置 , 如此循環(huán)進(jìn)行?；嚼螜C(jī)的優(yōu)點(diǎn)是 , 制品作用在鉗口士的力在滑座殼體中被相互平衡。制造滑座式傳拔機(jī)的廠家很多 , 著名的有 ?. “ 蘇馬哥” 、“梅爾” （西德） 挪爾托” （英國(guó)）勞馬機(jī)器制造公司” （美國(guó) )、杜布切克一挪得一巴哥城的機(jī)器和冶金廠 (捷克 )等。這些公司的拉拔機(jī)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是滑座的傳動(dòng)型式不同 . 拉拔新工藝、新技術(shù)簡(jiǎn)介 1）反張力拉拔 早在 20 年代，德國(guó)的 Weissenberg 和 Siebel 研究出一種劃時(shí)代的加工方法，于拉拔的同時(shí)在拉模后方對(duì)柸料以反方向的拉力，這種加工方法叫做反張力拉拔。經(jīng)過幾十年的不斷研究開發(fā)，現(xiàn)已研制出幾種采用反張力機(jī)構(gòu)的實(shí)用拉拔機(jī)，該項(xiàng)技術(shù)在日本的鋼鐵工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 交互彎曲的中溫矯直法實(shí)驗(yàn) 日本的五弓、岸、小掠等對(duì)用交互彎曲的中溫矯直進(jìn)行了實(shí)驗(yàn) , 矯直時(shí)由于交互彎曲而得到 20％左右的斷面減小率 , 也起到拉拔的作用 2）超聲波振動(dòng)拉拔法 1955年 Blana? 和 Lagencher 發(fā)現(xiàn) ? 當(dāng)一面給以超聲波振動(dòng)一面拉拔時(shí) , 變形抗力可顯著降低。 1963 年 Robinson? 等又發(fā)現(xiàn) , 將其應(yīng)用于拉線 , 拉拔力可降低 50％。有兩種方法 , 一種是在拉線模上施加超聲波振動(dòng) , 使其變形抗力減小 , 并造成有效潤(rùn)滑；另一種是在濕法水箱拉絲的情況下給潤(rùn)滑劑以超聲波振動(dòng) , 可消除金屬粉渣滓等固體物質(zhì) , 提高凈化效果和有效地咬入潤(rùn)滑油 , 從而減小了拉拔力。 3）超塑性無模拉拔 金屬材料在某些特定的條件下（一般包括特定的組織結(jié)構(gòu)、較高的變形第一章緒論 5 溫度、較低的應(yīng)變速度）能夠出 現(xiàn)超過尋常幾十倍、幾百倍的塑性和減小變形抗力（只為常溫下變形抗力的幾分之一、幾十分之一）這為金屬的成形加工開創(chuàng)了誘人的前景及應(yīng)用上的巨大潛力 , 這就是國(guó)外 30 多年來 , 中國(guó) 20 多年來蓬勃興起的金屬超塑性。利用金屬的這種特異加工性 , 國(guó)外曾有人（韋斯等）進(jìn)行了無模拉拔試驗(yàn) ?如圖 ? 所示 ? , 用一個(gè)感應(yīng)線圈將材料進(jìn)行局部加熱 , 使這部分材料處于超塑性狀態(tài)而進(jìn)行拉伸 , 可獲得很大的斷面收縮率。改變速度 V1 、與 V2 的關(guān)系 , 可獲得任意斷面的各種實(shí)心與空心制品。如英國(guó)弗爾頓飛機(jī)公司曾用欽合金型材進(jìn)行超塑 性無模拉拔 , 制得“工”字型的構(gòu)件。對(duì)于斷面收縮率要求不大的拉拔 , 此方法也能用于非超塑性材料。超塑性拉拔對(duì)高熔點(diǎn)材料或有模拉拔時(shí)易引起燒結(jié)的難加工材料是很有利的。 4）輥式模拉拔 普通的孔摸拉拔，毛坯材料和拉拔?？资侵苯尤娼佑|，產(chǎn)生相當(dāng)大的滑動(dòng)摩擦，消耗的摩擦功 A2 非常大，而且將轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翢?，使材料與模具產(chǎn)生粘連，甚至燒結(jié)，還使附加的剪切變形功 A3 增大，拉拔時(shí) A2+A3 約占總攻的 50％ 60％，不能不引起人們極大的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外不少研究人員都跟著眼于此。日本五弓勇雄教授將拉拔與軋制結(jié)合起來，與 1956 年研 究成功了輥式模拉拔法，即用孔型輥代替孔模，把大部分滑動(dòng)摩擦變成了滾動(dòng)摩擦，由于成功地將材料表面的摩擦阻力減少，從而減少了拉拔力，加上使用冷卻效果好的水溶性油做潤(rùn)滑劑，可實(shí)現(xiàn)高速拉拔，此外還獲得很多額外效益，如提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本，而且該項(xiàng)技術(shù)還可應(yīng)用于其他場(chǎng)合，如拉拔錐形線，將非圓斷面線拉成圓形線等等，帶動(dòng)了其他新技術(shù)的開發(fā)。 5）強(qiáng)制潤(rùn)滑拉拔 1955 年 Christopherson 研究成功一種強(qiáng)制潤(rùn)滑的流體潤(rùn)滑拉線加工法 , 能夠大大減小摩擦和延長(zhǎng)拉模壽命 , 適用于高速高壓的拉拔生產(chǎn) , 還可拉拔難以加 工的材料 拉拔機(jī)存在的一些問題 設(shè)備輔助面積大 外部擦大 能耗高 工藝復(fù)雜 生產(chǎn)效率不高該設(shè)備在燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 生產(chǎn)過程中輻射強(qiáng)烈的噪聲 , 對(duì)操作工人健康危害極大 , 同時(shí)對(duì)整個(gè)廠區(qū)和廠外周圍環(huán)境也有干擾。 廠家反映 ,部分引進(jìn)拉拔設(shè)備和國(guó)產(chǎn)拉拔設(shè)備在生產(chǎn)中還存在拉拔工作不穩(wěn)定 , 動(dòng)態(tài)力矩變化大 , 而且沖擊振動(dòng)和噪音也大等缺點(diǎn) 拉拔的最大缺點(diǎn)是用于克服摩擦所消耗的能量較多，約占總能量的50％ — 60％；其次是由于受材料塑性的限制，每道的拉拔率很小，兩次退火的總變形量（極限變形）不大，因 而一次產(chǎn)品往往需要幾道，十幾 道，甚至幾十道的拉拔和數(shù)次中間退火，因而生產(chǎn)率不高一般拉拔技術(shù)的問題所在 第二章 有關(guān)拉拔機(jī)的一些基本概念 7 第 2 章 有關(guān)拉拔機(jī)的一些基本概念 拉拔機(jī)的用途 拉拔機(jī)是對(duì)金屬材料進(jìn)行拉拔的設(shè)備。通過拉拔使金屬材料的直徑發(fā)生改變，以達(dá)到所需的直徑要求。通過空拉，游頭拉等各種拉拔方式及改變模具可拉制各種不同規(guī)格直徑的棒材和管材。 拉拔機(jī)的組成 拉拔機(jī)組由機(jī)械設(shè)備、潤(rùn)滑設(shè)備、電氣設(shè)備、液壓及氣動(dòng)系統(tǒng)等組成。機(jī)械部分：機(jī)械部分由放卷機(jī)、預(yù)矯直機(jī)、聯(lián)合拉撥機(jī)、水平矯直機(jī)、垂直矯直機(jī)、液壓剪 ,輸送機(jī) ,異型下料臺(tái) ,拋光矯直機(jī) ,翻 料裝置 ,自動(dòng)倒角機(jī)等組成 拉拔機(jī)主要結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)介 冷拔的優(yōu)缺點(diǎn)及工藝流程 冷拔是繼熱軋、擠壓或焊接之后對(duì)管材進(jìn)行二次加工以生產(chǎn)精密、薄壁和高機(jī)械性能產(chǎn)品的主要方法。其主要優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)率較高；生產(chǎn)中變更產(chǎn)品規(guī)格比較方便，靈活性大；工具的設(shè)計(jì)和制作以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)和維護(hù)比較簡(jiǎn)單。他的主要缺點(diǎn)是：道次形變量小，因此加工道次多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；金屬消耗大。其生產(chǎn)的一般工藝流程圖如下： 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8