35 MN“C”型板式张力拉伸机组

常 瑜，汪恩辉，黄维勇，何 潜，左雁冰

(中国重型机械研究院股份公司, 陕西 西安 710032)



35 MN“C”型板式张力拉伸机组

常 瑜，汪恩辉，黄维勇，何 潜，左雁冰

(中国重型机械研究院股份公司, 陕西 西安 710032)

为满足国家对高品质铝合金板材的需求，中国重型机械研究院股份公司(简称中重院)为广西柳州银海铝业股份有限公司研制了一台35MN张力拉伸机，本文主要介绍了该机组的设备组成，工艺流程，主要技术参数。拉伸机采用了新型结构 “C”型板式结构，满足了拉伸头的刚性，加工容易，运输方便。采用ANSYS软件进行强度结构分析。通过现场使用情况表明，该设备技术参数合理，性能满足设计技术要求，设备运行稳定可靠，产品综合质量达到国际领先水平。

张力拉伸；“C”型板；铝合金

0 前言

随着我国航空航天、军工以及交通运输业的飞速发展，对铝合金材料特别是高品质的铝合金板材的质量要求越来越高，需求越来越迫切。多数铝合金板材尤其是经过热处理的高强度合金铝板材需要经过板材拉伸机进行预拉伸，消除板材残余内应力，矫直和平整板材。

目前，我国已经逐渐成为铝合金板材生产和消费大国。但是相应的应用于航空级铝合金板生产的张力拉伸机设备还很少应用。目前国内投产使用的20 MN以上的铝合金板材拉伸机共3台。一台是中重院研制开发的120 MN张力拉伸机，安装在西南铝，主要用于航空用铝合金厚板拉伸；一台是70年代重机厂设计制造的60 MN铝板拉伸机，安装在西南铝,实际拉伸力只能达到45 MN，并且因设备结构设计等原因，断带缓冲功能欠缺，使得该拉伸机使用性能较差，维护更换困难；还有一台也是70年代引进的国外二手设备，拉伸力为40 MN，安装在东北轻合金厂，也存在类似的问题。因此开发研制出需求广泛的中型铝合金板材拉伸机对我国相关产业发展具有重要意义。

为此,中国重型机械研究院股份公司(简称中重院)为广西柳州银海铝业股份有限公司设计制造了成套设备——35 MN张力拉伸机组，用于满足当前航空用铝合金板材的需要。

1 设备组成及工艺流程

35 MN张力拉伸机组由活动机头、固定机头、主拉伸缸、压梁、轨道、辅助设备等组成。整体结构简图如图1。压梁3没有直接与基础作用，而是分别连接于活动机头2和固定机头6的两侧，活动机头2和固定机头6通过下面的行走装置作用在轨道上，活动机头2的后面设有复位装置1，但发生断带冲击时复位装置1对设备起一定的缓冲保护作用，大大地减少了对基础的冲击，这种设计不仅结构简单，成本不高，而且设计巧妙，合理，实用。

1.复位装置 2.活动机头 3.压梁 4.拉伸材料 5.主拉伸缸 6.固定机头图1 35 MN拉伸机机组的组成Fig.1 Constitute of 35 MN tension strengthener

该拉伸机的工艺流程如图2所示。

图2 35 MN拉伸机的工艺流程Fig.2 Process flow of 35 MN tension strengthener

2 机组的主要技术参数

根据广西柳州银海铝业股份有限公司提出的产品大纲，经过计算，反复论证比较，最终确定该机组的主要技术参数如表1所示。

表1 35 MN拉伸机机组主要技术参数

3 拉伸头“C”型板式结构

传统的拉伸机用于夹紧拉伸的机头采用整体铸锻件，虽然刚性好，对于大吨位、宽厚板拉伸机来说,使用这种结构会存在以下问题:

(1)由于板材最大宽度达到3 000 mm，故设计出的拉伸头钳口宽度将近5 000 mm，因其封闭结构限制，一般的镗床很难实现夹紧斜面的加工。

(2)拉伸头整体重量属于加工极限重量，高达300多t,转运难度大。在加工厂起重能力不能满足要求时，需用两台天车与挂梁进行吊装。这样一来成本很大。而且整体运输也存在困难。

为了解决以上问题，35 MN拉伸机采用了“C”型板式组合的设计方案。如图3所示。

图3 “C”型板式组合的机头结构Fig.3 Structure of strengthener-head with C-type-plate

若干“C”型板纵向排列，用上下四个拉杆从侧面连接。“C”型板的片数由拉伸板带的宽度决定，并使排布的“C”型板宽度大于拉伸板带的宽带。上下两块加强板对“C”型板进行左右辅助固定，增加了拉伸头的刚性。上下横梁用拉杆连接，对“C”型板进行上下定位，同时对拉杆施加预应力，也可以增加拉伸头的刚性。上下钳口组件分别固定在“C”型板的“C”型腔的上下斜面，钳口的大小通过上下夹钳与“C”型板上下斜面配合的相对位置决定，通过液压缸驱动上下夹钳后面的定位杆进行定位。

采用“C”型板式组合结构，每块“C”型板厚度仅200 mm，重量16 t，单独进行加工，最后组装起来。钳口组件是拉伸头的灵魂部位。上下钳口组件分别作为一个整体进行加工，这样由于重量轻，既容易加工与运输，又容易保证钳口的精度。

取整个结构的1/4模型，采用ANSYS软件进行分析计算。

取两种工况：铝合金板材截面尺寸(宽×厚)800 mm×100 mm(最大厚度)；铝合金板材截面尺寸(宽×厚)3 000 mm(最大宽度)×50 mm拉伸力 35 MN。

分析结果如图4、5所示。

铝合金板材截面尺寸(宽×厚)800 mm×100 mm(最大厚度)

图4 应力应变图Fig.4 Stress and strain contour

铝合金板材截面尺寸(宽×厚)3 000 mm×50 mm(最大厚度)

图5 应力应变图Fig.5 Stress and strain contour

由图4和图5可见，两种工况下，拉伸头的最大应力均出现在零部件接触的尖角和棱边处，应力集中严重。但整个机架上应力分布较为均衡，应力值为30 MPa左右，位移值为1.5 mm左右。总体看来机架刚性和强度都很好。

4 结语

由中重院为广西柳州银海铝业股份有限公司成套供货的35 MN张力拉伸机，改变了传统的拉伸头整体铸锻造结构，采用了易于加工运输的“C”型板式组合结构，通过有限元分析计算证明此结构强度和刚性均合理。该设备目前已经调试完成并顺利投产。根据现场使用情况表明：该设备技术参数合理，运行稳定可靠，产品综合质量达到国际领先水平。该机组的成功研制，为国家提供了强有力的材料支撑。

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35 MN C-type-plate tension strengthener of Guangxi Liuzhou Yinhai Aluminum Co., Ltd.

CHANG Yu，WANG En-hui， HUANG Wei-yong，HE Qian，ZUO Yan-bing

(China National Heavy Machinery Research Institute Co.,Ltd., Xi’an 710032，China)

For meeting the requirement of the country for high-quality aluminum-alloy material, a 35 MN tension strengthener is developed by China national heavy machinery research institute Co., Ltd., it served Guangxi Liuzhou Yinhai Aluminum Co., Ltd., This article mainly introduced its equipment configuration, process flow, main technical parameters and new C-type-plate structure of the strengthener head, etc., The C-type-plate could increase rigidity of the strengthener head, and easy processing and convenient transportation. Strength structure of the strengthener head is analyzed by ANSYS. The operation results indicate that its technical parameters are reasonable and its capability meet to design require. Not only the equipment operation is stable and reliable, but also the comprehensive quality of products reaches the international one-up level.

tension strengthener; C-type-plate; aluminum alloy

2015-12-21；

2016-06-10

常瑜(1982-)，女，工程师，从事管棒型材矫直设备的研发与设计工作。

TG333

A

1001-196X(2016)05-0022-04