挤压成形工艺优化与质量控制

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铜大拉丝机的质量控制及工艺优化

作者：苏丹丹

来源：《科技创新与应用》2013年第36期

摘 要：文章通过对拉线条件，线材变形的研究，结合生产一线实践，提出铜大拉丝机拉丝过程中产品质量控制的关键环节及拉丝穿模引线、退火工艺的优化方法。

关键词：铜大拉丝机；质量控制；工艺优化

引言

拉丝作为生产电线电缆导电线芯的重要工艺，如何提高该工序的质量控制及优化工艺不仅能提高生产效率给企业带来经济效益，同时对产品质量也有更大的改善。

1 拉伸原理及拉线基本条件

拉伸属于压力加工范围。拉伸过程中产生极少粉屑，体积变化甚微，因此认为拉伸前后金属的体积相等。即：V0=Vk

所以：

式中：V0、Vk——拉伸前后金属体积。L0、Lk——.拉伸前后线材长度。S0、Sk——拉伸前后线材截面积。d0、dk——.拉伸前后线材直径（对圆线而言）。

拉伸过程要满足的基本条件有：材料（合格的材料）；拉力（拉线机、拉线轮均符合性能要求）；模具（模具必须符合规定要求）；润滑剂（浓度、温度、清洁度符合规定要求）冷却液。

2 线材在变形过程中经历的三个阶段

第一阶段：润滑阶段，它是在模具的润滑区内完成。随着线材的运动，将润滑剂带入润滑区，润滑区形成储蓄池，使润滑剂储蓄，从而起到润滑线材的作用。

第二阶段： 变形阶段，它是在模孔的变形区内进行的，金属线材通过此区，发生塑性变形，线材截面压缩减小，并获得所需的形状和尺寸。

第三阶段：定形阶段，它是在模具的定径区内完成的。变形后的线材经过定径区之后，保证了线材的尺寸和形状精确和均一。 因此拉丝模具根据变形需要一般划为四区：入口区（也称润滑区）它的作用是，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，还可以带走摩擦产生的热量，并也能避免坯料轴线与模孔轴线不重合时刮伤金属。注意：润滑锥角要龙源期刊网

第３３卷第４期　２０１１年７月　上海金属　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＭＥＴＡＬＳ　Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．４　Ｊｕｌｙ，２０１１　５３　

控制臂外片拉深成形过程数值模拟与工艺优化　

陶立民　孙文娟　邵严　吴晓春　曹韵牧　（１．上海汇众汽车制造有限公司，上海２０００７０；２．上海大学材料科学与工程学院）　

【摘要】　建立了控制臂外片拉深成形的有限元三维模型，通过改变拉深成形的关键参数，　

对其拉深过程进行了数值模拟分析，并研究了影响控制臂外片拉深失效的主要因素。结合有限　

元分析结果，在生产现场进行整改，基本上消除了控制臂外片在拉深过程中的开裂现象。　【关键词】　控制臂外片　拉深成形数值模拟　工艺优化　

ＮＵＭＥＲＩＣＡＬ　ＳＩＭＵＬＡＴＩｏＮ　Ｔｏ　ＤＲＡＷＩＮＧ　ＡＮＤ　ＦｏＲＭＩＮＧ　

ＰＲｏＣＥＳＳＥＳ　ＦｏＲ　ＦｏＲＥＩＧＮ　ＰＡＲＴＳ　ＩＮ　ＣＯＮＴＲｏＬＬＩＮＧ　ＡＲＭ　

ＡＮＤ　ＴＨＥ　ＰＲｏＣＥＳＳ　ｏＰＴＩＭＩＺＡＴＩｏＮ　

Ｔａｏ　Ｌｉｍｉｎ　Ｓｕｎ　Ｗｅｎｊｕａｎ　Ｓｈａ０　Ｙａｎ　Ｗｕ　Ｘｉａｏｅｈｕｎ　Ｃａｏ　Ｙｕｎｍｕ　

（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｈｕｉｚｈｏｎｇ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．；　

２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　３Ｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ａｎｄ　ｆｏｒｍｉｎｇ　

ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｐａｒｔ　ｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ａｒｍ．Ｔｈｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｐａｒｔ　ｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ａｒｍ　ｗａｓ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　

机械挤压成形过程的应力与应变分析

机械挤压成形（Mechanical Extrusion）作为一种重要的金属成形加工方法，广泛应用于制造行业。在机械挤压成形过程中，金属坯料受到力的作用而发生塑性变形，最终被挤压成所需的形状。应力与应变分析是理解和改进机械挤压成形过程的关键。

首先，我们来了解机械挤压成形过程中的应力分析。在挤压过程中，金属坯料受到挤出机械的外力作用，力通过工具传递给坯料。这个外力导致坯料发生变形，内部产生应力分布。应力分布的大小和变化对最终产品的质量和性能有重要影响。

在机械挤压成形过程中，应力主要包括三个方向的分量：径向应力、周向应力和轴向应力。径向应力指的是与挤出方向垂直的方向，周向应力指的是与挤出方向平行的方向，而轴向应力则指的是沿挤出方向的方向。这三个方向的应力分布会根据挤压过程中的变化而变化，因而在制定挤压工艺时需要合理控制挤压速度和温度等参数，以获得良好的应力分布。

接下来，我们来了解机械挤压成形过程中的应变分析。应变是描述物体变形程度的物理量，而在机械挤压成形过程中，应变主要包括塑性应变和弹性应变。塑性应变是指金属坯料在挤压过程中受到外力作用而产生的不可逆变形，而弹性应变则是指金属坯料在挤压过程中由于外力作用产生的可逆变形。在机械挤压成形过程中，合理控制应变分布，尤其是塑性应变，是确保产品尺寸精度和机械性能的关键。

为了更好地分析机械挤压成形过程中的应力和应变，可以采用数值模拟方法。数值模拟基于有限元分析原理，通过构建数学模型来模拟挤压过程。通过数值模拟，可以预测应力和应变的分布，为工艺参数的优化提供依据。

在实际的机械挤压成形过程中，还需要考虑材料的流动和变形规律。材料流动规律直接影响到挤压成形的成功与否。因此，需要通过实验和数值模拟相结合的方法，研究材料在挤压过程中的流动特性，为制定合理的挤压工艺提供参考。 总之，机械挤压成形过程的应力与应变分析对于改进和优化工艺具有重要意义。通过合理控制应力分布和应变分布，可以获得良好的产品质量和机械性能。同时，结合数值模拟和实验研究，可以进一步了解材料的流动和变形规律，为挤压工艺的优化提供依据。机械挤压成形作为一种重要的金属成形技术，将在制造业的发展中发挥越来越重要的作用。

铜大拉丝机的质量控制及工艺优化

文章通过对拉线条件，线材变形的研究，结合生产一线实践，提出铜大拉丝机拉丝过程中产品质量控制的关键环节及拉丝穿模引线、退火工艺的优化方法。

标签：铜大拉丝机；质量控制；工艺优化

引言

拉丝作为生产电线电缆导电线芯的重要工艺，如何提高该工序的质量控制及优化工艺不仅能提高生产效率给企业带来经济效益，同时对产品质量也有更大的改善。

1 拉伸原理及拉线基本条件

拉伸属于压力加工范围。拉伸过程中产生极少粉屑，体积变化甚微，因此认为拉伸前后金属的体积相等。即：V0=Vk

所以：

式中：V0、Vk——拉伸前后金属体积。L0、Lk——.拉伸前后线材长度。S0、Sk——拉伸前后线材截面积。d0、dk——.拉伸前后线材直径（对圆线而言）。

拉伸过程要满足的基本条件有：材料（合格的材料）；拉力（拉线机、拉线轮均符合性能要求）；模具（模具必须符合规定要求）；润滑剂（浓度、温度、清洁度符合规定要求）冷却液。

2 线材在变形过程中经历的三个阶段

第一阶段：润滑阶段，它是在模具的润滑区内完成。随着线材的运动，将润滑剂带入润滑区，润滑区形成储蓄池，使润滑剂储蓄，从而起到润滑线材的作用。

第二阶段： 变形阶段，它是在模孔的变形区内进行的，金属线材通过此区，发生塑性变形，线材截面压缩减小，并获得所需的形状和尺寸。

第三阶段：定形阶段，它是在模具的定径区内完成的。变形后的线材经过定径区之后，保证了线材的尺寸和形状精确和均一。 因此拉丝模具根据变形需要一般划为四区：入口区（也称润滑区）它的作用是，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，还可以带走摩擦产生的热量，并也能避免坯料轴线与模孔轴线不重合时刮伤金属。注意：润滑锥角要适当。角度过大润滑剂不易储存，造成润滑效果不良；角度过小，使拉制过程中产生的金属屑、粉末不易随润滑剂溜掉而堆积于模孔中，导致制品表面刮伤，甚至由于模孔阻塞产生缩丝或断线。对于拉线模，润滑锥角为40°～45°，并且多呈圆弧形，其长度应不小于