拉拔机设计（毕业设计）.doc

1 前言 在现代的工业生产中异型棒材得以广泛应用，尤其是在机械、建筑等行业中。拉拔工艺作为棒材加工的最常用方法之一，其与车削加工相比，材料能够得到最大的利用，而且加工速度快，操作过程简单。拉拔产品有比较精确的尺寸而且表面质量好，力学性能好。拉拔机的结构简单和操作容易，对工人的要求较低，并且对于管材、棒材、型材均能够在同一台机器上进行拉拔加工，因此拉拔机目前在实际生产中应用的最为普遍。本设计主要是针对加工异型棒材的链式拉拔机的主传动系统进行设计，通过电动机-减速变速器-链传动-工作台的动力传动关系，来完成对异型棒材的拉拔加工。本章就拉拔机的研究的目的、意义及国内外的研究现状进行了分析和总结。 1.1 课题的目的和意义 由于异型棒材在实际的生产生活中得到了广泛的应用，因此棒材的需求量比较大。这就要求企业增加对棒材的生产效率和生产总量。但是作为加工异型棒材的主要设备——拉拔机还不太常见，并且效率也不是很高。因此，设计一结构简单、高效的拉拔机很有必要。本课题就是主要针对拉拔机的主传动系统进行设计。 在异型棒材的拉拔加工过程中，拉拔机的主传动系统是拉拔机执行拉拔工作的重要组成部分。对其主传动系统进行改进，拉拔机的性能可能会有很大的提高。 1.2 国内外研究现状 拉拔工艺具有悠久的历史，在古代出现了把金块进行锤锻后，使其通过一个小孔，将其拉成很细的丝。这就是最早的拉拔工艺。经过漫长的发展，拉拔成型工艺在今天已经逐步走向完善与成熟。最近的几十年，人们相继研究出了强制润滑拉拔法、辊模拉拔法、超声波拉拔法等许多新的方法，使拉拔加工的效率有了很大的提高。同时也展开了对高速拉拔工艺的研究，制造出了许多新式的、更高效的拉拔机如：圆盘式拉拔机、多模高速连续拉拔机、多线链式拉拔机。现在，国内外的高速拉线机的拉拔速度可达到80 m/s；圆盘式拉拔机的最大加工直径已达到φ3 m，拉拔速度达到25 m/s，多线链式拉拔机实现了更大程度的自动化，可以自动上料、自动穿模、自动套芯杆、管材自动下落以及自动调整中心。 目前被企业广泛使用的用于管棒型材的拉拔机是链式拉拔机。根据链数的不同，可将拉拔机的种类分为单链拉拔机和双链拉拔机。有些拉拔机的全部工序已经采用全自动化程序控制，实现了对拉拔技术和控制技术的完美结合，大大提高了拉拔生产率。 尽管拉拔技术理论和拉拔机器得到了突飞猛进的发展，但是拉拔缺陷的产生还是不能够避免。其缺陷主要有：工件表面裂纹、起皮麻坑、内外层机械性能不均匀等。为了防止这些缺陷的产生，还需要我们进一步的对拉拔过程进行更加详细和全面的研究、分析，同时对拉拔机器进行更加精确的控制。 1.3 课程设计的内容 本次课程设计的内容主要针对于链式拉拔机的主传动系统设计。它的主要构成分为链传动部分和减速变速器两部分。链传动与摩擦型带传动相比无弹性滑动和整体打滑现象，能够保持准确的平均传动比，并且链传动的制造安装精度要求也比较低，在远距离传动时更是比齿轮传动有更大的优势。此外，链传动还能在高温和潮湿的环境下平稳的工作，这就决定了链传动在拉拔机上优势。减速变速器内有花键轴、滑移齿轮、拨叉、惰轮、低速轴等零件。其具体工作过程是：通过拨动拨叉使滑移齿轮在花键轴上滑动，从而使其与不同的齿轮啮合，进一步实现不同级的齿轮传动，保证输出轴的正转和反转。当滑移齿轮与低速轴大齿轮啮合时能使链轮实现慢速正转；当其与惰轮啮合时就能实现减速器的二级齿轮传动从而让链轮快速反转转动，通过变速箱-链传动-工作台（夹具）的动力传递关系从而使工作台上的夹具在进行拉拔时速度较慢，不进行拉拔工作时能够快速返回。在异型线材的拉拔加工中，拉拔机的主传动系统是拉拔机执行拉拔工作的重要组成部分。下图为链式拉拔机的主传动系统的三维图形： 图1.1 链式拉拔机的主传动系统图 2 系统总体方案设计 2.1 计算拉拔力 2.1.1设计参数 设计参数的确定：在本设计中采用45号钢作为拉拔棒材，其拉拔前的直径为15mm，经过拉拔后直径变为14mm。对于45号钢来说，它的屈服极限 σs=355MPa。模具与45号钢之间的摩擦系数f=0.4，模具工作区的锥角 α=14°。 图2.1 棒材拉拔示意图 2.1.2 选公式计算 与挤压、轧制、锻造等加工过程不同，拉拔过程是借助于被加工的金属前端施以拉力实现的，该力称作拉拔力。拉拔力与被拉拔金属出模处的横断面积之比称为拉拔应力，实际上拉拔应力就是变性区末端的纵向应力。在拉拔过程中要注意拉拔应力应小于金属出模口的屈服强度。如果拉拔应力过大，超过金属在出模口的屈服强度，就可能引起材料出现细径，甚至拉断。因此要注意，拉拔时要保证 （2.1） 式中