異型管生產(chǎn)技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一、前言1、有色金屬生產(chǎn)牌號及品種 牌號：T2、TU2、TP2、H62、H65、H68等 規(guī)格：達(dá)幾千種2、異型管主要用途 航空、航天、醫(yī)療、電子、電工 機(jī)械 家具、燈飾、裝飾 制冷、熱交換等3、異型管分類 等壁異型管 異壁異型管 縱向變斷面異型管 4、異型管制造方法 （1） 擠壓 （2） 拉伸 （3） 焊管 （4） 旋軋 （5） 旋扭 （6） 軋制 （7） 鑄造5、有色金屬異型管生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望 異形管：凡斷面不是圓形的管材,或雖是圓形但沿長度方向直徑或壁厚發(fā)生變化的管

2、材,統(tǒng)稱為異形管。 二、生產(chǎn)方法 1、擠壓成型 正向擠壓： 偏心管 異型管 conform擠壓： 內(nèi)螺紋鋁管，口琴管、D形管等拉伸異型管：常用異型管過渡圓的確定 橢圓形：D過=（a+b）/2 六角形： D過=6a/=1.91a 方形: D過=4a/=1.27a 矩形: D過=2(a+b)/=0.64(a+b) 2)、固定模拉伸成型 空拉過渡圓確定，尺寸精度要求不高的產(chǎn)品 襯拉尺寸精度要求較高的產(chǎn)品，如：扁管生產(chǎn) 3)、輥式模拉伸成型 輥式模拉伸是指在由輥?zhàn)咏M成的孔型中進(jìn)行拔制，它與固定模拔制的不同點(diǎn)在于被拔管子與輥?zhàn)又g是滾動摩擦，而固定模與管子之間是滑動摩擦；固定模模孔為一完全封閉孔型，而輥

3、模的孔型有輥縫存在，為非完全封閉孔型。輥模更適宜于拔制帶棱角的異型管，常用在二輥、三輥和四輥式的。 特點(diǎn)：變滑動摩擦為滾動摩擦，從而可增加其道次延伸系數(shù) 成本低，生產(chǎn)效率高 復(fù)雜型管可用輥模拉伸不襯芯頭可拔制出高精度的異型管 拉伸時壁厚變化較小 模子壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量好 輥模拉伸金屬變形均勻，拔后管子較直 輥?？烧{(diào)正管材尺寸（通過調(diào)整輥逢來進(jìn)行調(diào)整） 在設(shè)計滾模裝置時應(yīng)遵循如下原則 輥徑要盡可能地小，在保證強(qiáng)度和變形合理的條件下可減小拉伸機(jī)的噸位。 輥?zhàn)訑?shù)目的選擇決定于異型管的形狀 防止輥?zhàn)酉嗷ゴ畡邮潜ＷC管子尺寸精度的關(guān)鍵。 異型管拉伸時的變形參數(shù)：n=Fn-1/Fn =F0/Fk 4)、用圓管

4、坯拉伸異形斷面形狀的穩(wěn)定性、變形特點(diǎn)和變形規(guī)格選擇 斷面形狀的穩(wěn)定性由受力情況可知：作用于圓管的徑向應(yīng)力q達(dá)到某一值 時，管壁將發(fā)生塑性彎曲，即斷面形狀喪失穩(wěn)定性（失穩(wěn)），管壁產(chǎn)生周期性彎曲，而開始失穩(wěn)的載荷強(qiáng)度為 臨界應(yīng)力qk，可按下式確定： qk=(N-1)Ss/R(1+4sR/EtS)-P20 式中：S、R 分別為圓管的壁厚和半徑 s、Et 分別為圓管材料的屈服極限和正切模量 N 大于或等于2的整數(shù)（受壓圓管支撐點(diǎn)對數(shù)） 說明： S/R值愈大，則qk愈高，圓管形狀愈穩(wěn)定 圓管材質(zhì)的s、Et 值愈大，則qk愈高，穩(wěn)定 性增加 N愈大，則qk愈大，同時N還決定著圓管失穩(wěn) 后周邊彎曲形狀 對于

5、四輥輥模作用于水平面上的力不應(yīng)超過相鄰面允許的負(fù)荷極限值，根據(jù)力平衡條件可以求出切向和徑向應(yīng)力，并依塑性條件最終確定出圓弧半徑R和撓度值h的關(guān)系式：即 式中：中間主應(yīng)力影響系數(shù) S0坯管壁厚 b 邊長實(shí)際：以道次延伸系數(shù)確定 n=Fn-1/Fn 銅及銅合金：n=1.21.45 鋁及鋁合金: n=1.251.5除了上述分析結(jié)論外，還與下述因素有關(guān)： 管壁的最終曲率：如果為正曲率則其穩(wěn)定性最佳。例如：橢圓斷面異形管全由正曲率構(gòu)成，比較穩(wěn)定；具有直線邊的異形管的穩(wěn)定性次之；具有負(fù)曲率的復(fù)雜斷面異形管穩(wěn)定性最差,必須增加支承點(diǎn),即采用帶芯棒拔制法,增加道次,嚴(yán)格控制變形規(guī)格的尺寸才能成型 ?？椎娜肟阱F

6、角(模角)：模角太大將引起縮徑現(xiàn)象，縮徑后來料管就會脫離了?？椎闹С?，因而更加容易產(chǎn)生失穩(wěn)，所以模角一般不得大于13 壁厚壓縮問題：對于用固定模拔制復(fù)雜斷面異形管或?qū)捀弑容^大的異形管，且角部圓弧半徑小于1.5S的 簡單斷面管，必須增加內(nèi)支承點(diǎn)，即采用帶芯棒拔制法才能穩(wěn)定地成型。在帶芯棒拔制時，必須給以一定的減壁量，作用有二：如果不給以一定的減壁量，當(dāng)在管壁與芯棒接觸之前已出現(xiàn)管壁失穩(wěn)，由于來料管的彈性恢復(fù)，失穩(wěn)情況不可能得到完全糾正；消除由于在延伸階段引起的不均勻增厚。一般取減壁量為0.05 0.3mm 異型管拉伸時的變形特點(diǎn) 拔制異形管時金屬質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動主要是橫向移動,縱向移動卻很小.金屬產(chǎn)生

7、徑向移動是靠模壁給予的徑向壓力實(shí)現(xiàn)的。徑向壓力由拔制力產(chǎn)生。金屬在徑向壓力作用下產(chǎn)生橫向移動，同時還受模壁摩擦阻力作用。因此，拔制等壁厚異形管的應(yīng)力狀態(tài)也是一拉二壓的應(yīng)力狀態(tài)。在由圓管拔制異形管時圓管開始進(jìn)入異形模的接觸面積和沿圓周上開始接觸的位置是各式各樣的，為了減小沿周長上變形的不同時性，在設(shè)計拉模入口道槽時應(yīng)盡量增加同時接觸面積，以防止管子在變形中失穩(wěn)。 異型管拉伸時的金屬變形是很不均勻的,這是由于各部位的變形量不同,內(nèi)外層的金屬變形不同所致。如拔制矩形管時，由于角部和平面部分的金屬延伸不同， 一般角部金屬延伸大，平面部分延伸小，則角度受軸向壓應(yīng)力，平面部分是軸向拉應(yīng)力，在變形很不均勻的

8、情況下，則平面部分就會產(chǎn)生裂紋。 造成這種各部位延伸不均的原因是：圓管料的弧形表面彎成平面，平面部分內(nèi)表面金屬要流向角部，而角部處外表面金屬要流向平面部分，由于前者要大得多，故造成角部延伸大。 5)、 周邊壓縮系數(shù) 周邊壓縮系數(shù)：表示圓管周長和成品管周長的關(guān)系。按下式確定： =D0/L1 式中：D0、L1分別為管坯直徑和成品管橫斷面周長 故：1值選擇是否合理直接影響拉伸后異形管角部處半徑的大小，對產(chǎn)品質(zhì)量有著直接的影響，若太大，則成品管平面部分容易出現(xiàn)凹陷，太小，角部半徑充不滿，只有將控制在一個適當(dāng)范圍才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 舉例：拔制方形管，設(shè)方形管邊長為A，壁厚為S，則芯頭邊長為： a=A

9、-2S 為了能將芯頭順利進(jìn)入管坯內(nèi), 則圓管坯內(nèi)徑必須大于芯頭的外接圓直徑，若取2mm間隙，這樣，管坯直徑D0按下式確定：方管的周長為： L1=4（A-2r）+2r 式中：r方管的圓角半徑取1.5S 則:周邊壓縮系數(shù)為:在襯拉時, 值不應(yīng)小于上式計算值,否則芯頭進(jìn)入管坯困難,甚至不可能,但也不能太大,否則管坯在孔型入口處就已充滿,并使平面部位起縐,這樣芯棒不能進(jìn)入定徑帶，而拔成廢品。 取值可參照P25表6和圖18.有色金屬異型管適當(dāng)可取大些,各種異型管的周長計算可參照P2627,若已知,則可確定來料直徑D0=L1/。 三、等壁異型管成型時的變形過程 a、固定拉伸過程 如方管的變形過程，分三個階

10、段。 壓扁階段：圓管在模壁壓力作用下首先變形，即管壁產(chǎn)生塑性彎曲變形，圓管被壓扁。此階段的變形特點(diǎn)是： 來料管僅改變斷面形狀，而無周邊壓縮變形和軸向延伸，壁厚基本不變。 延伸階段：隨來料管壓扁變形增加，管壁與模壁的接觸面積增大，模壁對管壁的支撐作用增加，壓扁變形隨之困難，切向壓縮應(yīng)力相應(yīng)增加。當(dāng)達(dá)到屈服極限時，伴隨著壓扁變形的同時來料管周邊出現(xiàn)壓縮變形，產(chǎn)生軸向延伸，壁厚增加，并隨壓縮過程逐漸加大。 定型階段：圖中斷面至出口部分，相當(dāng)于圓管拔制的定徑帶。其作用是穩(wěn)定異形斷面。 b、 四輥輥模拉伸過程 矩形管的拔制過程： 圓管進(jìn)入變形區(qū)首先同上下輥在A、B點(diǎn)接觸，這時在集中力的作用下產(chǎn)生壓扁變形

11、。壓扁變形是在高度方向管徑減小，而在寬度方向上管徑增加，金屬斷面積不發(fā)生變化，因而屬于純彎曲變形。隨著金屬進(jìn)入變形區(qū)程度的增加，金屬與上下輥的接觸寬度逐漸增加，直至與左右輥在C、D兩點(diǎn)接觸。這時為兩對輥同時對管子壓扁彎曲，使之成角。當(dāng)角部接近充滿時變形阻力顯著增加，因此要伴隨著延伸變形才能充滿圓角。周邊壓縮系數(shù)愈大，則角部充滿愈好。 例：生產(chǎn)變壓器用T2扁管, 尺寸如右圖: 可采用拉伸:固定模(空拉、襯拉)或輥模，軋制等方法生產(chǎn)。 請分別說出各種生產(chǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn),并確定加工前管坯的尺寸 計算管坯直徑D0 扁管周長L1=20+D=20+5=35.7 取=1.1 D0=L1/=1.135.7/3.

12、14=12.5mm =F0/F1=/4(D02-d02)/2101+(52-32) 取=1.3 F1=12.56+20=32.56 D0=14.5 取=1.2 D0=13.4 取=1.1 D0=12.5四、等壁異形管生產(chǎn)工藝擬定 等壁異形管生產(chǎn)工藝擬定的主要參數(shù)包括選擇成型方法、確定道次、選擇變形規(guī)格(圓管坯的尺寸)、周邊壓縮系數(shù)以及各道次的斷面形狀。 成型方法的選擇 空拔法：它的優(yōu)化方法是選用滾模拔制。 芯棒拔制：帶芯棒拔制增加了對管壁的支撐作用，提高了拔制穩(wěn)定性，同時也提高了對變形規(guī)格的適應(yīng)能力。這種方法常用來拔制復(fù)雜斷面異形管。優(yōu)化方法根據(jù)形狀復(fù)雜程度，選用滾?；蚬潭０沃?。 拔制道次確

13、定 品種規(guī)格繁多，不一一例舉。必須指出，在多道次成型的情況下，各道管斷面形狀的設(shè)計必須遵循下面兩條原則 ： 盡量把管壁的彎曲變形集中在第一道，以后的道次僅起整形和局部加工的作用。 對存在多處負(fù)曲率的復(fù)雜斷面管，由于穩(wěn)定性差，應(yīng)采用分階段成型法，暫時不成型的周邊應(yīng)盡量保持正曲率。 周邊壓縮系數(shù)的選擇 選取周邊系數(shù)時應(yīng)注意以下幾個問題： 產(chǎn)品斷面周長大、壁厚小時周邊系數(shù)取低些，反之，則取高些，因?yàn)榍罢吒资Х€(wěn)。 管材質(zhì)的屈服極限高時，周邊系數(shù)取高些。 管斷面的形狀。為了保證成形，當(dāng)成品管的周邊長度和壁厚相同而斷面形狀不同時，周邊系數(shù)也應(yīng)取不同的值。例如：周長與壁厚相同的方管與矩形管，由于矩形管徑向

14、變形大，周向壓縮也較大，故在拔制時，其周邊系數(shù)值應(yīng)比方管取得大些，矩形管的寬高比越大，則周邊系數(shù)也相應(yīng)的增大。 各道管斷面的設(shè)計 一般應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行： 每一道次均應(yīng)采用一定的周邊壓縮系數(shù)。 任一道次周邊各組成部分的邊長壓縮系數(shù)基本相等，一般各道采用較大的圓角半徑過渡以簡化設(shè)計。 必須保證芯棒順利伸入管的內(nèi)孔，若第一道空拔，第二道帶芯棒拔制，則第一道拔后斷面的內(nèi)孔應(yīng)比第二道芯棒大一定的間隙量，或直接根據(jù)芯棒尺寸設(shè)計第一道拔后的斷面。 五、等壁異型管拉伸模具設(shè)計 空拉模設(shè)計 為了提高管壁的穩(wěn)定性，空拔模一般采用弧形?！，F(xiàn)以方管空拉模為例 . 空拉模由入口錐、定徑帶、出口錐三部分組成。 其中：定

15、徑帶為一方柱體,長度為a=1015mm,有色金屬a=510mm,出口錐為一方錐體,出口角=3045. 入口錐的設(shè)計： 入口錐是由四個相同的二次曲面組成的喇叭口，二次曲面與定徑帶方柱體的表面相交形成過渡區(qū)，其長度為q。 設(shè)方形的邊長為A，變形規(guī)格的外徑為D0，則各部分的尺寸設(shè)計如下： 入口平面:入口平面由四個圓弧組成的弧方形,取弧方形的最大高度為A,A= D0。但為了增加接觸點(diǎn)，A應(yīng)取略小于D0?；》叫蔚幕∵吳拾霃絉1為了使弧邊穩(wěn)定地過渡到直邊,一般取近似的等于D0，。設(shè)成品管的角部圓弧半徑為r,則弧方角部的圓弧半徑r1 =（12）r。 入口錐的錐角及圓弧半徑R 一般取=1213,在拔制矩形管

16、時，由于長邊上的減徑量大，則=1520 圓弧一端與定徑帶相切,另一端通過入口平面上弧方孔弧邊的中點(diǎn),則圓弧半徑的公式： R=A/4sim2=（A-A）/4sim2 在定徑帶入口平面上入口錐（稱為過渡區(qū)，它屬定徑帶的一部分）弧方形弧邊的曲率半徑為R2 在定徑帶入口平面上，錐方形弧邊的寬度等于A，弧邊的凸起高度為，與定徑帶的相貫線的寬度為q，q=27mm。故 入口錐的圓弧錐面尺寸： 入口錐的長度：L=（A-A）/2tg-q 入口錐面任一斷面的弧方形弧邊的曲率半徑： Rx=（R2-R1)（q+L）q/Lx-R1-（R2-R1）q/L 帶芯棒拉伸模具設(shè)計 襯拉模設(shè)計與普通圓管模設(shè)計相似，如圖：a、固定

17、外模的設(shè)計 外模的?？滓话銥殄F形模。一般取定徑帶長a=510mm，入口錐角度=10-13，最大不超過20。 b、芯頭的設(shè)計由于在等壁管成型過程中失穩(wěn)往往只發(fā)生在局部位置，芯頭只要在這些位置予以支撐，就能保證穩(wěn)定變形，因此芯頭的斷面不一定必須與異形管內(nèi)形狀一致。但對簡單斷面，芯頭斷面必須與型管內(nèi)孔一致。以保證芯棒在模孔內(nèi)位置穩(wěn)定。如： 方管:為了便于使芯頭進(jìn)入模孔定徑帶，芯頭前端倒角245,角部倒角3545，l1比定徑帶長12mm，r=型管壁厚，=05。 輥模的孔型設(shè)計：由于沒有定徑帶變得簡單得多，只是單一圓弧構(gòu)成變形區(qū)，變形區(qū)長度只決定于輥?zhàn)拥闹睆胶彤a(chǎn)品形狀。 七、異壁異型管生產(chǎn)1、 異壁異型

18、管分類 P71 品種繁多，一般可分為： 外圓內(nèi)異管（簡稱內(nèi)異管） 內(nèi)圓外異管（簡管外異管） 帶筋管 內(nèi)外異型管 偏心管 生產(chǎn)方法有: 拉伸法：a、固定模適用生產(chǎn)外圓內(nèi)異管，內(nèi)外帶溝槽管；b、輥模生產(chǎn)外異管；擠壓法：生產(chǎn)偏心管，不對稱異型管；冷軋法：生產(chǎn)帶內(nèi)外縱筋管。 2、拉伸異壁異型管的變形原理 拉縮與起槽 當(dāng)以圓管拉伸異壁管時，由于沿管壁存在不均勻變形，將產(chǎn)生附加應(yīng)力。在拔制過程中，在變形區(qū)內(nèi)的金屬，在周向及徑向處于壓應(yīng)力狀態(tài)，拔制方向處于拉應(yīng)力狀態(tài)。沿周向由于薄壁部分金屬流動快而受附加壓應(yīng)力，而厚壁部分由于金屬流動慢而受附加拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過材料的b時，則產(chǎn)生附加的拉縮塑性變形，使厚度

19、減小，甚至起槽，如下圖：影響拉縮與起槽的主要因素有： 斷面積的分配：當(dāng)厚壁部分的斷面積占整個型管斷面總面積的比例越大，厚壁部分承受附加拉應(yīng)力越小，拉縮與起槽現(xiàn)象減小. 斷面上各部分的變形量：厚壁與薄壁部分的相對變形量相差越大，即壁厚差越大，變形越不均勻，產(chǎn)生拉應(yīng)力越大，則拉縮與起槽現(xiàn)象增大。 拉伸道次n：n越多，可減小每一道次的變形不均勻程度，從而使拉縮與起槽現(xiàn)象減少。 拉伸方法：輥式模拉伸與固定模拉伸相比，因?yàn)檩伿侥Ｔ诶鞎r變形更均勻，所以拉縮減小，長芯棒與短芯拉伸相比，則長芯棒拔制時減輕了管內(nèi)孔表面的軸向張應(yīng)力，因此使拉縮與起槽現(xiàn)象減小。 減徑量D：D越大，一方面管在減徑區(qū)內(nèi)處于空拔狀態(tài)，

20、使管壁彎曲而加深內(nèi)槽深度；另一方面，在減徑過程中，薄壁部分的壁厚有所增加，增加了減壁區(qū)的不均勻變形，也使得拉縮與起槽現(xiàn)象增大。 管與模具的接觸情況。當(dāng)?？谆蛐景襞c管之間存在空隙時，大變形量部分將向小變形量部分流動，這種附加的流動常使拉縮量減小，但起槽現(xiàn)象有所增大 管坯狀態(tài)：Y狀態(tài)比M狀態(tài)拉縮減小，但起槽增大。 (2) 滾模拔制異壁異形管的變形特點(diǎn) 變形規(guī)律有如下特點(diǎn)： 拔制外緣帶角的管比拔制圓管有利，這是由于孔型車成多邊形，變形中金屬能夠向棱角部位擴(kuò)張流動，可減少向輥縫處流動的金屬量，從而在輥縫處不會出現(xiàn)很大的凸起楞子。 沿變形區(qū)管子幾何尺寸的變化規(guī)律：在孔型直線部分有較大的減壁量，未與芯棒接

21、觸前管壁稍增厚。而在孔型角部處也稍有減壁，這決定于減壁量的大小 在輥縫處沿變形區(qū)長度上壁厚變化很小，甚至稍有增壁。因此拔制這種管的關(guān)鍵在于控制角部和輥縫處的壁厚差，使之不超過允許的公差。在拔制過程中，外徑的變化與壁厚的變化是相一致的。 在拔制過程中金屬的流動具有不均勻性，在拔制時，管在軸向?yàn)樯扉L，徑向?yàn)槭湛s。同一圓周長各單元體的變化基本一致，差異較?。ǖ€是有差異，這主要是由于輥縫處與輥槽、輥壁處的金屬寬展變形不同所致）。這說明雖然沿斷面上存在管壁壓下不均，但由于各部分金屬互相牽制，最終仍為均勻延伸變形，因而滾拔外異管的質(zhì)量是好的。 3、異壁異形管生產(chǎn)工藝擬定 異壁異形管生產(chǎn)工藝根據(jù)其變形規(guī)律

22、進(jìn)行編制，其內(nèi)容包括斷面設(shè)計，選擇成型方法與變形規(guī)格、分配變形量、確定生產(chǎn)工序和模具設(shè)計等。 異壁異形管生產(chǎn)方法的選擇 冷軋冷拔成型 在異壁異形管中，對于壁厚相差不大、斷面對稱、形狀比較簡單的異壁異形管均可采用全部冷拔法。由于異壁異形管的成型主要在于減壁，因此，在絕大多數(shù)情況下，采用帶芯棒拔制法或LD冷軋法。冷軋法可以一道次成型。 短芯棒拔制應(yīng)用最廣，雖然長芯棒對成型有利，但由于拔后需要脫棒，這道工序比較難，一般不用。若使用，長芯棒的脫棒一般采用倒拔法。 聯(lián)合成型 a、擠壓冷拔：通過擠壓生產(chǎn)異壁異形管坯，然后用冷拔控制產(chǎn)品形狀和尺寸，改善表面質(zhì)量。此方法綜合了擠壓與冷拔的優(yōu)點(diǎn)，可以生產(chǎn)各類異壁

23、異形管。 b、熱軋冷拔：指用熱軋生產(chǎn)方法生產(chǎn)某些異壁異形管坯，后經(jīng)冷拔整形。 c、熱拔冷拔：當(dāng)拔制某些大斷面異壁異形管時，由于受到冷拔機(jī)能力的限制，每道只能采用很小的變形量，這不僅增加了成型道次，而且變形不能深透到整個斷面（主要集中在表面），增加了不均勻變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在這種情況下，采用熱拔法，即將管加熱到熱加工溫度范圍，連拔數(shù)道，可以加大道次的變形量，提高成型速度，最后用2-3道冷拔整形和提高表面質(zhì)量。 d、拉鑄法：對內(nèi)外表面質(zhì)量要求不高的異型管,常來用該方法. 異壁異型管過渡方法 異壁異型管拉伸一般均采用襯拉，有時要經(jīng)多道次拉伸，有時采用等壁圓管坯，有時又采用與成品管相似的管坯，關(guān)鍵需

24、要控制好過渡坯料的形狀與尺寸。 形狀過渡有如下幾種方法： 內(nèi)孔過渡法： 該法的優(yōu)點(diǎn)是： a、模具設(shè)計簡單（外模均為圓模，芯頭斷面與成品形狀一致）； b、工藝編制簡單。 缺點(diǎn)是：a、芯棒受力較大； b、由于厚壁處在整個拉伸過程中處于空拉狀態(tài)，因此附 拉應(yīng) 力較大，易出現(xiàn)拉縮甚至拉斷。 等壁管過渡法：該法：優(yōu)點(diǎn)是：成型效果好，各道次減壁量較大，故可減小管坯尺寸，從而減少道次。 缺點(diǎn)是：模具設(shè)計相對復(fù)雜。 外異型過渡法：此法可先用空拉成形為外異內(nèi)圓管，再襯拉外圓內(nèi)異管，該法一般用來生產(chǎn)小斷面異型管，道次較多、工藝編制較為復(fù)雜。 異壁異型管拉伸坯料的確定 原管坯 成品斷面尺寸 管坯壁厚的確定 成品最大

25、壁厚確定：S0=Smax+（0.20.5）mm 式中: Smax成品最大壁厚 補(bǔ)償系數(shù)，一般取=0.32mm 則：S0=Smax+（0.52.5）mm 管坯內(nèi)徑的確定 必須保證每道內(nèi)徑與芯棒外接圓的差di，一般取0.52mm， di取得大，對操作有利，但減徑量大對成型不利。 當(dāng)全部采用襯拉時，d0=dn+di 式中：dn成品管內(nèi)孔外接圓直徑 di所有成形道次di之和 則管坯外徑為：D0=d0+2S0 拉伸道次n的確定 n=（S0-Smin）/Sm+（02） 式中：Sm平均減壁量，一般異型管Sm=0.51mm，帶筋管和小口徑管或薄壁管Sm=0.50.7mm （02）指空拉道次例：拉伸2613內(nèi)方

26、管 如右圖所示:解：斷面形狀分析：由于產(chǎn)品內(nèi)孔較小，壁厚較厚，壁厚差也較大，故采用外異型過渡法 外異型管規(guī)格和各道次斷面尺寸確定 外異管Smax和Smin確定: Smax為提高質(zhì)量，必須給一定的減壁量，一般其總減壁量為12mm為宜（當(dāng)成品壁厚大，取上限，小則取下限） Smax=Smax+2=8.5 Smin=3.9(在薄壁部分處在空拉)道次:n=S/Sm=2/0.7=3增加一道次空拉，故n=4道次d的大小決定于各道芯棒間隙d當(dāng)Smin較小時，d不宜取大；當(dāng)Smin較大時，d可取大些。具體見P110表14 估計:管坯為43.28.5mm4、異壁異形管模具設(shè)計 模具設(shè)計的內(nèi)容： 根據(jù)異形管斷面形狀

27、和表面質(zhì)量要求選擇模具形式； 據(jù)工藝卡的管材斷面形狀和尺寸確定外模和芯頭形狀和尺寸； 確定各道次的模具結(jié)構(gòu)參數(shù) 選擇模具材料和提出模具技術(shù)要求。 選擇模具形式 整體式外模（又稱死模） 具有結(jié)構(gòu)簡單，使用與更換方便，剛性好，產(chǎn)品尺寸精確高等優(yōu)點(diǎn)，但易磨損，壽命較短。 組合模 由于異壁異形管拉伸時，各部的變形量不同，導(dǎo)致模具不均勻磨損，從而降低了模具壽命，為此，可采用組合模，即變形量大處則磨損快處，作成可拆卸的鑲塊，當(dāng)鑲塊磨損后更換鑲塊可繼續(xù)使用。 缺點(diǎn)：a、結(jié)構(gòu)復(fù)雜； b、對配合精度和技術(shù)的要求較高。 輥模：輥?zhàn)拥拇_定根據(jù)成品的斷面形狀來確定，它的優(yōu)點(diǎn)：拔制力小、外模壽命高、管材外表面質(zhì)量好。

28、a、輥縫t對應(yīng)于管材斷面上最大壁厚處（即不減壁部分），而輥面對應(yīng)于管材斷面上最薄壁處。 b、拔制時由于輥?zhàn)雍湍＜墚a(chǎn)生彈跳和輥?zhàn)庸ぷ鞅砻娴哪p，所以模孔尺寸增大。為了補(bǔ)償彈跳量和磨損量，拔制前要加大輥?zhàn)訅合?。因此，設(shè)計的輥縫值應(yīng)大于彈跳量和磨損量，才能進(jìn)行補(bǔ)償壓下，但t，調(diào)整余地越大，但管材尺寸精確越差 c、輥徑：D，芯棒的接觸長度，阻力，同時模子的外形尺寸； D，強(qiáng)度 ,故在滿足強(qiáng)度的前提下，D盡量取小些。 模具孔型斷面選擇 遵循以下四條原則： 盡量簡化模孔斷面形狀 有利于提高模具的共用性 減少拉縮和起槽 有利于減小拔制力，減少模具的磨損 模孔或芯棒斷面角部圓弧半徑的確定原則是：當(dāng)模具專用性強(qiáng)

29、、拔制力很大或斷面形狀比較復(fù)雜時，為了減小應(yīng)力集中、防止模具熱處理時淬裂和拔制時爆裂、增加模具的使用壽命，宜采用圓弧過渡（圓弧半徑順拔道次依次減?。．?dāng)孔型斷面形狀簡單拔制力較小時，為提高模具共用性，宜采用小圓角半徑過渡。 模具結(jié)構(gòu)參數(shù) 定徑帶長hd，由于拉伸異壁異形管其入口較小，為提高穩(wěn)定性減輕磨損，hd可取長些，一般hd=515，最大可達(dá)hd=20。 模角，同理可取小些，以增大變形區(qū)長度，使變形較為平穩(wěn)，減輕拉縮和起槽現(xiàn)象。 變形區(qū)長度L L=D/tg+510 異形芯棒例：拉伸63.5586050鎖圈管的設(shè)計. 解: 斷面形狀分析： 有三處不同壁厚 但能找到兩個對稱軸,芯頭位置易控制 小壁

30、厚斷面占總斷面較小，拉縮較小 為保證質(zhì)量，管坯規(guī)格與壁厚取大些 管坯規(guī)格確定 S0=Smax+1.75=6.75+1.75=8.5 Smax=S0-Smin=8.5-4=4.5 取S m=0.65 故n=Smax/Sm=4.5/0.65=7道次 各道芯頭與管材內(nèi)孔間隙取di=1 則D0=dk+di+2S0=50+71+28.5=74 各部位總的減壁量為: S=8.5-4=4.5 S=8.5-5=3.5 S= S0-S max=8.5-6.75=1.75 各部位總的減徑量: D=D0-D=74-63.5=10.5 D=D0-D=74-58=16 D=D0-H=74-60=14變形量分配按一般原則

31、進(jìn)行，最大壁厚處開始幾道不給減壁量，有利于槽部成形，具體分配見下表：拉伸工藝：管坯為74578.5 （5）模具的設(shè)計 根據(jù)產(chǎn)品斷面形狀，采用錐形外模和柱形芯棒，外模定徑帶斷面形狀和尺寸與各道管斷面一致。取各部位入口錐角=13 。為了避免由于加工誤差造成相鄰道次在管槽部產(chǎn)生少量錯位，外槽凸緣部分在入口錐部分內(nèi)傾斜2 。為了增加凸緣部分強(qiáng)度和增加拔制時變形的穩(wěn)定性，減小產(chǎn)品扭轉(zhuǎn)，取定徑帶長度為15mm。 八、高效散熱管生產(chǎn)1、高效散熱管品種 高效散熱管一般采用T2、TU2、TP2牌號，因?yàn)榧冦~其散熱效果好，品種有： 內(nèi)螺旋管、內(nèi)直筋管、內(nèi)來復(fù)線管等 外翅片管、外花紋管、外波紋管 內(nèi)螺旋外翅片、外花

32、紋、外波紋管等 內(nèi)鋁外銅管、內(nèi)銅外鋁管等 (5) 多頭螺紋管 2、內(nèi)螺旋管生產(chǎn)技術(shù) 內(nèi)螺旋管成形特點(diǎn) 內(nèi)螺旋管成形技術(shù)歷經(jīng)了 固定短芯頭拉伸成形 游動芯頭拉伸成形，旋軋成形，低速行星軋機(jī)滾壓成形，高速行星軋輥滾壓成形幾個階段?，F(xiàn)在，成熟的成形設(shè)備有鏈?zhǔn)街本€拉伸，舒馬格聯(lián)合拉伸成形，倒立式圓盤拉伸成形，履帶式連續(xù)拉拔成形，V型槽拉拔成型等，雖然生產(chǎn)方法不同，但成形特點(diǎn)基本相似。 與拉伸光面管相比，其磨擦力增加較大。A：若為直線拉伸 該法通過小車使管材作縱向運(yùn)動，而芯頭同時作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因而形成連續(xù)的內(nèi)螺旋凸筋銅管。故該方式屬于拔制和軋制相結(jié)合的方式。 該成型技術(shù)的關(guān)鍵是金屬流動規(guī)律，合理的工具設(shè)計

33、以及合理的工藝條件（管坯的選擇、拉伸潤滑等）。a、技術(shù)之一：獲得足夠的凸筋高度 內(nèi)螺旋是在外模和帶螺旋溝槽的內(nèi)模構(gòu)成的變形區(qū)中通過拔制變形而實(shí)現(xiàn)的，要形成溝槽，金屬必須沿徑向變形，但由于拉伸的應(yīng)力狀態(tài)決定，延伸變形為主變形，沿徑向的金屬流動較難，即是成形也在軸向拉應(yīng)力的作用下，凸筋很易被拉薄。據(jù)試驗(yàn)，凸筋高度只能達(dá)到減壁量的1/4到1/2，所以在制訂工藝時，盡量取小的減徑量，而取大的減壁量。 P80圖73、74、75分別示出了凸筋高度與減壁量、減徑量、模角間的關(guān)系。 從圖看出：減壁量，凸筋高度，當(dāng)減壁量為 40%時，曲線呈平滑變化，故一般取25%左右；D增加，對凸筋高度反而不利；，凸筋高度，=

34、12時，較好。 b、技術(shù)之二：防止內(nèi)壁凸筋側(cè)邊刮傷 在芯頭與管坯接角區(qū)內(nèi)，管內(nèi)壁凸筋與芯頭咬合在 一起，凸筋沿拉拔方向運(yùn)動迫使芯頭旋轉(zhuǎn)，如果芯頭處在某種原因與拉伸速度不同步或芯頭卡在金屬內(nèi)不旋轉(zhuǎn) ，則管子會刮傷甚至被拉斷。 顯然:芯頭的轉(zhuǎn)速應(yīng)與拔制速度同步,并成正比 即：芯頭轉(zhuǎn)數(shù)=拉伸速度/凸筋管導(dǎo)程（每轉(zhuǎn)一圈所走的行程） 金屬在變形區(qū)內(nèi)沿拉伸方向的流速是變化的，設(shè)芯頭始終以同一轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，因此在變形區(qū)中芯頭的溝槽不是一條直線，而是一條螺旋曲線，如圖： 沿變形區(qū)芯頭表面切向速度是相同的，即：U1=U=U0，金屬沿變形區(qū)流速為v1vv0。這樣，螺旋溝槽曲線的升角從入口到出口是逐漸增加的(導(dǎo)程角逐漸

35、減小),為了防止刮傷凸筋側(cè)壁,芯頭螺旋溝槽曲線必須符合金屬流動規(guī)律,且使變形區(qū)出口導(dǎo)程角1為產(chǎn)品所要求的導(dǎo)程角(一般稱螺旋角)。 因?yàn)椋篣=U1，tg=U/v，U=vtg 所以：vtg= v1tg1 據(jù)秒體積相等得：v1A1=vA=v0A0（A為截面積） 由得：=arctg（Atg1/A1） 由上式可知： 若芯頭全部處在定徑帶區(qū)即：A1=A 則：=1= 若芯頭處在定徑區(qū)內(nèi)外，其溝槽曲線則解下式方程即可得出 y=-u0/f(x)dx 從上分析可得：即是溝槽螺旋曲線設(shè)計合理，但芯頭在拉伸過程中位置的變化（由拉伸力所引起的芯桿彈性變形），也很難保持凸筋側(cè)邊不被刮傷，所以保證工藝條件的穩(wěn)定性是很關(guān)鍵的

36、。 c、技術(shù)之三：防止凸筋畸變 如圖:衡量凸筋畸變程度用下式表示： =（h2-h1）/h 造成凸筋畸變的原因是芯頭轉(zhuǎn)動阻力矩大，芯頭轉(zhuǎn)動阻力矩愈大則側(cè)邊的壓力也愈大，當(dāng)超過金屬屈服極限時則產(chǎn)生畸變。 造成阻力矩大的因素： 磨擦與潤滑 芯頭光潔度 芯頭與模孔的對中度 芯桿的直度內(nèi)螺旋銅管直拉工藝 例1:161 T2、y、y2 購置管坯251.5(M)211.3181.201.25161.0 例2: 9.520.35 T2、y2 購置管坯251.5201.2181.0160.8 140.6512.50.5 11.50.420.459.520.35 模具設(shè)計:外模 =12 則有：對161 hd=4

37、D=15.96 對9.520.35 hd=3 D=9.52) 芯頭:a、圓柱式=制品螺旋角+0.5 標(biāo)準(zhǔn)的有三種:=30=25 =18 l=hd+25 對161 有D=14.75 對9.520.35 有D=8.97 該芯頭的特點(diǎn):操作較方便 凸筋應(yīng)設(shè)計成曲線 拉伸力較大,芯頭旋轉(zhuǎn)阻力較大,易拉斷,卡芯頭b、錐式 a=hd-（0.51）特點(diǎn): 操作較難(因始終要在定徑區(qū)內(nèi)) 凸筋可設(shè)計成直線 拉伸力較小,芯頭旋轉(zhuǎn)阻力小,旋轉(zhuǎn)較為自如,產(chǎn)品質(zhì)量較好,但凸筋高度較小 3) 芯桿： 應(yīng)選用彈性變形較小的圓鋼，如45#、20Cr、冷拉圓鋼，芯桿直徑與芯頭直徑差應(yīng)選小些，尤其對小管來說。 B：游動芯頭帶旋

38、（滾）壓拉伸內(nèi)螺旋銅管 a、受力分析 游動芯頭受力狀態(tài)，如圖 游動芯頭們伸時應(yīng)滿足拉伸的穩(wěn)定條件，即： N1銅管對芯頭的正壓力 T1銅管對芯頭的磨擦力 F1連接桿旋加給芯頭的拉力同理：N1sin-T1cos=F1 T1=fnN1 N11 F10所以 sinfn cos 即:tgfn b、螺紋芯頭受力狀態(tài)，如圖： N2銅管施加給螺紋芯頭表面正壓力 N3銅管施加給螺紋芯頭齒槽正壓力，其周向分力m1為提供芯頭旋轉(zhuǎn)動力 T2銅管給芯頭表面的磨擦力 T3銅管給芯頭齒槽的磨擦力 F2為連接桿施加給芯頭的反拉力 并F2=F1 F2=T2+T3cos+N3sin N3sin=m2 拉伸工藝： 外模組配： 減徑

39、模：=1215 整徑模：=912 內(nèi)模組配 組配經(jīng)驗(yàn)公式為： D1-D2=0.380.46 大管取上限D(zhuǎn)2-d=2Tw+式中：D1滾壓前外徑 D2滾壓后外徑 d螺紋芯頭外徑 Tw內(nèi)螺紋銅管的槽底壁厚 為修正值，一般取0.02成型配模 生產(chǎn)9.520.280.15(0.35) 選內(nèi)螺紋芯頭為9.780.15 據(jù)經(jīng)驗(yàn)和計算得：D0=12.7 d1=11.6 D3=9.52 D1=10.78 D2=10.36 D1-D2=0.42 d=9.78則工藝為: 12.70.4510.780.4010.36 0.280.159.520.280.153、沿長度上變截面異型管旋軋?jiān)O(shè)備 進(jìn)口具有自動進(jìn)料卸料裝置、

40、中間光面停軋系統(tǒng)、定尺裝置、內(nèi)外潤滑冷卻裝置，生產(chǎn)單一產(chǎn)品。 軋制速度較慢，軋輥角度調(diào)節(jié)器正較難，可生產(chǎn)多規(guī)格產(chǎn)品 1) 翅片管成形技術(shù) 翅片管尺寸表示 a、如有光面段，通常以光面段尺寸表示D0S0該產(chǎn)品規(guī)格，另附：齒距t、齒高，槽底壁厚S1和成形后外徑D1，若作為中央空調(diào)、冷凍機(jī)等散熱器用管材D1一般比光面段小0.010.05 如:D0為16，則：D1=15.8515.95 b、如無光面段，一般用D1D2dt表示。 翅片管成形變形特點(diǎn) 軋件在軋輥的帶動下作螺旋直線運(yùn)動，通過軋輥軋槽與芯棒組成的孔型逐漸加工成翅片管，其變形過程具有如下特點(diǎn)： a、周期性反復(fù)加工：軋件上任一點(diǎn)金屬每旋轉(zhuǎn)一周與三個

41、軋輥各接觸一次，因此會出現(xiàn)單頭和三頭產(chǎn)品 單頭：三個軋輥沿同一路線旋轉(zhuǎn)。 三頭：三個軋輥沿各自路線旋轉(zhuǎn)，故容易亂齒。 b、集中表面變形:在冷軋條件下,單位壓縮量受到旋轉(zhuǎn)條件的限制，集中表面變形,軋件的變形很不深透，造成橫截面上嚴(yán)重的不均勻變形，嚴(yán)重時造成齒頂部裂紋。 c、小延伸：由于旋軋時，迫使金屬向徑向變形(例翅片增高)，故延伸變形很小，一般在1.051.1之間(銅、鋁產(chǎn)品)，延伸系數(shù)小，顯然對翅形成型有利，為了正確反映實(shí)際變形程度的大小，通常以表面增加系數(shù)來表示，即：b=Fb/Fb0 式中：b 表面增加系數(shù) Fb 一個螺距長度翅片管的外表面積 Fb0 一個螺距長度管坯的外表面積 顯然：b愈

42、大，齒高就愈大，但成型難度亦愈大，在實(shí)際生產(chǎn)中，高齒管比低翅管的生產(chǎn)難度更大。 翅片管成型過程 根據(jù)其變形過程，在旋軋時采用咬入、輾軋、整形三個階段 a、咬入階段a此階段自軋件與軋輥接觸開始至槽底壁厚減小到成品壁厚為止，該階段由于管坯與芯棒存在一定的間隙，開始使管坯壓扁,直至管坯與芯頭接觸為止，故在內(nèi)壁存在壓槽，其中的選取相當(dāng)重要 ，翅片相對較低，但可保證成形后的外徑D1比管坯D0小，若，壓扁，出現(xiàn)軋卡。 ,翅片相對較高，但D1可能比D0大，底壁厚隨之減薄. 例：現(xiàn)生產(chǎn)161.2翅片管，要求齒高h(yuǎn)=0.9，底壁厚S1=0.6， 成型后外徑為15.9。芯頭直徑：d=16-2（0.05+0.9+0

43、.6）=12.9=(16-21.2)-12.9=0.7b、輾軋階段b 在輾軋階段軋輥凸緣（刀片）停止向徑向切槽，而是通過增加刀片的厚度或改變刀片的形狀迫使金屬向刀片與刀片之間的間隙高度方向變形，從而使翅片逐漸增高。 c、整形階段c 當(dāng)通過咬入段和輾軋段后，其斷面形狀和尺寸基本定形，最后通過幾個整形刀片使產(chǎn)品斷面得到規(guī)正，同時使軋件內(nèi)孔逐漸轉(zhuǎn)圓而使芯棒與內(nèi)孔全部脫離接觸。 坯料尺寸確定a、對于有光面段的翅片管，其坯料尺寸即為光面段尺寸（一般為低翅片管） b、對于無光面段的中翅片或高翅片管，其坯料尺寸可按下式確定（據(jù)體積不變推出）式中：延伸系數(shù)1.051.1 h翅片高度 B、b翅片根部和頂部寬度

44、t翅片螺距（齒距） d1、d翅片根部和內(nèi)孔直徑 r翅片根部圓弧半徑 d為芯頭直徑=成品內(nèi)徑，比d0小0.31 即: d0=d+(0.31) 所以:S0=(D0-d0)/2軋輥與刀片設(shè)計圖A：軋輥由入口錐、輾軋段和整形段三部分組成， 其中：入口錐：=24 長度a(D0-d1)/2tg4 其中：d1槽底直徑例如：161翅片管 a =（16-14.45）/2 tg4= 11 如果齒距為1，則刀片數(shù)為1112片 輾軋段：刀片數(shù)一般取5片 整形段：刀片數(shù)一般取23片b、刀片的設(shè)計低翅片管：H為翅片管齒距 =（46）d1 或 =2h+2+2e+ds式中：=0.41 e=612 ds軋輥直徑 1=-2h-

45、B、b按產(chǎn)品尺寸設(shè)計 r=0.5b 中、高翅片管：應(yīng)變化b的尺寸或變化齒頂角 若b變化：則在輾軋段逐漸增大 若變化：則在輾軋段逐漸減小 (P161有例可證)2) 外花紋（軋花管）生產(chǎn)4.連接管 外波紋管是用在空調(diào),電冰箱中的萬向連接管件,并且比光面管的散熱效果增加30%左右,能源消耗降低10%左右.隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們的收入不斷提高,空調(diào)、電冰箱等這些過去的高消費(fèi)產(chǎn)品,逐漸進(jìn)入了普通百姓家庭,并從城鎮(zhèn)進(jìn)入農(nóng)村,因此有很大的市場潛力1.所以外波紋管加工的市場前景很好.鑒于上述原因,筆者探索了在普通車床上利用滾壓原理的方法加工外波紋管2.用該種方法加工設(shè)備簡單、操作簡便、投資少、加工效率高,加工出的外波紋管的波紋平滑、均勻,并且波紋的高度大于吃刀深度,其形狀如圖1所示 外波紋管的成形過程 本次實(shí)驗(yàn)采用滾壓成型的原理，設(shè)計了一套加工裝置。外波紋管利用三把成一定角度的行星刀來加工，行星刀能依靠卡盤的三個爪子同時吃進(jìn)，同時退出3。加工時，三把刀先壓入管坯，管坯旋轉(zhuǎn)時，就有力作用在刀口上，這個力的軸向分量使得成型刀沿軸向移動，切向分量使得刀能旋轉(zhuǎn)，以此加工出外波紋管。加工