《拉拔工具及设计》PPT课件

拉拔工具及设计,11.拉拔工具及设计主要内容：拉拔设备简述；拉拔模设计；拉拔芯头设计。重点：拉拔模设计；拉拔芯头设计。难点：拉拔模设计；拉拔芯头设计。目的和要求：对拉拔设备有基本的了解；掌握拉拔模和拉拔芯头的使用条件和设计方法。,11.1拉拔设备简介11.1.1管棒材拉拔机管棒材拉拔机有各种各样的形式，目前应用最广泛的是链式拉拔机，比较先进的是连续拉拔矫直机列和圆盘式管材拉拔机。（1）链式拉拔机特点：结构简单，操作方便，适应性强，在同一台设备上可以拉拔管、棒、型材。如图11-1所示。,图11-1链式拉拔机示意图1-电动机与减速机；2-主动链轮；3-链条；4-机架；5-小车挂钩；6-拉拔小车；7-制品；8-从动链轮；9-模座；10-机座；11-固定短芯棒与芯杆；12-尾架,（2）联合拉拔机列对于495mm管材，340mm棒材，则趋向于将拉拔、矫直、锯切、抛光以及探伤等组合在一起形成一个机列，以提高生产效率和产品质量。如图11-2所示。特点：机械化、自动化程度高，所需生产人员少，生产周期短，生产效率高；产品质量好，表面光洁度高，弯曲度小；设备重量轻，结构紧凑，占地面积小。,图11-2管棒材联合拉拔机列示意图1-放料架；2-轧尖机；3-导轮；4-预矫直；5-模座；6、7-拉拔小车；8-主电动机；9-小车钳口；10-水平矫直；11-垂直矫直；12-剪切装置；13-料槽；14-抛光机；15-小车钳口；16-小车中间夹板,（3）圆盘拉拔机圆盘拉拔机如图11-3所示。图11-3倒立式圆盘拉拔机示意图1-卷筒；2-模子；3-放料架；4-受料盘,圆盘拉拔机主要用于生产盘管制品。管坯打头后从模子2中穿过，被与卷筒连接的钳口夹住，随着卷筒1转动被拉出模孔缠绕在卷筒上。在卷筒的下方有一个与其同速转动的受料盘，在拉拔过程中可边拉拔边卸料，拉拔管材的长度可不受卷筒长度的限制。特点：生产效率高，成品率高，可生产长度达几千米甚至上万米长的制品。,11.1.2拉线机拉线机按工作制度分为单模拉线机和多模拉线机两大类。11.1.2.1单模拉线机拉拔时只通过一个模子的拉线机。单模拉线机有多种类型，都是由一个电动机驱动，拉拔速度60120m/min，钢线卷的重量可达2000kg。为提高单生产效率，在电线生产中则采用了包括拉拔、中间退火、表面处理等连续自动生产线，如图11-4所示。,图11-4铝电信电缆线连续生产线1-线坯；2、4-模子；3、6-感应加热；5-洗净；7-冷却；8-牵引辊；9-卷筒；10-空冷；11-塑料绝缘；12-张紧辊,11.1.2.2多模连续拉线机拉拔时，线材连续同时通过多个模子，而在每两个模子之间有绞盘，线以一定的圈数缠绕于其上，借以建立起拉拔力。根据在拉拔时线与绞盘间的运动速度关系，又可分为滑动式多模连续拉线机与无滑动式多模连续拉线机。（1）滑动式多模连续拉线机特点：除了最后的收线盘外，线与绞盘圆周的线速度不相等，存在着滑动。,a立式圆柱形绞盘连续多模拉线机绞盘轴是垂直安装的，模子、绞盘和线都浸在润滑剂中进行拉拔，一个电动机带动。主要拉拔2mm以上的线材。由于模子、绞盘和线都浸在润滑剂中，工作不方便，影响线材的拉拔质量。其结构形式如图11-5所示。,图11-5立式圆柱形绞盘连续多模拉线机1-坯料；2-线；3-模盒；4-绞盘；5-卷筒,b卧式圆柱形绞盘连续多模拉线机绞盘轴水平方向布置，绞盘的下部浸在润滑剂中，而模子由绕在绞盘上的线所带的润滑剂进行润滑。主要用于生产粗线和异型线拉拔。其结构形式如图11-6所示。,图11-6卧式圆柱形绞盘连续多模拉线机1-坯料；2-模盒；3-绞盘；4-线；5-卷筒,c、卧式塔形绞盘连续多模拉线机它是滑动式拉线机中应用最广泛的现代拉线机，主要用于拉细线。其结构如图11-7所示。滑动式多模连续拉线机主要用于铜、铝线拉拔，也常用于钢、不锈钢及铜合金细线拉拔。,图11-7塔形绞盘连续多模拉线机1-模子；2-绞盘；3-卷筒；4-线,（2）无滑动多模连续拉线机特点：拉拔时线与绞盘之间没有相对滑动。a储线式无滑动多模连续拉线机工作特点：每个绞盘上可以储存若干圈数的线，根据拉拔条件的变化，线圈数可以自动增加或减少。通常用于拉拔钢线或铝线。储线式无滑动多模拉线机有多种结构形式，广泛应用的是双层储线式无滑动拉线机，如图11-8所示。,图11-8双层储线式拉线机1-线坯；2-电动机；3-减速机；4-下绞盘；5-上绞盘；6-滑环；7-导轮；812-模子,b非储线式无滑动多模连续拉线机拉拔绞盘与线材之间无滑动。在拉拔过程中，不允许任何一个中间拉拔绞盘上有线材积累或减少。为了消除线与绞盘之间的滑动，一般在绞盘上绕上710圈线。主要特点：在拉拔过程中可借助张力轮自动调整绞盘速度，并借助平衡杠杆的弹簧建立反拉力，如图11-9所示。,图11-9绞盘速度自动调节机构1-张力轮；2-平衡杠杆；3-拉力弹簧；4-扇形齿轮；5-齿轮；6-变阻器；7-挡块,11.2拉拔模设计11.2.1拉拔模的结构尺寸普通拉拔模根据模孔断面形状可分为锥形模和弧线形模两种，如图11-10所示。弧线形模一般只用于细线的拉拔。管、棒、型及粗线通常都采用锥形模拉拔。锥形模的模孔一般由四部分组成：润滑带、压缩带、定径带、出口带。,图11-10拉拔模孔的几何形状（a）锥形模；（b）弧线形模-润滑带；-压缩带；-定径带；-出口带,（1）润滑带（入口锥、润滑锥）作用：在拉拔时便于润滑剂带入模孔，保证制品得到充分润滑，减少摩擦；并带走产生的部分热量；防止划伤坯料。a润滑锥角：通常取=4060。过大，润滑剂不易储存，润滑效果差。过小，拉拔过程中产生的金属屑、粉末不易从模孔中随润滑剂流出，堆积在模孔中易造成制品表面划伤、“缩丝”、拉断等。,b润滑锥长度L：L=(1.11.5)d。对于管、棒材拉拔模，润滑锥通常用R=48mm的圆弧代替。（2）压缩带（压缩锥、工作锥）作用：金属产生塑性变形，获得所需要的形状、尺寸。形状：锥形和弧线形。弧线形主要用于拉拔1.0mm以下线材。对于大、中规格模子，由于变形区较长，制造弧线形困难，故用锥形模。,a模角过小，在坯料尺寸不变的情况下，将使坯料与模壁的接触面积增大。过大，单位正压力越大，润滑剂很容易从模孔中被挤出，使润滑条件恶化。并且使金属在变形区中的流线急剧转弯，导致附加剪切变形增大，使拉拔力和非接触变形增大。同时，模子的磨损加剧。存在着一个合理模角。一般棒、线材，=69；管材=1112。,b工作带长度LL=a(D0-D1)/2tg式中：D0坯料允许可能的最大直径；a不同心系数，取1.051.3，细制品取上限。（3）定径带作用：使制品进一步获得稳定、精确的尺寸与形状；防止模孔磨损而很快超差，延长其使用寿命。,形状：合理形状为圆柱形。对于生产细线用的拉模，由于在打磨模孔时，必须用带0.52的磨具进行打磨，故定径带亦有相同的锥度。a定径带直径D1要考虑制品的公称尺寸及其偏差，考虑模孔的弹性变形及制品的弹性恢复，考虑模孔的磨损及模具使用寿命等。,实际中，由于目前标准规定制品的直径为负偏差，故模孔的定径带直径一般都比产品名义尺寸稍小。b定径带长度L线材：L=(0.50.25)D1棒材：L=(0.150.25)D1空拉管材：L=(0.250.5)D1衬拉管材：L=(0.10.2)D1,（4）出口带（出口锥）作用：防止制品出模孔时被划伤；防止定径带出口端因受力而引起剥落。a锥角一般取=3045。b出口带长度LL=(0.20.3)D1,11.2.2模子材质常用以下几种:（1）金刚石其特点是质脆，硬度极高，耐磨性好。但价格昂贵，加工困难。一般用于拉拔直径在0.30.5mm的细线时使用。金刚石模的模芯由金刚石加工而成，然后镶入钢制模套中，如图11-11所示。,图11-11金刚石模1-金刚石模芯；2-模框；3-模套,图11-12硬质合金模1-硬质合金模芯；2-模套,（3）工具钢对于大、中规格制品，一般采用工具钢，在其模孔工作面上镀铬，其厚度为0.020.05mm。工具钢的材质常用T8A、T10A优质工具钢，经热处理后硬度达HRC5865。近年来，研究用陶瓷材料制作拉拔模具，提高硬度和耐磨性。,11.2.3拉拔模设计举例（1）管材拉拔模模子的结构参数见图11-13和表11-1。图11-13管材拉拔模结构示意图,表11-1管材拉拔模尺寸,（2）管材整径模模子的结构参数见图11-14和表11-2。图11-14管材整径模结构示意图,表11-2管材整径模尺寸,11.3拉拔芯棒（芯头）设计11.3.1芯棒的外形结构尺寸（1）固定短芯棒的结构尺寸根据短芯棒在芯杆上的固定方式不同，可将芯棒设计成实心的和空心的。实心芯棒常用于12mm以下规格管材拉拔；12mm以上规格用空心芯棒拉拔。芯棒的形状一般是圆柱形的，也可略带0.10.3mm的锥度。拉拔直径小于5mm的管材时也可用细钢丝代替芯棒。芯棒的结构形式见图11-15。,图11-15常用芯棒的结构形式a-空心圆柱芯棒；b-实心圆柱芯棒；c-空心锥形芯棒；d-实心锥形芯棒,a实心芯棒设计实心芯棒结构尺寸见图11-16和表11-3。图11-16实心短芯棒的结构参数,表11-3常用实心短芯棒尺寸（mm）,b空心芯棒设计空心芯棒结构尺寸见图11-17和表11-4。图11-17空心短芯棒的结构参数,表11-4常用空心短芯棒尺寸（mm）,（2）游动芯头的结构尺寸游动芯头的结构参数见图11-18。图11-18游动芯头的结构参数图,a芯头锥角11为了得到良好的稳定和润滑，通常：-1=13一般，=1115，常取=12，则1=9。盘管拉拔时，其纵向和横向的稳定性必须由管材与芯头圆锥段比较大的接触长度来保证，此时-1应小一些。b芯头小圆柱段直径d,（2）硬质合金硬度仅次于金刚石，价格较便宜。一般用于拉拔40mm以下的制品。对于一些精度要求高、批量大的大规格产品，有些生产厂家逐渐采用硬质合金模。同金刚石模一样，硬质合金模也是由硬质合金模芯和钢制模套组装而成，如图11-12所示。,芯头小圆柱段的直径与拉拔管材的内径及尺寸允许偏差有关。在多数情况下，管材的外径尺寸允许负偏差，壁厚允许正负偏差，即管材的内径是通过外径和壁厚来保证。一般可按：d=管材内径+正偏差c芯头小圆柱段长度ll=模孔定径带长度+（610）mmd芯头圆锥段长度l1,式中D1芯头后端大圆柱段直径。e芯头大圆柱段直径D1大圆柱段直径D1与管坯的规格及状态有关。D1=d01式中d0管坯内径；,1管坯内孔与芯头大圆柱段之间的间隙，其值与管坯的规格、状态及拉拔方式有关。对于盘管和中等规格的冷硬直管，10.4mm；退火后的直管，10.8mm；毛细管，10.1mm。盘拉时，为防止芯头随同管材一同被拉出模孔，芯头大圆柱段的直径应比模孔直径大0.10.2mm。,f芯头大圆柱段长度大圆柱段长度主要对管坯起导向作用，一般取(0.40.7)d0。大圆柱段长度不能太长，否则易划伤管材内表面；在盘管拉拔时更不宜过长，否则易卡断管坯。游动芯头有多种结构形式，常用游动芯头的形状及尺寸参数见图11-19。其中芯头a、b用于直线拉拔；双向游动芯头a可换向使用，但不适合大直径管材和盘管拉拔；c、d、e主要用于盘管拉拔。各种芯头的主要尺寸见表11-5。,图11-19