挤压与拉拔设备
2
课程结构
第一章 加热设备
第二章 连续铸造设备
第三章 锻压设备
包括锻锤、曲柄压力机、液压机
第四章 挤压与拉拔设备
第五章 轧制设备
第六章 剪切机
第七章 矫直机
3
第四章 挤压与拉拔设备
§ 挤压设备
§ 拉拔设备
4
概述
挤压机的类型及其结构
§ 挤压设备
5
第一节 概述
反挤压正挤压
挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种
断面金属材料的加工方法。
6
挤压机
第一节 概述
7
630吨铜材挤压机
第一节 概述
8
第一节 概述
9
第二节 挤压机的类型及其结构
10
主要部件运动方向与地面平行。
特点:
① 本体和大部分附属设备可布置在地面上。
② 各机构可布置在同一平面,易机械化、自动化。
③ 可制造和安装大型挤压机,制品规格不受限。
④ 运动部件(柱塞、穿孔横梁、挤压筒等)自重加在套筒和导轨面上,易磨损,
某些部件因热膨胀改变位置,挤压机中心、精度会改变。
⑤ 占地面积大。
易产生管材壁厚不均匀，即偏心。
第二节 挤压机的类型及其结构
卧式挤压机
11
棒型挤压机、管棒挤压机. 单动式、复动式.
复动有独立穿孔系统.
棒型: 挤压实心断面；用空心锭或组合模具可挤压空心断面。
挤压方式: 正挤、反挤、联合挤压(可实现正挤或反挤)。
技术特性: 挤压力、穿孔力、挤压杆行程和速度、穿孔针行程和速度、
挤压筒尺寸等。
额定能力: 最大挤压力。常用卧式8～50MN
为了合理使用挤压力、挤压速度、保护挤压工具, 设有主挤压缸和副挤
压缸.
两缸同时工作,为高压力; 只有主缸,则为低压力.
第二节 挤压机的类型及其结构
12
50MN卧式棒型挤压机(无独立穿孔系统)
1-前梁；2-锁键；3-锁键缸；4-压型嘴；5-模座；6-挤压轴；7-挤压筒；
8-动梁；9-主柱塞回程缸；10-主柱塞；11-后梁；12-主缸
第二节 挤压机的类型及其结构
13
50MN卧式棒型挤压机工作过程
1-锭坯；2-挤压筒；3-挤压轴；4-压型嘴；5-锁
键；6-挤压垫片；7-压余
(a)接受热坯→→筒2
向前梁方向移动
(b)→→垫片送至挤轴
中心线(c)→→挤压开
始(d) →→挤压完成、
挤轴稍后撤、锁键5
提起(e)→→轴再次前
进、推出制品和压
余,压型嘴4前移、
将制品和压余拉出
(f)→→筒后撤、取垫
片 (g)→→平台移至分
离剪,切压余(h) →→
锁键下落,机复位(i).
第二节 挤压机的类型及其结构
14
运动、出料与地面垂直，占地面积小,较高厂房和较深地坑。
垂直地面运动，磨损小、部件受热变形均匀，中心不易失调，
管子偏心很小。
常用6～10MN， 生产尺寸不大的管材和空心制品。
带独立穿孔系统、无独立穿孔系统。
后一种挤管须用空心锭。
结构简单、操作方便、机身不高,应用最广泛。
第二节 挤压机的类型及其结构
立式挤压机
15
6MN立式挤压机结构
1-机架;2-主缸;3-主柱塞;4-滑座;5-挤压轴
座;6-挤压轴;7-穿孔针;8-挤压筒;9-回程缸
;10-回程柱塞;11-模具;12-滑架;13-挤压筒
调整装置
特点：
主缸装在整体铸钢机架上部;
滑座(动梁)装在主柱塞下部,沿机架导轨
上下移动;
回程缸柱塞通过横梁和两拉杆与滑座相
连;
滑座上装有工具回转盘,在四个工位分别
装有挤压工具和冲断压余的装置。
第二节 挤压机的类型及其结构
16
带有内置穿孔系统的管材卧式挤压机示意图
1-机架；2-后梁；3-主缸；4-前梁；5-动梁；6-穿孔系统；7-
挤压筒；8-模座
第二节 挤压机的类型及其结构
液压挤压机的本体结构
本体: 机架(前梁、后梁、张力柱)、活动横梁、液压缸、挤
压筒、机座等。
17
前梁: 模架、液压剪、挤压筒移动缸；
后梁: 工作缸、动梁、回程缸及穿孔回程装置；
活动梁: 挤压轴(内置式还装有穿孔缸、穿孔回程缸、穿孔针
等)；
张力柱: 连接前梁和后梁,形成封闭框架,承受全部挤压力；
机座: 支承各部分，提供活动梁和挤压容室滑动滑道。
第二节 挤压机的类型及其结构
18
机架: 承受挤压力的最基本构件.
由机座、横梁、张力柱组成.
（1）机座
前机座、中间机座、后机座对接组成。
后机座：支承后横梁；
中间机座：通过导板支承活动横梁(挤压横梁、穿孔横梁
)；
前机座：支承前横梁。
机架
第二节 挤压机的类型及其结构
19
（2）横梁
后横梁: 固定.
大型挤压机后横梁是单独铸件，是主要受力部件之一。
中、小型挤压机,有时把后横梁和主缸制成一体，以利于加
工和装配。
后横梁用来安装主缸、回程缸、穿孔缸.
前横梁： 由上滑板支承.
可在上滑板上沿轴向滑动；
可由调整上滑板、而相对机座升降移动；
可调整侧向螺钉使它沿机座横向移动。
第二节 挤压机的类型及其结构
20
（3）张力柱
把前、后横梁连接为一体,组成一个刚性框架。
常用: 三柱式、四柱式。
三柱式布置: 正三柱、倒三柱、侧三柱。
倒三柱: 便于更换挤压筒等重型部件；
侧三柱: 便于在侧向张力柱上安装转动式模座。
第二节 挤压机的类型及其结构
预应力机架结构的拉杆及其应力状态
a-内加垫片T形结构;b-外加垫片TT形结构
21
预应力机架预应力机架:: 可克服张力柱机架螺纹连接、易松动的缺点.
用多层叠板拉杆和箱
形压柱代替用螺母紧固
的圆柱形张力柱;
预应力件: 将前、后梁
连成刚性机架.
挤压中周期性应力只
有张力柱结构受力的一
半左右.
挤压力作用下,伸长变
形小,机架刚度较大.
第二节 挤压机的类型及其结构
22
（4）活动横梁
在主柱塞前端，装有挤压轴。
作用：
支承主柱塞外伸部分；
导向: 控制挤压轴位置。
第二节 挤压机的类型及其结构
23
液压缸: 把液压能转换成
机械能
柱塞与缸结构形式：
① 圆柱式柱塞与缸。柱塞只能单
向运动。
② 活塞式柱塞与缸。柱塞可做往
复运动。
③ 阶梯式柱塞与缸。柱塞做单向
运动,主要用于回程缸。
挤压机柱塞与缸的结构形式
a-圆柱式柱塞与缸; b-活塞式柱塞
与缸; c-阶梯式柱塞与缸
第二节 挤压机的类型及其结构
液压缸部件
24
棒型材机: 主缸、回程
缸、挤压筒移动缸；
管材机: 还有穿孔缸和
穿孔回程缸。
主缸: 柱塞式结构；
回程缸: 阶梯式柱塞结构；
辅助机构：活塞式柱塞与缸。如挤压筒的移动缸。
第二节 挤压机的类型及其结构
25
锭坯穿孔。
包括: 穿孔缸、穿孔柱塞、穿孔针、穿孔动梁、
穿孔限位器、调整装置等。
穿孔装置
第二节 挤压机的类型及其结构
形式
① 内置式；
② 后置式；
③ 侧置式。
26
① 内置式
在主柱塞内部，
不需与主柱塞随动
的行程,穿孔行程短。
穿孔缸是运动的，
须采用活动的高压
导管，密封和维护
麻烦。
内置式穿孔系统的卧式挤压机(主缸部分)
1-双作用活塞；2-缸衬；3-拧入针支承的螺
孔；4-密封装置；5-螺母
第二节 挤压机的类型及其结构
27
② 后置式
在挤压机尾部。
穿孔行程：主柱塞行程的随动行程；穿孔针相对于主柱塞
的工作行程。
挤压机总长
增加。
动梁结构简
单，制造、维
修方便。
第二节 挤压机的类型及其结构
后置式穿孔系统的卧式挤压机结构
1-穿孔填充阀;2-穿孔缸尾座;3-穿孔缸;4-穿孔缸柱塞;5-穿孔缸座;6-螺母;7-
穿孔动梁;8-穿孔张力杆;9-穿孔杆;10-主柱塞尾部;11-穿孔调程限位螺母
;12-主柱塞;13-穿孔动梁;14-穿孔针;15-穿孔针支撑;16-穿孔回程柱塞;17-穿
孔回程缸;18-填充阀;19-弯头
28
② 后置式
第二节 挤压机的类型及其结构
29
③ 侧置式
两个穿孔缸。 对称布置在主缸两侧。
结构较紧凑，使
用维护较方便。
在主缸后面尚需
安装主柱塞及穿孔
柱塞的回程缸；
机身也很长。
第二节 挤压机的类型及其结构
侧置式穿孔系统挤压机结构
1-动梁；2-穿孔动梁；3-穿孔杆；4-主柱塞回程缸；5-主柱塞回程缸柱塞；
6-穿孔回程拉杆；7-主回程缸进液通道；8-穿孔回程拉杆横梁；9-主回程柱
塞动梁；10-进液管接头；11-主柱塞回程拉杆；12-穿孔调程限位螺母；13-
穿孔回程缸；14-穿孔柱塞
30
③ 侧置式
第二节 挤压机的类型及其结构
31
卧式挤压机挤压工具装配图
a-挤压棒、型材; b-挤压管材
Ⅰ-三层挤压筒方案；Ⅱ-双
层挤压筒方案
1-挤压筒外套;2-内衬口;3-三
层挤压筒时的外套;4-中衬;5-
内衬(三层时);6-挤压轴;7-挤
压垫片;8-挤压模具;9-模垫
;10-模套;11-模支承;12-模座
;13-穿孔针;14-穿孔支承
包括: 挤压筒、挤压模、挤压轴、穿孔针、垫片等.
第二节 挤压机的类型及其结构
挤压工具
32
概述
管棒材拉拔机
拉线机
§ 拉拔设备
33
拉拔：经拉力，使坯通过模孔，获得与模孔尺寸、形状相同的
制品。
管材、棒材、型材、线材的主要生产方法之一。
工具与设备简单、维护方便，一台设备上可生产多个品种与规格制品
尺寸精确，表面光洁。
管棒型材拉拔机、拉线机。
第一节 概述
Examples of tube-drawing operations, with and without an internal
mandrel. Note that a variety of diameters and wall thicknesses can be
produced from the same initial tube stock (which has been made by other
processes).
34
第一节 概述
35
管棒材拉拔机分类
按拉拔装置不同分类 按同时拉拔的根数分类
链式拉拔机
齿条式拉拔机
带有两侧链带的拉拔机
模子移动式拉拔机
液压传动式拉拔机
连续拉拔矫直机列
圆盘式拉拔机
单线拉拔机
双线拉拔机
三线拉拔机
多线拉拔机
第二节 管棒材拉拔机
36
第二节 管棒材拉拔机
链式拉拔机
操作简单，适应性强；管、棒、型材可在同一台设备上拉拔
单链式拉拔机示意图
1-电动机与减速器；2-主动链轮；3-链条；4-机架；5-挂钩；6-小车；7-
制品；8-从动链轮；9-模座；10-机座；11-固定芯头与芯杆；12-尾架
（1）单链拉拔机
37
床身、移动小车
模座固定在床身上，小车由链条拖动。
拉管时，安装尾架来固定芯杆，芯头装在芯杆上。
第二节 管棒材拉拔机
38
拉拔小车结构
1-撞杆；2-螺帽；3-小钩；4-连杆；5-钳口板牙；6-大钩
第二节 管棒材拉拔机
双链式拉拔机
1-C形架；2-拉拔小车；3-支承梁；4-导轮；5-链
条导轮；6-滑板；7-滚轮；8-分料器
39
第二节 管棒材拉拔机
（2）双链拉拔机
工作机架由许多C形架组成
C形架: 装有两条水平横梁，其
底面支承拉链和小车，侧面装有
小车导轨.
两根链条从两侧连在小车上。
C形架之间下部装有滑料架。
还包括: 受料-分配机构、管子
套芯杆机构、向模孔送管子与芯
杆的机构、制夹头装置。
40
与单链式相比,双链式优点：
① 拉拔中心线与设备一致，拉拔过程平稳,制品尺寸精度、表面质量和
平直度高。
②不需拨料机构, 拉拔后管材从两根链条间空间落下，经倾斜滑板进入
料框或水平机构。
③小车不必挂钩,既可拉拔大规格管材，又可拉拔小管。不会产生因拉
力太小小车挂钩抬不起、或无法脱钩的问题。
④ 取消了小车返回机构和拨料机构，小车没有钩子和与钩子有关的部
件，结构简单、维修容易。
拉拔力已达4MN以上,拉速最高已达190m/min。
向多线、高速、自动化方向发展。
第二节 管棒材拉拔机
41
第二节 管棒材拉拔机
42
联合拉拔机
第二节 管棒材拉拔机
链式拉拔机： 产品质量较低，表面结疤、裂纹、弯曲等。
联合拉拔机：将拉拔、矫直、切断、抛光、探伤组成一个机
列。 大大提高质量和效率。可生产棒材、管材、型材。
（1）联合拉拔机的结构
棒材联合拉拔机: 轧头、预矫直、拉拔、矫直、剪切、抛
光等组成。
43
联合拉拔机示意图
1-放料架；2-轧头机；3-导轮；4-预矫直辊；5-模座；6,7-拉拔小车；8-
主电动机和减速机；9-导路；10-水平矫直辊；11-垂直矫直辊；12-剪切
装置；13-料槽；14-抛光机；15-小车钳口；16-小车中间夹板
第二节 管棒材拉拔机
① 轧头机
相同辊径、带有一系列变断面轧槽的两对辊子组成。
两对辊子分别水平和垂直安装在同一机架。
44
② 预矫直装置
三个固定辊和两个可移动辊，使盘料在进入机列前变直。
③ 拉拔机构
凸轮转动一圈，小车往返一个行程，其距离等于S。
拉拔夹持机构示意图
拉拔机构示意
第二节 管棒材拉拔机
45
第二节 管棒材拉拔机
④ 矫直与剪切机构
矫直机：7个水平辊和6个垂直辊组成。
剪切机构：棒材定尺剪切。
⑤ 抛光机
抛光盘带一定角度，使棒材旋转前进；
抛光速度须大于拉拔速度和矫直速度。
46
抛光机工作示意图
1-立柱；2-夹口板；3-导板；4-固定抛光盘；5-调整抛光盘；6-矫直喇叭
筒；7-固定抛光盘；8-调整抛光盘；9-轴；10-棒材；11-导向板
第二节 管棒材拉拔机
47
（2）联合拉拔机的特点
① 机械化、自动化程度高， 生产周期短。
② 产品质量好。表面粗糙度可达，弯曲度可小
于
③ 设备重量轻，结构紧凑。
④ 矫直部分和抛光部分不易调整，凸轮浸在油中，
运转中难免不漏油。
第二节 管棒材拉拔机
48
第二节 管棒材拉拔机
圆盘拉拔机
最初用来拉小断面棒、型材、空拉毛细管。
近年来, 游动芯头衬拉管材技术成功应用，圆盘拉拔机得到
迅速发展。
具有很高生产效率,产品质量好,成品率高。
衬拉的管材长达数千米，拉拔速度高达2400m/min。
49
圆盘拉拔机示意图
a-卧式；b-正立式；c-倒立式
1-卷筒；2-拉模；3-放料架；4-受料盘
第二节 管棒材拉拔机
50
最适合紫铜、铝等塑性良好的管材.
管子内表面处理困难,不太适于需经常退火、酸洗的高锌黄铜管.
管材除承受拉应力外,在管材接触卷筒瞬间,还受到附加弯曲应力.
为防止拔断, 道次允许变形量应小于直线拔管.
道次变形率和弯曲应力达到一定程度时,引起横断面产生椭圆,使尺
寸精度降低.—主要问题.
用绞盘(卷筒)直径来表示其能力.
绞盘直径为550～2900mm,最大已达3500mm.
拉拔力一般为～.
第二节 管棒材拉拔机
51
为使管子在卷筒上排列成均匀紧密的螺旋状,一般采取两种方法：
① 模座移动法: 将拉模座平行于圆柱形卷筒轴线均匀移动,使管材排列整
齐.
② 压出排管法: 拉模座不动,依靠后一圈管材挤压前一圈管材、逐圈推进
实现排管.
第二节 管棒材拉拔机
卧式、立式.
正立式: 主传动装置在卷筒下部;
倒立式: 主传动装置在卷筒上部. 特点: 利用重力卸下盘卷.
非连续卸料式: 整根管子拉完才能卸料;
连续卸料式: 边拉边卸.
52
铝电信电缆线连续生产线
1-线坯；2,4-模；3,6-感应加热；5-洗净；7-冷却；8-牵引辊；9-卷筒；
10-空冷；11-塑料绝缘；12-张紧辊
线坯拉拔时只通过一个模。
根据卷筒轴配置：立式与卧式。
卧式单模：单头单模和双头单模。
立式单模：单头单模、多头单模。最多可达24头。
第三节 拉线机
单模拉线机
53
单模机结构简单、制造容易,但拉速慢, 6～180m/min，生产
率低,且占地面积大。
粗拉大直径圆线、型线，及短料拉拔，也用于拉制需频繁
退火的线材。
采用了上卷、卸卷连续自动化。
拉线机：动力部分、传动部分、工作部分。
工作部分包括：拉拔绞盘、模座。
绞盘由三部分组成：
中段：拉线部分, 与下段交界处是工件收入位置，此处
直径即为绞盘直径. 是工件直径的50倍。
第三节 拉线机
54
中段长度约是线径的10～40倍。有1/20～1/30的斜度，以便
线材做轴向运动。
上段径比中段略小，也有20～40斜度，堆放线材。
单模拉线机绞盘的结构
第三节 拉线机
55
单模拉线机外形图
1-油箱；2-电机；3-弹性联轴器；4-制动器；5-变速箱；6-联轴节；
7-绞盘；8-下线架；9-模座；10-保险箱
第三节 拉线机
56
又称多次拉线机。
拉拔时，线材连续同时通过多个模，每两模子间有绞盘，
线以一定圈数绕于其上，借以建立起拉拔力。
据拉拔时线与绞盘的运动速度关系，分为滑动式多模连
续拉线机、无滑动式多模连续拉线机。
总加工率大，拉拔速度和自动化程度高。
第三节 拉线机
多模连续拉线机
57
第三节 拉线机
（1）滑动式多模连续拉线机
特点：除最后收线盘外，线与绞盘圆周线速度不等，
存在滑动。
① 圆柱(盘)形连续多模拉线机
据绞盘轴安装位置：立式和卧式。
立式：
绞盘轴垂直安装，模子、绞盘和线都浸在润滑剂中。
一个电动机带动。
拉拔2mm以上线材，拉拔速度～
模、绞盘、线浸在润滑剂中，工作不便，且影响线材拉拔质量。
58
第三节 拉线机
立式圆柱(盘)形绞盘连续多模拉线机
1-坯料卷；2-线；3-模盒；4-绞盘；5-卷筒
59
卧式圆柱形绞盘连续多模拉线机
1-坯料卷；2-模盒；3-绞盘；4-线；5-卷筒
卧式：
绞盘轴线水平,绞盘下部浸在润滑液中,模子由线所带润滑剂进
行润滑。
目前,大多采用向模孔喷注润滑剂的结构。
主要用于生产粗线和异型线。
第三节 拉线机
60
卧式拉线机
第三节 拉线机
61
第三节 拉线机
② 塔形绞盘连续多模拉线机
立式和卧式
卧式: 应用最广泛
主要用于拉细线
据工作层数,可将塔形绞盘分为两级和多级.
据拉拔时作用,，将绞盘分为拉拔绞盘和导向绞盘。
拉拔绞盘使线材拉过模子，也称牵引绞盘;
导向绞盘使线材正确进入下一模孔。
62
卧式塔形绞盘连续多模拉线机
1-模；2-绞盘；3-卷筒；4-线
63
第三节 拉线机
③多头连续多模拉线机
一台机可同时拉几根线、且每根线通过多个模连续拉拔。
滑动式多模连续拉线机特点：
总延伸系数大；
拉拔速度快；
生产率高；
易实现机械化、自动化；
因线材与绞盘间滑动，绞盘易磨损。
主要适用于:
圆断面和异型线材拉制；
承受较大拉力和表面耐磨的低强度金属和合金拉制；
塑性好，总加工率较大的金属和合金拉制；
能承受高速变形的金属和合金拉制。
64
第三节 拉线机
65
（2）无滑动多模连续拉线机
线与绞盘间无相对滑动.
分为储线式和非储线式.
① 储线式无滑动多模连续拉线机
储线式无滑动多模连续拉线机
示意图
1-放线架；2,7-拉线模；3-拉线
绞盘；4-游轮；5-上滑轮；6-
导轮；8-摩擦副
需在绞盘上至少绕上10圈线；
需在绞盘上积蓄更多线圈，以防因延
伸系数和绞盘转速可能发生变化引起绞
盘间秒流量不相适应的情况。
拉拔中，根据拉拔条件，线圈数可自
动增加或减少。
第三节 拉线机
66
线所经路程弯曲、且长，拉速度提高受限, 一般为11m/s左右。
还有一个缺点：拉拔中，线材受扭转。双金属线、扭转敏感的金
属、异型线材质量受影响较大。
用来拉拔钢线、铝线。
双绞盘储线式拉线机
外观图
第三节 拉线机
67
第三节 拉线机
②非储线无滑动多模连续拉线机
拉拔中，不允许任一中间绞盘上有线材积累或减少。
活套式、直线式。
活套式: 相邻两绞盘间设置一活套臂。金属秒流量不平衡时，
可收入或放出少量线，起缓冲作用。
活套臂还是速度控制系统的反馈单元，使速度偏差能被及
时修正。
68
第三节 拉线机
优点:
线材从一绞盘到另一绞盘无扭转；
带有反拉力，模子磨损和线材温升减小。改善表面质量，
可用较高拉速。
缺点:
拉拔粗的高强度钢线时，在张力轮和导向轮上绕线困难；
张力调整范围不大；
调整麻烦；
需采用直流电机,使设备复杂化。
69
第三节 拉线机
绞盘速度自动调节机构工作示意图
1-张力轮；2-平衡杠杆；3-拉力弹簧；4-扇形齿轮；5-
齿轮；6-变阻器；7-挡块
70
直线式:: 线材由拉拔绞盘出来，不经任何张力轮和方向轮，即
进入下一拉模。
线材不可能构成任何活套，消除了线材产生扭曲的可能性；
可拉拔各种异型线, 线受到弯曲次数少；
应用较多。
拉拔粗线、及强度较高线材时，穿模容易；
采用直流电动机驱动，无级调速，自动保持各道次
间金属秒体积流量平衡.宽的调速范围；
第三节 拉线机
71
完！
