Excel电子表格快捷编制拉丝工艺

康 骋

（广西柳钢实业有限公司，广西 柳州 545002）

1 前言

拉拔作为金属压力加工的一种方法被广泛用于金属制品行业，是线材生产、线材绳生产不可或缺的重要工序。对于中小金属制品加工企业，一般不具备昂贵的设计开发系统，在此借助Excel电子表格进行拉丝工艺设计，具有投入成本低即可实现计算便捷、使用方便，且易掌握之显著特点。

借助Excel电子表格中设计说明书上大量的数据可持续保存，因此只要在此基础上进行相应的参数调整就能够的到新的数据，形成一个崭新的设计，减少了繁琐的计算工作时间和工作强度，实现计算便捷性。利用Excel电子表格能够降低计算量，并且能够大量的进行运算，这种方法在柳钢实业公司金属制品生产实际中得到应用。

2 利用Excel电子表格拉丝工艺设计应用

1）根据塑性变形原理，线材拉拔过过程中金属总体积保持不变，故从物理角度看，线材拉拔过程其实就是金属材料的体积在分配的过程，表现为随着线材横截面积的逐渐减小其长度逐渐增大。专业教科书对线材拉拔时的变形程度的描述：（1）延伸系数，又称拉伸系数，它是指线材拉拔后的长度（Lk）与原始长度（L0）之比。通常用μ表示。（2）压缩率，又称截面减缩率或减面率，通常用Q表示，它是指线材拉拔后截面积（Fk）减小的绝对量（压缩量）与拉拔前线材截面积（F0）之比；（3）延伸率，又称伸长率，它是指线材拉拔后的绝对伸长与原始长度之比。通常用δ表示；（4）截面减缩系数，它是指线材拉拔后横截面积与拉拔前横截面积之比。

基于线材拉拔过程金属总体积不变原理，μ、Q、δ、ψ之间可以互相转换。

表示线材拉拔变形程度最常用的却是压缩率，线材连续拉拔，经过一道拉拔，则一次产生一次变形，即产生一次压缩率，通常称其为道次压缩率或部分压缩率形，本文用q表示，qi为线材连续拉拔对应第i道的道次压缩率，如果连续拉拔每道次压缩率相等，则该压缩率被称谓平均部分压缩率，本文用q均表示。将多道次累计变形用一个压缩率表示，该压缩率称谓总变形，本文用Q总表示。将直径d0线材经过k道连续拉拔至dk，当变形程度采用线材直径表示时，根据相关定义 则有：

qi与Q总、q均与Q总有如下关系式：

2）进行拉丝工艺设计数学建模，根据μ定义有。

对（5）式、（6）两边取自然对数有

在此定义延伸系数的自然对数为“建模伸长”，并用ε表示，即：

故有：

ε和q有如下关系式

根据u定义得：

前面分析了按照常规方法编制线材连续拉拔工艺，需要多次重复计算。采用“建模伸长”表示线材拉拔变形程度的话，从（10）式看，这时连续拉拔总变形程度在数值上等于各道次变形程度数值之代数和，由于采用对的加法运算，相对采用压缩率编制线材连续拉拔工艺就简化了许多。

2.3 应用说明

以d0、dK数值依次为10mm、2.00mm，k取12为例，如何利用Excel表格完成线材连续拉拔的工艺计算。将相关计算公式、d0、dK、k及其他需要的运算项目列入Excel表格。

根据d0、dK求得：

初定

则：

根据（9）式求得：

根据（10）式求得：

由εmin（10）式求得qmin：

（经实际对照qmax、qmin大小合适。）

根据dK、εi根据（13）式从出线方向求得道次线径di。

由εi根据（12）式求得道次压缩率qi。

如果需要减少拉拔道次，如k取10，在相应Excel中删除2行并将与i等10对应的di得修改为2.00，则自动得到新的工艺路线。

由于相关计算是在数学建模基础上借助计算机完成，进出线径、拉拔道次可以任意设置，只需根据已有经验，修改qmax直至认为qmin、qmax均合适即可得到连续拉拔工艺路线。

可见，利用Excel电子表格编制线材连续拉拔工艺的思路和方法具有通用性，方便得到新的工艺路线。

3 结论

1）用压缩率表示线材拉拔变形程度虽然相对常用，其设计基于道次压缩率之和等于拉拔道次与平均道次压缩率之积的线材连续拉拔工艺路线制定方法，拉拔道次越多越费时，可见通常的工艺设计人工计算编制效率低。

2）通过数学建模，将数学建模和相关计算公式（参数）植入Excel表格，即可便捷编制线材连续拉拔工艺，具有速度快、易掌握之显著特点。

3）由柳钢自主研发的帘线钢盘条（5.5毫米），经柳钢实业桂龙金属制品厂通过大拉、中拉两次拉拔成1.6毫米的钢丝，再通过热处理炉及水箱拉丝机成功拉拔单丝直径0.3毫米的帘线钢丝，总变形率高达99.7%，达到国内领先水平，是广西工业线材产品生产方面的一次突破。