Excel電子表格快捷編制拉絲工藝

康 騁

（廣西柳鋼實業(yè)有限公司，廣西 柳州 545002）

1 前言

拉拔作為金屬壓力加工的一種方法被廣泛用于金屬制品行業(yè)，是線材生產(chǎn)、線材繩生產(chǎn)不可或缺的重要工序。對于中小金屬制品加工企業(yè)，一般不具備昂貴的設計開發(fā)系統(tǒng)，在此借助Excel電子表格進行拉絲工藝設計，具有投入成本低即可實現(xiàn)計算便捷、使用方便，且易掌握之顯著特點。

借助Excel電子表格中設計說明書上大量的數(shù)據(jù)可持續(xù)保存，因此只要在此基礎上進行相應的參數(shù)調(diào)整就能夠的到新的數(shù)據(jù)，形成一個嶄新的設計，減少了繁瑣的計算工作時間和工作強度，實現(xiàn)計算便捷性。利用Excel電子表格能夠降低計算量，并且能夠大量的進行運算，這種方法在柳鋼實業(yè)公司金屬制品生產(chǎn)實際中得到應用。

2 利用Excel電子表格拉絲工藝設計應用

1）根據(jù)塑性變形原理，線材拉拔過過程中金屬總體積保持不變，故從物理角度看，線材拉拔過程其實就是金屬材料的體積在分配的過程，表現(xiàn)為隨著線材橫截面積的逐漸減小其長度逐漸增大。專業(yè)教科書對線材拉拔時的變形程度的描述：（1）延伸系數(shù)，又稱拉伸系數(shù)，它是指線材拉拔后的長度（Lk）與原始長度（L0）之比。通常用μ表示。（2）壓縮率，又稱截面減縮率或減面率，通常用Q表示，它是指線材拉拔后截面積（Fk）減小的絕對量（壓縮量）與拉拔前線材截面積（F0）之比；（3）延伸率，又稱伸長率，它是指線材拉拔后的絕對伸長與原始長度之比。通常用δ表示；（4）截面減縮系數(shù)，它是指線材拉拔后橫截面積與拉拔前橫截面積之比。

基于線材拉拔過程金屬總體積不變原理，μ、Q、δ、ψ之間可以互相轉(zhuǎn)換。

表示線材拉拔變形程度最常用的卻是壓縮率，線材連續(xù)拉拔，經(jīng)過一道拉拔，則一次產(chǎn)生一次變形，即產(chǎn)生一次壓縮率，通常稱其為道次壓縮率或部分壓縮率形，本文用q表示，qi為線材連續(xù)拉拔對應第i道的道次壓縮率，如果連續(xù)拉拔每道次壓縮率相等，則該壓縮率被稱謂平均部分壓縮率，本文用q均表示。將多道次累計變形用一個壓縮率表示，該壓縮率稱謂總變形，本文用Q總表示。將直徑d0線材經(jīng)過k道連續(xù)拉拔至dk，當變形程度采用線材直徑表示時，根據(jù)相關定義 則有：

qi與Q總、q均與Q總有如下關系式：

2）進行拉絲工藝設計數(shù)學建模，根據(jù)μ定義有。

對（5）式、（6）兩邊取自然對數(shù)有

在此定義延伸系數(shù)的自然對數(shù)為“建模伸長”，并用ε表示，即：

故有：

ε和q有如下關系式

根據(jù)u定義得：

前面分析了按照常規(guī)方法編制線材連續(xù)拉拔工藝，需要多次重復計算。采用“建模伸長”表示線材拉拔變形程度的話，從（10）式看，這時連續(xù)拉拔總變形程度在數(shù)值上等于各道次變形程度數(shù)值之代數(shù)和，由于采用對的加法運算，相對采用壓縮率編制線材連續(xù)拉拔工藝就簡化了許多。

2.3 應用說明

以d0、dK數(shù)值依次為10mm、2.00mm，k取12為例，如何利用Excel表格完成線材連續(xù)拉拔的工藝計算。將相關計算公式、d0、dK、k及其他需要的運算項目列入Excel表格。

根據(jù)d0、dK求得：

初定

則：

根據(jù)（9）式求得：

根據(jù)（10）式求得：

由εmin（10）式求得qmin：

（經(jīng)實際對照qmax、qmin大小合適。）

根據(jù)dK、εi根據(jù)（13）式從出線方向求得道次線徑di。

由εi根據(jù)（12）式求得道次壓縮率qi。

如果需要減少拉拔道次，如k取10，在相應Excel中刪除2行并將與i等10對應的di得修改為2.00，則自動得到新的工藝路線。

由于相關計算是在數(shù)學建模基礎上借助計算機完成，進出線徑、拉拔道次可以任意設置，只需根據(jù)已有經(jīng)驗，修改qmax直至認為qmin、qmax均合適即可得到連續(xù)拉拔工藝路線。

可見，利用Excel電子表格編制線材連續(xù)拉拔工藝的思路和方法具有通用性，方便得到新的工藝路線。

3 結(jié)論

1）用壓縮率表示線材拉拔變形程度雖然相對常用，其設計基于道次壓縮率之和等于拉拔道次與平均道次壓縮率之積的線材連續(xù)拉拔工藝路線制定方法，拉拔道次越多越費時，可見通常的工藝設計人工計算編制效率低。

2）通過數(shù)學建模，將數(shù)學建模和相關計算公式（參數(shù)）植入Excel表格，即可便捷編制線材連續(xù)拉拔工藝，具有速度快、易掌握之顯著特點。

3）由柳鋼自主研發(fā)的簾線鋼盤條（5.5毫米），經(jīng)柳鋼實業(yè)桂龍金屬制品廠通過大拉、中拉兩次拉拔成1.6毫米的鋼絲，再通過熱處理爐及水箱拉絲機成功拉拔單絲直徑0.3毫米的簾線鋼絲，總變形率高達99.7%，達到國內(nèi)領先水平，是廣西工業(yè)線材產(chǎn)品生產(chǎn)方面的一次突破。