专利名称：精密无缝钢管的振动拉拔系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属加工的系统，更具体的说，是涉及一种精密无 缝钢管的拉拔系统。
技术背景精密冷拔无缝钢管工艺相对传统的金属切削加工工艺具有高效、节能等 优点，主要用于生产液压管等高精度无缝钢管。这种工艺是依据金属挤压塑 性变形原理，通过夹紧机构对金属管施加轴向拉力，并在内外模具的挤压下， 使金属管发生塑性变形，以达到所需尺寸和表面质量。目前，多采用三块式 钳口夹紧和液压缸式拉拔加工方式冷拔无缝钢管。在拉拔的过程中，由于金 属材料变形抗力大，使得拉拔力过大，轴向拉力一般都达到数百吨以上，对 夹紧机构的可靠性和拉拔力的平稳性的要求很高，拉拔速度低，生产效率低。 而且，由于无缝钢管的圓度、表面尺寸(如壁厚等)不同，使得拉拔时的摩 擦系数不同，造成无缝钢管不同部位的受力不一致，材料变形不均匀，经常 在无缝钢管表面产生抖纹，影响产品的合格率。特别是对于高硬度、高强度 及难成型材料还需要中间退火工艺等，生产工艺复杂，生产效率低。 实用新型内容本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能降低金属材 料变形阻力，从而降低加工难度，改善产品拉拔加工质量，提高生产效率的 精密无缝钢管的振动拉拔系统。本实用新型通过下述技术方案实现一种精密无缝钢管的振动拉拔系统，包括冷拔夹紧机构和主液压缸，其 特征在于，在冷拔夹紧机构的车体与主液压缸之间连接有轴向振动机构，所 述轴向振动机构由压电晶体驱动器、弹簧垫片和压电晶体驱动器固定架组
成，所述压电晶体驱动器和弹簧垫片的一端相接触，压电晶体驱动器和弹簧 垫片的另 一端分别与所述压电晶体驱动器固定架连接，所述压电晶体驱动器 与压电晶体驱动器的振动控制器和电源依次连接。所述压电晶体驱动器固定架由2个固定盘和固定套筒连接组成，2个固 定盘分别与车体和主液压缸连接。所述固定套筒上设置有多个散热孔。 所述散热孔为沿固定套筒轴向的长孔。 本实用新型具有下述技术效果本实用新型的拉拔系统中，压电晶体驱动器和弹簧垫片、冷拔机夹紧机 构的车体及负栽共同组成一个振动系统，在这种振动拉拔加工过程中，振动拉拔使材料变形抗力大大降低，静态屈服应力下降，提高材料的加工特性，改善产品的加工质量。同时，振动拉拔使模具和无缝钢管之间的摩擦系数发生变化，摩擦力减少，使材料变形应力容易向金属的中心部分均匀传递，而材料内部由于受到振动波的作用，位错运动的激励能会增加。这些因素緩和了材料晶格的畸变，使材料变形均勻，减弱了表面加工硬化。从而带来以下优 点1. 拉拔力减小在振动拉拔加工中的平均拉拔力显著减小，降低拉伸力 10%~40%。2. 提高拉拔速度提高拉拔速度2-10倍。3. 振动拉拔能提高截面压缩率，平均能达到0. 4 ~ 1. 2。4. 振动拉拔可以减少中间退火次数，简化了工艺，提高了生产率。5. 由于能降低模具与金属之间的摩擦，可以节省润滑剂的使用量。
图1为本实用新型精密无缝钢管的振动拉拔系统的示意图； 图2为振动才几构部分的A-A剖^L图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。
为本实用新型精密无缝钢管的振动拉拔系统的示意图如图1和图2所 示，包括冷拔夹紧机构和主液压缸，本实用新型的特点在于在现有的冷拔夹 紧机构的车体5与主液压缸16之间连接有轴向振动机构，其中轴向振动机 构由压电晶体驱动器14、弹簧垫片15和压电晶体驱动器固定架21组成， 压电晶体驱动器和弹簧垫片的一端相接触，压电晶体驱动器和弹簧垫片的另 一端分别与压电晶体驱动器固定架连接，所述压电晶体驱动器与压电晶体驱 动器的振动控制器和电源依次连接。其中压电晶体驱动器和其振动控制器为 NEC-Tokin公司的型号为ASL680C801-P0的产品。在本实施例中，压电晶体驱动器固定架21由2个固定盘19、 22和固定 套筒20连接组成，固定盘19与车体5固定连接，固定盘22与主液压缸16 固定连接，可以采用焊接、螺栓、铆接等连接方式。为了防止压电晶体过热， 在固定套筒上设置有多个散热孔23。为了降低固定套筒的刚度，散热孔为沿固定套筒轴向的长孔。本实施例的振动拉拔系统由外模l、内模2、内模拉杆3、工件4、冷拔 夹紧机构的车体5、钳口 6、锥心7、压块8、浮动盘9、限位块10、导柱 11、心轴12、液压缸13、法兰17、圆螺母17以及压电晶体驱动器14、弹 簧垫片15、主液压缸16等组成，压电晶体驱动器和弹簧垫片、冷拔机夹紧 机构的车体及负载共同组成一个振动系统，工件4固定在钳口上，压电晶体 驱动器的振动控制器输出频率为f=15~ 80kHz的大功率正弦波电压信号，使 压电晶体驱动器获得振幅A=3~ 15um，沿着拉拔方向产生的高频振动，经弹 簧垫片传递给冷拔夹紧机构的车体及负载，使工件产生振动，得到与普通拉 拔完全不同的效果。在振动拉拔过程中，由于模具和工件(无缝钢管)之间 的摩擦系数发生变化，摩擦力减少，同时，材料变形应力容易向金属的中心 部分均匀传递，而材料内部由于受到超声波的作用，位错运动的激励能会增 加。这些因素緩和了材料晶格的畸变，使材料变形均匀，减弱了表面加工硬化。因此，振动拉拔加工还可以解决某些材料难以加工或不能进行拉拔的问 题，同时改善了表面加工质量。在振动拉拔加工中，压电晶体驱动器、弹簧垫片、冷拔机夹紧机构的车 体及负载共同组成一个振动系统，通过改变控制器输出频率调整系统响应的 振动数、用输出电流值控制车体的振动幅值。当系统谐振时，车体具有最大 振幅，所需要的能量最小。若压电晶体驱动器的振动频率偏离系统谐振频率，车体振幅就会减小；为保持振幅稳定，就必须增加输出能量。谐振系统的谐 振频率主要由系统的等效质量和无缝钢管的几何形状决定，但是，由于系统 的发热，谐振点会有一定的漂移；而负栽的变化，会引起谐振率在更大范围 内发生变化。尤其是当刚开始拉拔时，负载变化剧烈，导致谐振点大幅度变 化，严重时会超出压电晶体驱动器的振动控制器的最大输出功率而发生停止 振动现象。因此，使压电晶体驱动器的振动控制器能够根据系统的负载变化 情况，自动调整振动频率，使其保持工作在谐振点附近，用最小能量获得最 大振幅，保持持续、稳定的振动拉拔。尽管参照实施例对所公开的涉及一种精密无缝钢管的振动拉拔系统进 行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本 实用新型的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本实用新型的范围 之内。
权利要求1、一种精密无缝钢管的振动拉拔系统，包括冷拔夹紧机构和主液压缸，其特征在于，所述冷拔夹紧机构的车体与主液压缸之间连接有轴向振动机构，所述轴向振动机构由压电晶体驱动器、弹簧垫片和压电晶体驱动器固定架组成，所述压电晶体驱动器和弹簧垫片的一端相接触，压电晶体驱动器和弹簧垫片的另一端分别与所述压电晶体驱动器固定架连接，所述压电晶体驱动器与压电晶体驱动器的振动控制器和电源依次连接。
2、 根据权利要求1所述的精密无缝钢管的振动拉拔系统，其特征在于， 所述压电晶体驱动器固定架由2个固定盘和固定套筒连接组成，2个固定盘 分别与车体和主液压缸连接。
3、 根据权利要求2所述的精密无缝钢管的振动拉拔系统，其特征在于， 所述固定套筒上i殳置有多个散热孔。
4、 根据权利要求3所述的精密无缝钢管的振动拉拔系统，其特征在于， 所述散热孔为沿固定套筒轴向的长孔。
专利摘要本实用新型公开了一种精密无缝钢管的振动拉拔系统，旨在提供一种能降低金属材料变形阻力，从而降低加工难度，改善产品拉拔加工质量，提高生产效率的拉拔系统。在冷拔夹紧机构的车体与主液压缸之间连接有轴向振动机构，振动机构由压电晶体驱动器、弹簧垫片和压电晶体驱动器固定架组成，压电晶体驱动器与压电晶体驱动器的振动控制器和电源依次连接。本实用新型的拉拔系统中，振动拉拔使材料变形抗力大大降低，静态屈服应力下降，提高材料的加工特性，改善产品的加工质量。同时，摩擦力减少，使材料变形应力容易向金属的中心部分均匀传递，而材料内部位错运动的激励能会增加，缓和了材料晶格的畸变，使材料变形均匀，减弱了表面加工硬化。
文档编号B21C1/30GK201040290SQ200720095838
公开日2008年3月26日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者萌 丛, 李连进 申请人:天津商学院