CN111330988A - 一种黄铜棒连续挤出的加工工艺以及加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄铜棒连续挤出的加工工艺以及加工设备，属于黄铜棒生产加工技术领域，其技术方案要点是该加工设备包括依次连接设置的卷绕有黄铜棒材坯料的放线盘、对黄铜棒材坯料进行牵引的送料装置、对黄铜棒材坯料进行加热的加热装置、对加热后的黄铜棒材坯料进行挤压挤出以形成成品黄铜棒的连续挤出机、对成品黄铜棒进行传送的输送装置、对成品黄铜棒的长度进行测量的检测装置以及对成品黄铜棒进行卷绕的收排线机。本发明可将8‑30mm的黄铜棒材坯料加工成2‑120mm的成品黄铜棒，并且相对于现有技术而言,能有效的提高了成品黄铜棒的机械性能以及生产效率。

Description

一种黄铜棒连续挤出的加工工艺以及加工设备

技术领域

本发明属于黄铜棒生产加工技术领域，尤其涉及一种黄铜棒连续挤出的加工工艺以及加工设备。

背景技术

黄铜棒是一种采用铜以及锌的合金制造出的棒状物体，不同领域所需的黄铜棒原料的规格(直径)也不相同。

传统的是采用卧式挤出机进行生产，将黄铜棒坯料加热后进行挤压，并且只能用比挤出成品规格大的坯料来挤，挤压比最小要达到20％以上，如要挤直径50mm的铜棒，需要坯料直径在120mm左右，另外因传统卧式挤压机挤压坯料的局限性，对于大棒的挤出成品长度的限制，使得整个成材率低；挤小规格盘圆棒材因挤压坯料的限制，两盘圆铜棒都要使用对接机把两个相同规格的铜棒尾首进行对接后才能用于后续的连续压延加工，这种对接点后续加工后靠肉眼是分别不出来的，对以后成品铜棒这对接点的产品就是质量隐患点。

现如今紫铜棒、排的生产基本都采用连续挤出装置进行生产，工艺比较成熟；然而对于铅黄铜的连续挤压产品还存在机械性能不好，晶粒大小不均匀，产品内部缺陷多等工艺技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对于上述存在的问题，提供一种能对黄铜棒坯料进行连续挤出的加工工艺以及加工设备，能够有效的提高挤压产品的机械性能以及生产效率。

本发明的目的是这样实现的：一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其中，所述加工设备包括依次连接设置的卷绕有黄铜棒坯料的放线盘、对黄铜棒坯料进行牵引的送料装置、对黄铜棒坯料进行加热的加热装置、对加热后的黄铜棒坯料进行挤压挤出以形成成品黄铜棒的连续挤出机、对成品黄铜棒进行传送的输送装置、对成品黄铜棒的长度进行测量的检测装置以及对成品黄铜棒进行卷绕的收排线机。

通过采用上述技术方案，将黄铜棒坯料先经过送料装置进行拉伸、拉直，然后送入到加热装置内进行升温加热，然后再由连续挤出机对其进行压实、挤压以及挤出，并送入到输送装置上，再然后由检测装置对成品黄铜棒的长度进行测量，最后通过收排线机对成品黄铜棒进行收卷。

本发明进一步设置为：所述连续挤出机包括主轴、设置于主轴上的挤压轮、设置于挤压轮上方用以压紧黄铜棒坯料的压实轮、设置于挤压轮左侧下方的刮刀、设置于挤压轮右侧的挤压靴座、驱动驱动主轴转动的第一电机以及控制第一电机运行状态的控制器，所述刮刀靠近所述挤压轮2mm-3mm处设置，所述挤压靴座上有两端贯穿且其中一端开口正对于所述挤压轮的腔体，所述腔体上有紧靠于所述挤压轮设置的导料板、位于所述导料板下方的挤压模具以及位于挤压模具进料口处的挡料块。

通过采用上述技术方案，控制器通过控制第一电机转动来带动主轴转动，进而带动挤压轮转动，挤压轮的左侧为进料口，右侧为出料口，受热后的黄铜棒坯料从挤压轮的左侧进入，并在挤压轮和压实轮的作用下挤压成片状，然后经过导料板,随后从挡料块上方进入到挤压模具内,最终挤出成型；这一过程中，由于加热后的黄铜棒坯料表面会形成一层氧化物，挤压成片状后该氧化物会粘附在挤压轮的轮槽上,为避免挤压轮转动一圈后,后续进入到挤压轮上的黄铜棒坯料与挤压轮上的氧化物相接处,挤压时将黄铜棒坯料与氧化物挤压成一体,导致片状的黄铜内部有氧化夹层以及错层，因此在挤压轮的左侧下方设置刮刀，并且刮刀离挤压轮的距离为2mm-3mm，通过刮刀以将残留在挤压轮上的氧化物刮除。

本发明进一步设置为：所述挡料块包括座体和设置于座体侧壁上的挡料体，所述挡料体包括导流部以及设置于导流部上方的限位部，所述导流部的上端面形成第一导流面，所述限位部的上端面与所述座体的上端面齐平并形成第二导流面，所述限位部的侧面形成用于切割挤压后黄铜棒上紧贴于挤压轮的一端的氧化层的切面，所述切面为倾斜状，且所述切面的上端靠近所述座体，其下端远离所述座体。

通过采用上述技术方案，挤压成片状的黄铜其下端面会有一层氧化物，大部分氧化物会粘附在挤压轮上，但还是有小部分会与片状的黄铜一同进入到挤压模具内，从而会导致生产出的成品黄铜棒存在晶粒大小不均匀的现象，进而无法提高成品黄铜棒的机械性能。因此本发明将挡料块进行改进，使其具有刮除杂质的作用，在片状的黄铜前移到挡料块上后，先在挡料块的第一导流面上进行移动，当其端部到达限位部时，限位部侧端的切面会将片状的黄铜的下表面所残留的氧化层刮除,刮除后的片状黄铜再从第二导流面上进入到挤压模具内，最后挤出成型，提高了成品黄铜棒的机械性能。

本发明进一步设置为：所述送料装置包括工作台以及设置于工作台上的导向辊组和牵引辊组；所述导向辊组包括沿竖直方向设置的两个托辊；所述牵引辊组包括第三安装座和上下设置于第三安装座上的上、下牵引辊以及动力装置，所述第三安装座上有沿竖直方向滑动以靠近或远离所述下牵引辊的第三滑动座，所述上牵引辊设置于所述第三滑动座上，所述动力装置包括第二电机、气缸以及传动杆，所述第二电机的输出轴通过联轴器与所述下牵引辊相连，且所述第二电机的控制线连接于所述控制器上，所述气缸竖直设置且活塞杆朝上，所述传动杆水平设置且端部固定于所述活塞杆端部，其另一端固定于所述第三滑动座的侧端。

通过采用上述技术方案，气缸上的活塞杆收缩时，会带动传动杆下移，传动杆带动第三滑动座下移，进而使得上牵引辊与下牵引辊将黄铜棒坯料夹紧，然后由控制器控制第二电机转动，第二电机带动下牵引辊转动，从而对黄铜棒坯料进行牵引。

本发明进一步设置为：所述控制器包括温度监测装置，位于所述连续挤出机进料口处以对加热后的黄铜棒坯料进行实时温度检测并将温度信号加以处理后发送给第一PLC中控单元；第一PLC中控单元，用于接收温度监测装置的温度信号并通过偏差值控制向变频器输出的电压信号；变频器，通过第一PLC中控单元所发送的电压信号来分别调节所述第一电机以及第二电机的转速；其中所述变频器有两个，变频器一输出端连接于所述第一电机上，变频器二输出端连接于所述第二电机上；

所述控制器控制方法如下，设定黄铜棒坯料所需的最大加热温度为T_Max、最小加热温度为T_Min；第一PLC中控单元所预设的温度为ΔT；第二电机牵引黄铜棒坯料经过加热装置加热并出料后，温度检测装置检测出的黄铜棒坯料的温度为T′；其中，

当T_Min≤T′＜ΔT时，第一PLC中控单元减小向变频器一以及变频器二输出的电压信号，以逐渐降低第一电机以及第二电机的转速；至T′＝ΔT后，控制第一电机以及第二电机匀速转动；

当ΔT＜T′≤T_Max时，第一PLC中控单元增大向变频器一以及变频器二输出的电压信号，以逐渐提高第一电机以及第二电机的转速；至T′＝ΔT后，控制第一电机以及第二电机匀速转动。

通过采用上述的技术方案：对于挤压黄铜棒而言，需要使坯料达到其热锻温度才能提高挤压产品的各项机械性能；温度适中，则应变量大，即可挤压出直径更为细小的黄铜丝或挤压出直径更为粗大的黄铜棒，反之，温度过大或过小，应变量减小，则只能挤压出相对较粗的黄铜丝或黄铜棒，若超出挤压范围，则会使加工出的黄铜棒的晶粒大小不均匀，加工出的黄铜丝容易断裂；对此需要对黄铜棒坯料的加热温度严格控制，通过调整黄铜棒坯料的牵引速度，从而改变其加热时间，进而达到控制温度的目的。

通过温度监测装置来实时检测加热后的黄铜棒坯料的温度，并且将温度信号处理后发送给第一PLC中控单元，第一PLC中控单元将接收的温度信号和预设的温度值做比较，利用PID控制原理，通过偏差值来控制输出电压信号，并将信号发送给变频器二，由变频器二来控制第二电机转速，进而控制黄铜棒坯料的牵引速度，其中在保障质量的前提下提高连续挤出机的挤出效率，对此可通过实时调节黄铜棒坯料挤压挤出的速度，从而达到目的，其中牵引速度与挤压挤出速度是成正比的关系，牵引速度高了，单位时间进入到连续挤出机内的黄铜棒的量也就增大了，此时通过变频器一来提高第一电机的转速，即可提高挤压挤出效率；反之牵引速度低了，相应的必须得降低挤压挤出速度，以保障黄铜棒坯料挤出质量，避免使成品黄铜棒出现断裂或内部金相组织受到破坏。

当T_Min≤T′＜ΔT时，表明此时黄铜棒坯料的温度较低，此时需要主动的降低第二电机的转速，被动的降低第一电机的转速，以提高黄铜棒坯料的加热时间以及保障黄铜棒坯料挤出质量；当T′＝ΔT时；表明此时黄铜棒坯料的温度达到合适，此时不需要调整第二电机以及第一电机的转速；当ΔT＜T′≤T_Max时，表明此时黄铜棒坯料的温度较高，此时需要主动的提高第二电机的转速，被动的提高第一电机的转速，以减少黄铜棒坯料的加热时间以及提高黄铜棒坯料的挤出效率。

本发明进一步设置为：T_Min＝580℃；T_Max＝630℃；ΔT＝600℃-610℃。

通过采用上述的技术方案：经过大量实验后发现黄铜棒坯料的加热温度在580℃-630℃的范围内时，所生产的成品黄铜棒的各项机械性能良好；尤其是在600℃-610℃时所生产的成品黄铜棒的各项机械性达到最优，对此，本发明率将第一PLC中控单元中预设的阈值范围设置在600℃-610℃。

本发明进一步设置为：所述送料装置还包括设置于所述工作台上的水平矫正辊组以及竖直矫正辊组，所述水平矫正辊组包括第一安装座以及水平设置于第一安装座上的两个前辊轮和三个后辊轮，且两所述前辊轮的排列方向与三个所述后辊轮的排列方向一致，所述第一安装座上还设置有沿一定角度方向滑动以靠近或远离所述后辊轮的第一滑动座，所述前辊轮设置于所述第一滑动座上，所述水平矫正辊组还包括驱动所述第一滑动座移动的第一液压驱动装置；

所述竖直矫正辊组包括第二安装座以及竖直设置于第二安装座上的两个上辊轮和三个下辊轮，且两所述上辊轮的排列方向与三个所述下辊轮的排列方向一致，所述第二安装座上还设置有沿一定角度方向滑动以靠近或远离所述下辊轮的第二滑动座，所述上辊轮设置于所述第二滑动座上，所述竖直矫正辊组还包括驱动所述第二滑动座移动的第二液压驱动装置。

通过采用上述的技术方案：由于黄铜棒坯料是卷绕状态，对此需要对其进行矫正后再加热，先通过水平矫正辊组对黄铜棒坯料进行横向矫正，然后再采用竖直矫正辊组对黄铜棒坯料进行竖向矫正，从而保障进入到加热装置内的黄铜棒坯料为拉直的状态；通过第一液压驱动装置来调节两个前辊轮与三个后辊轮之间的间距，以横向挤压黄铜棒坯料，随后再通过第二液压驱动装置来调节两个上辊轮和三个下辊轮之间的间距，以竖向挤压黄铜棒坯料，从而达到挤压矫正的目的。

本发明进一步设置为：所述加热装置包括预热炉以及感应加热器，所述感应加热器包括玻璃管、卷绕于玻璃管上的空心铜管以及对空心铜管输入中、高频交流电压的电源，所述玻璃管的前端设置于所述预热炉的出料口上，所述玻璃管的后端设置于所述连续挤出机的进料口处。

通过采用上述的技术方案：预热炉是采用燃烧气体的方式对黄铜棒坯料进行升温加热的，黄铜棒坯料先通过预热炉预热后，再由感应加热器进行进一步的加热，不仅能够快速的将黄铜棒坯料表面的温度加热到挤压温度，而且还不会破坏其内部的力学性能。

本发明进一步设置为：所述加工装置还包括设置于所述连续挤出机进料口处的切断装置，所述切断装置包括两侧贯穿的固定座、设置于固定座内的转轴、位于固定座内且固定在转轴上的切刀以及位于座体外且与转轴端部固定连接的手摇轮，所述固定座其中一开口端与所述加热装置出料口相连，另一开口端正对于所述挤压轮，所述切刀呈凸轮状，且所述切刀的刀刃位于突出部位的端部。

通过采用上述的技术方案：加热后的黄铜棒坯料从感应加热器出口排出后,穿过固定座进入到挤压轮内,其中黄铜棒坯料是从切刀上端的弧形刀背上通过的；转动手摇轮,切刀也跟随转动,此时切刀上的刀刃抵触在黄铜棒坯料上,然后继续转动手摇轮,可将黄铜棒坯料切断。

一种采用上述加工装置的黄铜棒连续挤出加工工艺，将黄铜棒坯料加热后进行挤压以生产出细或者粗的成品黄铜棒，其特征在于：所述黄铜棒坯料的直径为8mm-30mm，所述成品黄铜棒的直径为2mm-120mm，该生产步骤具体如下，

1)进货检验：每批料棒材坯料进货后需检查材料的批号以及质保书，抽样检测原料的力学性能、硬度、尺寸以及外观；

2)牵引矫正：对卷绕的黄铜棒坯料进行矫正后，再牵引至下道工序；

3)预加热：采用气体或者电热设备对黄铜棒坯料进行预加热，其中预加热的温度为500℃；

4)加热：对预加热后的黄铜棒坯料进行二次加热，加热温度为580-630℃；

5)挤压：将加热后的黄铜棒坯料送入连续挤出机内进行挤压并从挤压模具中挤出从而形成成品黄铜棒；

6)成品检测：对成品黄铜棒的外观进行检测，观察黄铜棒表面的是否存留氧化层；

7)长度测量：通过输送台对成品黄铜棒进行引导，并由测量仪对成品黄铜棒进行长度测量。

8)收卷：对于加工出较长的成品黄铜棒采用收排线机进行卷绕。

本发明的有益效果是：1、由于加热后的黄铜棒坯料表面会形成一层氧化物，挤压成片状后该氧化物会粘附在挤压轮的轮槽上,为避免挤压轮转动一圈后,后续进入到挤压轮上的黄铜棒坯料与挤压轮上的氧化物相接处,挤压时将黄铜棒坯料与氧化物挤压成一体,导致片状的黄铜内部有氧化夹层以及错层，因此在挤压轮的左侧下方设置刮刀，并且刮刀离挤压轮的距离为2mm-3mm，通过刮刀以将残留在挤压轮上的氧化物刮除。2、对于挤压黄铜棒而言，需要使坯料达到其热锻温度才能提高挤压产品的各项机械性能，温度过小，会使加工出的产品的晶粒大小不均匀；温度过高，则会使加工出的产品出现断裂的问题，对此需要对黄铜棒坯料的加热温度严格控制，通过调整黄铜棒坯料的牵引速度，从而改变其加热时间，进而达到控制温度的目的；当T_Min≤T′＜ΔT时，表明此时黄铜棒坯料的温度较低，此时需要主动的降低第二电机的转速，被动的降低第一电机的转速，以提高黄铜棒坯料的加热时间以及保障黄铜棒坯料挤出质量；当T′＝ΔT时；表明此时黄铜棒坯料的温度达到合适，此时不需要调整第二电机以及第一电机的转速；当ΔT＜T′≤T_Max时，表明此时黄铜棒坯料的温度较高，此时需要主动的提高第二电机的转速，被动的提高第一电机的转速，以减少黄铜棒坯料的加热时间以及提高黄铜棒坯料的挤出效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明送料装置的俯视结构示意图；

图3是本发明送料装置的主视结构示意图；

图4是本发明黄铜棒坯料的矫正曲线图；

图5是本发明水平矫正辊组对黄铜棒坯料的矫正示意图；

图6是本发明矫直检测器的结构原理示意图；

图7是本发明矫直检测器的控制流程示意图；

图8是本发明加热装置的结构示意图；

图9是本发明切断装置的结构示意图；

图10是本发明连续挤出机的内部结构示意图；

图11是本发明挤压模具的结构示意图；

图12是本发明挡料块的结构示意图；

图13是本发明控制器的结构原理示意图：

图中附图标记为：10、放线盘；20、送料装置；21、工作台；211、第一安装座；212、第二安装座；213、第三安装座；214、第一滑动座；215、第二滑动座；216、第三滑动座；22、导向辊组；221、托辊；23、水平矫正辊组；231、前辊轮；232、后辊轮；24、竖直矫正辊组；241、上辊轮；242、下辊轮；25、牵引辊组；251、上牵引辊；252、下牵引辊；26、动力装置；261、第二电机；262、气缸；263、传动杆；27、第一液压驱动装置；28、第二液压驱动装置；30、加热装置；31、预热炉；32、感应加热器；321、玻璃管；322、空心铜管；40、切断装置；41、固定座；42、转轴；43、切刀；431、刀刃；44、手摇轮；50、连续挤出机；51、主轴；52、挤压轮；53、压实轮；54、刮刀；55、挤压靴座；56、腔体；57、导料板；58、挤压模具；59、挡料块；591、座体；5911、第二导流面；5912、第一废料导流面；592、挡料体；5921、导流部；5922、第一导流面；5923、第二废料导流面；5924、限位部；5925、切面；60、输送装置；70、检测装置；80、收排线机。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

一种黄铜棒连续挤出加工工艺，将黄铜棒坯料加热后进行挤压以生产出细或者粗的成品黄铜棒，其特征在于：所述黄铜棒坯料的直径为8mm-30mm，所述成品黄铜棒的直径为2mm-120mm，该生产步骤具体如下，

1)进货检验：每批料棒材坯料进货后需检查材料的批号以及质保书，抽样检测原料的力学性能、硬度、尺寸以及外观；

2)牵引矫正：对卷绕的黄铜棒坯料进行矫正后，再牵引至下道工序；

3)预加热：采用气体或者电热设备对黄铜棒坯料进行预加热，其中预加热的温度为500℃；

4)加热：对预加热后的黄铜棒坯料进行二次加热，加热温度为580-630℃；

5)挤压：将加热后的黄铜棒坯料送入连续挤出机内进行挤压并从挤压模具中挤出从而形成成品黄铜棒；

6)成品检测：对成品黄铜棒的外观进行检测，观察黄铜棒表面的是否存留氧化层；

7)长度测量：通过输送台对成品黄铜棒进行引导，并由测量仪对成品黄铜棒进行长度测量。

8)收卷：对于加工出较长的成品黄铜棒采用收排线机进行卷绕。

如图1所示，一种用于上述黄铜棒连续挤出加工工艺的加工设备，其中，加工设备包括依次连接设置的卷绕有黄铜棒坯料的放线盘10、对黄铜棒坯料进行牵引的送料装置20、对黄铜棒坯料进行加热的加热装置30、对加热后的黄铜棒坯料进行挤压挤出以形成成品黄铜棒的连续挤出机50、对成品黄铜棒进行传送的输送装置60、对成品黄铜棒的长度进行测量的检测装置70以及对成品黄铜棒进行卷绕的收排线机80。

将黄铜棒坯料先经过送料装置20进行拉伸、拉直，然后送入到加热装置30内进行升温加热，然后再由连续挤出机50对其进行压实、挤压以及挤出，并送入到输送装置60上，再然后由检测装置70对成品黄铜棒的长度进行测量，最后通过收排线机80对成品黄铜棒进行收卷。

如图2、图3所示，送料装置20包括工作台21以及设置于工作台21上的导向辊组22，导向辊组22包括沿竖直方向设置的两个托辊221；

水平矫正辊组23，水平矫正辊组23包括第一安装座211以及水平设置于第一安装座211上的两个前辊轮231和三个后辊轮232，且两前辊轮231的排列方向与三个后辊轮232的排列方向一致，第一安装座211上还设置有沿一定角度方向滑动以靠近或远离后辊轮232的第一滑动座214，前辊轮231设置于第一滑动座214上，水平矫正辊组23还包括驱动第一滑动座214移动的第一液压驱动装置27；

竖直矫正辊组24，竖直矫正辊组24包括第二安装座212以及竖直设置于第二安装座212上的两个上辊轮241和三个下辊轮242，且两上辊轮241的排列方向与三个下辊轮242的排列方向一致，第二安装座212上还设置有沿一定角度方向滑动以靠近或远离下辊轮242的第二滑动座215，上辊轮241设置于第二滑动座215上，竖直矫正辊组24还包括驱动第二滑动座215移动的第二液压驱动装置28；

以及牵引辊组25；牵引辊组25包括第三安装座213和上下设置于第三安装座213上的上、下牵引辊252以及动力装置26，第三安装座213上有沿竖直方向滑动以靠近或远离下牵引辊252的第三滑动座216，上牵引辊251设置于第三滑动座216上，动力装置26包括第二电机261、气缸262以及传动杆263，第二电机261的输出轴通过联轴器与下牵引辊252相连，气缸262竖直设置且活塞杆朝上，传动杆263水平设置且端部固定于活塞杆端部，其另一端固定于第三滑动座216的侧端。

气缸262上的活塞杆收缩时，会带动传动杆263下移，传动杆263带动第三滑动座216下移，进而使得上牵引辊与下牵引辊将黄铜棒坯料夹紧，然后控制第二电机261转动，第二电机261带动下牵引辊转动，从而对黄铜棒坯料进行牵引。由于黄铜棒坯料是卷绕状态，呈弯曲状，为保障其表面加热均匀，以提高后续挤压的应变量，保障机械性能的良好，对此需要对其进行矫正，其中，先通过水平矫正辊组23对黄铜棒坯料进行横向矫正，然后再采用竖直矫正辊组24对黄铜棒坯料进行竖向矫正，从而保障进入到加热装置30内的黄铜棒坯料为拉直的状态；通过第一液压驱动装置27来调节两个前辊轮231与三个后辊轮232之间的间距，以横向挤压黄铜棒坯料，随后再通过第二液压驱动装置28来调节两个上辊轮241和三个下辊轮242之间的间距，以竖向挤压黄铜棒坯料，从而达到挤压矫正的目的。

如图4所示，矫直原理是将黄铜棒坯料通过进行反复弯曲与弹复，使其弹复曲率逐渐减小并趋于零值，从而实现矫正。

矫正时，黄铜棒坯料在水平矫正辊组23以及竖直矫正辊组24上顺时走过最大反弯点，瞬间会产生最大反弯力，并发生最大变形，但由于金属存在一定弹性，因此最大应力与最大变形存在时间差，也就是存在变形延迟，为解决该问题，则需要延长黄铜棒坯料的变形时间，即增大挤压时的包角。传统的平行辊式矫直机，通常是采用增大垂直下压量的方式来增大包角，但受到结构的限制，下压量有限，并且包角增大的也不明显；对此本发明为进一步提高黄铜棒坯料的矫正精度，可采用斜向拉弯矫直的方式来进行矫正，从而增大包角，提高矫正精度。

如图5所示，将第一滑动座214的滑移角度设置为35°，第二滑动座215的滑移角度也设置为35°，即可使黄铜棒坯料的变形更为充分，矫正也更为精准，对于斜向拉弯矫直而言，若下压量过小，则起不到矫正的作用；若下压量过大，则又会使被弯曲的黄铜棒坯料不能完全弹复，导致残余曲率较大，因此需要调试以达到最佳的下压量，根据资料，最大下压量为：

其中，D为后辊轮或下辊轮的直径；L为相邻后辊轮或相邻下辊轮之间的间距。

如图6所示，加工设备还包括设置于送料装置20与加热装置30之间的矫直检测器，黄铜棒坯料经过牵引滚轮组后矫直检测器对其进行矫直检测；矫直检测器包括水平方向对黄铜棒坯料进行检测的第一检测装置、竖直方向对黄铜棒坯料进行检测的第二检测装置以及用于接收信息并分别控制第一液压驱动装置、第二液压驱动装置的运行状态的第二PLC中控单元，其中，在第一液压驱动装置上还设置有用于检测其行程的第一位置传感器，第二液压驱动装置上设置有用于检测其行程的第二位置传感器，第二PLC中控单元通过接收到第一位置传感器的行程信号后可得到水平矫正辊组的下压量Y₁，接收到第二位置传感器的行程信号后可得到竖直矫正辊组的下压量Y₂,通过调节下压量Y₁以及下压量Y₂以对黄铜棒坯料进行矫正，使其弯曲线控制在允许范围内。

如图7所示，矫直检测器控制方法如下，设定黄铜棒实际横向弯曲值为ΔR₁,竖向弯曲值为ΔR₂；黄铜棒坯料横向允许弯曲范围为Δ₁，竖向允许弯曲范围为Δ₂；

当第一检测装置检测出ΔR₁≥Δ₁，第二检测器检测装置检测出ΔR₂≥Δ₂时,第二PLC中控单元分别控制第一液压驱动装置27以及第二液压驱动装置28运动，进而对黄铜棒坯料进行横向矫正和竖向矫正，直至ΔR_1＜Δ₁并且ΔR₂＜Δ₂；

当第一检测装置检测出ΔR₁≥Δ₁，第二检测器检测装置检测出ΔR₂＜Δ₂时,第二PLC中控单元控制第一液压驱动装置27运动，第二液压驱动装置28保持静止，进而对黄铜棒坯料进行横向矫正，直至ΔR_1＜Δ₁；

当第一检测装置检测出ΔR_1＜Δ₁，第二检测装置检测出ΔR₂≥Δ₂时,第二PLC中控单元控制第二液压驱动装置28运动，第一液压驱动装置27保持静止，进而对黄铜棒坯料进行竖向矫正，直至ΔR₂＜Δ₂。

当第一检测装置检测出ΔR_1＜Δ₁，第二检测装置检测出ΔR₂＜Δ₂时,第二PLC中控单元控制第一液压驱动装置27以及第二液压驱动装置28均保持静止。

上述中，下压量Y₁以及Y₂的调节方式是，

S1、若Y₁≥Y_max，则第一液压驱动装置27驱动第一滑动座214上的两个前辊轮231逐渐远离三个后辊轮232，使Y₁逐渐减小，直至Y₁达到最佳值时，结束；

S2、若Y_1＜Y_max，则第一液压驱动装置27驱动第一滑动座214上的两个前辊轮231逐渐靠近三个后辊轮232，使Y₁逐渐增大，其中在Y₁逐渐增大到最佳值时，结束；在Y₁逐渐增大到≥Y_max后，还未到达最佳值时，返回S1，直至Y₁达到最佳值时，结束；

S3、若Y₂≥Y_max，则第二液压驱动装置28驱动第二滑动座215上的两个上辊轮241逐渐远离三个下辊轮242，使Y₂逐渐减小，直至Y₂达到最佳；结束；

S4、若Y_2＜Y_max，则第二液压驱动装置28驱动第二滑动座215上的两个上辊轮241逐渐靠近三个下辊轮242，使Y₁逐渐增大，其中在Y₁逐渐增大到最佳值时，结束；在Y₁逐渐增大到≥Y_max后，还未到达最佳值时，返回S3，直至Y₂达到最佳值时，结束。

关于Y₁以及Y₂的最佳值表示的是ΔR_1＜Δ₁和ΔR₂＜Δ₂时的一个取值范围。

如图8所示，加热装置30包括预热炉31以及感应加热器32，感应加热器32包括玻璃管321、卷绕于玻璃管321上的空心铜管322以及对空心铜管322输入中、高频交流电压的电源，玻璃管321的前端设置于预热炉31的出料口上，玻璃管321的后端设置于连续挤出机50的进料口处。

预热炉31是采用燃烧气体的方式对黄铜棒坯料进行升温加热的，黄铜棒坯料先通过预热炉31预热后，再由感应加热器32进行进一步的加热，不仅能够快速的将黄铜棒坯料表面的温度加热到挤压温度，而且还不会破坏其内部的力学性能。

如图1和图9所示，加工装置还包括设置于连续挤出机50进料口处的切断装置40，切断装置40包括两侧贯穿的固定座41、设置于固定座41内的转轴42、位于固定座41内且固定在转轴42上的切刀43以及位于座体591外且与转轴42端部固定连接的手摇轮44，固定座41其中一开口端与加热装置30出料口相连，另一开口端正对于挤压轮52，切刀43呈凸轮状，且切刀43的刀刃431位于突出部位的端部。

加热后的黄铜棒坯料从感应加热器32出口排出后,穿过固定座41进入到挤压轮52内,其中黄铜棒坯料是从切刀43上端的弧形刀背上通过的；转动手摇轮44,切刀43也跟随转动,此时切刀43上的刀刃431抵触在黄铜棒坯料上,然后继续转动手摇轮44,可将黄铜棒坯料切断。

如图10所示，连续挤出机50包括主轴51、设置于主轴51上的挤压轮52、设置于挤压轮52上方用以压紧黄铜棒坯料的压实轮53、设置于挤压轮52左侧下方的刮刀54、设置于挤压轮52右侧的挤压靴座55、驱动驱动主轴51转动的第一电机以及控制第一电机运行状态的控制器，该控制器还用于控制第二电机261的运行状态：刮刀54靠近挤压轮522mm-3mm处设置，挤压靴座55上有两端贯穿且其中一端开口正对于挤压轮52的腔体56，腔体56上有紧靠于挤压轮52设置的导料板57、位于导料板57下方的挤压模具58以及位于挤压模具58进料口处的挡料块59。

控制器通过控制第一电机转动来带动主轴51转动，进而带动挤压轮52转动，挤压轮52的左侧为进料口，右侧为出料口，受热后的黄铜棒坯料从挤压轮52的左侧进入，并在挤压轮52和压实轮53的作用下挤压成片状，然后经过导料板57,随后从挡料块59上方进入到挤压模具58内,最终挤出成型；这一过程中，由于加热后的黄铜棒坯料表面会形成一层氧化物，挤压成片状后该氧化物会粘附在挤压轮52的轮槽上,为避免挤压轮52转动一圈后,后续进入到挤压轮52上的黄铜棒坯料与挤压轮52上的氧化物相接处,挤压时将黄铜棒坯料与氧化物挤压成一体,导致片状的黄铜内部有氧化夹层以及错层，因此在挤压轮52的左侧下方设置刮刀54，并且刮刀54离挤压轮52的距离为2mm-3mm，通过刮刀54以将残留在挤压轮52上的氧化物刮除。

优化的，如图11和图12所示，挡料块59包括座体591和设置于座体591侧壁上的挡料体592，挡料体592包括导流部5921以及设置于导流部5921上方的限位部5924，导流部5921的上端面形成第一导流面5922，限位部5924的上端面与座体591的上端面齐平并形成第二导流面5911，限位部5924的侧面形成用于切割挤压后黄铜棒上紧贴于挤压轮52的一端的氧化层的切面5925，切面5925为倾斜状，且切面5925的上端靠近座体591，其下端远离座体591。

挤压成片状的黄铜其下端面会有一层氧化物，大部分氧化物会粘附在挤压轮52上，但还是有小部分会与片状的黄铜一同进入到挤压模具58内，从而会导致生产出的成品黄铜棒存在晶粒大小不均匀的现象，进而无法提高成品黄铜棒的机械性能。因此本发明将挡料块59进行改进，使其具有刮除杂质的作用，在片状的黄铜前移到挡料块59上后，先在挡料块59的第一导流面5922上进行移动，当其端部到达限位部5924时，限位部5924侧端的切面5925会将片状的黄铜的下表面所残留的氧化层刮除,刮除后的片状黄铜再从第二导流面5911上进入到挤压模具58内，最后挤出成型，提高了成品黄铜棒的机械性能。

座体591的上端面小于座体591的下端面，且座体591的侧壁为向内凹陷的弧面，该弧面形成第一废料导流面5912，切面5925刮除后的一部分废料可由第一废料导流面5912排出；导流部5921呈半圆柱状，其侧面开设有第二废料导流面5923，第二废料导流面5923的上端远离座体591，其下端靠近座体591，切面5925刮除后的另一部分废料经第二废料导流面5923导出，以防止发生堵塞。

对挡料块59进一步优化，为提高限位部5924上的切面5925的坚硬度，将限位部5924设置为三棱柱状，切面5925具有两个面，且该两个面之间的连接处设有圆角。该结构不仅提高切面5925的坚硬度，而且限位部5924的加工还非常方便。

优化的，如图13所示，控制器包括温度监测装置，位于连续挤出机50进料口处以对加热后的黄铜棒坯料进行实时温度检测并将温度信号加以处理后发送给第一PLC中控单元；第一PLC中控单元，用于接收温度监测装置的温度信号并通过偏差值控制向变频器输出的电压信号；变频器，通过第一PLC中控单元所发送的电压信号来分别调节第一电机以及第二电机261的转速；其中变频器有两个，变频器一输出端连接于第一电机上，变频器二输出端连接于第二电机261上；

控制器控制方法如下，设定黄铜棒坯料所需的最大加热温度为T_Max、最小加热温度为T_Min；第一PLC中控单元所预设的温度为ΔT；第二电机261牵引黄铜棒坯料经过加热装置30加热并出料后，温度检测装置70检测出的黄铜棒坯料的温度为T′；其中，

当T_Min≤T′＜ΔT时，第一PLC中控单元减小向变频器一以及变频器二输出的电压信号，以逐渐降低第一电机以及第二电机261的转速；至T′＝ΔT后，控制第一电机以及第二电机261匀速转动；

当ΔT＜T′≤TMax时，第一PLC中控单元增大向变频器一以及变频器二输出的电压信号，以逐渐提高第一电机以及第二电机261的转速；至T′＝ΔT后，控制第一电机以及第二电机261匀速转动。

对于挤压黄铜棒而言，需要使坯料达到其热锻温度才能提高挤压产品的各项机械性能；温度适中，则应变量大，即可挤压出直径更为细小的黄铜丝或挤压出直径更为粗大的黄铜棒，反之，温度过大或过小，应变量减小，则只能挤压出相对较粗的黄铜丝或黄铜棒，若超出挤压范围，则会使加工出的黄铜棒的晶粒大小不均匀，加工出的黄铜丝容易断裂；对此需要对黄铜棒坯料的加热温度严格控制，通过调整黄铜棒坯料的牵引速度，从而改变其加热时间，进而达到控制温度的目的；

通过温度监测装置来实时检测加热后的黄铜棒坯料的温度，并且将温度信号处理后发送给第一PLC中控单元，第一PLC中控单元将接收的温度信号和预设的温度值做比较，利用PID控制原理，通过偏差值来控制输出电压信号，并将信号发送给变频器二，由变频器二来控制第二电机261转速，进而控制黄铜棒坯料的牵引速度，其中在保障质量的前提下提高连续挤出机50的挤出效率，对此可通过实时调节黄铜棒坯料挤压挤出的速度，从而达到目的，其中牵引速度与挤压挤出速度是成正比的关系，牵引速度高了，单位时间进入到连续挤出机50内的黄铜棒的量也就增大了，此时通过变频器一来提高第一电机的转速，即可提高挤压挤出效率；反之牵引速度低了，相应的必须得降低挤压挤出速度，以保障黄铜棒坯料挤出质量，避免使成品黄铜棒出现断裂或内部金相组织受到破坏。

当T_Min≤T′＜△T时，表明此时黄铜棒坯料的温度较低，此时需要主动的降低第二电机261的转速，被动的降低第一电机的转速，以提高黄铜棒坯料的加热时间以及保障黄铜棒坯料挤出质量；当T′＝△T时；表明此时黄铜棒坯料的温度达到合适，此时不需要调整第二电机261以及第一电机的转速；当△T＜T′≤T_Max时，表明此时黄铜棒坯料的温度较高，此时需要主动的提高第二电机261的转速，被动的提高第一电机的转速，以减少黄铜棒坯料的加热时间以及提高黄铜棒坯料的挤出效率。

以规格为φ8×10mm的黄铜棒坯料为式样，进行塑性实验，如下，

加热温度(℃)	550	560	570	580	590	600	610	620	630	640	650
												应变量	2.53	2.54	2.57	2.65	2.72	2.79	2.81	2.71	2.63	2.55	2.51

由以上数据可知，黄铜棒坯料的加热温度在580℃-630℃的范围内时，其应变量较高，能够生产出10mm-100mm的黄铜棒，生产的成品黄铜棒的各项机械性也良好；尤其是在600℃-610℃时，应变量最大，能够生产出2mm-120mm的黄铜棒，生产的成品黄铜棒的各项机械性也达到最优，对此，本发明将第一PLC中控单元中预设的阈值范围设置在ΔT＝600℃-610℃，其中，T_Min＝580℃；T_Max＝630℃。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，而不是全部实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于上述实施例而获得的其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其特征在于：所述加工设备包括依次连接设置的卷绕有黄铜棒坯料的放线盘(10)、对黄铜棒坯料进行牵引的送料装置(20)、对黄铜棒坯料进行加热的加热装置(30)、对加热后的黄铜棒坯料进行挤压挤出以形成成品黄铜棒的连续挤出机(50)、对成品黄铜棒进行传送的输送装置(60)、对成品黄铜棒的长度进行测量的检测装置(70)以及对成品黄铜棒进行卷绕的收排线机(80)。

2.根据权利要求1所述的一种黄铜棒连续挤出的加工装置，其特征在于：所述连续挤出机(50)包括主轴(51)、设置于主轴(51)上的挤压轮(52)、设置于挤压轮(52)上方用以压紧黄铜棒坯料的压实轮(53)、设置于挤压轮(52)左侧下方的刮刀(54)、设置于挤压轮(52)右侧的挤压靴座(55)、驱动驱动主轴转动的第一电机以及控制第一电机运行状态的控制器，所述刮刀(54)靠近所述挤压轮(52)2-3mm处设置，所述挤压靴座(55)上有两端贯穿且其中一端开口正对于所述挤压轮(52)的腔体(56)，所述腔体(56)上有紧靠于所述挤压轮(52)设置的导料板(57)、位于所述导料板(57)下方的挤压模具(58)以及位于挤压模具(58)进料口处的挡料块(59)。

3.根据权利要求2所述的一种黄铜棒连续挤出的加工装置，其特征在于：所述挡料块(59)包括座体(591)和设置于座体(591)侧壁上的挡料体(592)，所述挡料体(592)包括导流部(5921)以及设置于导流部(5921)上方的限位部(5924)，所述导流部(5921)的上端面形成第一导流面(5922)，所述限位部(5924)的上端面与所述座体(591)的上端面齐平并形成第二导流面(5911)，所述限位部(5924)的侧面形成用于切割挤压后黄铜棒上紧贴于挤压轮(52)的一端的氧化层的切面(5925)，所述切面(5925)为倾斜状，且所述切面(5925)的上端靠近所述座体(591)，其下端远离所述座体(591)。

4.根据权利要求2所述的一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其特征在于：所述送料装置(20)包括工作台(21)以及设置于工作台(21)上的导向辊组(22)和牵引辊组(25)；所述导向辊组(22)包括沿竖直方向设置的两个托辊(221)；所述牵引辊组(25)包括第三安装座(213)和上下设置于第三安装座(213)上的上、下牵引辊(251,252)以及动力装置(26)，所述第三安装座(213)上有沿竖直方向滑动以靠近或远离所述下牵引辊(252)的第三滑动座(216)，所述上牵引辊(251)设置于所述第三滑动座(216)上，所述动力装置(26)包括第二电机(261)、气缸(262)以及传动杆(263)，所述第二电机(261)的输出轴通过联轴器与所述下牵引辊(252)相连，且所述第二电机(261)的控制线连接于所述控制器上，所述气缸(262)竖直设置且活塞杆朝上，所述传动杆(263)水平设置且端部固定于所述活塞杆端部，其另一端固定于所述第三滑动座(216)的侧端。

5.根据权利要求4所述的一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其特征在于：所述控制器包括温度监测装置，位于所述连续挤出机(50)进料口处以对加热后的黄铜棒坯料进行实时温度检测并将温度信号加以处理后发送给第一PLC中控单元；第一PLC中控单元，用于接收温度监测装置的温度信号并通过偏差值控制向变频器输出的电压信号；变频器，通过第一PLC中控单元所发送的电压信号来分别调节所述第一电机以及第二电机的转速；其中所述变频器有两个，变频器一输出端连接于所述第一电机上，变频器二输出端连接于所述第二电机上；

所述控制器控制方法如下，设定黄铜棒坯料所需的最大加热温度为T_Max、最小加热温度为T_Min；第一PLC中控单元所预设的温度为ΔT；第二电机牵引黄铜棒坯料经过加热装置加热并出料后，温度检测装置检测出的黄铜棒坯料的温度为T′；其中，

当T_Min≤T′＜ΔT时，第一PLC中控单元减小向变频器一以及变频器二输出的电压信号，以逐渐降低第一电机以及第二电机的转速；至T′＝ΔT后，控制第一电机以及第二电机匀速转动；

当ΔT＜T′≤T_Max时，第一PLC中控单元增大向变频器一以及变频器二输出的电压信号，以逐渐提高第一电机以及第二电机的转速；至T′＝ΔT后，控制第一电机以及第二电机匀速转动。

6.根据权利要求5所述的一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其特征在于：T_Min＝580℃；T_Max＝630℃；ΔT＝600℃-610℃。

7.根据权利要求5或6所述的一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其特征在于：送料装置(20)还包括位于所述导向辊组(22)与所述牵引辊组(25)之间的水平矫正辊组(23)以及竖直矫正辊组(24)，所述水平矫正辊组(23)包括第一安装座(211)以及水平设置于第一安装座(211)上的两个前辊轮(231)和三个后辊轮(232)，且两所述前辊轮(231)的排列方向与三个所述后辊轮(232)的排列方向一致，所述第一安装座(211)上还设置有沿一定角度滑动以靠近或远离所述后辊轮(232)的第一滑动座(214)，所述前辊轮(231)设置于所述第一滑动座(214)上，所述水平矫正辊组(23)还包括驱动所述第一滑动座(214)移动的第一液压驱动装置(27)；

所述竖直矫正辊组(24)包括第二安装座(212)以及竖直设置于第二安装座(212)上的两个上辊轮(241)和三个下辊轮(242)，且两所述上辊轮(241)的排列方向与三个所述下辊轮(242)的排列方向一致，所述第二安装座(212)上还设置有沿一定角度方向滑动以靠近或远离所述下辊轮(242)的第二滑动座(215)，所述上辊轮(241)设置于所述第二滑动座(215)上，所述竖直矫正辊组(24)还包括驱动所述第二滑动座(215)移动的第二液压驱动装置(28)。

8.根据权利要求7所述的一种黄铜棒连续挤出的加工设备，其特征在于：所述加热装置(30)包括预热炉(31)以及感应加热器(32)，所述感应加热器(32)包括玻璃管(321)、卷绕于玻璃管(321)上的空心铜管(322)以及对空心铜管(322)输入中、高频交流电压的电源，所述玻璃管(321)的前端设置于所述预热炉(31)的出料口上，所述玻璃管(321)的后端设置于所述连续挤出机(50)的进料口处。

9.根据权利要求8所述的一种黄铜棒连续挤出的加工装置，其特征在于：所述加工装置还包括设置于所述连续挤出机(50)进料口处的切断装置(40)，所述切断装置(40)包括两侧贯穿的固定座(41)、设置于固定座(41)内的转轴(42)、位于固定座(41)内且固定在转轴(42)上的切刀(43)以及位于座体(591)外且与转轴(42)端部固定连接的手摇轮(44)，所述固定座(41)其中一开口端与所述加热装置(30)出料口相连，另一开口端正对于所述挤压轮(52)，所述切刀(43)呈凸轮状，且所述切刀(43)的刀刃(431)位于突出部位的端部。

10.一种采用权利要求1所述的加工装置的黄铜棒连续挤出加工工艺，将黄铜棒坯料加热后进行挤压以生产出细或者粗的成品黄铜棒，其特征在于：所述黄铜棒坯料的直径为8mm-30mm，所述成品黄铜棒的直径为2mm-120mm，该生产步骤具体如下，

1)进货检验：每批料棒材坯料进货后需检查材料的批号以及质保书，抽样检测原料的力学性能、硬度、尺寸以及外观；

2)牵引矫正：对卷绕的黄铜棒坯料进行矫正后，再牵引至下道工序；

3)预加热：采用气体或者电热设备对黄铜棒坯料进行预加热，其中预加热的温度为500℃；

4)加热：对预加热后的黄铜棒坯料进行二次加热，加热温度为580-630℃；

5)挤压：将加热后的黄铜棒坯料送入连续挤出机内进行挤压并从挤压模具中挤出从而形成成品黄铜棒；

6)成品检测：对成品黄铜棒的外观进行检测，观察黄铜棒表面的是否存留氧化层；

7)长度测量：通过输送台对成品黄铜棒进行引导，并由测量仪对成品黄铜棒进行长度测量。

8)收卷：对于加工出较长的成品黄铜棒采用收排线机进行卷绕。

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