【正文】 (56)反行程時的平均單位壓力： (57)式中 ——金屬在該變形量下的抗拉強度； ——考慮中間主應力影響的系數(shù)，= ~，； ——計算斷面處的工作錐壁厚， mm； ——摩擦系數(shù)，對鋼，鋁合金= ~。根據(jù)以上公式，參考我國有關廠家的技術參數(shù)經(jīng)計算，現(xiàn)將本設計冷軋過程中的軋制力列在表52中。表52 各斷面軋制力以及全壓力斷面序號正行程反行程FmmMPa全壓力kNFmmMPa全壓力kNΦ130～Φ8301234567總的軋制壓力 由于在設計中采取了模具共用，因此在生產(chǎn)成品管時，對軋制力只計算一次即可。經(jīng)過計算，本設計所選用的二輥式冷軋管機適合設計任務要求。 拔制力的計算管材拉拔力計算公式的推導方法與棒、線材拉拔力的推導基本的相同，為了使計算公式簡化，有三個假定條件：拉拔管材壁厚不變；在一定范圍內(nèi)盈利分布式均勻的；管材襯拉時的減壁段，其管坯內(nèi)外表面所受的法向壓應力相等，摩擦系數(shù)相同。下面僅對本設計所采用的拉拔力公式作簡要介紹。1) 空拉管材管材空拉時，其外作用力的情況與棒，線材拉拔時類似，見圖51，在塑性變形區(qū)取微小單元體，其受力狀態(tài)如圖52所示。 圖51 管材空拉時的受力情況 圖52 與的關系對微小單元體在軸向上建立微分平衡方程（） (58)展開化簡并略去高階微量，得 (59)引入塑性條件 (510)由圖53可見，沿方向建立平衡方程 (511)簡化為： (512)將式(59)，(510)，(512)引入，利用邊界條件求解： (513)式中 ——管材延伸系數(shù)。定徑區(qū)的摩擦力作用，將使模口處管材斷面上的拉拔力要比大一些，用棒線材求解，可以導出 (514)式中 ； ——摩擦系數(shù)，； ——模子定徑區(qū)長度； ——模子定徑區(qū)直徑； ——坯料壁厚。 故拉拔力為 (515)式中 ——該道次拉拔后管材外徑，內(nèi)徑。2）襯拉管材襯拉管材時，塑性變形區(qū)可分為減徑段和減壁段，對減徑段拉應力可采用管材空拉時的公式（513）計算，對于減壁段來說，減徑段終了時斷面上的拉應力，相當于反拉力的作用。襯拉管材包括了固定短芯頭拉拔和游動芯頭拉拔。由于本設計采用了固定短芯頭拉拔，故在此，僅對固定短芯頭拉拔的拔制力作簡要介紹。圖53a中b斷面上拉應力按空拉管材時的公式進行計算，而公式中的延伸系數(shù)，在此是指空拉段的延伸系數(shù) (516)圖53 固定短芯頭拉拔在減壁段即圖53中bc段，坯料變形的特點是內(nèi)徑保持不變，外徑逐步減小，因此管坯壁厚也減小。為了簡化，設管坯內(nèi)外表面所受的法向壓應力相等，即，摩擦系數(shù)也相同，即。按圖53中所示的微小單元體建立平衡方程 整理后代入塑性條件后，經(jīng)整理得 (517) 以代替，并引入符號，將式517代入邊界條件，并設 (518)經(jīng)整理，化簡得 (519)固定短芯頭拉拔時定徑區(qū)摩擦力對的影響與空拉不同，還有內(nèi)表面的摩擦應力。用棒材拉拔時的同樣方法，可得到 (520)式中 ——該道次拉拔模定徑區(qū)直徑； ——該道次拉拔芯頭直徑； ——該道次拉拔后制品壁厚。根據(jù)以上公式，結(jié)合我國有關生產(chǎn)廠家的工藝參數(shù)，經(jīng)過計算現(xiàn)將本設計冷拔過程中的各拔機拔制力列于表53，表54中。表53 LB50T冷拔機各道次拔制力各道參數(shù)1231Φ83～60Φ130～125拔制方法短芯棒拔制短芯棒拔制短芯棒拔制短芯棒拔制拔制前外徑D0 mm837567130拔制前內(nèi)徑d0 mm71116拔制后外徑D1 mm756760125拔制后內(nèi)徑d1 mm50112各段延伸系數(shù)λnλn+1各系數(shù)值BAC2各段拉拔應力系數(shù)值σx2/σsσx1/σs平均加工硬化程度 ε加工后變形抗力σs kN拉拔應力σ1 MPa拉拔力Pl kN250225198表54 LB20T冷拔機各道次拔制力各道參數(shù)1234Φ60～30拔制方法短芯棒拔制短芯棒拔制短芯棒拔制短芯棒拔制拔制前外徑D0 mm60524537拔制前內(nèi)徑d0 mm50433730拔制后外徑D1 mm52453730拔制后內(nèi)徑d1 mm43373024各段延伸系數(shù)λabλbc各系數(shù)值BAC2各段拉拔應力系數(shù)值σx2/σsσx1/σs平均加工硬化程度 ε加工后變形抗力σs kN拉拔應力σ1 Mpa拉拔力Pl kN18114712190表55 LB8T冷拔機各道次拔制力各道參數(shù)12Φ30～18拔制方法短芯棒拔制短芯棒拔制拔制前外徑D0 mm3025拔制前內(nèi)徑d0 mm24拔制后外徑D1 mm2518拔制后內(nèi)徑d1 mm11各段延伸系數(shù)λabλbc各系數(shù)值BAC2各段拉拔應力系數(shù)值σx2/σsσx1/σs平均加工硬化程度 ε加工后變形抗力σs kN拉拔應力σ1 Mpa拉拔力Pl kN由于在設計中采取了模具共用，因此在生產(chǎn)成品管Φ60，對拔制力的計算僅以最長生產(chǎn)工藝流程計算即可。經(jīng)過計算本設計所選用的冷拔機適合設計任務要求。 編制生產(chǎn)工藝流程定額卡生產(chǎn)工藝流程定額卡的主要內(nèi)容是把生產(chǎn)工藝流程具體化并制定出各種消耗定額，在生產(chǎn)設計中總是希望采用最少的工序，最適合的設備，最先進的技術和熟練的操作，以便獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，高的成品率和低的成本。這就需要在設計中深入實際，調(diào)查研究，獲得充分的實際資料和數(shù)據(jù)，加以科學地分析，進行合理的設計。編制生產(chǎn)工藝流程定額卡是為設備負荷計算，平衡設備，編制金屬平衡表及技術經(jīng)濟指標提供依據(jù)。在編制工藝流程定額卡時應特別注意集合損失和工藝損失的問題。根據(jù)本設計工藝流程和設備的選取，參考國內(nèi)有關廠家的工藝參數(shù)，綜合考慮各種因素，制定了本設計的工藝流程定額卡。詳見附錄IV 。 編制金屬平衡表編制金屬平衡表的目的在于根據(jù)設計任務書的要求，參照國內(nèi)有關廠家或車間所能達到的先進指標，考慮本企業(yè)或本車間的具體情況確定出為完成年計劃產(chǎn)量所需要的投料量。其任務是：確定各計算產(chǎn)品的成品率；編制金屬平衡表。成品率是指成品重量與投料量之比的百分數(shù)。換句話就是一噸原料能夠生產(chǎn)的合格產(chǎn)品重量的百分比。其計算公式為： (521)式中 ——成品率，%； ——投料量，t； ——金屬的損失重量，t。 成品糧食一項重要的經(jīng)濟技術指標，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術水平的高低。成品率根據(jù)國內(nèi)同類型企業(yè)的實際成品率情況，結(jié)合本設計車間的技術特點，以及各項產(chǎn)品工藝卡的計算結(jié)果確定。影響成材率的因素是個工序的各種損失，結(jié)合本設計的工藝特點，影響成材率的主要因素有：(1) 溶損溶損是指在酸，堿洗或化學處理等過程中的溶解損失。~%左右。(2) 幾何損失1) 切損切損是指切頭，切尾，切邊等大塊殘料損失。損失的數(shù)量由工藝定額卡計算加以具體確定。一般來說鋼管的切損在10%左右2) 殘屑殘屑是指在清除缺陷時所造成的金屬損失，一般來說因此造成的金屬損失在1~3%。(3) 工藝損失工藝損失有稱技術損失，是指各工序生產(chǎn)中由于設備和工具，技術操作以及表面介質(zhì)問題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。它與車間設備技術，生產(chǎn)管理及操作水平有關。一般來說，對于合金鋼其損失在1~3%之間，對于碳鋼在1%以下。根據(jù)以上的計算結(jié)合工藝流程定額卡，參照國內(nèi)有關廠家的參數(shù)制定了本設計的金屬平衡表。詳見附錄III。6主要變形工具設計孔型設計對冷加工管材生產(chǎn)是一項非常重要的工作，它的正確、合理與否直接影響到冷加工設備的生產(chǎn)率，管材的質(zhì)量和工具使用壽命。 二輥式冷軋管機工具孔型設計冷軋管所用的變形工具是孔型塊和芯棒。孔型設計的任務就是確定芯棒的錐面或曲面形狀和軋槽工作段各斷面的形狀。合理的孔型設計應保證軋管工具磨損均勻，軋機生產(chǎn)率和成品率高，以及有利于發(fā)揮金屬的塑性。一臺冷軋管機所軋制的管子尺寸范圍相當寬。因此，一般皆配備幾對（3～4對）軋制不同規(guī)格管子的孔型塊。一對孔型塊通過調(diào)整芯棒的位置或必要時更換芯棒，可用同一壁厚的管坯軋制出不同壁厚的管子。 芯棒尺寸及錐度α的確定芯棒設計的主要參數(shù)是錐度、錐體母線的形狀、長度及直徑。 在二輥冷軋管機上皆采用錐形芯棒，母線應是一曲線但是這樣的芯棒加工困難，所以廣泛采用的仍是母線為直線的錐形芯棒。芯棒的錐度對軋制過程有很大的影響。芯棒錐度越大，金屬的變形越不均勻，從而導致軋制壓力增大。但是芯棒的錐度也不能過小，否則會使減徑段中管坯減徑量增加，引起管坯壁厚增加和金屬顯著硬化，給壓下段的變形帶來困難。 芯棒圓柱部分的直徑： dz＝dd＋2Lgtanα （6－1） 減徑段Lj的確定 減徑段的長度取決于減徑段錐角γj和減徑量ΔDj值的大小。γj過大將在管坯減徑時產(chǎn)生較大的軸向力。因此，～、減徑段長度Lj，可用下式求得： Lj＝ΔDj/(2tanγi2tanα) （6－2） 預精整段Lz的確定 預精整段的作用是對管子的壁厚進行調(diào)整，管坯經(jīng)過此段后，壁厚不再變化，并等于成品管的壁厚。為此，精整段的錐度必須與芯棒錐度相等，即γz＝α，否則將時成品管在縱向上的壁厚不均勻。精整段的長度Lz按下公式計算： Lz＝kzmλ∑ （6－3）kz——預精整系數(shù)，～。上限用于軋制高精度壁厚的管子， 定徑段Lz的確定 定徑段的作用是使管子獲得精確的外徑，定徑段的長度 Ld＝kdmλ∑ （6－4）kd——整徑系數(shù)，～，2tanα＝～，kd＝；2tanα＝～，kd取2～。 壓下段Ly的確定 壓下段是孔型的主要塑性變形段，管坯在壓下段進行減徑和減壁。 Ly＝Lg（Lj＋Lz＋Ld） （6－5）求出壓下段長度后，最好用下式進行驗算： nS＝3Ly/[m(1＋2λ∑)] （6－6）所得的分散變形系數(shù)nS應大于最小分散變形系數(shù)nSmin，否則應減小送進量，增大Ly的長度。 壓下段工作錐各段壁厚Sx的確定壓下段軋槽頂部展開后應是一條光滑的曲線，為了減少計算工作量，一般多將其等分為7段或9～10段。 （6－7） 式中：Sx——壓下段內(nèi)任意斷面的管子壁厚； ΔS——管坯在減徑段的壁厚增量，ΔS＝(～) ΔDj；ΔDj 為管坯在減