【正文】 (56)反行程時(shí)的平均單位壓力： (57)式中 ——金屬在該變形量下的抗拉強(qiáng)度； ——考慮中間主應(yīng)力影響的系數(shù)，= ~，； ——計(jì)算斷面處的工作錐壁厚， mm； ——摩擦系數(shù)，對(duì)鋼，鋁合金= ~。根據(jù)以上公式，參考我國(guó)有關(guān)廠(chǎng)家的技術(shù)參數(shù)經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)將本設(shè)計(jì)冷軋過(guò)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(hào)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(shè)計(jì)中采取了模具共用，因此在生產(chǎn)成品管時(shí)，對(duì)軋制力只計(jì)算一次即可。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本設(shè)計(jì)所選用的二輥式冷軋管機(jī)適合設(shè)計(jì)任務(wù)要求。 拔制力的計(jì)算管材拉拔力計(jì)算公式的推導(dǎo)方法與棒、線(xiàn)材拉拔力的推導(dǎo)基本的相同，為了使計(jì)算公式簡(jiǎn)化，有三個(gè)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(shí)的減壁段，其管坯內(nèi)外表面所受的法向壓應(yīng)力相等，摩擦系數(shù)相同。下面僅對(duì)本設(shè)計(jì)所采用的拉拔力公式作簡(jiǎn)要介紹。1) 空拉管材管材空拉時(shí)，其外作用力的情況與棒，線(xiàn)材拉拔時(shí)類(lèi)似，見(jiàn)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(shí)的受力情況 圖52 與的關(guān)系對(duì)微小單元體在軸向上建立微分平衡方程（） (58)展開(kāi)化簡(jiǎn)并略去高階微量，得 (59)引入塑性條件 (510)由圖53可見(jiàn)，沿方向建立平衡方程 (511)簡(jiǎn)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(xiàn)材求解，可以導(dǎo)出 (514)式中 ； ——摩擦系數(shù)，； ——模子定徑區(qū)長(zhǎng)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(shí)，塑性變形區(qū)可分為減徑段和減壁段，對(duì)減徑段拉應(yīng)力可采用管材空拉時(shí)的公式（513）計(jì)算，對(duì)于減壁段來(lái)說(shuō)，減徑段終了時(shí)斷面上的拉應(yīng)力，相當(dāng)于反拉力的作用。襯拉管材包括了固定短芯頭拉拔和游動(dòng)芯頭拉拔。由于本設(shè)計(jì)采用了固定短芯頭拉拔，故在此，僅對(duì)固定短芯頭拉拔的拔制力作簡(jiǎn)要介紹。圖53a中b斷面上拉應(yīng)力按空拉管材時(shí)的公式進(jìn)行計(jì)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(diǎn)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(jiǎn)化，設(shè)管坯內(nèi)外表面所受的法向壓應(yīng)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(hào)，將式517代入邊界條件，并設(shè) (518)經(jīng)整理，化簡(jiǎn)得 (519)固定短芯頭拉拔時(shí)定徑區(qū)摩擦力對(duì)的影響與空拉不同，還有內(nèi)表面的摩擦應(yīng)力。用棒材拉拔時(shí)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(guó)有關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家的工藝參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算現(xiàn)將本設(shè)計(jì)冷拔過(guò)程中的各拔機(jī)拔制力列于表53，表54中。表53 LB50T冷拔機(jī)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(yīng)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(yīng)力σ1 MPa拉拔力Pl kN250225198表54 LB20T冷拔機(jī)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(yīng)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(yīng)力σ1 Mpa拉拔力Pl kN18114712190表55 LB8T冷拔機(jī)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(yīng)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(yīng)力σ1 Mpa拉拔力Pl kN由于在設(shè)計(jì)中采取了模具共用，因此在生產(chǎn)成品管Φ60，對(duì)拔制力的計(jì)算僅以最長(zhǎng)生產(chǎn)工藝流程計(jì)算即可。經(jīng)過(guò)計(jì)算本設(shè)計(jì)所選用的冷拔機(jī)適合設(shè)計(jì)任務(wù)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(shè)計(jì)中總是希望采用最少的工序，最適合的設(shè)備，最先進(jìn)的技術(shù)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(shè)計(jì)中深入實(shí)際，調(diào)查研究，獲得充分的實(shí)際資料和數(shù)據(jù)，加以科學(xué)地分析，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。編制生產(chǎn)工藝流程定額卡是為設(shè)備負(fù)荷計(jì)算，平衡設(shè)備，編制金屬平衡表及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供依據(jù)。在編制工藝流程定額卡時(shí)應(yīng)特別注意集合損失和工藝損失的問(wèn)題。根據(jù)本設(shè)計(jì)工藝流程和設(shè)備的選取，參考國(guó)內(nèi)有關(guān)廠(chǎng)家的工藝參數(shù)，綜合考慮各種因素，制定了本設(shè)計(jì)的工藝流程定額卡。詳見(jiàn)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(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，參照國(guó)內(nèi)有關(guān)廠(chǎng)家或車(chē)間所能達(dá)到的先進(jìn)指標(biāo)，考慮本企業(yè)或本車(chē)間的具體情況確定出為完成年計(jì)劃產(chǎn)量所需要的投料量。其任務(wù)是：確定各計(jì)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?jǐn)?shù)。換句話(huà)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(jì)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(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，成品率的高低反映了生產(chǎn)組織管理及生產(chǎn)技術(shù)水平的高低。成品率根據(jù)國(guó)內(nèi)同類(lèi)型企業(yè)的實(shí)際成品率情況，結(jié)合本設(shè)計(jì)車(chē)間的技術(shù)特點(diǎn)，以及各項(xiàng)產(chǎn)品工藝卡的計(jì)算結(jié)果確定。影響成材率的因素是個(gè)工序的各種損失，結(jié)合本設(shè)計(jì)的工藝特點(diǎn)，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(xué)處理等過(guò)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(jì)算加以具體確定。一般來(lái)說(shuō)鋼管的切損在10%左右2) 殘屑?xì)埿际侵冈谇宄毕輹r(shí)所造成的金屬損失，一般來(lái)說(shuō)因此造成的金屬損失在1~3%。(3) 工藝損失工藝損失有稱(chēng)技術(shù)損失，是指各工序生產(chǎn)中由于設(shè)備和工具，技術(shù)操作以及表面介質(zhì)問(wèn)題所造成的不符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。它與車(chē)間設(shè)備技術(shù)，生產(chǎn)管理及操作水平有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于合金鋼其損失在1~3%之間，對(duì)于碳鋼在1%以下。根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)合工藝流程定額卡，參照國(guó)內(nèi)有關(guān)廠(chǎng)家的參數(shù)制定了本設(shè)計(jì)的金屬平衡表。詳見(jiàn)附錄III。6主要變形工具設(shè)計(jì)孔型設(shè)計(jì)對(duì)冷加工管材生產(chǎn)是一項(xiàng)非常重要的工作，它的正確、合理與否直接影響到冷加工設(shè)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(jī)工具孔型設(shè)計(jì)冷軋管所用的變形工具是孔型塊和芯棒。孔型設(shè)計(jì)的任務(wù)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(shè)計(jì)應(yīng)保證軋管工具磨損均勻，軋機(jī)生產(chǎn)率和成品率高，以及有利于發(fā)揮金屬的塑性。一臺(tái)冷軋管機(jī)所軋制的管子尺寸范圍相當(dāng)寬。因此，一般皆配備幾對(duì)（3～4對(duì)）軋制不同規(guī)格管子的孔型塊。一對(duì)孔型塊通過(guò)調(diào)整芯棒的位置或必要時(shí)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(shè)計(jì)的主要參數(shù)是錐度、錐體母線(xiàn)的形狀、長(zhǎng)度及直徑。 在二輥冷軋管機(jī)上皆采用錐形芯棒，母線(xiàn)應(yīng)是一曲線(xiàn)但是這樣的芯棒加工困難，所以廣泛采用的仍是母線(xiàn)為直線(xiàn)的錐形芯棒。芯棒的錐度對(duì)軋制過(guò)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(dǎo)致軋制壓力增大。但是芯棒的錐度也不能過(guò)小，否則會(huì)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(lái)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(zhǎng)度取決于減徑段錐角γj和減徑量ΔDj值的大小。γj過(guò)大將在管坯減徑時(shí)產(chǎn)生較大的軸向力。因此，～、減徑段長(zhǎng)度Lj，可用下式求得： Lj＝ΔDj/(2tanγi2tanα) （6－2） 預(yù)精整段Lz的確定 預(yù)精整段的作用是對(duì)管子的壁厚進(jìn)行調(diào)整，管坯經(jīng)過(guò)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(shí)成品管在縱向上的壁厚不均勻。精整段的長(zhǎng)度Lz按下公式計(jì)算： Lz＝kzmλ∑ （6－3）kz——預(yù)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(zhǎng)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(jìn)行減徑和減壁。 Ly＝Lg（Lj＋Lz＋Ld） （6－5）求出壓下段長(zhǎng)度后，最好用下式進(jìn)行驗(yàn)算： nS＝3Ly/[m(1＋2λ∑)] （6－6）所得的分散變形系數(shù)nS應(yīng)大于最小分散變形系數(shù)nSmin，否則應(yīng)減小送進(jìn)量，增大Ly的長(zhǎng)度。 壓下段工作錐各段壁厚Sx的確定壓下段軋槽頂部展開(kāi)后應(yīng)是一條光滑的曲線(xiàn)，為了減少計(jì)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