【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我們?nèi)松钪匾囊还P財(cái)富。拉拔與其它金屬塑性加工方法相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)靈活性大，可拉拔各種圓形和異形斷面的管捧型線絲材；（2）常溫下拉拔過程中金屬產(chǎn)生很大的加工硬化，因而制品機(jī)械性能高、表面光潔、尺寸精確；（3）拉拔工藝、工具、設(shè)備較簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，操作容易，投資少，上馬快。而高精度冷拔鋁合金管相對(duì)于鋼管來說，強(qiáng)度和硬度低，能使用的鋁合金牌號(hào)更少。另外，矯直機(jī)、珩磨機(jī)的精度較低，自動(dòng)化程度不高，速度太慢，無法滿足大規(guī)模的生產(chǎn)需要。公元8～9世紀(jì)，能制各種金屬線。20世紀(jì)20年代由韋森西貝爾發(fā)現(xiàn)反張力拉拔法，由于反張力的作用，使拉模的磨損大幅度減少，同時(shí)改善了制品的力學(xué)性能。同年布萊哈和拉格勒克爾發(fā)展了超聲波拉拔法，使拉拔力顯著減小。高速拉線機(jī)的拉拔速度達(dá)到80m/s；圓盤拉拔機(jī)可生產(chǎn)φ40～50mm以下的管材，最大圓盤直徑為φ3m，拉拔速度可達(dá)25m/s，最大管長(zhǎng)為6000m以上；多線鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)一般可自動(dòng)供料、自動(dòng)穿模、自動(dòng)套芯桿、自動(dòng)咬料和掛鉤、管材自動(dòng)下落以及自動(dòng)調(diào)整中心。使用這類鋼管珩磨，磨削速度慢，鋸切后端部尺寸易變性。例如沒有管坯 內(nèi)孔表面缺陷清理設(shè)備，冷拔管的內(nèi)表面質(zhì)量無法保證，特別是不經(jīng)珩磨直接使用的缸筒，其表面的極小缺陷被表面處理膜所覆蓋， 油缸筒、氣缸筒使用一段時(shí)間后便暴露出來，損壞密封圈造成缸筒滲漏。在整個(gè)冷拔機(jī)拔制過程中，由于多種因素的影響，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷。 為了進(jìn)一步提高冷拔機(jī)的生產(chǎn)能力，其基本途徑是提高冷拔速度，加大小車的工作行程，減少冷拔過程的輔助時(shí)間。隨著鋁合金管在硬度、強(qiáng)度方面的發(fā)展，高精度冷拔鋁合金管將在更多領(lǐng)域內(nèi)取代鋼管。因此冷拔工藝成了鋼管生產(chǎn)的主要方法之一。（2）鋼管的溫拔和熱拔 目前鋼管的溫拔或熱拔巳成為一種成熟的工藝應(yīng)用于鋼管的冷加工之中。溫拔或熱拔時(shí)可以選擇最合適的變形參數(shù)，金屬塑性可得到充分利用，因而可實(shí)現(xiàn)減少拔制道次，縮短生產(chǎn)周期，達(dá)到增加產(chǎn)量，降低成本和擴(kuò)大品種之目的。設(shè)計(jì)路線（1） 進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)力分析；（2） 由于選擇無芯棒空拉薄壁管，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算得出拉拔力（同時(shí)明白殘余應(yīng)力的產(chǎn)生以及消除方法）；（3） 設(shè)計(jì)拉?！ù笮〗Y(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，材料的選擇（4） 拉拔小車的設(shè)計(jì)（5） 在對(duì)比鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)，聯(lián)合拉拔機(jī)等幾個(gè)拉拔機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)之后，本設(shè)計(jì)選擇鋼絲繩拉拔機(jī)（6） 拉拔機(jī)工作機(jī)座的設(shè)計(jì)潤(rùn)滑和密封 六、工作計(jì)劃個(gè)人任務(wù)計(jì)劃時(shí)間：2013年3月——2013年6月周主要任務(wù)目標(biāo)14熟悉課題內(nèi)容，學(xué)習(xí)拉拔基本知識(shí)及拉拔機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，查閱資料，了解課題相關(guān)背景知識(shí)，為開題做準(zhǔn)備，完成開題報(bào)告初稿。液壓鋼絲繩組合式拉拔機(jī)的主油泵采用的是恒功率變量泵， 電機(jī)功率得到充分利用。關(guān)鍵詞 拉拔機(jī) 冷加工 工藝改進(jìn) 研究成果 薄壁管 解決方案一、拉拔機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 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)已廣泛引用于單體液壓缸筒及工程機(jī)械油缸的制造，冷拔機(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。這兩種冷拔機(jī)床的一個(gè)共同的缺點(diǎn)是產(chǎn)生冷拔震動(dòng)，不能確保工件晶粒沿著冷拔的方向定向成形，特別是鏈條鏈輪磨損后，鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在拔制過程中產(chǎn)生周期性沖擊負(fù)荷。[3]拉拔具有悠久的歷史，在公元前20～30世紀(jì)，就出現(xiàn)了把金塊錘鍛后，通過小孔，用手工拉制成細(xì)金絲，在同一時(shí)期發(fā)現(xiàn)了類似拉線模的東西。公元13世紀(jì)中葉，德國(guó)首先制造了水力拉線機(jī)，并在世界上逐漸推廣，直接17世紀(jì)才接近于現(xiàn)在的單卷筒拉拔機(jī)。隨著拉拔技術(shù)的不斷進(jìn)步，薩克斯和西貝爾兩人以不同的觀點(diǎn)，第一次確立了拉拔理論，此后拉拔理論得到不斷發(fā)展，尤其是新的研究方法（上界法、有限元法等）的開拓，計(jì)算機(jī)的發(fā)展，也使拉拔理論的研究推向一個(gè)新的階段。20世紀(jì)20年代由韋森西貝爾發(fā)現(xiàn)反張力拉拔法，由于反張力的作用，使拉模的磨損大幅度減少，同時(shí)改善了制品的力學(xué)性能。公元8～9世紀(jì)，能制各種金屬線。[2]20世紀(jì)80年代中期，為了節(jié)能、節(jié)材，提高管材產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制成功了新穎獨(dú)特的冷拔工藝系統(tǒng)。就床身結(jié)構(gòu)而言，由于傳統(tǒng)的拔機(jī)三個(gè)機(jī)座分別固定在地基上，水泥地基將承受拔制力產(chǎn)生的彎矩和壓力，所以，地基梁將發(fā)生壓縮彎曲變形，各機(jī)座也發(fā)生彎曲變形，造成管材直線度不好。因此， 產(chǎn)品質(zhì)量高于鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)。land， Optimization of Cold Tube Drawing of Aluminium 6063T4 with Finite Element Method. . Thesis， Laval University， Quebec， Canada，2009.[23].M. Guillot， M. Fafard， S. Girard， A. Rahem， G. D’Amours， Experimental exploration of the aluminum tube drawing process for producing variable wallthickness ponents used in light structural applications， in： SAE International， Detroit， Michigan， USA， p. 10M0129， 2010.11附錄2 文獻(xiàn)綜述 附錄2 文獻(xiàn)綜述引言 液壓鋼絲繩組合式拉拔機(jī)主要有主電機(jī)泵組、油箱、油缸、控制閥、機(jī)座、鋼絲繩滑輪組、床身、拉拔小車、拉模座等組成。熱拔主要用于碳素鋼，鋼管的熱拔溫度取決于鋼的牌號(hào)，通常為75 0 ~ 800℃ ，咬入拔模時(shí)的溫度為650~ 700℃。有些鋼或合金雖然在室溫下具有足夠的塑性，但冷變形時(shí)產(chǎn)生很大的加工硬化，為改善這些金屬或合金的冷加工性能， 最好采用溫拔或熱拔的變形方法。為了改進(jìn)冷拔生產(chǎn)方法之不足，近年來，國(guó)外對(duì)傳統(tǒng)的冷拔鋼管生產(chǎn)工藝做了大量改進(jìn)，其中主要有以下幾個(gè)方面：（1）超聲波振動(dòng)拔管工藝的研究與開發(fā) 按施加超聲波振動(dòng)能量的方式可分為芯棒施加軸向超聲波振動(dòng)的拔制方式；拔模施加超聲波振動(dòng)的拔制方式；芯棒和拔模同時(shí)施加超聲波振動(dòng)的拔制方式；用具有波長(zhǎng)整數(shù)倍的游動(dòng)芯棒的拔制方式。應(yīng)不斷的向國(guó)外先進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)，走集約化大規(guī)模生產(chǎn)力之路，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。因此，只有通過減少冷拔過程的輔助時(shí)間來提高生產(chǎn)能力，這就導(dǎo)致了半連續(xù)式冷拔機(jī)的發(fā)展。為此應(yīng)在易產(chǎn)生缺陷的生產(chǎn)環(huán)節(jié)上加以控制。同時(shí)我們企業(yè)大多數(shù)缺乏高質(zhì)量的退貨設(shè)備，因此，多數(shù)高精度冷拔管均以冷拔狀態(tài)交貨，無法滿足用戶對(duì)交貨狀態(tài)的特殊要求。這對(duì)于廣闊的市場(chǎng)需求還有很大的差距。四、研究中可能存在的問題及解決方案可能存在的問題 ，鋼種只有優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的幾個(gè)牌號(hào)，品種較少。近幾十年來，在研究許多新的拉拔方法的同時(shí)，開展了高速拉拔的研究，成功地制造了多模高速連續(xù)拉拔機(jī)、多線鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)和圓盤拉拔機(jī)。隨著拉拔技術(shù)的不斷進(jìn)步，薩克斯和西貝爾兩人以不同的觀點(diǎn)，第一次確立了拉拔理論，此后拉拔理論得到不斷發(fā)展，尤其是新的研究方5法（上界法、有限元法等）的開拓，計(jì)算機(jī)的發(fā)展，也使拉拔理論的研究推向一個(gè)新的階段。公元13世紀(jì)中葉，德國(guó)首先制造了水力拉線機(jī)，并在世界上逐漸推廣，直到17世紀(jì)才接近于現(xiàn)在的單卷筒拉拔機(jī)。33圖1冷拔機(jī)拉拔具有悠久的歷史，在公元前20～30世紀(jì)，就出現(xiàn)了把金塊錘鍛后，通過小孔，用手工拉制成細(xì)金絲，在同一時(shí)期發(fā)現(xiàn)了類似拉線模的東西。與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)相比，我國(guó)企業(yè)在配套設(shè)備方面還存在著一些不足。經(jīng)過冷拔后延伸率偏低，強(qiáng)度和硬度偏大。二、 研究意義在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，無縫鋼管占有十分重要的地方。同時(shí)在查詢資料的同時(shí)，還得到了其他老師的指導(dǎo)和提示，在此，想幫助指導(dǎo)過我的所有老師表示最衷心的感謝！通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我有很大的收獲，在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多課本上沒有的知識(shí)，學(xué)習(xí)能力不斷增強(qiáng)，做事更加細(xì)心。201:133–7.[21].Siebel E, Kobitzsch R. Temperature increase in material in wire drawing. Stahl Eisen 1943。另外，通過本次設(shè)計(jì)，我充分認(rèn)識(shí)到要設(shè)計(jì)一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品，不僅要有一個(gè)可行的方案，還應(yīng)考慮在加工、制造、安裝中的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。整個(gè)拉拔機(jī)中拉拔小車屬于比較核心的裝備，該小車結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，能夠平穩(wěn)穿過C形架；結(jié)構(gòu)為近似對(duì)稱布置，外形美觀，小車重心低，底座剛性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全可靠，安裝方便。在本設(shè)計(jì)過程中，采用了目前國(guó)內(nèi)比較通用的拉拔力經(jīng)驗(yàn)公式，從力的角度出發(fā)，依次考慮了拉拔機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)的形狀尺寸。另外將拉拔機(jī)整體的三維結(jié)構(gòu)表達(dá)出來，可以更形象直觀的理解拉拔機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖61 圓管變形前網(wǎng)格劃分圖62受力后的變形 圖63 Von Mises Stress(當(dāng)量應(yīng)力)結(jié)論分析：拔制過程中拔制力的變化情況：拉管內(nèi)部沿拔管方向受力以及變形最大，特別是管口的兩側(cè)。ANSYS/LS一DYNA的前后處理器是ANSYS/PRE一pOST，求解器LS一DYNA，是全世界最知名的有限元顯式求解程序，LS一DYNj在1976年由美國(guó)勞倫斯，利沃莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，時(shí)間積分采用中心差分格式，當(dāng)時(shí)主要用于求解三維非彈性結(jié)構(gòu)在高速碰撞、爆炸沖擊下的大變形動(dòng)力響應(yīng)，LS一YNA開始商業(yè)化進(jìn)程，到目前在單元技術(shù)、材料模式、接觸算法以及多場(chǎng)耦合方面取得非常大的進(jìn)步。本章開始對(duì)拉拔機(jī)具體結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了詳細(xì)的分析計(jì)算，同時(shí)對(duì)一些重要的部分做了強(qiáng)度校核以及有限元分析。 510卷筒受力圖已知條件：拉拔力P=12447N 卷筒直徑828mm T =12447414=5153kN69643N25348N 求水平面受力：由 即 求垂直面受力：（F點(diǎn)與C點(diǎn)重合） 得求合力：求水平面受力 求垂直面受力： 求合力：卷筒軸上A、B兩處均選用深溝球軸承6315——2Z型（GB/T2761994）。圖57圖58圖59通過以上分析，可知繩與滑輪接觸的扇形區(qū)域內(nèi)受力以及變形最大，故設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮加強(qiáng)此處的材料強(qiáng)度。頭座其他部分按照軌道以及C形架的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，尺寸供作參考。 C形架簡(jiǎn)單受力分析根據(jù)拉拔小車兩輪之間的距離確定軌道之間的距離和高度。1）原理說明利用夾鉗臂夾緊時(shí)鉗口的尼龍襯套固定拉管，保證拉拔的平穩(wěn)性?；境叽缫姳?1滑道大半徑R1252mm滑道小半徑r535mm滑道間距L195mm滑道下落點(diǎn)距地面高度232mm由于本設(shè)計(jì)中拉拔管長(zhǎng)度很長(zhǎng)，達(dá)63米，故為了保證管在拉拔過程的連續(xù)性以及拉拔的質(zhì)量，必須保證管在拉拔過程的高度一致性。 C形支架圖53 C形架 本設(shè)計(jì)中采用管徑為Φ32，由于管很長(zhǎng)（達(dá)63米），故一次性拉拔完成后整體落料。45176。工作帶的合理形狀是圓柱形，在確定工作帶直徑時(shí)應(yīng)考慮制品的公差，彈性變形和模子的使用壽命，在設(shè)計(jì)?？坠ぷ鲙е睆綍r(shí)要進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際工作帶的直徑應(yīng)比制品名義尺寸小。潤(rùn)滑錐選用R=6mm的圓弧。錐形模的?？卓煞譃樗膫€(gè)帶：潤(rùn)滑帶、壓縮帶、工作帶、出口帶。　　3）貫徹執(zhí)行國(guó)家、部、專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。180。 基本參數(shù)的確定（1） 鋼絲繩表面狀態(tài)代號(hào)：光面鋼絲繩NAT（2） 結(jié)構(gòu)代號(hào)：填充式鋼絲繩FI（3） 629：外層股數(shù)X每個(gè)外層股中鋼絲的數(shù)量及相應(yīng)股的標(biāo)記（4） IWS：金屬絲股芯 10 NAT 629FI + IWS（金屬繩芯填充鋼絲繩）1） 直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按下式確定 d：鋼絲繩最小直徑 C：選擇系數(shù)， S：鋼絲繩最大工作靜拉力 S = N ，牽引繩 n選n=5查手冊(cè)取C=取同理得返回鋼絲繩的直徑d=10mm卷筒名義直徑 ：與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按表選取=37，d=22mm=hd=814，取=828mm長(zhǎng)度雙聯(lián)卷筒：卷筒有螺紋槽部分長(zhǎng)度，取=1317mm：無繩槽的卷筒端部尺寸（按需確定） ：中間光滑部分長(zhǎng)度，根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角度確定。另外，對(duì)拔制過程中可能出現(xiàn)的問題缺陷以及拔制的潤(rùn)滑工藝做了比較深入的研究。電機(jī)的轉(zhuǎn)差率會(huì)由于負(fù)載的變化而變化。圖35拔值力隨拔制速度的變化 由圖3一5中的速度與瞬態(tài)拔制力曲線可以看出，在鋼管拉拔起始階段拔制速度對(duì)瞬態(tài)拔制力影響非常明顯，并隨著拔制速度的增大瞬態(tài)拔制力迅速增大；當(dāng)鋼管拉拔過程逐步處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，從圖中拔制速度與穩(wěn)態(tài)拔制力曲線可見，拔制速度對(duì)穩(wěn)態(tài)拔制力影響并不明顯，拔制力基本保持不變因而在實(shí)際生產(chǎn)中開拔時(shí)必須采用較慢的拔制速度，可以有效避免過大的瞬態(tài)拔制力，防止拔斷鋼管，在拔制過程穩(wěn)定后可以采用高速拔制來縮短拔管所需的時(shí)間，從而提高拔管機(jī)的生產(chǎn)率。當(dāng)比較小時(shí)，第一因素所起的作用是主要的，增大