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1、第三章 拉线本章要求：了解拉线的原理和金属在变形区的流动，拉制力的计算，熟悉拉线机的种类，各类拉线机工作原理，拉线模的种类，结构，润滑的作用。掌握拉线的力学条件，配模计算。重点：拉线的力学条件，拉线机工作原理，配模计算。难点：配模计算。课后分析：思考题：大加工量拉线时，模子什么部位易损坏？为什么？3-1 拉线的基本原理一、基本概念拉线：线坯通过模孔在一定拉力作用下，发生塑性变形，使截面减小，长度增加，获得与模孔尺寸形状相同的制品的塑性加工方法。（一）拉制的特点：1.拉件的线材有较精确的尺寸，表面光洁，断面形状可以多样。2.能拉伸大长度和各种直径的线材，在整个长度上断面形状，尺寸一致。3.以冷压
2、力加工为主，工具、设备简单。4.能提高产品的机械性能。5.每道加工率小，拉制道次多，能耗大。（二）拉线的变形指数1延伸系数 ：拉制后线材长度与拉制前线材长度之比。 积拉 制 后 线 材 长 度 、 截 面 积拉 制 前 线 材 长 度 、 截 面kkkSLd,0202延伸率 ：拉制前后线材长度之差与拉制前线材长度之比。 %10)(103断面减缩系数 ：拉制后线材的横截面积与拉制前线的横截面积之比。0kLS4断面减缩率 ：线材拉制前后横截面积之差与拉制前横截面积之比。 10)(10表 3.1-1 线材拉伸变形系数的关系 L0,LkS0,Sk d02,dk2 -1+1/1-1/Lk/ L0S0/S
3、k d02/dk2 -1- 1/-1-1/(Lk -L0)/ L0(S0-Sk)/ Sk(d02-dk2)/ dk2 1/1/(1+ )-+1L0/ LkSk/ S0 dk2/ d02 1-1/-1/1-(Lk -L0)/ Lk(S0-Sk)/ S0(d02-dk2)/ d02二、实现正常拉制的力学条件1拉制的力学条件（1）为实现拉制线材的变形，必须使作用于变形区金属上的拉伸应力大于金属的变形抗力，金属才能产生塑性变形。即 L K 式中： L-拉伸应力； K-变形区金属的变形抗力。（2）为使拉制能连续进行，拉应力须小于模具出口处线材的屈服极限，否则会出现线材拉细或拉断。即 L SK 式中： S
4、K -模具出口处线材的屈服极限。因此实现正常拉制的力学条件为：作用于变形区金属上的拉伸应力应大于金属的变形抗力，同时小于模具出口处线材的屈服极限。 K L SK因为材料的屈服极限很难精确求出，并且金属拉伸硬化后屈服极限与抗拉强度接近，常用金属的抗拉强度 bK代替屈服极限。即 K L bK安全系数通常把 SK与 L的比值称为安全系数：lbkls安全系数取值在 1.42.0 之间，安全系数过大，增加拉制道次和能耗，过小则易断线，影响制品质量和生产效率，安全系数取值与制品线径有关：线径大，安全系数小；线径减小，安全系数增大。二、变形区的应力状态与金属的流动金属在变形区的应力状态1线材在模具的变形区锥
5、形孔内受力状况 aSF12F拉制力，拉线轮施加F1正压力，模壁对线材反作用力，方向：垂直于模壁指向线材内部；F2摩擦力，模壁表面对线材表面之间作用，逆金属运动方向。F2=f F1f摩擦系数S反拉力，与拉制力方向相反主应力状态图：F 产生拉应力 L，反作用力 F1 产生径向压应力 r和周向压应力 ，由于圆柱形线材轴向对称，所以有 r= 。金属在变形区的流动1.座标网格法试验结果：座标网格法拉伸前后图形的变化拉伸后位置 拉伸前中心 外层圆 正椭圆 斜椭圆正方形 长方形 平行四边形形状竖线 靠前 靠后向前试验结论：剪切变形量由中心层向外层逐渐增加；制品外层的机械强度高于内层；结材料变形不均匀性的影响
6、因素。（3）变形区的应力分布赛璐璐板光弹性试验结论：轴向应力 L由变形区入口端向出口端逐渐增大；周向应力 和径向应力 r 从入口端向出口端逐渐减小。实例验证：（1）拉线模具出口处的磨损道次加工率大时比加工率小时要轻微，且模具入口端磨损快，较早的出现环形沟槽。（2）金属中心有气孔、氧化物或脆硬化合物时，金属最易破裂。对材料变形不均匀性的影响因素：模角增大，摩擦系数增大，变形不均匀性增大。预先变形程度增大，变形不均性降低。实践的证明： 3-3 影响拉制力的因素和拉线模一、影响拉制力的因素线材拉伸过程中，有多种因素会影响到拉制力的大小，现分述如下：1材料的机械性能：材料的 。相同条件下，铜线比铝线拉
7、伸力大，拉铝线易断，所以应xb,取较大的安全系数。化学成份不同的材料，加工工艺前期加工量不同的材料其抗拉强度都会受到影响，其能够承受的拉伸力也就不同。2变形程度：变形程度越大，拉伸力越大， ，变形量增大，增大了对模孔的不压力),(F和线材与模孔间的摩擦力，故力 F 增大。3模孔的同何形状拉线时，金属与线模的工作区和空径区接触，因此对拉线制力有影响的只是这两部分。模角的影响，存在最佳模角这是因为 增大，线材与模孔接触面积减，使磨擦力减小，但模具对线材正压力增大，使磨擦力增大，最佳模角时，磨擦力最小，拉伸力较小。空径区增大，拉伸力增大，但考虑到模孔寿命，所以空径区长度不宜过短。 4反拉力反拉力 增
8、 大增 大反 xb,反拉力主要来自放线架的制动力，前一道拉线高开拉线轮（鼓轮）的张力，反拉力会减小金属对模壁的压力，减轻模具的磨损，改善了拉制材料机械性能的均匀性。但它的存在使拉制力增大。5 磨擦与润滑拉制时磨擦条件对拉制力有很大影响，磨擦力增大， 增 大xb模具材料，模具表面状况，线材表面状况，润滑方式，润滑剂性质等皆会影响拉制力。6 拉制速度速度较低时，拉制速度增大， ，较高速度时影响不大。增 大xb7振动对拉制工具施加振动可显著降低拉制力，提高道次加工率，振动频率，声波25500hz,超声波 16800khz,方向：轴向、径向和转动 3 种。8其他因素线模安放不正式模座歪斜，进线（杆）不
9、直，放线时打结，拉线过程中线的抖动，都会使拉促力增大，严重时引起断线，拉小线时更甚。二、拉线模（一）普通模具由模芯和外镶钢套组成，模芯的模孔分为四个部分：润滑区、工作区（变形区） 、定径区和出口区。 润 滑 区 变 形 区 定 径 区 出 口 区1.润滑区：便于润滑剂进入模孔，保证制品得到充分的润滑以减少摩擦，并带摩擦产生的热量，还可避免坯料轴线与模孔轴线不重合时划伤金属。润滑锥角过大，润滑剂不易储存，润滑效果差，锥角过小，金属屑粉末不易被冲走，致制品表面划伤，以至模孔堵塞产生缩丝和断线。润滑锥角为 4045，润滑锥多呈圆弧状，长度不小于变形区长度。2.变形区：使金属产生塑料性变形，获得所需形
10、状和尺寸，形状有锥形和弧线形。变形区长度：L g=aLb=a0.5(Dmax-D1)cDmax 坯料最大直径Lb拉制线材的变形长度a中心系数 1.051.3，细线取上限D出线直径最佳模角 =69，一般软金属模角大，硬金属模角小。3定径区：保证线材尺寸与形状精确和均一。还起到减少模孔磨损，延长模具使用寿命的作用。形状为柱形。长度：拉铜线 0.3-0.5D（D 为出线直径） 。4.出线区：防止停车时线材出现竹节形、刮伤和防止定径区出口处崩裂。要求四部分过渡处要顺滑，模孔表面要做到静面抛光。(二)拉线模的种类.1、按线材形状分类：圆线模生产圆单线；型线模生产型线。2、按结构分类：整体模生产圆单线、型
11、线；组合模生产型线；辊压模生产型线，也用于大直径圆线的中间道次。3、按材质分类：硬质合金模大量生产时，大拉机的各种规格；钻石模用于生产细线；聚晶模用于拉制中小线；钢 模用于生产量少，大截面型线、紧压绞线。三、模具材料的种类和特性1、硬质合金模：又叫碳化钨模，硬质合金是钨钴合金，具有坚硬耐磨的作用，其价格低廉，应用最广，但寿命较短。主要用于直径 1.0mm 以上拉线。2、钻石模：以单晶钻石为坯料，具有最大的硬度与耐磨性，使用寿命长，但价格昂贵，有方向性，应用于直径 1.0mm 以下成品模。寿命是合金模的几十倍。3、聚晶模：由人造金刚石粉末加上硅、钛等结合剂在高温、高压条件下制成的“多晶钻粒” 。
12、有极高的硬度和耐磨性。可用到直径 7.6mm，寿命甚至超过钻石模，某些场合下有代替碳化钨之势。4、钢模：修制容易，价格低，但硬度和耐磨性差，寿命低，钢模用材料是碳素工具钢和合金钢。5、纳米金刚石涂层模具：是近年发展起来的新模具种类，在合金模表面喷涂纳米金刚石涂层，具有可与钻石模相比较的耐磨性，价格又大大低于钻石模，并且涂层可重复喷涂，用于大规格线材生产。3-3 拉线设备的工作原理一、拉线设备分类拉线机 非 滑 动 式滑 动 式连 续 式 双 储 线 轮单 储 线 轮非 连 续 式 （ 积 蓄 式 ）多 模 拉 线 机单 线 拉 模 机按拉制规格将拉线机分成：巨拉线机、大拉线机、中拉线机、小拉线
13、机、细拉线机和微拉线机按拉制头数分为：单头拉线机和多头拉线机。发展趋势：高速度、高效率、连续化、多头化。二、多模非滑动连续拉线机特点1.线材与拉线轮同速，二者之间无滑动；2.线材在各道模之间是被连续拉制的，秒体积相等；3.线材无扭转；4.有跟踪延伸系数的速比控制系统，造价高，线缆行业应用少；工作原理S123 Bn拉 线 模v拉 线 轮实际中，单纯通过配模来满足 n = n 这个条件是比较困难的，即使可以实现，在拉制过程中由于模孔磨损也会使 值发生变化，从而使 n n ，使连续拉线的条件被破坏，必须在设备上增加造价较高的速比调节系统，跟踪 值变化来实现连续无滑动拉线。三、多模滑动式连续拉线机特点
14、1、线材与拉线轮间存在滑动；B nBnkBVTn= 1nknnT21在倒数第二道轮上, 1T1因为 必须大于 1,其它可以大于、等于甚至略小于 1.就可,21knn以保证每道拉线轮上均有滑动。实际中，一般取 02.1存在滑动的必要性： 假如不存在滑动，则有 因此滑动是调速机制，但滑动量过大时，会影响线材表面质量和拉线寿命，且限制了设备能力的发挥，所以应改进穿模工艺，提高线模精度，采用低滑动量配模。反拉力除首道模外，线材在其余各道均受到前一道的反拉力作用。拉线轮与线材间的摩擦力与摩擦系数，绕线圈数和绕线张紧力（箍紧程度）有关，即：Fn=f(m n， ，f)绕线张紧力即是下一道金属变性区的反拉力。
15、各参数间1F的关系符合欧拉公式。F n=Fn+1e2mnf拉制条件一定时，绕线圈数越多，反拉力越小，相反则反拉力越大。绕线圈数多，易压线，并且滑动困难，失去调速作用，使拉线无法进行。绕线圈少，反拉力过大，增加后一道的拉制力，并且可能导致断线。一般绕线圈数为：粗线 3 4 圈，中等线 2 3 圈，细线 1 2 圈，特细线 1 圈。拉线轮上线材滑动量变化的直接原因是线的张紧力的变化，即反拉力的变化，它是由相邻两道线材秒流量不平衡所起的。拉线过程中，第 n 道线材秒流量不变，而第 n+1 道因模孔磨损出线径增加，继而使线材秒流量增加，第 n 轮上线的张紧力增加，滑动量减少线速 Bn增加，从而使 n 轮送出线量相应增加，在新的水平上实现第 n 和 n+1 道线材秒流量的平衡。与此相反，当 n+1 道线材秒流量不变，而 n 道因模孔磨损出线径增加时，n 轮上线的张紧力减小，滑动量增加，线速 Bn降低，使 n轮送出线材秒流量降低到原来水平，重又实现秒流量的平衡。四、多模非滑动积蓄式拉线机特点1、拉线轮兼有储线作用，是下一道拉线轮的放线轮，轮上绕线圈数多 1215圈； 2、线与拉线轮间无滑动。Bn=Vn
