斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料的塑性加工技术领域，特别是一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法。
【背景技术】
[0002]传统的冷拉拔金属型材生产大多直接采用拉拔模拉拔，拉拔过程中由于金属型材与拉拔模之间的摩擦系数大，相应阻力也大，因此所需的拉拔力大，拉拔道次也多，而且模具易磨损，寿命低，同时拉拔后的金属型材表面存在划痕和微观裂纹；目前也有少部分厂家在冷拉拔金属型材生产过程中对拉拔模采用水平超声振动激励，即通过对拉拔模采用水平超声振动激励来降低金属型材与拉拔模之间的摩擦系数，但由于拉拔模拉拔金属型材时只产生沿金属型材水平方向的振动，金属型材与拉拔模之间的摩擦系数仍然较大，拉拔后的金属型材表面依然存在微观表面缺陷。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法。
[0004]本发明的技术方案是:一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，在拉拔过程中，通过斜向复合高频振动装置对拉拔模产生沿金属型材水平方向和垂直方向的复合高频振动来降低金属型材与拉拔模之间的摩擦系数。
[0005]拉拔模与拉拔机上的机座模座之间采用弹性连接，拉拔模通过六个弹性连接装置与拉拔机上的机座模座连接。
[0006]复合高频振动装置通过安装板固定在拉拔机床上，复合高频振动装置中的二级变幅杆与拉拔模上的拉拔模模座的端面紧固连接，复合高频振动装置的轴线与拉拔模轴线之间的夹角a为5?15度，由复合高频振动装置中的压电陶瓷换能器产生高频激励频率驱动一级变幅杆进行高频振动，再由一级变幅杆驱动二级变幅杆进行高频振动，从而带动拉拔模进行水平方向和垂直方向的复合高频振动，通过拉拔模水平方向和垂直方向的复合高频振动来降低金属型材与拉拔模之间的摩擦系数。
[0007]所述斜向复合高频振动装置包括压电陶瓷换能器、一级变幅杆及二级变幅杆，压电陶瓷换能器与一级变幅杆连接，一级变幅杆连接的另一端与二级变幅杆连接。
[0008]所述压电陶瓷换能器的高频激励频率为20kHz，经一级变幅杆和二级变幅杆放大后的振幅为50?100 μ m，拉拔速度为150?200mm/s。
[0009]所述拉拔模包括拉拔模模座、内模及压板，拔模模座设有六个螺栓孔，六个螺栓孔均匀分布在拔模模座的圆盘上，内模通过压板及螺钉固定在拉拔模模座的内模孔内。
[0010]所述弹性连接装置包括双头螺柱、第一串联碟簧、第二串联碟簧、碟簧垫圈、平垫圈及螺母，第一串联碟簧为两个碟簧，安装在拉拔模模座与机座模座之间，第二串联碟簧为两个碟簧，安装在拉拔模模座与碟簧垫圈之间。
[0011]本发明与现有技术相比具有如下特点:
本发明通过斜向复合高频振动装置使拉拔模产生水平方向和垂直方向的复合高频振动，大大降低了拉拔力的能耗，减少了拉拔道次，同时提高了拉拔模的寿命和使用效率，拉拔后的型材微观表面形貌几乎无缺陷。
[0012]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明的详细结构作进一步描述。
【附图说明】
[0013]附图1为采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的示意图；
附图2为复合高频振动装置的结构示意图；
附图3为拉拔模的结构示意图；
附图4为附图3中的左视图；
附图5为弹性连接装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，在拉拔过程中，通过斜向复合高频振动装置I对拉拔模产3生沿金属型材6水平方向和垂直方向的复合高频振动来降低金属型材6与拉拔模3之间的摩擦系数。
[0015]拉拔模3与拉拔机上的机座模座4之间采用弹性连接，拉拔模3通过六个弹性连接装置2与拉拔机上的机座模座4连接。
[0016]复合高频振动装置I通过安装板5固定在拉拔机上，复合高频振动装置I中的二级变幅杆3-3与拉拔模3上的拉拔模模座3-3的端面紧固连接，复合高频振动装置I的轴线与拉拔模3轴线之间的夹角a为5?15度，由复合高频振动装置I中的压电陶瓷换能器1-1产生高频激励频率驱动一级变幅杆1-2进行高频振动，再由一级变幅杆1-2驱动二级变幅杆1-3进行高频振动，从而带动拉拔模3进行水平方向和垂直方向的复合高频振动，通过拉拔模3水平方向和垂直方向的复合高频振动来降低金属型材6与拉拔模3之间的摩擦系数。
[0017]所述斜向复合高频振动装置I包括压电陶瓷换能器1-1、一级变幅杆1-2及二级变幅杆1-3，压电陶瓷换能器1-1与一级变幅杆1-2连接，一级变幅杆1-2连接的另一端与二级变幅杆1-3连接。
[0018]所述压电陶瓷换能器1-1的高频激励频率为20kHz，经一级变幅杆1_2和二级变幅杆1-3放大后的振幅为50?100 μ m，拉拔速度为150?200mm/s。
[0019]所述拉拔模3包括拉拔模模座3-1、内模3-2及压板3_3，拔模模座3_1设有六个螺栓孔3-1-1，六个螺栓孔3-1-1均匀分布在拔模模座3-1的圆盘上，内模3-2通过压板3_3及螺钉固定在拉拔模模座3-1的内模孔内。
[0020]所述弹性连接装置2包括双头螺柱2-1、第一串联碟簧2-2、第二串联碟簧2_3、碟簧垫圈2-4、平垫圈2-5及螺母2-6，第一串联碟簧2-2为两个碟簧，安装在拉拔模模座3_1与机座模座4之间，第二串联碟簧2-3为两个碟簧，安装在拉拔模模座3-1与碟簧垫圈2-4之间。
[0021]拉拔过程中，金属型材6末端轧扁形成夹头6-1，通过拉拔机夹持器夹紧夹头6-1进行拉拔，由于复合高频振动装置I与拉拔模3呈一定斜角，拉拔模3出现复合振动形式，在对金属型材6的拉拔过程中，拉拔模3同时具有水平高频振动和垂直高频振动的优势，其拉拔力大大减小，金属型材6与拉拔模3的摩擦系数明显下降，还提高了模具的寿命和使用效率，减少了拉拔道次，同时拉拔后金属型材6微观表面形貌几乎无缺陷。
[0022]本实施例选用两种规格型号的钢材进行拉拔:
一、拉拔直径20mm的lCrl8Ni9Ti圆钢，拉拔模3定径尺寸为15.8mm，拉拔速度为150mm/s，压电陶瓷换能器1-1的高频激励频率为20kHz，经两级变幅后振幅为70?100 μπι，拉拔力为72000Ν。
[0023]经过试验测试，拉拔力为无高频振动激励的常规拉拔力的60%左右，水平高频振动激励拉拔力的78%左右，垂直高频振动激励拉拔力的68%左右，拉拔后直径公差在0.02mm以内。
[0024]二、拉拔直径20mm的45#圆钢，拉拔模3定径尺寸为15.8mm，拉拔速度为200 mm/s，压电陶瓷换能器1-1的高频激励频率为20kHz，经两级变幅后振幅为50?70 μ m，拉拔力为 63000N。
[0025]经过试验测试，拉拔力为无高频振动激励的常规拉拔力的65%左右，水平高频振动激励拉拔力的78%左右，垂直高频振动激励拉拔力的68%左右，拉拔后直径公差在0.0Imm以内。
【主权项】
1.一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，其特征是:在拉拔过程中，通过斜向复合高频振动装置对拉拔模产生沿金属型材水平方向和垂直方向的复合高频振动来降低金属型材与拉拔模之间的摩擦系数。
2.根据权利要求1所述的一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，其特征是:拉拔模与拉拔机上的机座模座之间采用弹性连接，拉拔模通过六个弹性连接装置与拉拔机上的机座模座连接； 复合高频振动装置通过安装板固定在拉拔机床上，复合高频振动装置中的二级变幅杆与拉拔模上的拉拔模模座的端面紧固连接，复合高频振动装置的轴线与拉拔模轴线之间的夹角a为5?15度，由复合高频振动装置中的压电陶瓷换能器产生高频激励频率驱动一级变幅杆进行高频振动，再由一级变幅杆驱动二级变幅杆进行高频振动，从而带动拉拔模进行水平方向和垂直方向的复合高频振动。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，其特征是:所述压电陶瓷换能器的高频激励频率为20kHz，经一级变幅杆和二级变幅杆放大后的振幅为50?100 μ m，拉拔速度为150?200mm/s。
4.根据权利要求1或2所述的一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，其特征是:所述斜向复合高频振动装置包括压电陶瓷换能器、一级变幅杆及二级变幅杆，压电陶瓷换能器与一级变幅杆连接，一级变幅杆连接的另一端与二级变幅杆连接； 所述拉拔模包括拉拔模模座、内模及压板，拔模模座设有六个螺栓孔，六个螺栓孔均匀分布在拔模模座的圆盘上，内模通过压板及螺钉固定在拉拔模模座的内模孔内； 所述弹性连接装置包括双头螺柱、第一串联碟簧、第二串联碟簧、碟簧垫圈、平垫圈及螺母，第一串联碟簧为两个碟簧，安装在拉拔模模座与机座模座之间，第二串联碟簧为两个碟簧，安装在拉拔模模座与碟簧垫圈之间。
5.根据权利要求3所述的一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，其特征是:所述斜向复合高频振动装置包括压电陶瓷换能器、一级变幅杆及二级变幅杆，压电陶瓷换能器与一级变幅杆连接，一级变幅杆连接的另一端与二级变幅杆连接； 所述拉拔模包括拉拔模模座、内模及压板，拔模模座设有六个螺栓孔，六个螺栓孔均匀分布在拔模模座的圆盘上，内模通过压板及螺钉固定在拉拔模模座的内模孔内； 所述弹性连接装置包括双头螺柱、第一串联碟簧、第二串联碟簧、碟簧垫圈、平垫圈及螺母，第一串联碟簧为两个碟簧，安装在拉拔模模座与机座模座之间，第二串联碟簧为两个碟簧，安装在拉拔模模座与碟簧垫圈之间。
【专利摘要】一种采用斜向复合高频振动拉拔金属型材的方法，在拉拔过程中，通过斜向复合高频振动装置对拉拔模产生沿金属型材水平方向和垂直方向的复合高频振动来降低金属型材与拉拔模之间的摩擦系数。拉拔模与拉拔机上的机座模座之间采用弹性连接，复合高频振动装置通过安装板固定在拉拔机床上，复合高频振动装置中的二级变幅杆与拉拔模上的拉拔模模座的端面紧固连接，复合高频振动装置的轴线与拉拔模轴线之间的夹角a为5～15度，由复合高频振动装置中的压电陶瓷换能器产生高频激励频率驱动一级变幅杆进行高频振动，再由一级变幅杆驱动二级变幅杆进行高频振动，从而带动拉拔模进行水平方向和垂直方向的复合高频振动。
【IPC分类】B21C1-02, B06B1-06
【公开号】CN104772354
【申请号】CN201510198595
【发明人】周炬, 苏金英, 胡良斌, 焦铬
【申请人】南华大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月24日