成形工艺与模具设计修订版 鄂大辛第十二章
82页1、第十二章 其他金属体积成形方法简介,第一节 型材及零件体积成形技术 第二节 特种成形工艺 第三节 快速原型制造技术简介,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,1.拉拔概述,图12-1 拉拔示意图,在外加拉力作用下,迫使金属坯料通过模孔后减小直径或横截面积,获得一定形状尺寸制品的成形方法称为拉拔,如图12-1所示。 拉拔是制造棒材、管材、线材及各种型材的重要成形方法之一。利用拉拔可拉制各种金属制品,如图12-2所示。,图12-2 金属拉拔制品,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,2.拉拔工艺 (1)实心拉拔 实心拉拔如图12-1所示,主要用于棒材、线材及型材拉拔。拉制棒料可有多种截面形状,如圆形、方形、矩形及六角形等;线材拉拔也称拉丝,用于拉制各种金属丝、线以及电工用漆包线等;型材拉拔主要生产各种特殊截面的异形型材。,图12-1 拉拔示意图,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,(2)空心拉拔 空心拉拔用于生产管材及各种空心异形截面的型材,如图12-3所示,根据使用芯棒不同,有多种拉拔工艺。 1)空拉。拉拔时管坯内部不放芯头,仅靠凹模口约束使管坯外径减小的工艺方
2、法称为空拉,如图12-3a所示。 2)固定芯头拉拔。固定芯头拉拔是指利用带芯杆的短芯头进行的拉拔,如图12-3b所示。,图12-3 空心拉拔,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,3)长芯棒拉拔。长芯棒实际上是一种浮动芯头拉拔,如图12-3c所示。 4)浮动芯头拉拔。如图12-3d所示,浮动芯头拉拔时,利用芯头自身外轮廓形状与管内壁的摩擦而稳定在凹模口处实现管坯减径成形。 5)扩径拉拔。将连接有扩径芯头的芯杆从固定小直径管坯的后端插入,然后向前方拉动芯杆,利用扩径芯头外轮廓使管坯直径增大,壁厚和长度减小,如图12-4所示。,图12-4 扩径拉拔,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,6)顶管法。如图12-5所示,顶管法是指将小直径芯棒插入带底大直径管坯中,利用芯棒将管坯从凹模口一侧顶出实现减径变形,常用于改制小直径管。,图12-5 顶管法,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,3.拉拔工艺的特点 1)拉拔过程中,金属在拉拔模内产生塑性变形。通过模口后坯料的截面形状和尺寸与模口及芯棒相同。 2)拉拔制件的形状尺寸与毛坯相差较大,为减小变形量,通常需多道次成形。 3
3、)拉拔制件的尺寸精度高且表面光洁,生产工具与设备简单,在一台设备上可以生产多品种和规格的制品,适合于连续生产细长的棒材、型材及线材。,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,4.拉拔力 拉拔力是选择模具材料、结构及设备等的重要工艺参数,其大小受诸多因素的影响。 1)变形材料的力学性能。拉拔力一般与变形金属的抗拉强度成线性关系, 材料的强度、硬度越高,所需拉拔力也就越大。 2)变形程度的影响。拉拔力与金属变形程度成正比,即随坯料断面收缩率增加而增大。 3)凹模倾角的影响。一般拉拔模倾角(见图12-1)在49范围内时,拉拔应力随增加而减小。但当9以后,拉拔应力随增大而增大,其间存在一个最佳模角。,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,4)拉拔速度的影响。通常,低速拉拔(v5m/min)时,拉拔应力随v增加而增大。6m/minv50m/min时,拉拔应力逐渐下降,继续增大拉拔速度时,拉拔应力变化不明显。 5)摩擦与润滑。摩擦与润滑对拉拔应力的影响,主要与模具材料和润滑效果有关。其中,模具材料越硬,凹模口抛光精度越高,坯料与模具表面的粘接可能性减小,拉拔应力因摩擦力减小而减小。为
4、减轻拉拔中的摩擦影响,可采用流体动力润滑方法使坯料与凹模口表面之间形成较厚的润滑膜,来克服变形过程中的摩擦。,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,5.拉拔工具 拉拔工具主要指拉拔模和芯头,如图12-6所示。,图12-6 硬质合金外模、浮动芯头及内螺纹芯头,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,(1)拉拔模 拉拔模通常也称拉模,根据凹模口断面形状,可分为如图12-7所示锥形模和弧线形模两种。其中,锥形模广泛用于拉拔棒材、管材、型材及较粗线材,而弧线形模通常只用于拉拔细线材。根据模口对通过坯料的变形约束作用,可将锥形模口分为图12-7a所示的四个部分。,图12-7 拉拔模口的形状,第一节 型材及零件体积成形技术,一、拉拔成形,1)润滑带。也称入口锥或润滑锥,主要作用是便于润滑剂进入凹模口,以减轻摩擦,并带走拉拔金属的变形热、摩擦热及脱落的金属屑。 2)压缩带。又称压缩锥,是使坯料产生塑性变形的工作部分。 3)定径带。定径带决定型材最终外径尺寸,其合理形状应是柱形。 4)出口带。为防止拉拔制件通过定径带之后产生的弹性变形、剥落或表面划伤,出口带应开出2=6090的锥角,其长
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