10噸超長冷拔機結(jié)構(gòu)設(shè)計開題報告

1、附錄1燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課題名稱： 10噸超長冷拔機結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)院（系）： 機械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 09級機械裝備 學(xué)生姓名： xxx 指導(dǎo)教師： xxx 完成日期： 2013.03.25 目錄一、課題背景.2二、研究意義.2三、研究現(xiàn)狀.2四、研究中可能存在的問題及解決方案.8五、方案初步論證設(shè)計.12六、工作進度安排.13七、參考文獻.14一、 課題背景隨著20世紀(jì)90年代，我國開始研究、應(yīng)用冷拔鋼管技術(shù)以來，冷拔管技術(shù)已廣泛引用于單體液壓缸筒及工程機械油缸的制造，冷拔機作為冷拔鋼管的主要加工設(shè)備，它是用于常溫下拔制黑色及有色金屬棒料材和對熱軋、擠壓之后的管進行

2、二次加工，是生產(chǎn)小口徑、精密、薄壁、高機械性能管材的主要加工設(shè)備。二、 研究意義在我國國民經(jīng)濟中，無縫鋼管占有十分重要的地方。在無縫鋼管生產(chǎn)中，由于冷拔生產(chǎn)具有萬能性，工具便宜，設(shè)備構(gòu)造簡單，容易操作維護和生產(chǎn)率高等優(yōu)點，因此冷拔生產(chǎn)得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。拉拔與其它金屬塑性加工方法相比具有以下的優(yōu)點：（1）生產(chǎn)靈活性大，可拉拔各種圓形和異形斷面的管捧型線絲材；（2）常溫下拉拔過程中金屬產(chǎn)生很大的加工硬化，因而制品機械性能高、表面光潔、尺寸精確；（3）拉拔工藝、工具、設(shè)備較簡單，維護方便，操作容易，投資少，上馬快。三、研究現(xiàn)狀3.1國內(nèi)研究狀況目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的高精度冷拔鋼管，普遍采用按gb8

3、162-1999標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的熱軋無縫鋼管為冷拔管坯，鋼種只有優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的幾個牌號，品種較少。經(jīng)過冷拔后延伸率偏低，強度和硬度偏大。使用這類鋼管珩磨工，磨削速度慢，鋸切后端部尺寸易變性。而高精度冷拔鋁合金管相對于鋼管來說，強度和硬度低，能使用的鋁合金牌號更少。這對于廣闊的市場需求還有很大的差距。與國外先進企業(yè)相比，我國企業(yè)在配套設(shè)備方面還存在著一些不足。例如沒有管坯內(nèi)孔表面缺陷清理設(shè)備，冷拔管的內(nèi)表面質(zhì)量無法保證，特別是不經(jīng)珩磨直接使用的缸筒，其表面的極小缺陷被表面處理膜所覆蓋，油缸筒、氣缸筒使用一段時間后便暴露出來，損壞密封圈造成缸筒滲漏。另外，矯直機、珩磨機的精度較低，自動化程度不高，速度太

4、慢，無法滿足大規(guī)模的生產(chǎn)需要。同時我們企業(yè)大多數(shù)缺乏高質(zhì)量的退貨設(shè)備，因此，多數(shù)高精度冷拔管均以冷拔狀態(tài)交貨，無法滿足用戶對交貨狀態(tài)的特殊要求。圖1冷拔機3.2國外研究現(xiàn)狀拉拔具有悠久的歷史，在公元前2030世紀(jì)，就出現(xiàn)了把金塊錘鍛后，通過小孔，用手工拉制成細金絲，在同一時期發(fā)現(xiàn)了類似拉線模的東西。公元前1517世紀(jì)，在亞述、巴比倫、腓尼基等進行了各種貴金屬的拉線，并把這些金屬線用于裝飾品。公元89世紀(jì)，能制各種金屬線。公元12世紀(jì)，有鍛線工與拉線工之分，前者是通過錘鍛，后者是通過拉拔制線材，人們認為就是從這個時候起確立了拉拔加工。公元13世紀(jì)中葉，德國首先制造了水力拉線機，并在世界上逐漸推廣

5、，直到17世紀(jì)才接近于現(xiàn)在的單卷筒拉拔機。1871年出現(xiàn)了連續(xù)拉線機。20世紀(jì)20年代由韋森西貝爾發(fā)現(xiàn)反張力拉拔法，由于反張力的作用，使拉模的磨損大幅度減少，同時改善了制品的力學(xué)性能。在此時期拉拔模由鐵模發(fā)展到合金鋼模，到1925年克魯伯公司研制成功硬質(zhì)合金模。隨著拉拔技術(shù)的不斷進步，薩克斯和西貝爾兩人以不同的觀點，第一次確立了拉拔理論，此后拉拔理論得到不斷發(fā)展，尤其是新的研究方法（上界法、有限元法等）的開拓，計算機的發(fā)展，也使拉拔理論的研究推向一個新的階段。1955年柯利斯托佛松研究成功強制潤滑拉拔法，可大幅度減小摩擦力和拉拔難加工材料，同時使拉模壽命明顯延長。同年布萊哈和拉格勒克爾發(fā)展了超

6、聲波拉拔法，使拉拔力顯著減小。輥模拉拔法是1956年由五弓等研究成功的，可使材料表面的摩擦阻力大大減小，拉拔道次加工率增加，能明顯改善拉拔材料的力學(xué)性能。近幾十年來，在研究許多新的拉拔方法的同時，開展了高速拉拔的研究，成功地制造了多模高速連續(xù)拉拔機、多線鏈?zhǔn)嚼螜C和圓盤拉拔機。高速拉拔的研究，成功地制造了多模高速連續(xù)拉拔機、多線鏈?zhǔn)嚼螜C和圓盤拉拔機。高速拉線機的拉拔速度達到80m/s；圓盤拉拔機可生產(chǎn)4050mm以下的管材，最大圓盤直徑為3m，拉拔速度可達25m/s，最大管長為6000m以上；多線鏈?zhǔn)嚼螜C一般可自動供料、自動穿模、自動套芯桿、自動咬料和掛鉤、管材自動下落以及自動調(diào)整中心。另

7、外還有管棒材成品連續(xù)拉拔矯直機列，在該機列上實現(xiàn)了拉拔、矯直、拋光、切斷、退火以及探傷等。四、研究中可能存在的問題及解決方案1、可能存在的問題 4.1目前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的高精度冷拔鋼管，普遍采用按gb8162.1999標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的熱軋無縫鋼管為冷拔管坯，鋼種只有優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的幾個牌號，品種較少。經(jīng)過冷拔后延伸率偏低，強度和硬度偏大。使用這類鋼管珩磨，磨削速度慢，鋸切后端部尺寸易變性。而高精度冷拔鋁合金管相對于鋼管來說，強度和硬度低，能使用的鋁合金牌號更少。這對于廣闊的市場需求還有很大的差距。 4.2與國外先進企業(yè)相比，我國企業(yè)在配套設(shè)備方面還存在著一些不足。例如沒有管坯 內(nèi)孔表面缺陷清理設(shè)備，冷拔

8、管的內(nèi)表面質(zhì)量無法保證，特別是不經(jīng)珩磨直接使用的缸筒，其表面的極小缺陷被表面處理膜所覆蓋， 油缸筒、氣缸筒使用一段時間后便暴露出來，損壞密封圈造成缸筒滲漏。另外，矯直機、珩磨機的精度較低，自動化程度不高，速度太慢，無法滿足大規(guī)模的生產(chǎn)需要。同時我們企業(yè)大多數(shù)缺乏高質(zhì)量的退貨設(shè)備，因此，多數(shù)高精度冷拔管均以冷拔狀態(tài)交貨，無法滿足用戶對交貨狀態(tài)的特殊要求。 4.3 冷拔鋼管是冷拔機在拉拔力的作用下通過一定形狀、尺寸的模具，使經(jīng)過預(yù)處理后的熱軋鋼管發(fā)生加工硬化產(chǎn)生塑性變形而形成的。在整個冷拔機拔制過程中，由于多種因素的影響，會出現(xiàn)各種各樣的缺陷。為了提高冷拔鋼管的質(zhì)量，降低廢品率，必須防止這些缺陷的

9、產(chǎn)生。為此應(yīng)在易產(chǎn)生缺陷的生產(chǎn)環(huán)節(jié)上加以控制。2、解決方案 主要是合理的選擇毛坯料，注意有以下一些著重點：毛坯的表面質(zhì)量，即銹蝕情況、氧化程度、表面是否凸凹不平等都會影響冷拔后的質(zhì)量，可造成麻點、麻面、凸凹、 劃溝等現(xiàn)象；毛坯的內(nèi)在質(zhì)量， 如有夾渣、裂紋等，拔制后可造成裂縫、拔斷皺褶等；毛料的形位公差如壁厚偏差、直線度、同軸度、圓柱度等過差都會影響冷拔后鋼管的質(zhì)量；加工余量的選擇， 加工余量不宜太大，否則需經(jīng)多道次的拉拔仍無法實現(xiàn)最終尺寸，卻使管材發(fā)生加工硬化、應(yīng)力增大、塑性降低，從而降低了材料的機械性能。 為了進一步提高冷拔機的生產(chǎn)能力，其基本途徑是提高冷拔速度,加大小車的工作行程，減少冷拔

10、過程的輔助時間。但是，只能在一定范圍內(nèi)來提高周期式冷拔機的速度和加大小車的行程，超過此范圍，對進一步提高其生產(chǎn)能力并不經(jīng)濟。因此，只有通過減少冷拔過程的輔助時間來提高生產(chǎn)能力，這就導(dǎo)致了半連續(xù)式冷拔機的發(fā)展。3、冷拔鋼管生產(chǎn)工藝的發(fā)展 目前國內(nèi)外汽車行業(yè)使用的氣缸用管已經(jīng)開始大量采用高精度冷拔鋁合金管。隨著鋁合金管在硬度、強度方面的發(fā)展，高精度冷拔鋁合金管將在更多領(lǐng)域內(nèi)取代鋼管。高精度冷拔管和鋁合金管的生產(chǎn)企業(yè)，可審時度勢進一步加大技術(shù)開發(fā)力度，開發(fā)適合生產(chǎn)高精度冷拔管的鋼種和鋁合金牌號，擴大成品交貨狀態(tài)，提供質(zhì)量優(yōu)異的產(chǎn)品，我國高精度冷拔管生產(chǎn)企業(yè)要在激烈的市場競爭中不斷發(fā)展壯大。應(yīng)不斷的向

11、國外先進企業(yè)學(xué)習(xí)，走集約化大規(guī)模生產(chǎn)力之路，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。 眾所周知，冷拔鋼管與熱軋鋼管比較，表面質(zhì)量好，幾何尺寸精度高，性能穩(wěn)定， 可生產(chǎn)用熱軋方法無法生產(chǎn)的小直徑薄壁鋼管。因此冷拔工藝成了鋼管生產(chǎn)的主要方法之一。但是，由于冷拔生產(chǎn)過程道次變形量小，工序多，生產(chǎn)周期長，不能連續(xù)生產(chǎn)，因此，與其他鋼管生產(chǎn)方法相比，冷撥鋼管生產(chǎn)方法的產(chǎn)量低， 成本高。為了改進冷拔生產(chǎn)方法之不足，近年來，國外對傳統(tǒng)的冷拔鋼管生產(chǎn)工藝做了大量改進，其中主要有以下幾個方面：（1）超聲波振動拔管工藝的研究與開發(fā) 超聲波振動拔管是六十年代發(fā)展起來的一項新的工藝，它是通過施加在拔模或芯棒上的超聲波使變形區(qū)中的

12、金屬產(chǎn)生摩擦矢量效應(yīng)和旋鍛效應(yīng)，從而達到降低拔制應(yīng)力，增大變形，縮短生產(chǎn)周期，改善質(zhì)量之目的。超聲波振動拔管裝置由超聲波發(fā)生器、換能器和變幅桿等組成。超聲波發(fā)生器是供給換能器高頻電能的設(shè)備，用以激勵超聲波振動系統(tǒng)，產(chǎn)生所需要的工作頻率和電功率。換能器是把電能轉(zhuǎn)換為超聲波動能的裝置，換能器有磁致伸縮換能器和壓電換能器兩種。變幅桿是起振幅放大作用的，它有許多形式，如階梯形、錐形、指數(shù)形、懸鏈形和組合形等。按施加超聲波振動能量的方式可分為芯棒施加軸向超聲波振動的拔制方式；拔模施加超聲波振動的拔制方式；芯棒和拔模同時施加超聲波振動的拔制方式；用具有波長整數(shù)倍的游動芯棒的拔制方式。施加超聲波與不施加超聲

13、波振動拔管方式比較可收到如下效果： 1、減少拔后管內(nèi)的殘余應(yīng)力 2、降低拔制力 3、增大道次變形量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)能力 4、提高鋼管表面質(zhì)量，改善鋼管機械性能。（2）鋼管的溫拔和熱拔 目前鋼管的溫拔或熱拔巳成為一種成熟的工藝應(yīng)用于鋼管的冷加工之中。由于一些鋼或合金具有冷脆性，冷加工性能差，加工過程易出現(xiàn)縱向裂紋或開裂現(xiàn)象。有些鋼或合金雖然在室溫下具有足夠的塑性，但冷變形時產(chǎn)生很大的加工硬化，為改善這些金屬或合金的冷加工性能， 最好采用溫拔或熱拔的變形方法。所謂溫拔或熱拔就是利用金屬或合金在一定的溫度下，加工硬化傾向減少，強度下降，塑性提高的特性進行拔制的一方法。溫拔或熱拔時可以選擇最合

14、適的變形參數(shù)，金屬塑性可得到充分利用，因而可實現(xiàn)減少拔制道次，縮短生產(chǎn)周期，達到增加產(chǎn)量，降低成本和擴大品種之目的。溫拔主要用在鐵素體和奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)中，根據(jù)不同鋼種的硬化曲線或沖擊韌性與溫度的關(guān)系曲線確定溫拔的變形溫度，通常都在250 40 之間。熱拔主要用于碳素鋼，鋼管的熱拔溫度取決于鋼的牌號，通常為75 0 800 ，咬入拔模時的溫度為650 700。五、方案初步論證設(shè)計5.1設(shè)計技術(shù)參數(shù)拔制力;10噸拔制方式：空拔拔制后鋼管最長：63米冷拔潤滑方式：壓力油潤滑冷拔速度;12米/分；小車回程速度：60米/分管材規(guī)格：32x3-25x3-19x3材料:屈服強度205mpa、抗拉強度41

15、5mpa5.2方案比較通過以上對比本設(shè)計選用液壓鋼絲繩組合式拉拔機。設(shè)計路線（1） 進行簡單的應(yīng)力分析；（2） 由于選擇無芯棒空拉薄壁管，根據(jù)相關(guān)公式計算得出拉拔力（同時明白殘余應(yīng)力的產(chǎn)生以及消除方法）；（3） 設(shè)計拉模包括大小結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計，材料的選擇（4） 拉拔小車的設(shè)計（5） 在對比鏈?zhǔn)嚼螜C，聯(lián)合拉拔機等幾個拉拔機優(yōu)缺點之后，本設(shè)計選擇鋼絲繩拉拔機（6） 拉拔機工作機座的設(shè)計潤滑和密封 六、工作計劃個人任務(wù)計劃時間：2013年3月2013年6月周主要任務(wù)目標(biāo)1-4熟悉課題內(nèi)容，學(xué)習(xí)拉拔基本知識及拉拔機結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，查閱資料，了解課題相關(guān)背景知識，為開題做準(zhǔn)備，完成開題報告初稿。5-8理論計

16、算（拉拔力，電機選擇等具體參數(shù)的計算確定），總裝配圖9-10總裝備圖，部件圖，中期考核報告11-15部件圖，零件圖，撰寫計算說明書16-17完善設(shè)計，準(zhǔn)備答辯七、參考文獻1.高昂.王德廣,鄧小民不同拉拔工藝對管材尺寸精度的影響.期刊論文.鋼管 2008(1)2.王德廣,鄧小民高精度管材拉拔過程計算機模擬研究.期刊論文.重型機械 2006(3)3.王希霞,潘汶,常遠.30mn單鏈冷拔管機鏈條結(jié)構(gòu)改進期刊論文.鋼管 2000(06)4.毛艷,李文超.30t冷拔機拔模座改造與設(shè)計期刊論文.冶金設(shè)備管理與維修 2003(04)5王新社.優(yōu)質(zhì)鋼管冷拔工藝流程的改進.特殊鋼19846 鞍鋼無縫鋼管廠鞍鋼鋼

17、鐵研究所.30噸冷拔管機測定總結(jié).20027劉光新.薄壁管冷拔工藝.工礦自動化.2000.05期9胡大超.連續(xù)式拉拔機無夾痕無變形夾緊機構(gòu)設(shè)計分析.上海冶金高等專科學(xué)校10.王相亭.jl型精密冷拔機夾緊機構(gòu)的改進期刊論文.機械工人(冷加工) 2004(09)11.郭艷清,郭光榮,張寶玲.冷拔機夾鉗小車受力分析期刊論文.重型機械 2006(04)12.李雪偉,朱燕燕.冷拔鋼管關(guān)鍵工序控制及缺陷消除期刊論文.煤礦機械2004(8)13.周西杰.韓淑珍.趙志良.冷拔管拔制原理及其拔制的關(guān)鍵因素期刊論文.煤礦機械2002(9)14.謝松.劉效春.項傳寶.高精度冷拔鋼管的效益性分析期刊論文.煤礦機械20

18、03(11)15.黎新春.變形工藝對冷拔精密管性能的影響期刊論文.鋼管2002，31(1)16.劉光新.張合新薄壁管冷拔工藝期刊論文.煤礦自動化2000(5)17.徐昊主犏.機械設(shè)計手冊一第一巷機械工生出版社.199818albert calvin dodge,machine design drawing room problems /by c.d. albert.isbn.new york :j. wiley,1948.19.majzoobi gh, fereshteh saniee f, aghili a. an investigation into the effect of redundant shear deformation in bar drawing. j mater process technol2008;201:1337.20.majzoobi gh, saniee ff, aghili a. an investigation into the effect of redundant shear deformation in bar drawing. j mat