燕山大學
本科畢業設計（**）開題報告
目錄一、課題背景2
二、研究意義2
三、研究現狀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90年代，我國開始研究、應用冷拔鋼管技術以來，冷拔管技術已廣泛引用於單體液壓缸筒及工程機械油缸的製造，冷拔機作為冷拔鋼管的主要加工裝置，它是用於常溫下拔制黑色及有色金屬棒料材和對熱軋、擠壓之後的管進行二次加工，是生產小口徑、精密、薄壁、高機械效能管材的主要加工裝置。
二、 研究意義
在我國國民經濟中，無縫鋼管占有十分重要的地方。在無縫鋼管生產中，由於冷拔生產具有萬能性，工具便宜，裝置構造簡單，容易操作維護和生產率高等優點，因此冷拔生產得到了廣泛的應用與發展。
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，因而製品機械效能高、表面光潔、尺寸精確；（3）拉拔工藝、工具、裝置較簡單，維護方便，操作容易，投資少，上馬快。
三、研究現狀
3.1國內研究狀況
目前國內企業生產的高精度冷拔鋼管，普遍採用按gb8162-1999標準生產的熱軋無縫鋼管為冷拔管坯，鋼種只有優質碳素鋼中的幾個牌號，品種較少。經過冷拔後延伸率偏低，強度和硬度偏大。使用這類鋼管珩磨工，磨削速度慢，鋸切後端部尺寸易變性。
而高精度冷拔鋁合金管相對於鋼管來說，強度和硬度低，能使用的鋁合金牌號更少。這對於廣闊的市場需求還有很大的差距。與國外先進企業相比，我國企業在配套裝置方面還存在著一些不足。
例如沒有管坯內孔表面缺陷清理裝置，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後便暴露出來，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，無法滿足大規模的生產需要。同時我們企業大多數缺乏高質量的退貨裝置，因此，多數高精度冷拔管均以冷拔狀態交貨，無法滿足使用者對交貨狀態的特殊要求。
圖1冷拔機
3.2國外研究現狀
拉拔具有悠久的歷史，在西元前20～30世紀，就出現了把金塊錘鍛後，通過小孔，用手工拉製成細金絲，在同一時期發現了類似拉線模的東西。西元前15～17世紀，在亞述、巴比倫、腓尼基等進行了各種***的拉線，並把這些金屬線用於裝飾品。公元8～9世紀，能制各種金屬線。
公元12世紀，有鍛線工與拉線工之分，前者是通過錘鍛，後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世紀中葉，德國首先製造了水力拉線機，並在世界上逐漸推廣，直到17世紀才接近於現在的單捲筒拉拔機。2023年出現了連續拉線機。
20世紀20年代由韋森西貝爾發現反張力拉拔法，由於反張力的作用，使拉模的磨損大幅度減少，同時改善了製品的力學效能。在此時期拉拔模由鐵模發展到合金鋼模，到2023年克魯伯公司研製成功硬質合金模。
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，此後拉拔理論得到不斷發展，尤其是新的研究方法（上界法、有限元法等）的開拓，計算機的發展，也使拉拔理論的研究推向乙個新的階段。
2023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展了超聲波拉拔法，使拉拔力顯著減小。
輥模拉拔法是2023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效能。
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，成功地製造了多模高速連續拉拔機、多線鏈式拉拔機和圓盤拉拔機。高速拉拔的研究，成功地製造了多模高速連續拉拔機、多線鏈式拉拔機和圓盤拉拔機。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、自動套芯杆、自動咬料和掛鉤、管材自動下落以及自動調整中心。
另外還有管棒材成品連續拉拔矯直機列，在該機列上實現了拉拔、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目前國內企業生產的高精度冷拔鋼管，普遍採用按gb8162.1999標準生產的熱軋無縫鋼管為冷拔管坯，鋼種只有優質碳素鋼中的幾個牌號，品種較少。
經過冷拔後延伸率偏低，強度和硬度偏大。使用這類鋼管珩磨，磨削速度慢，鋸切後端部尺寸易變性。而高精度冷拔鋁合金管相對於鋼管來說，強度和硬度低，能使用的鋁合金牌號更少。
這對於廣闊的市場需求還有很大的差距。
4.2與國外先進企業相比，我國企業在配套裝置方面還存在著一些不足。例如沒有管坯內孔表面缺陷清理裝置，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後便暴露出來，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，無法滿足大規模
的生產需要。同時我們企業大多數缺乏高質量的退貨裝置，因此，多數高精度冷拔管均以冷拔狀態交貨，無法滿足使用者對交貨狀態的特殊要求。
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，使經過預處理後的熱軋鋼管發生加工硬化產生塑性變形而形成的。在整個冷拔機拔制過程中，由於多種因素的影響，會出現各種各樣的缺陷。
為了提高冷拔鋼管的質量，降低廢品率，必須防止這些缺陷的產生。為此應在易產生缺陷的生產環節上加以控制。
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：①毛坯的表面質量，即鏽蝕情況、氧化程度、表面是否凸凹不平等都會影響冷拔後的質量，可造成麻點、麻麵、凸凹、 劃溝等現象；②毛坯的內在質量， 如有夾渣、裂紋等，拔制後可造成裂縫、拔斷皺褶等；③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後鋼管的質量；④加工餘量的選擇， 加工餘量不宜太大，否則需經多道次的拉拔仍無法實現最終尺寸，卻使管材發生加工硬化、應力增大、塑性降低，從而降低了材料的機械效能。
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。但是，只能在一定範圍內來提高週期式冷拔機的速度和加大小車的行程，超過此範圍，對進一步提高其生產能力並不經濟。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。
3、冷拔鋼管生產工藝的發展
目前國內外汽車行業使用的氣缸用管已經開始大量採用高精度冷拔鋁合金管。隨著鋁合金管在硬度、強度方面的發展，高精度冷拔鋁合金管將在更多領域內取代鋼管。高精度冷拔管和鋁合金管的生產企業，可審時度勢進一步加大技術開發力度，開發適合生產高精度冷拔管的鋼種和鋁合金牌號，擴大成品交貨狀態，提供質量優異的產品，我國高精度冷拔管生產企業要在激烈的市場競爭中不斷發展壯大。
應不斷的向國外先進企業學習，走集約化大規模生產力之路，努力提高產品質量和降低成本。
眾所周知，冷拔鋼管與熱軋鋼管比較，表面***，幾何尺寸精度高，效能穩定， 可生產用熱軋方法無法生產的小直徑薄壁鋼管。因此冷拔工藝成了鋼管生產的主要方法之一。但是，由於冷拔生產過程道次變形量小，工序多，生產周期長，不能連續生產，因此，與其他鋼管生產方法相比，冷撥鋼管生產方法的產量低， 成本高。
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
超聲波振動拔管是六十年代發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中的金屬產生摩擦向量效應和旋鍛效應，從而達到降低拔制應力，增大變形，縮短生產週期，改善質量之目的。超聲波振動拔管裝置由超聲波發生器、換能器和變幅杆等組成。超聲波發生器是供給換能器高頻電能的裝置，用以激勵超聲波振動系統，產生所需要的工作頻率和電功率。
換能器是把電能轉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。變幅杆是起振幅放大作用的，它有許多形式，如階梯形、錐形、指數形、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；用具有波長整數倍的游動芯棒的拔制方式。
施加超聲波與不施加超聲波振動拔管方式比較可收到如下效果：
1、減少拔後管內的殘餘應力
2、降低拔制力
3、增大道次變形量，縮短生產週期，提高生產能力
4、提高鋼管表面質量，改善鋼管機械效能。
（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用於鋼管的冷加工之中。由於一些鋼或合金具有冷脆性，冷加工效能差，加工過程易出現縱向裂紋或開裂現象。有些鋼或合金雖然在室溫下具有足夠的塑性，但冷變形時產生很大的加工硬化，為改善這些金屬或合金的冷加工效能， 最好採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適的變形引數，金屬塑性可得到充分利用，因而可實現減少拔制道次，縮短生產週期，達到增加產量，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鏽鋼的生產中，根據不同鋼種的硬化曲線或衝擊韌性與溫度的關係曲線確定溫拔的變形溫度，通常都在250 ~ 40 ℃之間。
熱拔主要用於碳素鋼，鋼管的熱拔溫度取決於鋼的牌號，通常為75 0 ~ 800℃ ，咬入拔模時的溫度為650~ 700℃。
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