《拉拔工艺》课件

因此，
，即绞盘的圆周速度大于线的运动速度是实现带滑动拉拔
的基u本n 条件vn。
un vn
基本若条定件义也：可描述Rn为：u滑n为u动n滑v率n动率，则。实现带滑动拉拔的 Rn 0
c 如何保证
un vn
取决于拉线机的设计，不能改变，因此只能控制
在稳u定n 拉拔过程中，下式应成立：
un vn
，使
取3道次。 取4道次。 取3道次。 取3道次。
1 1.25, 2 1.27, 3 1.26, 4 1.22, 5 1.23 6 1.24, 7 1.24, 8 1.26, 9 1.27, 10 1.26
11 1.23, 12 1.23, 13 1.17
7）线材拉拔配模设计
a 保证产品性能 对软态产品而言，性能由成品退火参数决定，确定总加 工率时只要避开临界变形程度即可；对硬态、半硬态产品而言，应根据加 工硬化曲线查出规定性能所要求的加工率，以此算出坯料尺寸。
b 保证操作顺利进行 针对衬拉管材而言，因为这时既有减径量又有减壁 量，若二者变形量设计不当，会导致操作不能进行。例如，若总减径量< 总减壁量，则当管坯直径达到成品尺寸时，其壁厚仍大于成品壁厚，此时 由于芯头无法放入而不能继续减壁。因此，衬拉时，
5 3.5： n ln(5 / 3.5)2 3.04 ln1.26
3.5 2.3：
ln(3.5 / 2.3)2
n
3.6
ln1.26
2.3 1.6： n ln(2.3 /1.6)2 3.1 ln1.26
1.6 1.2： n ln(1.6 /1.2)2 2.5 ln1.26
道次延伸系数分配：
《拉拔工艺》
拉拔配模：根据成品的要求（有时还包括坯料尺寸）来确定拉拔 道次及各道次所需模孔形状、尺寸的工作。
原则：在保证成品性能和质量的前提下，尽可能增大道次延伸系数 以提高生产率。
1 拉拔配模设计的内容
1）坯料尺寸的确定
A 圆形制品坯料尺寸的确定
对于给定成品尺寸而言，确定坯料尺寸实际是确定总加工率。在确定 总加工率时，应考虑以下因素：
vn1 Qn1
Pn
vn
n 1
u n 1
n
N un
Qn n 1
b 实现带滑动拉拔的基本条件
与 的关系有以下三种可能情况：
un ，vn此时绞盘起制动作用，导致断线；
un v，n 此时为静摩擦，可建立起 ，但过程是不稳定的，一旦由于 某种u原n 因使v，n线此速时增摩加擦，力则方为向上朝种前情，况过；程是稳定的。Pn
F0 2.22 (85 3.5) 196.47
直径为：
D0
4F0 15.82
按线杆尺寸系列，取：
D0 17
2）确定拉拔工艺 最大总延伸系数为：
取平均道次延伸系数(85 3.5) 2.78
（相1当.2于5道次加工率为20%），则拉拔道
n ln ln 2.78 4.58 ln ln1.25
取拉拔道次为：
n5
因为： ln ln 1 ln 2 ln 3 ln 4 ln 5 所以： 1 2 3 4 5
因此实际平均延伸系数为：
5 5 2.78 1.23
3）确定各道次模孔定径带的截面形状 设计出各道次的延伸系数:根据铜的加工性能、道次延伸系数的分配原则、参 照平均道次延伸系数，各阶段延伸系数分配如下：
4）游动芯头拉拔配模设计
减壁量必须有相应的减径
量配合，否则会导致管坯内
表面与大圆柱段接触，一般
认为，芯头大、小圆柱段的
直径差应大于等于减壁量的6
D
d
倍，即：
D d 6s
5）异型管材拉拔配模设计 主要是防止过渡空拉时管壁内凹，尤其是长边。
r
此外，要保证成型拉拔时能顺利地放入芯头。
6) 实心型材拉拔配模设计 a 成品的外形必须包括在坯料的外形之中；
始终vn成立。
v0F0 v1F1 vn Fn vk Fk
因此v有k、 F分k 别，为故成品线的速度和断面v积k 。 因uk为收线盘上线与绞盘间无滑动，
vn uk Fk F n
此时由为上保式证可拉知拔，过v若n程成仍品能模顺磨利损进，行则，下增式大应，该导成F致立k 任：一绞盘上的线速
b 为使变形均匀，坯料各部分的延伸系数应尽量相等；实际中满足此 点很困难，一般情况下，要求高的面给予较大的变形；
c 坯料与模孔各部分尽量同时接触，否则由于未被压缩部分的强迫延 伸，引起形状尺寸不精确。为保证这一点，各部分的模角应不同；
d 对带锐角的型材，形状要逐渐过渡，不允许由锐角向钝角过渡。
总之，设计原则是：使坯料各部分同时得到尽可能均匀的压缩。 实际设计时可采用图解法，步骤如下：
1 1.25, 2 1.26, 3 1.26, 4 1.20, 5 1.17
计算出各道次的截面积和当量圆的直径。
F0 227.6, F1 181.6, F2 144.1, F3 114.4, F4 95.3, F5 81.5
D0 17.0, D1 15.2, D2 13.5, D3 12.1, D4 11.0, D5 10.2
变换后得：
Fn1 ，可u记n 为： Fn un1
n n
即：任一道次的延伸系数必须大于相邻两绞盘的速比。此条件为 充分条件。
定义：
n
为滑n 动系数，一般取： n
n 1.015 1.04
思考： 是 n大好还是小好？
d 滑动率 的R分n 配
因为 n n 即
又
Fn1 vn故有
Fn vn1
即
坯料
成品
例：欲拉制85 3.5mm 双沟电2车线，
材料为紫铜，截面形状及尺寸见图。已 查得为保证348MPa的强度要求，冷变形 的加工率需大于55%。试进行配模设计。
1）确定坯料形状和尺寸
因电车线的宽厚比为1，故采用圆形 坯料。冷变形加工率
8.5 6.12
5.7
1.5
0.38
11
1 1
11
55%以上，相当于延伸系数大于2.22，因此坯料的截面积为：
过渡圆
由于过渡拉拔的主要目的是成型，所以尺寸设计时主要考虑的成型正 确问题。为保证成型正确，过渡圆尺寸设计的原则是：过渡圆的外形尺 寸等于或稍大于成品的外形尺寸。
具体确定时，首先按周长相等原则计算，然后再加 3～5％ 以确保棱角 等部位能充满。
D0
a
b 2
D0
a
b 2
D0 2(a b)
D0
2(a
vn1 v因n 此有
un1 un
即
Rn1 Rn
Fn1 un Fn un1 vn un vn1 un1
1 vn1 1 vn
un1
un
因此，滑动率的分配原则是：由前向后越来越小。
（该绞盘相当于收v线n 盘）并引起该道次以前的线
速增加。但此情况与成品模磨损时不同，只是暂时的，因为此时该道次以
后节的过线程速 中不，变该，绞结盘果上其的上拉的拔v线力n 必急u然剧n 松升弛高，，使有拉可拔能过导程致恢在复恢正复常正。常但前在发此生调断
线。为防止这种情况发生，应有：
vn1 vn Fn F n1 un Fn F n1 un1
Fn 1 vn
Fk
收
vk 线
盘
u1 u2 中间绞盘
un
uk
A 带滑动拉拔配模设计
带滑动拉拔：拉拔过程中线与绞盘间有滑动，即线的运动速度与绞盘的 圆周速度不相等。
a 建立拉拔力的条件
为了对通过 n 模的线建立起拉拔力 ，n 绞盘的放线端必须施以拉力 ，
即为紧边，使线压紧在绞盘上产生压力 ，当绞盘转动时，线与绞盘间产生
A 将成品的图形置于坯料的外形轮廓之中，二者重心尽量重合并力求使二 者外形间的最短距离各处相差不大；
B 根据成品断面的复杂程度，将坯料外形等分30~60个点，通过这些点做垂 直于坯料和成品外形轮廓且长度最短的曲线；（这些曲线可近似看作是金属的 流线）
C 按照
、
、……
值比例将各金属流线分段，
将坯相料同可的按段 各用道曲次线减F0圆径滑量地的F连比1 接例起将F来各1，金即属得流F2到线各分道段次）定径F区k的1 断 面F形k 状。（圆形
b)
2）中间退火次数的确定
N ln 1 ln
1 退火 2 退火 3 退火 4
为 坯料到产品的总延伸系数； 为两次退火间允许的平均总延伸系数。
3）拉拔道次的确定
n ln ln
退火 1 2 3 4 退火
为 两次退火间的总延伸系数； 为道次平均延伸系数。
4）道次延伸系数的分配 延伸系数
(5 0.1)2
4
(1.2 0.02)2
18.7
4
中间退火次数为：
N ln18.7 1 2.7 ln 2.2
取退火次数为3+1。 第一次退火时坯料的直径为：
d1
5 3.37 取3.5。 2.2
同理可算出第二、第三次退火时坯料的直径。
5 3.5 2.3 1.6 1.2。
确定拉拔道次
增大，
vn uk Fk F n un
变换后得：
Fn ，u可k记为： Fk un
nk kn
第n此个式绞说盘明的：速为比保。证此条件为，必unn要道条次v件n以，后实的际总中延还伸有系其数它必因须素大可于导收致线盘增与
大，如润滑剂较粘或绞盘、线有局部缺陷时，有可能导致线与某绞盘发生
短时的粘结，此时
坯料
成品
1）选坯料 选择与成品形状相近且简单的坯料。（坯料的断面尺寸应满足 制品的力学性能和表面质量要求）
2）确定拉拔工艺 参考与制品品种相同、断面积相等的圆断面制品的配模 设计，初步确定拉拔道次、道次延伸系数以及各道次的断面积F1、F2、 F3……。
3）确定各道次模子定径区的断面形状 可分三步：
各按流线上F、的0 相应F点、1相……连即F1得到各F道2或次各定道径次带的F的减k截1径面量形比F状例k 。划分各金属流线，将
例：坯料直径为
(5 m0m.，1)成品直径为
mm的(1软.2态铝0合.0金2)，
材料两次退火间允许的总延伸系数为2.2，道次允许的延伸系数为1.26，试
设计拉拔工艺。
确定中间退火次数： 最大总延伸系数为：
摩擦力，进而建立起 。
Pn
Qn
N
Pn
Pn 1
vn1 Qn1
Pn
vn
Qn
n 1
u n 1
n
N
n 1
un
Pn与 Q的n关系可由柔性体绕圆柱体表面摩擦规律得到。
Qn Pn e2 m f
m为绕线的圈数，一般为2～4圈； f 为线与绞盘间的摩擦系数，一般取0.1； 因此：
Qn (15 30)% Pn
Pn 1
管坯尺寸的选择应保证： 减壁所需道次<减径所需道次
c 保证产品表面质量 拉拔时，随着拉拔道次和变形量的增加，坯料 中的一些缺陷如划伤、夹灰等会逐渐暴露于表面，并可及时去除。因此 适当增大总变形量对表面质量有好处。
d 坯料制造的条件和生产实际情况，应便于管理。 B 异型管材拉拔时坯料尺寸的确定 异型管材生产时一般也采用圆管坯，拉拔到一定尺寸后进行1～2道过 渡空拉，使其形状逐渐向成品形状过渡。因此，关键是确定过渡圆的尺 寸。
B 给定成品尺寸并要求一定的性能：根据加工硬化曲线，确定最后一次退 火时应留有的加工率；
C 只要求成品尺寸：在保证表面质量的前提下，尽量减小坯料的尺寸。
2）空拉配模设计
除考虑安全系数外，还要考虑过程的稳定性，一般认为，道次减径量不 能超过壁厚的6倍。
3）固定短芯头拉拔配模设计
固定短芯头拉拔的主要目的是减壁，因此设计时要遵循“少缩多薄”的原 则，即少减径、多减壁。因为减径量越大，则空拉段越长，结果金属的塑 性不能有效地用于减壁上。
线材生产一般是多模、连续、高速拉拔，如下图所示。由放线盘放出的 线首先通过第一个模子，然后在中间绞盘上绕2～4圈再进入第二个模子， 依次类推，最后线材通过成品模到收线盘上。
根据线的运动速度 与绞盘的圆周速度 的关系（相等、不相等），分带滑 动和无滑动拉拔两种。
v
u
放线盘 模子
F1
F2 v1
v2
F3
Fn
适于塑性好、冷硬速率慢的材料， 可充分利用其塑性在中间道次给予较大 的变形，为精确控制成品尺寸精度，成 品道次给予小的变形。
延伸系数
道次
适于冷硬速率快的材料。
5）校核安全系数
道次
2 拉拔配模设计
1）圆棒拉拔配模设计
A 给定成品和坯料尺寸：根据材料允许的道次延伸系数和两次退火间允 许的总延伸系数，确定退火次数和拉拔道次；
计算
、F0 F、1…… F1 F或2 各道次的减Fk径1 量 。Fk
F0 F1 1.6, F1 F2 1.5, F2 F3 1.3 F3 F4 0.94, F4 F5 0.73 D1 1.8, D2 1.7, D3 1.4, D4 1.1, D5 0.8
画出金属流线（将坯料外形等分30-60点并做最短曲线）