金属拉拔理论ppt课件

1、1 金属拉拔理论金属拉拔理论20162016年年2 2月月2一、概述一、概述 拉拔拉拔: : 在外加拉力的作用下，使金属通过模孔以获得所需形状和尺寸在外加拉力的作用下，使金属通过模孔以获得所需形状和尺寸制品的塑性加工方法。制品的塑性加工方法。 一般在室温进行，只有一般在室温进行，只有室温强度高、塑性差的合室温强度高、塑性差的合金如钨、锌等才加热；是金如钨、锌等才加热；是管、棒、型、线的主要生管、棒、型、线的主要生产方法产方法1 基本方法基本方法1 1）实心材拉拔）实心材拉拔 截面为实心，如棒、型和线材拉拔。截面为实心，如棒、型和线材拉拔。P制品制品模子模子坯料坯料32 2）空心材拉拔）空心材拉

2、拔 截面为空心，如管和空心型材拉拔。截面为空心，如管和空心型材拉拔。芯杆芯杆芯头芯头P制品制品模子模子坯料坯料P制品制品模子模子坯料坯料 空拉：拉拔时管坯内部不放空拉：拉拔时管坯内部不放芯头，拉拔后壁厚略有变化，芯头，拉拔后壁厚略有变化，主要目的是减径，又称减径拉主要目的是减径，又称减径拉拔。拔。 固定短芯头拉拔：拉拔时管固定短芯头拉拔：拉拔时管坯内部放芯头，并用芯杆固定，坯内部放芯头，并用芯杆固定，拉拔后管坯可实现减径和减壁。拉拔后管坯可实现减径和减壁。是实际中应用最广泛的方法。是实际中应用最广泛的方法。4游动芯头游动芯头P制品制品模子模子坯料坯料 游动芯头拉拔：拉拔时管坯游动芯头拉拔：拉拔

3、时管坯内部放芯头，但芯头不固定，内部放芯头，但芯头不固定，依靠自身形状稳定在变形区中。依靠自身形状稳定在变形区中。此法使盘管拉拔得以实现。此法使盘管拉拔得以实现。芯杆芯杆P制品制品模子模子坯料坯料 长芯杆拉拔：管坯套在表面长芯杆拉拔：管坯套在表面抛光的芯杆上，拉拔时芯杆与抛光的芯杆上，拉拔时芯杆与管坯一起通过模孔。管坯一起通过模孔。5芯杆芯杆P制品制品模子模子坯料坯料 顶管法：将芯杆套入带底的顶管法：将芯杆套入带底的管坯中，芯杆和管坯一起顶出管坯中，芯杆和管坯一起顶出模孔。在生产难熔金属、贵金模孔。在生产难熔金属、贵金属短管时采用，也适于生产大属短管时采用，也适于生产大直径管材（直径直径管材（

4、直径300mm) )。制品制品坯料坯料芯头芯头P 扩径拉拔：是用小直径管坯扩径拉拔：是用小直径管坯生产大直径制品的一种方法，生产大直径制品的一种方法，有压入扩径和拉拔扩径两种方有压入扩径和拉拔扩径两种方法。法。62 2 变形指数变形指数1 1）延伸系数）延伸系数0110LLFF2 2）加工率（断面收缩率）加工率（断面收缩率） 010FFF 11 不难看出：不难看出：10FF、分别为坯料和分别为坯料和制品的面积制品的面积10LL 、分别为坯料和分别为坯料和制品的长度制品的长度73 3 实现拉拔的必要条件实现拉拔的必要条件 作用在制品上的拉应力小于材料的屈服极限。作用在制品上的拉应力小于材料的屈服

5、极限。即：即：若认为硬化后的若认为硬化后的与与接近，则有接近，则有：1。一般取。一般取 K 1.42.0。P制品制品模子模子坯料坯料LLLFPssbbL84 4 拉拔的特点拉拔的特点 1 1）制品的尺寸精确，表明光洁；）制品的尺寸精确，表明光洁； 2 2）工具和设备简单，维修方便；）工具和设备简单，维修方便； 3 3）可连续高速生产小规格长制品；）可连续高速生产小规格长制品； 4 4）受安全系数）受安全系数 K 的限制，道次变形量小，简单断面型材也难一次成的限制，道次变形量小，简单断面型材也难一次成形。如：形。如：9二、园棒拉拔时的应力与变形二、园棒拉拔时的应力与变形1 1 应力应力 1 1）

6、应力状态）应力状态 外力：拉力外力：拉力P ，模壁压力，模壁压力N 、摩擦力、摩擦力T 。 应力状态：两向压缩（径向应力状态：两向压缩（径向 和周向和周向 ）一向延伸（轴向）一向延伸（轴向 ），且），且有有 ，即为轴对称应力状态。，即为轴对称应力状态。rLrNPT102 2）应力分布规律）应力分布规律轴向：轴向：Lr：入口：入口 出口（塑性条件）出口（塑性条件） 因此：模子入口处磨损比出口大；道次加工率大时模子出口处磨损因此：模子入口处磨损比出口大；道次加工率大时模子出口处磨损比道次加工率小时轻。比道次加工率小时轻。径向：径向：Lr：外部：外部 中心中心：外部：外部 中心变形；中心变形； 后部

7、变形后部变形前端变形前端变形; ; 中心流速中心流速边部流速。边部流速。但由于摩擦小，不均匀程度远比挤压小。但由于摩擦小，不均匀程度远比挤压小。12三、管材拉拔时的应力与变形三、管材拉拔时的应力与变形1 1 空拉空拉 按目的不同有：按目的不同有： 减径空拉：目的是减径，主要用于中间道次，一般认为拉拔后壁厚不减径空拉：目的是减径，主要用于中间道次，一般认为拉拔后壁厚不变；变； 整径空拉：目的是精确控制制品的尺寸，减径量不大（整径空拉：目的是精确控制制品的尺寸，减径量不大（0.51），一），一般在最后道次进行；般在最后道次进行； 定型空拉：目的是控制形状，主要用于异型管材拉拔，即用于圆截面定型空拉

8、：目的是控制形状，主要用于异型管材拉拔，即用于圆截面向异型截面过渡拉拔。向异型截面过渡拉拔。131 1）应力）应力 应力状态：与圆棒拉拔时类似，即：周向、径向为应力状态：与圆棒拉拔时类似，即：周向、径向为 压，轴向为拉，压，轴向为拉，但但 ，且有，且有 。（内表面为自由表面，径向变形阻力。（内表面为自由表面，径向变形阻力小。）小。） 应力状分布规律：应力状分布规律： 轴向上：轴向上： ：入口：入口出口。出口。 径向上：径向上： ：外部：外部中心；中心； ：外部：外部中心。中心。rLr、rLrrDtr214当当 时，壁厚增加；时，壁厚增加； 2 2）变形（应变）变形（应变） 应变状态：轴向延伸、

9、周向压缩、径向可能是延伸、压缩或为应变状态：轴向延伸、周向压缩、径向可能是延伸、压缩或为0（不（不变），这取决于三个应力之间的关系。直观上看，轴向应力（拉）使壁变），这取决于三个应力之间的关系。直观上看，轴向应力（拉）使壁变薄，周向应力（压）使壁变厚。从力学角度分析有：变薄，周向应力（压）使壁变厚。从力学角度分析有： ， 为瞬时的非负的比例系数。又为瞬时的非负的比例系数。又 rrd)2(32Lrmrr，因此，因此2)(Lr当当 时，壁厚不变；时，壁厚不变； 2)(Lr当当 时，壁厚增加。时，壁厚增加。 2)(Lr15 由于由于 相对与相对与 和和 较小，因此近似有：较小，因此近似有：rL 当当

10、 时，壁厚增加；时，壁厚增加； L0 当当 时，壁厚不变；时，壁厚不变； 当当 时，壁厚增加。时，壁厚增加。 L0L0 由于由于 沿轴向上越来越大，沿轴向上越来越大， 越来越小，因此，某一断面从入口越来越小，因此，某一断面从入口向出口的变形过程中，在不同部位壁向出口的变形过程中，在不同部位壁L厚的变化规律是：在厚的变化规律是：在模子入口处增厚，到模子入口处增厚，到一定值时开始变薄。一定值时开始变薄。空拉后壁厚究竟如何空拉后壁厚究竟如何变化，取决于全过程变化，取决于全过程变形的累积。变形的累积。163 3）影响空拉壁厚变化的因素）影响空拉壁厚变化的因素 相对壁厚：坯料的直径与壁厚之比，即相对壁厚

11、：坯料的直径与壁厚之比，即 ，研究认为：，研究认为： 当当 7.6时，只增壁；时，只增壁； 当当 3.6时，只减壁；时，只减壁； 当当 =3.67.6时，随工艺参数的不同，可能增壁、减壁或壁厚不变。时，随工艺参数的不同，可能增壁、减壁或壁厚不变。 合金性能：合金越硬，合金性能：合金越硬， 越大，增壁趋势越弱。越大，增壁趋势越弱。 道次加工率：越大，道次加工率：越大， 越大，增壁趋势越弱。越大，增壁趋势越弱。 润滑：润滑时摩擦小，润滑：润滑时摩擦小， 小，增壁趋势增加。小，增壁趋势增加。 总之，凡是使拉拔力增大的因素，均使增壁趋势减弱，减壁趋势增加。总之，凡是使拉拔力增大的因素，均使增壁趋势减弱

12、，减壁趋势增加。00SD00SD00SD00SDLLL174 4）空拉纠正管坯偏心的作用）空拉纠正管坯偏心的作用 挤压坯、斜轧穿孔坯往往是偏心的，在其后安排若干道次的空拉，可将挤压坯、斜轧穿孔坯往往是偏心的，在其后安排若干道次的空拉，可将偏心纠正过来，原理是：偏心纠正过来，原理是： A 若同一圆周上的若同一圆周上的 分布均匀，则薄壁处的分布均匀，则薄壁处的 大，因为大，因为 是使壁厚增是使壁厚增加的因素，因此薄壁处增厚的多，直至壁厚均匀；加的因素，因此薄壁处增厚的多，直至壁厚均匀； B 由于薄壁处的由于薄壁处的 大，因此薄壁处先发生塑性变形，产生轴向延伸，大，因此薄壁处先发生塑性变形，产生轴向

13、延伸，结果在薄壁处产生轴向附加压应力，使壁增厚；厚壁处产生轴向附加拉应结果在薄壁处产生轴向附加压应力，使壁增厚；厚壁处产生轴向附加拉应力，使壁减薄，直至壁厚均匀，附加应力消失。力，使壁减薄，直至壁厚均匀，附加应力消失。 注：当管坯偏心严重时，由于注：当管坯偏心严重时，由于 过大，此时不但不能纠正偏心，还会导过大，此时不但不能纠正偏心，还会导致管壁失稳而向内凹陷，尤其是管壁较薄时。致管壁失稳而向内凹陷，尤其是管壁较薄时。 r185 5）空拉的特点）空拉的特点 A 能纠正偏心；能纠正偏心； B 适于小管、异型管以及盘管拉拔；适于小管、异型管以及盘管拉拔； C 拉拔力小，道次加工率大；拉拔力小，道次

14、加工率大； D 操作简单；操作简单； E 制品内表面质量差、尺寸精度低。制品内表面质量差、尺寸精度低。 192 2 固定短芯头拉拔固定短芯头拉拔1） 变形过程变形过程 变形分三部分：变形分三部分：A BCD AB段：空拉区，主要是减径变形，段：空拉区，主要是减径变形，壁厚一般有所增加，又称减径区。应壁厚一般有所增加，又称减径区。应力应变特点与空拉时一样。力应变特点与空拉时一样。 BC段：减壁区，此阶段外径减小，段：减壁区，此阶段外径减小，内径不变，壁厚减薄。应力应变特点内径不变，壁厚减薄。应力应变特点与棒材拉拔时一样。与棒材拉拔时一样。 CD段：定径区，为弹性变形区。段：定径区，为弹性变形区。

15、202） 固定短芯头拉拔的特点固定短芯头拉拔的特点 A 由于内摩擦的存在，拉拔力大、道次加工率小，但变形较均匀；由于内摩擦的存在，拉拔力大、道次加工率小，但变形较均匀； B 内表面质量好、尺寸精确；内表面质量好、尺寸精确； C 不能生产较长的制品。因为：不能生产较长的制品。因为： a 长的芯杆在自重作用下易弯曲，导致芯头难以正确地固定在模孔中；长的芯杆在自重作用下易弯曲，导致芯头难以正确地固定在模孔中； b 长的芯杆弹性变形量较大，易引起跳车，使制品出现长的芯杆弹性变形量较大，易引起跳车，使制品出现“竹节竹节”缺陷。缺陷。 一般，拉制品的长度为一般，拉制品的长度为812m。213 3 游动芯头

16、拉拔游动芯头拉拔1） 变形过程变形过程 A BCD E F AB段：空拉区，管坯减径、增壁。段：空拉区，管坯减径、增壁。 BC段：减径区，管坯进行较大的段：减径区，管坯进行较大的减径，同时也减壁，减壁量大约等于减径，同时也减壁，减壁量大约等于空拉时的增壁量。空拉时的增壁量。 CD段：二次空拉区，由于拉应力段：二次空拉区，由于拉应力方向改变，管坯内壁稍微离开芯头表方向改变，管坯内壁稍微离开芯头表面。面。 DE段：减壁区，外径减小、内径段：减壁区，外径减小、内径不变，实现减壁。不变，实现减壁。 EF段：定径区。段：定径区。222） 芯头在变形区内稳定的条件芯头在变形区内稳定的条件 芯头在变形区内稳

17、定时，作用其上外力合力的水平分量必须为芯头在变形区内稳定时，作用其上外力合力的水平分量必须为0，即：，即：1N2N1T2T0sincos112NTT即：即：21)cos(sinTfN 上式若成立必须有：上式若成立必须有：0cossinf即：即：tantan f 因此，芯头在变形区内稳定的因此，芯头在变形区内稳定的必要条件是：必要条件是： 即：芯头锥角大于摩擦角。即：芯头锥角大于摩擦角。23 否则，由于否则，由于sincos112NTTFx0)sincos(12fNT 导致芯头向前运动，若大圆柱段直径较小，则芯头被拉过模子，成为导致芯头向前运动，若大圆柱段直径较小，则芯头被拉过模子，成为空拉；若

18、大圆柱段直径较大，则导致芯头压卡管坯，造成拉断。空拉；若大圆柱段直径较大，则导致芯头压卡管坯，造成拉断。 此外，芯头锥角还应小于或等于此外，芯头锥角还应小于或等于模角，即：模角，即：否则，管坯内壁首先与大圆柱段接否则，管坯内壁首先与大圆柱段接触，使芯头一直向前运动。触，使芯头一直向前运动。24 除满足以上两个条件外，要保证拉拔过程顺利进行，还应满足：芯头除满足以上两个条件外，要保证拉拔过程顺利进行，还应满足：芯头轴向游动的几何范围应有一定的限度。轴向游动的几何范围应有一定的限度。 因此，实现游动芯头拉拔的条件是：因此，实现游动芯头拉拔的条件是： 芯头轴向游动的几何范围应有一定的限度。芯头轴向游

19、动的几何范围应有一定的限度。 3） 游动芯头拉拔的特点游动芯头拉拔的特点 A 能生产长管、盘管（生产率、成品率高）；能生产长管、盘管（生产率、成品率高）； B 能消除芯杆带来的竹节、偏心等缺陷；能消除芯杆带来的竹节、偏心等缺陷； C 拉拔力低，道次加工率大；拉拔力低，道次加工率大； D 由于芯头游动，内表面易出现明暗交替的环纹；由于芯头游动，内表面易出现明暗交替的环纹； E 工艺难度大。工艺难度大。254 4 长芯杆拉拔长芯杆拉拔1） 变形过程变形过程 与固定短芯头拉拔时相同，即空拉、减径和定径区。与固定短芯头拉拔时相同，即空拉、减径和定径区。2）特点）特点 A 拉拔力小，道次加工率大。因为拉

20、拔力小，道次加工率大。因为 a 芯杆承担了芯杆承担了 A BC D一部分拉拔力；一部分拉拔力；b b 芯杆给管坯内壁的芯杆给管坯内壁的摩擦力方向与拉拔方向一致，有助于摩擦力方向与拉拔方向一致，有助于拉拔；拉拔； B B 适于小管薄壁管以及塑性差合金适于小管薄壁管以及塑性差合金管的生产；管的生产； C C 脱杆麻烦。脱杆麻烦。 26四、拉制品的残余应力及主要缺陷四、拉制品的残余应力及主要缺陷1 残余应力残余应力 残余应力：无外力作用时，以平衡状态存在于物体内部的应力。现以残余应力：无外力作用时，以平衡状态存在于物体内部的应力。现以棒材拉拔为例分析。棒材拉拔为例分析。1）残余应力的分布）残余应力的

21、分布 整个断面均发生塑性变形时，残余应力分布为：整个断面均发生塑性变形时，残余应力分布为：中心中心边部边部边部边部中心中心边部边部边部边部+0+轴向轴向径向径向周向周向中心中心27 仅表面发生变形时：仅表面发生变形时： 轴向上：边部为压、中心为拉；轴向上：边部为压、中心为拉； 径向上：整个断面为压；径向上：整个断面为压； 周向上：与轴向上相同。周向上：与轴向上相同。2） 残余应力的危害残余应力的危害 A 导致某些合金制品如黄铜产生应力腐蚀；导致某些合金制品如黄铜产生应力腐蚀； B 导致制品在放置和使用过程中逐渐改变尺寸和形状；导致制品在放置和使用过程中逐渐改变尺寸和形状； C 继续机加工时，若

22、残余应力不是对称消失，则导致制品变形、弯继续机加工时，若残余应力不是对称消失，则导致制品变形、弯曲。曲。283） 残余应力的消除残余应力的消除 A 根本措施是消除不均匀变形，如减小摩擦、选择适当的模角等；根本措施是消除不均匀变形，如减小摩擦、选择适当的模角等； B 矫直加工；矫直加工； 辊式矫直：仅表面变形，产生一封闭压力层，使边部的拉残余应力减辊式矫直：仅表面变形，产生一封闭压力层，使边部的拉残余应力减小或消除；小或消除； 张力矫直：施加拉力，使制品产生张力矫直：施加拉力，使制品产生13的拉伸变形，有残余拉应的拉伸变形，有残余拉应力的外层先进入塑性状态，进而产生压副应力；力的外层先进入塑性状

23、态，进而产生压副应力； C 低温退火，仅使金属发生回复。低温退火，仅使金属发生回复。292 拉制品的主要缺陷拉制品的主要缺陷1） 中心裂纹中心裂纹 A 特征：存在于内部；呈月牙形周期性分布；由变形区入口向出口特征：存在于内部；呈月牙形周期性分布；由变形区入口向出口越来越大；严重时表面出现细颈。越来越大；严重时表面出现细颈。 30 B 原因：棒材拉拔时，中心的轴向拉应力大于边部的轴向拉应力，原因：棒材拉拔时，中心的轴向拉应力大于边部的轴向拉应力，因此中心易出现裂纹且呈月牙形。又由于轴向拉应力越向出口越大，因因此中心易出现裂纹且呈月牙形。又由于轴向拉应力越向出口越大，因此裂纹一旦出现就越来越长、越

24、来越宽。此裂纹一旦出现就越来越长、越来越宽。 由于裂纹的形成是能量的积聚和释放的过程，即拉应力达到一定值时，由于裂纹的形成是能量的积聚和释放的过程，即拉应力达到一定值时，裂纹就出现，而裂纹的出现又使拉应力得到释放（降低），因此裂纹扩裂纹就出现，而裂纹的出现又使拉应力得到释放（降低），因此裂纹扩展道一定程度后即停止。随着变形过程的进行，又会出现第二条裂纹，展道一定程度后即停止。随着变形过程的进行，又会出现第二条裂纹，呈周期性。呈周期性。 此外，拉拔坯料一般来源于挤压，而挤制品的外层强度高、中心强度此外，拉拔坯料一般来源于挤压，而挤制品的外层强度高、中心强度低，这也是中心易出现裂纹的原因。低，这也

25、是中心易出现裂纹的原因。312） 表面裂纹表面裂纹 A 特征：存在于表部；呈月牙形周期性分布，又称三角口。特征：存在于表部；呈月牙形周期性分布，又称三角口。 B 原因：不均匀变形使表面产生拉副应力导致的。原因：不均匀变形使表面产生拉副应力导致的。 基本应力基本应力副应力副应力工作应力工作应力00032五、拉拔力五、拉拔力 拉拔力：作用于制品前端用以实现塑性变形的力。是选择设备吨位、校拉拔力：作用于制品前端用以实现塑性变形的力。是选择设备吨位、校核工具强度、确定合理拉拔工艺规程的依据。核工具强度、确定合理拉拔工艺规程的依据。1 影响拉拔力的因素影响拉拔力的因素1）合金性能：强度高，拉拔力大；）合

26、金性能：强度高，拉拔力大；2）变形程度：变形程度大，拉拔力大；）变形程度：变形程度大，拉拔力大；3）模角：与挤压类似，存在一最佳模角，其值为）模角：与挤压类似，存在一最佳模角，其值为69。4）摩擦与润滑：润滑时，摩擦系数小，拉拔力小。）摩擦与润滑：润滑时，摩擦系数小，拉拔力小。 摩擦系数与润滑剂的性质、润滑方式、模具和金属的材料以及表面状态摩擦系数与润滑剂的性质、润滑方式、模具和金属的材料以及表面状态有关。模具和金属的材料越硬、表面越光洁，摩擦系数越小。有关。模具和金属的材料越硬、表面越光洁，摩擦系数越小。33 在润滑方式上，近年来采用了流体动力润滑方法，使润滑膜增厚，可大在润滑方式上，近年来

27、采用了流体动力润滑方法，使润滑膜增厚，可大幅度降低界面摩擦。幅度降低界面摩擦。压力压力套管套管模子模子流流速速制品制品芯头芯头减径模减径模减壁模减壁模 原理：坯料与芯头或套管间具有狭窄的原理：坯料与芯头或套管间具有狭窄的间隙，借助于运动的坯料和润滑剂的粘性，间隙，借助于运动的坯料和润滑剂的粘性，使模子入口处的润滑剂压力升高，进而使使模子入口处的润滑剂压力升高，进而使润滑剂膜的厚度增加。速度越大、间隙越润滑剂膜的厚度增加。速度越大、间隙越小，效果越显著。小，效果越显著。34高压油高压油模箱模箱拉拔模拉拔模密封模密封模 也可将润滑剂以很高的压力送也可将润滑剂以很高的压力送入模孔中来增加润滑膜的厚度

28、，此入模孔中来增加润滑膜的厚度，此时称为流体静力润滑。时称为流体静力润滑。5）拉拔速度）拉拔速度 当速度当速度5m/min时，拉拔力随速度的升高而升高；当速度在时，拉拔力随速度的升高而升高；当速度在650 m/min时，拉拔力随速度的升高而降低；再增加速度，拉拔力变化不明显。时，拉拔力随速度的升高而降低；再增加速度，拉拔力变化不明显。356）反拉力）反拉力 反拉力对拉拔力和模壁压力的影响如图。随反拉力的增加，模壁压力下反拉力对拉拔力和模壁压力的影响如图。随反拉力的增加，模壁压力下降，但拉拔力开始不变，直到降，但拉拔力开始不变，直到 值增加到值增加到 （称为临界反拉力）后才开始（称为临界反拉力）

29、后才开始升高。因此，采用反拉力小于临界反拉力值进行拉拔是有利的，体现在：升高。因此，采用反拉力小于临界反拉力值进行拉拔是有利的，体现在：在不增加能量消耗的情况下，可减小模孔的磨损。在不增加能量消耗的情况下，可减小模孔的磨损。PQNPNcQQcQ36 原因：当原因：当 时，随时，随 值的增加，值的增加， 值下降，进而摩擦力下降，因此值下降，进而摩擦力下降，因此可认为，此时可认为，此时 值的增加与摩擦力的下降值相等，所以拉拔力不变。磨损。值的增加与摩擦力的下降值相等，所以拉拔力不变。磨损。7）振动振动 对拉拔模具（模、芯头）施加声波或超声波振动，可显著降低拉拔力，对拉拔模具（模、芯头）施加声波或超

30、声波振动，可显著降低拉拔力，现已出现超声拉拔新技术。现已出现超声拉拔新技术。2 拉拔力的计算与测量（略）拉拔力的计算与测量（略） cQQ QNQ37六、拉拔工具六、拉拔工具1 拉拔模拉拔模 有普通模、辊式模和旋转模三种。有普通模、辊式模和旋转模三种。1）普通模：）普通模： 有锥模和弧形模两种。在加工率相同时，弧形模与被拉拔金属的接触面有锥模和弧形模两种。在加工率相同时，弧形模与被拉拔金属的接触面大，从而可减少模孔的磨损，因此在拉细线时采用，一般情况下均采用锥大，从而可减少模孔的磨损，因此在拉细线时采用，一般情况下均采用锥模。模。38 A 润滑带（润滑带（ ）：作用是使润滑剂容易进入模孔，减小拉

31、拔使的摩擦；）：作用是使润滑剂容易进入模孔，减小拉拔使的摩擦；带走由于变形和摩擦产生的热量。带走由于变形和摩擦产生的热量。 B 压缩带（压缩带（ ）：金属在此阶段进行塑性变形。）：金属在此阶段进行塑性变形。 C 定径带（定径带（ ）：使新品获得稳定而精确）：使新品获得稳定而精确 形状和尺寸。其直径比制品形状和尺寸。其直径比制品的名义直径小。的名义直径小。 D 出口带（出口带（ ）：作用是防止制品出模后被划伤。）：作用是防止制品出模后被划伤。 各部分的尺寸设计参见各部分的尺寸设计参见P191193。39 注：拉拔过程中拉模受到较大的摩擦，尤其在拉细线时，拉拔速度快，注：拉拔过程中拉模受到较大的摩

32、擦，尤其在拉细线时，拉拔速度快，拉模磨损更严重。因此拉模材料要具有足够的强度、硬度和耐磨性。一般拉模磨损更严重。因此拉模材料要具有足够的强度、硬度和耐磨性。一般大尺寸制品拉拔时用耐磨钢，小尺寸制品拉拔时用硬质合金或金刚石，并大尺寸制品拉拔时用耐磨钢，小尺寸制品拉拔时用硬质合金或金刚石，并做成镶嵌结构。做成镶嵌结构。402）辊式模）辊式模 模孔由被动旋转的辊组成，特点是：模孔由被动旋转的辊组成，特点是：a a 摩擦力小、能耗低、工具寿命长；摩擦力小、能耗低、工具寿命长；b b 可采用较大的道次加工率；可采用较大的道次加工率；c c 拉拔速度高；拉拔速度高；d d 改变辊间距可生产变断改变辊间距可

33、生产变断面型材。面型材。水平辊水平辊立辊立辊413）旋转模）旋转模 拉拔时模子旋转，特点是：以滚动接触代替滑动接触，不仅降低摩擦力，拉拔时模子旋转，特点是：以滚动接触代替滑动接触，不仅降低摩擦力，还可使模子磨损均匀，因此可减小制品的椭圆度，多用于连续拉线机的成还可使模子磨损均匀，因此可减小制品的椭圆度，多用于连续拉线机的成品模上。品模上。2 芯头（略）芯头（略） 42七、拉拔工艺七、拉拔工艺 拉拔配模：根据成品的要求（有时还包括坯料尺寸）来确定拉拔道次机拉拔配模：根据成品的要求（有时还包括坯料尺寸）来确定拉拔道次机各道次所需模孔形状、尺寸的工作。各道次所需模孔形状、尺寸的工作。 原则：在保证成

34、品性能和质量的前提下，尽可能增大道次延伸系数。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。1 拉拔配模设计的内容拉拔配模设计的内容 1）坯料尺寸的确定）坯料尺寸的确定 A A 圆形制品坯料尺寸的确定圆形制品坯料尺寸的确定 对于给定成品尺寸而言，确定坯料尺寸实际就是确定总加工率。在确定对于给定成品尺寸而言，确定坯料尺寸实际就是确定总加工率。在确定总加工率时，应考虑以下方面：总加工率时，应考虑以下方面：43 a a 保证产品性能保证产品性能 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

35、而言，应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。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 b 保证操作顺利进行保证操作顺利进行 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。如若总减径有减壁量，若二者变形量设计不当，会导致操作不能进行。如若总减径量量总减壁量，则当管坯直径达到成品尺寸时，其壁厚应大于成品壁厚，总减壁量，则当管坯直径达到成品尺寸时，其壁厚应大于成品壁厚，此时由于芯头无法放入而不能继续减壁

36、。因此，衬拉此时由于芯头无法放入而不能继续减壁。因此，衬拉时，管坯尺寸的选择应保证：时，管坯尺寸的选择应保证： 减壁所需道次减壁所需道次减径所需道次减径所需道次 具体计算参见具体计算参见P212。44 c 保证产品表面质量保证产品表面质量 拉拔时的轴向应力为拉应力，因此随着拉拔道拉拔时的轴向应力为拉应力，因此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。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

37、理。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12道过道过渡空拉，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。寸。过渡圆过渡圆45 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：过渡圆的外形尺确问题。为保证成型正确，过渡圆尺寸设计的原

38、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，然后再加算，然后再加35以确保棱角等部位能充满。以确保棱角等部位能充满。 20baD20baD)(20baD)(20baD46 C 实心型材拉拔时坯料尺寸的确定实心型材拉拔时坯料尺寸的确定 a 成品的外形必须包括在坯料的外形之中；成品的外形必须包括在坯料的外形之中； 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；点很困难，一般情

39、况下，要求高的面给予较大的变形；47 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；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。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设计时可采用图解法P217。48 为两次退火间的总延伸系数；为两次退

40、火间的总延伸系数； 为两次退火间允许的平均总延伸系数。为两次退火间允许的平均总延伸系数。 2）中间退火次数的确定）中间退火次数的确定 1lnlnN1234退火退火退火退火退火退火 为坯料到产品的总延伸系数；为坯料到产品的总延伸系数； 3）拉拔道次的确定）拉拔道次的确定 为道次平均延伸系数。为道次平均延伸系数。 lnlnn4退火退火退火退火32149 4）道次延伸系数的分配）道次延伸系数的分配 道次道次道次道次延伸系数延伸系数延伸系数延伸系数 适于塑性好、冷硬速率慢的材料，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

41、精度，成的变形，为精确控制成品尺寸精度，成品道次给予小的变形。品道次给予小的变形。 适于冷硬速率块的材料。适于冷硬速率块的材料。 5）校核安全系数）校核安全系数 502 拉拔配模设计拉拔配模设计 1）圆棒拉拔配模设计）圆棒拉拔配模设计 A 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；许的总延伸系数，确定退火次数和拉拔道次； B 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；退火

42、时应留有的加工率； C 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。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）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能超过壁厚的6倍。倍。51 3）固定短芯头拉拔配模设计）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“少缩多薄少缩多薄”的的原则，即少减径、多减壁。因为减径量越大，则空拉段越长，结果金属的原则，即少减径、多

43、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。塑性不能有效地用于减壁上。 4）游动芯头拉拔配模设计）游动芯头拉拔配模设计 减壁量必须有相应的减径减壁量必须有相应的减径量配合，否则会导致管坯内量配合，否则会导致管坯内表面与大圆柱段接触，一般表面与大圆柱段接触，一般认为，芯头大、小圆柱段的认为，芯头大、小圆柱段的直径差应大于等于减壁量的直径差应大于等于减壁量的6倍，即：倍，即：DdsdD652 5）异型管材拉拔配模设计）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。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此外，

44、要保证成型拉拔时能顺利地放入芯头。53 6）线材拉拔配模设计）线材拉拔配模设计 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线首先通过第一个模子，然后在中间绞盘上绕24圈再进入第二个模子，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。依次类推，最后线材通过成品模到收线盘上。 根据线的运动速度根据线的运动速度 与绞盘的圆周速度与绞盘的圆周速度 的关系（相等、不相等），分的关系（相等、不相等），分带滑动和无滑动拉拔两种。带滑动和无滑动拉拔两种。 放线盘放线盘模子模子

45、1F2F3FnF1nFkF收收线线盘盘1v2vnvkvkunu1u2u中间绞盘中间绞盘vu54 A 带滑动拉拔配模设计带滑动拉拔配模设计 带滑动拉拔是指拉拔过程中线与绞盘间有滑动，即线的运动速度与绞盘带滑动拉拔是指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。的圆周速度不相等。 a a 建立拉拔力的条件建立拉拔力的条件 为了对通过为了对通过n模模的线建立起拉拔力的线建立起拉拔力 ，n绞盘的放线端必须施以拉力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，当绞盘转动时，线与绞盘间产生摩擦力，进而建

46、立起生摩擦力，进而建立起 。nQ1nNn1n1nP1nQnPnvnu1nv1nunPnQNnP55 与与 的关系可由柔性体绕圆柱体表面摩擦规律得到。的关系可由柔性体绕圆柱体表面摩擦规律得到。 nQ1nNn1n1nP1nQnPnvnu1nv1nunPnQfmnnePQ2 m为绕线的圈数，一般为为绕线的圈数，一般为24圈；圈； f 为线与绞盘间的摩擦系数，一般取为线与绞盘间的摩擦系数，一般取0.1； 因此：因此：nnPQ)%3015(56 若定义：若定义： 为滑动率，则实现带滑动拉拔的为滑动率，则实现带滑动拉拔的基本条件也可描述为：滑动率基本条件也可描述为：滑动率 。 b 实现带滑动拉拔的基本条件

47、实现带滑动拉拔的基本条件 与与 的关系有以下三种可能情况：的关系有以下三种可能情况： ，此时绞盘起制动作用，导致断线；，此时绞盘起制动作用，导致断线； ，此时为静摩擦，可建立起，此时为静摩擦，可建立起 ，但过程是不稳定的，一旦由于某，但过程是不稳定的，一旦由于某种原因使线速增加，则为上种情况；种原因使线速增加，则为上种情况； ，此时摩擦力方向朝前，过程是稳定的。，此时摩擦力方向朝前，过程是稳定的。 因此，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，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本条件。的基本条件。 nunvnnvu nnvu nPnnvu nnvu nnnnuvuR0nR57 c 如何保证如何保证 取决于拉线机的设计，不能改变，因此只能控制取决于拉线机的设计，不能改变，因此只能控制 ，使，使 始终成始终成立。在稳定拉拔过程中，下式应成立：立。在稳定拉拔过程中，下式应成立： nnvu nunvnnvu kknnFvFvFvFv1100 、 分别为成品线的速度和断面积。因为收线盘上线与绞盘间无滑动，分别为成品线的速度和断面积。因为收线盘上线与绞盘间无滑动，因此有因此有 ，故，故 kvkFkkuv nkknFFuv 由上式可知，若成品模磨损，则由上式可知，若成品