D010.13374斤.issn10W53x.2010.05.09 第32卷第5期 北京科技大学学报 Vo132 No 5 2010年5月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing May 2010 锥形管连续无模拉拔速度控制模型的理论与实验分析 毛浩恩12)刘雪峰)秦芳)何勇)谢建新) 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)河北科技大学材料科学与工程学院.石家庄050018 摘要基于金属体积非压缩性原理建立了锥形管连续无模拉拔速度控制模型，分析了无模拉拔变形过程中拉拔速度等工 艺参数对变形区体积以及锥形管形状和尺寸的影响，并进行了实验验证.结果表明：拉拔速度不仅与进料速度、坯料尺寸、拉 拔后锥形管的形状和尺寸有关，还与冷热源距离等工艺参数有关：拉拔速度随时间呈非线性增加：随着拉拔速度的增大，变形 区的体积减小：冷热源距离越长、进料速度越大，变形区体积变化越大：当速比一定时，减小进料速度、增大冷热源距离，可以 减小锥形管形状和尺寸误差、提高控制精度. 关键词锥形管：无模拉拔：拉拔速度：控制模型 分类号TG3565 Theoretical and experm ental analyses of a speed controlmodel for continuous dieless draw ing process of tapered pipes MAO)Hao en 2).I.I Xue feng)QN Fang).HE Yong.XE Jianxi 1)Sate Key Laborary prAdvancedMenl and Materials University of Science and Technokgy Beijng Beijng 100083 Chna 2)SchoolofMatera ls Science and Engneerng HebeiUnivesit of Science and Technobgy Shijazhuang050018 China ABSTRACT A peed controlmodel for con tinuous d eless drawing pocess of tapered pipes is established on the basis of he volume incampessibility prncple ofmeul The effects of dra ng speed and oter depm ation process parameters on he volme of the de fom ation zone and he size of the tapered pipe were analyzed and verifed by experment The results show hat he dw ng speed is re lated to he feed speed he size of he b lnk ppe he size of the tapered pipe and he hot pcold source distance The drw ng speed increases with tie non lnearly W ith an increase ofd rw ng speed he volume of the defomation zone dec lnes but with the hot coH souroe distnce lenghening and the feed speed increasing he volme of he defomatian zone changes significan t When he Proportion of feed speed to draw ing speed is fixed reducing he fee speed and enarging he hot pcold source distance can reduce the dinension error and increase the control precispn KEY WORDS upered pipe dieless drwng drwng speed controlmalel 金属锥形管用途广、用量大，但目前的加工方法 连续式无模拉拔)成形锥形管的情况，建立了拉拔 存在着工艺较为复杂、生产效率较低和成本高等问 速度模型，即在建立模型时只考虑了拉拔速度￥与 题.无模拉拔通过控制拉拔速度Y和管坯进料 感应线圈移动速度（或进料速度8）对断面缩减率 速度之比，实现变形量控制4，因而可以通过合 和锥形管形状的影响.实际上，锥形管无模拉拔时 理设计拉拔过程中的速度控制模型，由等径圆管一 变形区的形状和体积是随拉拔过程发生连续变化 次成形所需形状尺寸的锥形管，实现锥形管的高效 的.简单的理论计算表明，将尺寸中200mn10mm 率、低成本生产6-7 的管坯拉拔成形锥形管，当断面缩减率达到6% 拉拔速度是控制锥形管无模拉拔断面缩减率和 时，变形区的体积比开始时减小约13因此，采用 产品最终形状（母线形状）、尺寸的关键工艺参数. 不考虑变形区体积变化所建立的模型进行拉拔加工 文献[刀针对采用一端固定的无模拉拔法（称为非 时，所得产品直径和断面缩减率与目标值之间存在 收稿日期：2009-10-23 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(N950634010N950674008) 作者简介：毛浩恩(1975-)，女，博士研究生，E.mail macha0a@16c四谢建新(1958-)，男，教授，博士生导师第 32卷 第 5期 2010年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.5 May2010 锥形管连续无模拉拔速度控制模型的理论与实验分析 毛浩恩 1, 2 ) 刘雪峰 1) 秦 芳 1) 何 勇 1 ) 谢建新 1) 1) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室, 北京 100083 2) 河北科技大学材料科学与工程学院, 石家庄 050018 摘 要 基于金属体积非压缩性原理建立了锥形管连续无模拉拔速度控制模型, 分析了无模拉拔变形过程中拉拔速度等工 艺参数对变形区体积以及锥形管形状和尺寸的影响, 并进行了实验验证.结果表明:拉拔速度不仅与进料速度、坯料尺寸、拉 拔后锥形管的形状和尺寸有关, 还与冷热源距离等工艺参数有关;拉拔速度随时间呈非线性增加;随着拉拔速度的增大, 变形 区的体积减小;冷热源距离越长、进料速度越大, 变形区体积变化越大 ;当速比一定时, 减小进料速度、增大冷热源距离, 可以 减小锥形管形状和尺寸误差、提高控制精度. 关键词 锥形管;无模拉拔;拉拔速度;控制模型 分类号 TG356.5 Theoreticalandexperimentalanalysesofaspeedcontrolmodelforcontinuous dielessdrawingprocessoftaperedpipes MAOHao-en1, 2) , LIUXue-feng1) , QINFang1) , HEYong1) , XIEJian-xin1) 1) StateKeyLaboratoryforAdvancedMetalandMaterials, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2) SchoolofMaterialsScienceandEngineering, HebeiUniversityofScienceandTechnology, Shijiazhuang050018, China ABSTRACT Aspeedcontrolmodelforcontinuousdielessdrawingprocessoftaperedpipesisestablishedonthebasisofthevolume incompressibilityprincipleofmetal.Theeffectsofdrawingspeedandotherdeformationprocessparametersonthevolumeofthede￾formationzoneandthesizeofthetaperedpipewereanalyzedandverifiedbyexperiment.Theresultsshowthatthedrawingspeedisre￾latedtothefeedspeed, thesizeoftheblankpipe, thesizeofthetaperedpipeandthehot-to-coldsourcedistance.Thedrawingspeed increaseswithtimenon-linearly.Withanincreaseofdrawingspeed, thevolumeofthedeformationzonedeclines;butwiththehot-to￾coldsourcedistancelengtheningandthefeedspeedincreasing, thevolumeofthedeformationzonechangessignificantly.Whenthe proportionoffeedspeedtodrawingspeedisfixed, reducingthefeedspeedandenlargingthehot-to-coldsourcedistancecanreducethe dimensionerrorandincreasethecontrolprecision. KEYWORDS taperedpipe;dielessdrawing;drawingspeed;controlmodel 收稿日期:2009--10--23 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目 ( No.50634010, No.50674008) 作者简介:毛浩恩 ( 1975— ), 女, 博士研究生, E-mail:maohaoen@163.com;谢建新 ( 1958— ), 男, 教授, 博士生导师 金属锥形管用途广、用量大, 但目前的加工方法 存在着工艺较为复杂、生产效率较低和成本高等问 题 [ 1--3] .无模拉拔通过控制拉拔速度 vt和管坯进料 速度 v0 之比, 实现变形量控制 [ 4--5] , 因而可以通过合 理设计拉拔过程中的速度控制模型, 由等径圆管一 次成形所需形状尺寸的锥形管, 实现锥形管的高效 率 、低成本生产 [ 6--7] . 拉拔速度是控制锥形管无模拉拔断面缩减率和 产品最终形状 (母线形状 ) 、尺寸的关键工艺参数 . 文献[ 7]针对采用一端固定的无模拉拔法 (称为非 连续式无模拉拔 )成形锥形管的情况, 建立了拉拔 速度模型, 即在建立模型时只考虑了拉拔速度 vt与 感应线圈移动速度 (或进料速度 v0 )对断面缩减率 和锥形管形状的影响 .实际上, 锥形管无模拉拔时 变形区的形状和体积是随拉拔过程发生连续变化 的.简单的理论计算表明, 将尺寸 200 mm×10 mm 的管坯拉拔成形锥形管, 当断面缩减率达到 60% 时, 变形区的体积比开始时减小约 1 /3.因此, 采用 不考虑变形区体积变化所建立的模型进行拉拔加工 时, 所得产品直径和断面缩减率与目标值之间存在 DOI :10 .13374 /j .issn1001 -053x .2010 .05 .009