10噸超長拉拔機結構設計畢業設計論文(存儲版)

　　

【正文】 目前國內比較通用的拉拔力經驗公式，從力的角度出發，依次考慮了拉拔機各個結構的形狀尺寸。另外，通過本次設計，我充分認識到要設計一個有實用價值的產品，不僅要有一個可行的方案，還應考慮在加工、制造、安裝中的工藝性和經濟性。同時在查詢資料的同時，還得到了其他老師的指導和提示，在此，想幫助指導過我的所有老師表示最衷心的感謝！通過這次畢業設計，我有很大的收獲，在這段時間里，我學到了很多課本上沒有的知識，學習能力不斷增強，做事更加細心。經過冷拔后延伸率偏低，強度和硬度偏大。33圖1冷拔機拉拔具有悠久的歷史，在公元前20～30世紀，就出現了把金塊錘鍛后，通過小孔，用手工拉制成細金絲，在同一時期發現了類似拉線模的東西。隨著拉拔技術的不斷進步，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展，尤其是新的研究方5法（上界法、有限元法等）的開拓，計算機的發展，也使拉拔理論的研究推向一個新的階段。四、研究中可能存在的問題及解決方案可能存在的問題 ，鋼種只有優質碳素鋼中的幾個牌號，品種較少。同時我們企業大多數缺乏高質量的退貨設備，因此，多數高精度冷拔管均以冷拔狀態交貨，無法滿足用戶對交貨狀態的特殊要求。因此，只有通過減少冷拔過程的輔助時間來提高生產能力，這就導致了半連續式冷拔機的發展。為了改進冷拔生產方法之不足，近年來，國外對傳統的冷拔鋼管生產工藝做了大量改進，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 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；用具有波長整數倍的游動芯棒的拔制方式。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℃。因此， 產品質量高于鏈式拉拔機。[2]20世紀80年代中期，為了節能、節材，提高管材產品技術含量和附加值，優化產品結構，我國自行設計研制成功了新穎獨特的冷拔工藝系統。20世紀20年代由韋森西貝爾發現反張力拉拔法，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性能。公元13世紀中葉，德國首先制造了水力拉線機，并在世界上逐漸推廣，直接17世紀才接近于現在的單卷筒拉拔機。這兩種冷拔機床的一個共同的缺點是產生冷拔震動，不能確保工件晶粒沿著冷拔的方向定向成形，特別是鏈條鏈輪磨損后，鏈傳動機構在拔制過程中產生周期性沖擊負荷。液壓鋼絲繩組合式拉拔機的主油泵采用的是恒功率變量泵， 電機功率得到充分利用。溫拔或熱拔時可以選擇最合適的變形參數，金屬塑性可得到充分利用，因而可實現減少拔制道次，縮短生產周期，達到增加產量，降低成本和擴大品種之目的。因此冷拔工藝成了鋼管生產的主要方法之一。 為了進一步提高冷拔機的生產能力，其基本途徑是提高冷拔速度，加大小車的工作行程，減少冷拔過程的輔助時間。例如沒有管坯 內孔表面缺陷清理設備，冷拔管的內表面質量無法保證，特別是不經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。高速拉線機的拉拔速度達到80m/s；圓盤拉拔機可生產φ40～50mm以下的管材，最大圓盤直徑為φ3m，拉拔速度可達25m/s，最大管長為6000m以上；多線鏈式拉拔機一般可自動供料、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整中心。20世紀20年代由韋森西貝爾發現反張力拉拔法，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性能。另外，矯直機、珩磨機的精度較低，自動化程度不高，速度太慢，無法滿足大規模的生產需要。拉拔與其它金屬塑性加工方法相比具有以下的優點：（1）生產靈活性大，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、設備較簡單，維護方便，操作容易，投資少，上馬快。land, Optimization of Cold Tube Drawing of Aluminium 6063T4 with Finite Element Method. . Thesis, Laval University, Quebec, Canada,2009.[23].M. Guillot, M. Fafard, S. Girard, A. Rahem, G. D’Amours, Experimental exploration of the aluminum tube drawing process for producing variable wallthickness ponents used in light structural applications, in: SAE International, Detroit, Michigan, USA, p. 10M0129, 2010.致謝 致謝 歷時三個多月的畢業設計即將結束，在這中間遇到很多的困難和障礙，也有很多收獲和喜悅。操作和維修都比較方便。該拉拔機具有結構緊湊、剛性好、效率高、安裝移動方便，起動平穩、操作靈活、制動可靠、噪音低等特點。ANSYS/LS一DYNA應用領域為：高速碰撞模擬(飛機、汽車、火車、船舶碰撞事故引起的動力響應和破壞)、乘客的安全性分析(氣囊與假人相互的動力作用、安全帶的可靠性分析)、金屬成型(物料的滾壓、擠壓和超塑性成形薄板的沖壓成型)罐裝容器設計爆炸載荷對結構作用的動力響應分析、高速彈丸對板靶的穿透數值模擬、生物醫學工程、機械零部件碰撞的動力分析等。由手冊查得：＞ ＞10000h由以上計算可知，軸承的壽命滿足要求。如圖，鋼絲繩通過滑輪纏繞，并且在配重的作用下實現張緊?？紤]到拉拔空間以及夾扶力的大小，夾鉗臂的設計尺寸如下圖所示2）本設計優化改進在通常的設計中，沒有圖中的壓簧（結構25），這樣在電磁鐵通電的過程中，很可能由于吸附力的不夠導致彈簧拉桿未能順利向上運動，不能實現夾鉗臂的夾持功能。坡度不能太陡，否則下滑速度過快，造成管材的損壞，同時也不能太過于平緩，使管材不能順利快速下滑，影響工作進度。圖52 工作帶長度與?？字睆疥P系線材棒材空拉管材4)出口帶 出口帶的作用是防止金屬出模時被劃傷和模子定徑帶出口端因受力而引起的剝落。設計計算管制品拉模的潤滑錐常用一半徑為4mm~8mm的圓弧代替。19 第5章 拉拔機設計 第5章 拉拔機設計　　1）拔管生產，安全第一。這就要求在實際加工中加強對關鍵工序進行控制，以避免冷拔管在生產中產生缺陷。拉拔機啟動時，拉拔力較大，隨著速度的逐漸增加拉拔力迅速減小，在達到一定的轉速后，拉拔力便只有微小增加?？刂泼鼙诤?，生產中加強毛管壁厚自檢，增設毛管中間檢查分選工序，毛管壁厚公差控制在士1%以內，對超厚毛管匯集后單獨設計拔制工藝，適當增加拔制道次。鋼管外徑與壁厚之比的影響：根據實際生產中對產品分析可知，鋼管外徑與壁厚之比越小，發生縱裂的兒率越大。產生抖動 的原因在于內模拉桿系統是一個彈性振動系統，當內模在變形區處于穩定位置時，作用在內模上的總摩擦力與拉桿彈性拉伸的反力相平衡。隨著拉拔設備性能的提高和生產技術的發展，管材拉拔速度成成倍地增長，對潤滑劑要求也越來越高。而鋁管的光亮度與潤滑油的粘度、拉拔速度和模具狀況等因素有關。液壓鋼絲繩組合式拉拔機的拉拔長度是通過鋼絲繩的倍率來實現的，油缸的行程僅為拉拔長度的幾分之一，采用普通的單級油缸即能滿足使用。 31拉拔機圖 拉拔機初步方案論證 液壓鋼絲繩組合式拉拔機主要有主電機泵組、油箱、油缸、控制閥、機座、鋼絲繩滑輪組、床身、拉拔小車、拉模座等組成。所以，通過冷拔加工金屬內部位錯密度增加、位錯可動性降低，既難于產生位錯又難于移動位錯，因而金屬材料硬度、強度提高。對于空心 材拉拔有圖示幾種方法：1　 空拉2　 長芯桿拉拔3　 固定芯頭拉拔4　 游動芯頭拉拔5　 頂管法6　 擴徑 圖1—1 常見的拉拔方法 本章小結 本章分析了拔機的功能、研究現狀以及未來的發展，同時對不同類型的拉拔機進行了簡單的比較，并且介紹了拉拔機的功能結構和優缺點，使得對本課題的研究有一個進一步的深入了解和后期的全面設計奠定了基礎。隨著鋁合金管在硬度、強度方面的發展，高精度冷拔鋁合金管將在更多領域內取代鋼管。連續式冷拔機 ：按照夾持制品的不同方式分為履帶式和滑座式。 拉拔機功能與結構拉拔機設計采用卷筒或夾鉗拉拔纜繩方式來水平拖曳拔管，拉拔機一般包括驅動部分、工作裝置、輔助裝置等幾部分。 拉拔機的應用簡介 拉拔機的發展概況 拉拔機是進行管材拉拔的重要設備這一，它的作用是改變管的直徑從而獲得生產要求的管徑。 文中首先對拉拔機運輸的現狀及其在國內外的發展情況和運輸過程中的傳動系統進行了簡要說明，并且分析了拉拔的金屬學和力學原理；其次詳細地說明了該拉拔機的結構特點和整個拉拔系統傳動結構的原理，并對該拉拔機中各部件進行設計、計算和校核，經校核計算得出各部件強度均滿足要求等；同時最后對拉拔機的相關結構進行了有限元分析與優化。 對所研究設備動作原理進行完整論述，技術參數進行設計計算。高速拉線機的拉拔速度達到80m/s；圓盤拉拔機可生產φ40～50mm以下的管材，最大圓盤直徑為φ3m，拉拔速度可達25m/s，最大管長為6000m以上；多線鏈式拉拔機一般可自動供料、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整中心。 對于小型拉拔機，為了保證結構緊湊，拉拔機驅動部分一般與拉拔機工作裝置聯接在一起，直接驅動工作裝置；對于大型拉拔機或應用現場空間相對狹小的拉拔機，拉拔機驅動部分與拉拔機工作裝置可以設計成獨立放置，兩者間通過液壓管線、氣動管線或電纜管線相聯系，拉拔機的布置和操縱均很方便。同時，為了提高工作效率，還應設置快速回繩機構。優點：（1）生產靈活性大，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、設備較簡單， 維護方便，操作容易，投資少，上馬快。 冷拔的金屬學原理冷拔鋼管工藝屬于冷加工范疇，因為拔制時的溫度遠低于金屬再結晶溫度。拔制的最大主應力是拉應力，最小主應力是壓應力，兩者符號相反，根據塑性方程式 其中 ——最大主應力，Mpa ——最小主應力，Mpa ——中間主應力的影響系數，在1—— ——單向拉仲時的屈服極限，Mpa 由上式可知變形過程中任一方間的主應力，其絕對值都不會大于，所以冷拔的變形抗力較低，同時應力狀態中存在拉應力，變形時金屬塑性較差，對于低塑性的或因加工硬化而降低塑性的，拔制比較困難。 液壓鋼絲繩組合式拉拔機取消了調速電機、減速機、主副連軸器、拉拔牽引鏈、傳動鏈輪，以體積小、重量輕的液壓系統代之， 因此整體重量大大減輕， 安裝調試大為簡便。（1） 進行簡單的應力分析；（2） 由于選擇無芯棒空拉薄壁管，根據相關公式計算得出拉拔力（同時明白殘余應力的產生以及消除方法）；（3） 設計拉?！ù笮〗Y構尺寸的設計，材料的選擇（4） 拉拔小車的設計（5） 在對比鏈式拉拔機，聯合拉拔機等幾個拉拔機優缺點之后，本設計選擇鋼絲繩拉拔機（6） 拉拔機工作機座的設計潤滑和密封 管材拉拔時的潤滑（1） 鋼管拉拔的潤滑：鋼管的拉拔，一般先將坯管進行酸洗以除去氧化皮，然后經磷化一皂化表面預處理，所形成的潤滑膜可滿足拉拔工藝的要求。鋁管和硬鋁管的重油以較普遍，不過，制品清洗較為困難，有待改善。3）不會使銅管變色，不產生難以清除的沉積物。為防止抖紋產生，應提高預處理液的質量，正確調整模具的位置，避免使用過細過長的內模拉桿。針對以上影響因素，在生產中防止空拔時鋼管縱裂的有效手段為：制定合理的空拔工藝；改進熱處理工藝；改進酸洗、潤滑質量；合理選用外模入口錐角等措施。時拔制力是最小的。拉拔過程中最重要的被控量是鋼絲繩的張力，要保證張力在某一范圍內變化，才能可保證拉拔機的穩定運行。 =83mm得卷筒軸校核（45鋼）， 取a) 確定負載類別：負載平穩，對啟動制動無特殊要求的長期運行的機械b) 根據1738YR系列（IP33)繞線轉子三相異步電動機用途：適用于不含易燃易爆或者腐蝕性氣體的場所，如壓縮機、卷揚機，拔絲機，傳輸帶等Y系列三相異步電機定子繞組為△接法，轉子繞組為Y接法安裝方式B3（R——繞線轉子）(4) 傳動比計算a)皮帶傳動比：普通V帶，C型皮帶傳動比 ：小帶輪節圓直徑：大帶輪節圓直徑：彈性滑動系數b)減速器傳動比ZSY 355804ZSY：三級減速器 Y：硬齒面355：低速級中心距：22~100故電機轉速