0吨超长拉拔机结构设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

0吨超长拉拔机结构设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

..................................................................................................... 65 附录 3 外文文献 ...................................................................................................... 94 第 1章 绪论 1 第 1 章 绪论 课题背景 冷拔是用热轧、焊管或冷轧后的各种长度不同的管材作为坯料，配合不同的芯棒 ，用拉拔机通过拔模在常温下产生塑性变形的冷加工无切削工艺，用以生产高精度、高质量、高强度的管材。 现阶段，高精度薄壁管材在日常生活中的应用非常广泛，因此对于它的加工要求也非常的高。 拉拔机的应用简介 拉拔机的发展概况 拉拔机是进行管材拉拔的重 要设备这一，它的作用是改变管的直径从而获得生产要求的管径。 近几十年来，在研究许多新的拉拔方法的同时，开展了高速拉拔的研究，成功地制造了多模高速连续拉拔机、多线链式拉拔机和圆盘拉拔机。 高速拉拔的研究，成功地制造了多模高速连续拉拔机、多线链式拉拔机和圆盘拉拔机。 高速拉线机的拉拔速度达到 80m/s；圆盘拉拔机可生产φ 40～ 50mm 以下的管材，最大圆盘直径为φ 3m，拉拔速度可达 25m/s，最大管长为 6000m 以上；多线链式拉拔机一般可自动供料、自动穿模、自动套芯杆、自动咬料和挂钩、管材自动下落以及自动调整中心。 另外 还有管棒材成品连续拉拔矫直机列，在该机列上实现了拉拔、矫直、抛光、切断、退火以及探伤等。 拉拔机应满足的生产工艺要求 A、应具有足够的拉拔能力， 以适应可能出现的最大阻力，但应该备有可靠的过载保护措施。 B、驱动系统应具有良好的调速性能，并能实现反转，钢丝绳的缠绕与放出应该实现同步。 C、为了适应连续拉拔的工作条件，设备应具有足够的强度和刚度，并采用有效方法防止机体变形。 拉拔机 功能与结构 拉拔机 设计采用 卷筒 或夹钳拉拔缆绳方式来水平拖曳 拔管 ， 拉拔机 一般包括驱动部分、工作装置 、辅助装置等几部分。 驱动部分：用于驱动 拉拔机 工作装置 拉拔小车 、释放 钢丝绳 绳，包含动燕山大学本科生毕业设计（论文） 2 力及传动装置与控制装置 拉拔机 可以采用多种驱动方式，包括电动机、蒸汽机、柴油发动机、汽油发动机、液压马达、气动马达等。 无论采用何种驱动方式，在 拉拔机 的驱动部分设计中都应包含以下设计准则 ： ① 无级均匀变速，调速范围宽广； ② 在有负载情况下，良好的启动特性和低速特性，总效率高； ③ 双向旋转，并且容易改变旋转方向； ④ 维护保养相对容易，对周围工作环境不敏感； ⑤ 制动系统工作可靠； ⑥ 设计紧凑，结构简单，安装布置容易，重量轻； ⑦ 在有负载情况下，能长时间安全带载静止而不至于损坏驱动系统。 对于小型 拉拔机 ，为了保证结构紧凑， 拉拔机 驱动部分一般与 拉拔机 工作装置联接在一起，直接驱动工作装置；对于大型 拉拔机 或应用现场空间相对狭小的 拉拔机 ， 拉拔机 驱动部分与 拉拔机 工作装置可以设计成独立放置，两者间通过液压管线、气动管线或电缆管线相联系， 拉拔机 的布置和操纵均很方便。 工作装置：在驱动部分作用下，通过滚筒回转或夹钳直线拉拔等方式拖曳或释放 钢丝绳 以完成对负载的收放控制，并含有对 钢丝绳 的容绳和排 绳 装置。 辅助装置：辅助工作装置完成 拉拔 作 业，包含滑轮组、导向装置以及速度测量、长度距离测量、张力测量等装置部分； 拉拔机 可以使用钢丝绳、尼龙缆绳等多种材质缆绳。 拉拔机分类 联合拉拔机机 ： 采用机电液一体化设计，通过人机交互式操作实现生产自动 化。 拉拔小车换手由凸轮及闭式液压回路控制，反应灵敏、可靠。 连续式冷拔机 ：按照夹持制品的不同方式分为履带式和滑座式。 链式拉拔机 ：指拔管时，夹住管头牵引钢管的拔制小车是由链轮、链条系统传动的拔管机。 固定床身式液压冷拔机 ：属于传统的拔机，三个机座分别固定在地基上 特殊冷拔机 ：主要是配合一些 先进的工艺如超声波振动拔管工艺等来提高第 1章 绪论 3 钢管表面质量，改善钢管机械性能 拉拔机现状 当前拉拔机存在的主要问题： 牵引速度，回绳速度慢 由于搬运设备的需要，很有必要将牵引速度从目前的 5～ 7m/min 左右加以提高。 同时，为了提高工作效率，还应设置快速回绳机构。 本设计的快速回绳速度达到了每分钟 50～ 90 米，节约了时间，提高了工作效率，也是可行且有实际意义的。 牵引力小 现在使用的拉拔机牵引力都有些小，因而将牵引力提高到 10 吨是有意义的。 设计寿命短 就目前拉管的的使用来看，有必要提高设计寿命 ，增加拉拔机的平均无故障时间，保证生产的正常进行，经多方比较，决定采用 50000小时的设计寿命。 拉拔机的发展趋势 目前国内外汽车行业使用的气缸用管已经开始大量采用高精度冷拔铝合金管。 随着铝合金管在硬度、强度方面的发展，高精度冷拔铝合金管将在更多领域内取代钢管。 高精度冷拔管和铝合金管的生产企业，可审时度势进一步加大技术开发力度，开发适合生产高精度冷拔管的钢种和铝合金牌号，扩大成品交货状态，提供质量优异的产品，我国高精度冷拔管生产企业要在激烈的市场竞争中不断发展壮大。 应不断的向国外先进企业学习 ，走集约化大规模生产力之路，努力提高产品质量和降低成本。 拉拔优缺点 优点： （ 1） 生产灵活性大，可拉拔各种圆形和异形断面的管捧型线丝材； （ 2） 常温下拉拔过程中金属产生很大的加工硬化，因而制品机械性 能高、表面光洁、尺寸精确； （ 3） 拉拔工艺、工具、设备较简单， 维护方便，操作容易，投资少，上马快。 缺点 ：（ 1） 道次变形量与两次退火间的总变形量有限； （ 2） 长度受限制。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 4 拉拔分类 按制品截面形状，可分为实 心材拉拔和空心材拉拔。 （ 1） 实心材拉拔：主要包括棒材、型材及线材的拉拔。 （ 2） 空心材拉拔：主要包括圆管及异型管材的拉拔。 对于空心 材拉拔有图示几种方法： ① 空拉 ② 长芯杆拉拔 ③ 固定芯头拉拔 ④ 游动芯头拉拔 ⑤ 顶管法 ⑥ 扩径 图 1— 1 常见的拉拔方法 本章小结 本章分析了拔机的功能、研究现状以及未来的发展，同时对不同类型的拉拔机进行了简单的比较，并且介绍了拉拔机的功能结构和优缺点，使得对本课题的研究有一个进一步的深入了解和后期的全面设计奠定了基础。 第 2章 拉拔原理与拉拔力的确定 5 第 2 章 拉拔原理与拉拔力的确定 拉 拔的基本原理 拉拔的实质 拉拔： 用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料断面的模 孔中拉出，使其断面减小而长度增加的方法。 由于拉拔多在冷态下进行，因此也叫冷拔或冷拉。 冷拔的金属学原理 冷拔钢管工艺属于冷加工范畴，因为拔制时的温度远低于金属再结晶温度。 由 Baily Hirsch 公式  Gb  ：流应 变力 Mpa 0 ；无加工硬化时的流应变力 G：切变弹性模量  ：平均错位密度  ：常数，约为 由公式可知金属的流变应力 (即强度 )与位错密度的平方根成正比，它反映了形变时加工硬化的实质， (加工硬化是指由塑性变形引起的强度升高，塑性降低的现象 )。 而冷拔加工钢管正是发生了加工硬化，冷拔时金属发生塑性变形，晶体内部有多个滑移系启动、错位运动彼此拦截，许多位错被钉扎住，造成位错塞积，同时位错源停止动作。 上述一系列过程导致了位错的可动性降低，晶体中的位错密度显著增加。 当塑性变形进一步发生，应力增加并足以使钉扎的位错开始运动，螺位错交滑移，刃位错不能交滑移，这样发生位错交截，使不动割阶数增加。 所以，通过冷拔加工金属内部位错密度增加、位错 可动性降低，既难于产生位错又难于移动位错，因而金属材料硬度、强度提高。 冷拔的力学原理 冷拔时钢管在力的作用下通过一定形状、尺寸的模具发生塑性变形。 目前在生产中的拔制方法大致可分成三种：缩径拔管、减外壁管和减内壁管拔管 (如下图 22 所示 ) 从图 22 中可以看出，冷拔时钢管在拉拔力 P，正压力 N 和摩擦力 F 的燕山大学本科生毕业设计（论文） 6 作用下发生相应的变形，大都经过缩径、减壁和定径三个阶段，而且变形区内部产生相应的应力，其中轴向为拉应力，径向和周向为压应力，拔管过程中金属处于一向拉应力和两向压应力状态 (冷拔钢管变形过 程中的基本力学特征 )。 拔制的最大主应力是拉应力，最小主应力是压应力，两者符号相反，根据塑性方程式 s  31 其中 1 —— 最大主应力， Mpa 3 —— 最小主应力， Mpa  —— 中间主应力 2 的影响系数，在 1—— 之间 s —— 单向拉仲时的屈服极限， Mpa 由上式可知变形过程中任一方间的主应力，其绝对值都不会大于 s ，所以冷拔的变形抗力较低，同时应力状态中存在拉应力，变形时金属塑性较差，对于低塑性的或因加工硬化而降低塑性的，拔制比较困难。 第 2章 拉拔原理与拉拔力的确定 7   cceccscB DDDDK 图 21 冷拔钢管的变形及受力 情况图 1—— 外模 2—— 钢管 3—— 内模 拉拔力的计算 空拔钢管拔制应力的计算 别 尔林采用设轴间主应力的力 方向 和模孔轴线平行， 在 变形区中 取 长度为 dx的环状 单元体， 列出单元体的力平衡微分方程式通过推导得 出 的拔制应力计 算公式燕山大学本科生毕业设计（论文） 8 为 计算拔制力的经验公式 无芯棒空拉薄壁管 —— 叶梅利亚年科阿里舍夫斯基公式 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 可得 拉拔力 kbc FWP 2 9 11)11(0 4 0 4 )11(100 1104 11eeBBcsxsBsxNSDSP ss( 11111  ）（）2 0 9 )( a n)12t a ( a nt a n)t a n1( t a n      f fWM pas 205 a n a n  fB 3321100  SD SD0 0 3 111  SD flC d第 2章 拉拔原理与拉拔力的确定 9 本章小结 本 章 较为详细地介绍了冷拔工艺特点、金属学原理及力学原理，同时 也给出了应力计算公式，这些理论推一导出的应力计算公式可为实际生产和验证有限元解提供依据 ，同时初步的计算出来此次设计所需的最大拉拔力。 另外对拉拔的一些方法也做出了一个简单的概述。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 第 3 章 拉拔机简介 拉拔机的基本结构构成 基本上由拉模、拉拔小车、钢丝绳、卷筒、 C 形架（ C 形架内装有轨道，用来支撑小车， C形架下部有滑料架）、张紧及。