拉拔力

−
1 D = ( D2 + D1 ) 2
−
f B= tan α
C=
tan α 2 D tan α 1 d
−
−
•
考虑定径区摩擦力的影响，得：
σL = 1− σs
1−
σ x1 σs
e c2
式中的符号意义同前。
5.5.1.3 模具材质的影响
• 模具材料对拉拔力的影响很大 • 模孔的的几何形状、光洁度和硬度即拉拔 模质量的好坏对拉拔制品表面质量的好坏 和拉拔顺利与否关系很大，对拉拔制品的 机械性能和电力消耗也有一定的影响 • 使用硬模具能够明显的减少动力，如碳化 钨等。
5.5.1.4 润滑剂的影响
下表给出了拉拔中碳钢试验的结果，试验中给出了 种润滑剂的润 下表给出了拉拔中碳钢试验的结果，试验中给出了6种润滑剂的润 滑效果， 滑效果，其中菜籽油具有最满意的变形效率
2 σ x1 1 + A − C 1 A σx 1 A = [1 − ( ) ] + ( ) σs A λbc σ s λbc
4 fl d 4 fl d = D1 − d1 s1 ；D1为该道次拉拔模定径区直径（mm)；d1为该道次拉拔芯头
(5—37)
−
其中
A = (1 +
d
−
)B
D
1 d = (d 2 + d1 ) 2
从 Φ19.8mm— Φ18.8mm 时的变形 从 Φ19.8mm— Φ16.35mm 时的变 效率/100% 形效率/100% 41 32.5 29.5 29.8 33.5 31.5 表 5-1 各种润滑剂的变形效率 75 72.5 68.5 65 71 67
润滑剂
菜籽油 蓖麻油 重油 特种重油 油脂 软肥皂
5.5.1.1 金属材质的影响
拉拔力б 与真实单位变形抗力K 拉拔力бz与真实单位变形抗力Kfm成一定的比例关 系，即
a=
fm
PBiblioteka Baidu
F 1 × 100 % K fm
s1
式中: 式中: K = 1 (σ + σ ) 2 为拉伸实验曲线的开始屈服应力（MPa); σs 0为拉伸实验曲线的开始屈服应力（MPa);σs1 为 变形区拔出时屈服强度（MPa)； 变形区拔出时屈服强度（MPa)； 比值a 比值a称为应变强化比。
f + 1)dD = 0 tan α
采用近似塑性条件
σ lx + σ n = σ s
σ lx − σ s = σ s
(5—3)
得
B= f tan α
(5—4)
设 得
dσ lx dD =2 Bσ lx − (1 + B )σ s D 1 ln[ Bσ lx − (1 + B )σ s ] = 2 ln D + C B
σ x1 1 + B 1 = (1 − B ) σs B λ
(5—27)
式中： 为管材的延伸系数。 λ 导出下式为
σ x1 = 1− σs
1−
σ x1 σs
e c1
(5—28)
式中： ； f为摩擦因数；ld为拉拔模定径区直径 （mm)；s0为坯料壁厚（mm) 故拉拔力为：
P =σL •
c1 =
2 fl d Db − S 0
so
5.5.1.2 拉拔模角度的影响
1.拉拔模角度ɑ,一般常采用直线型的圆锥孔。在各种 不同的变形程度下，总能找到一个相应的最佳模角ɑ， 该角度能使拉拔应力最低，变形效率最高。 2.工作锥有时也采用接近圆弧的锥孔，即放射形工作 锥。 3.放射形工作锥所具有的优点： 1.其与直线型工作锥相比，沿变形区长度方向上 的变形量分布更合理； 2.其与圆锥形工作锥相比，寿命比较长。
(5—5)
积分得
σ lx D 1+ B = [1 − ( ) 2 B ] σs D0 B σ lx D 1+ B = [1 − ( 1 ) 2 B ] σs D0 B
(5—6)
(5—7)
在拉拔模出口处，D=D1 得 拉拔应力
σ L = σ l1 = σ s [1 − (
D1 2 B 1 + B ) ] D0 B
下表给出了不同润滑剂和模具材料对拉拔力的影响，其他条件相同情况下， 钻石模的拉拔力最小，硬质合金模次之，钢模所需的拉拔力最大
金属与合金
坯 料 直 径 /mm 2.0 2.0 2.0 2.0 0.65 0.65 1.12
减面率/% 23.4 23.4 20.1 20.1 18.5 18.5 20
模具材料
(5—8)
2.管材拉拔力的计算
（1）空拉管材 对微小单元体在轴向上建立微分方程，得
fσ nπD π π 1 （σ x + dσ s ) [( D + dD) 2 − (d + dd ) 2 ] − σ x ( D 2 − d 2 ) + σ nπDdD + dD = 0 4 4 2 2 tan α
π
4
( D12 − d 12 )
(5—29)
（2）衬拉管材
1）.固定短芯头拉拔 固定短芯头拉拔时定径区摩擦力对 用棒材拉拔时的同样方法，可得 的影响与空位不同，还有内表面的摩擦应力。
σL = 1− σs
c2 =
1−
σ x1 σs
e c2
式中： 直径（mm); s1为该道次拉拔后制品厚度（mm)。 2）.游动芯头拉拔 用固定芯头相同的计算方法可以得到减壁段终了断面上的拉应力计算式
润滑剂
拉拔力/N 127.5 235.4 196.1 313.4 147.0 255.0 156.9 196.1 147.0 156.9
铝
碳化钨 钢 碳化钨 钢 碳化钨 钢 碳化钨
固体肥皂 固体肥皂 固体肥皂 固体肥皂 固体肥皂 固体肥皂 固体肥皂 植物油 固体肥皂 植物油
黄铜
锡磷青铜
B20
碳化钨 钻石 钻石
5.5 拉拔力
机械工程学院
5.5.1 各种因素对拉拔力的影响
影响拉拔力的因素包括两大方面： 内在因素: 内在因素: 钢材的本质、钢种、化学成分、 组织状态、热处理方式、材料的机械性能 和硬化率。 外在因素：使用模具的材质、润滑条件和 压缩率、拉拔的温——速度条件等。 压缩率、拉拔的温——速度条件等。
5.5.1.6 减面率的影响
减面率的影响表面在减面率增加时，拉拔力增 大，见图5—44
5.5.1.7 反拉力对拉拔力的影响
* 带反拉力拉拔由于存在反应 力Q，此时的拉拔力P，不 仅要克服作用在模座的轴向 压力Pd，还要克服外加的 发拉力Q，拉拔力P=Pd+Q 模座上的压力Pd不是一个 常数，它将随反拉力Q的增 大而相应减小。 图5—45为拉拔力对拉丝模 座上压力和反拉力三者关系 的近似图解
1.棒线材拉拔力的计算
在变形区x方向上取一厚度为dx的单元体，并根据单元体上作用的x轴应力分量， 建立平衡微分方程式为
1 π (σ 4
lx
+ dσ lx )(D+Dd)2=
1 πσ lx D 2 - πDσ n ( f + tan α )dχ 4
(5—2)
(5—1)
整理得
dσ lx + 2σ lx dD + 2σ n (
表 5-2
润滑剂与模具材料对拉拔力的影响
5.5.1.5 拉拔速度的影响
拉拔时只有拉拔速度在极低的范围内（拉 拔速度小于6m/min)，提高拉拔速度才会使 拔速度小于6m/min)，提高拉拔速度才会使 拉拔力增加；相反拉拔速度大于6m/min时， 拉拔力增加；相反拉拔速度大于6m/min时， 拉拔力会随拉拔速度提高而降低。
5.5.1.8 振动的影响
在拉拔时对拉拔工具（模子或芯头）施以振 动可以显著的降低拉拔力，继而提高道次加 工率。所用的振动频率分为声波（25HZ—— 500HZ)与超声波（16Hz——800Hz）两种， 振动方式有轴向，径和周向。
5.5.2 拉拔力的计算
1.确定拉拔力的方法：实测法和应力解析法
2.实测法可利用装在拉拔机上的测力传感器直接进行。 只能测得一个综合值，往往看不清影响拉拔力的诸 因素的细节，在工程上得到广泛应用。 3.应力解析法的基础有以下几项： （1）塑性变形理论和刚体力学的基本定律； （2）实验研究被加工金属的变形和应力状态特点的 某些一般结论； （3）塑性条件(塑性方程）； （4）作用在被拉拔金属变形区内任一单元体上各种 力的平衡方程式。