CN101837382B - 一种导电嘴用铜管的生产方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种导电嘴用铜管的生产方法及装置，其特点是该生产方法包括有芯杆及其装卡和定位；铜管的装料；拉伸生产和重复拉伸步骤。该装置芯杆的芯头部分和拉杆部分为一体，芯杆上套有装料套管并通过装料套管在卡头上卡紧，装料套管外设有固定支架并可在固定支架内的导向套上做相对于支架的自由移动，支架下设有小车，固定支架内设有串联的前部移动弹簧机构和后部固定弹簧机构，卡头与前部移动弹簧机构连接，固定支架后设有万向联轴器，万向联轴器通过螺杆与支座连接，支座固定在拉床的底座上。本发明采用铜管内孔直接成形芯头和拉杆一体的方式，解决了内径Ф1-Ф3毫米的导电嘴用铜管内径的直接成形问题。

Description

一种导电嘴用铜管的生产方法及装置

技术领域

本发明涉及一种铜管的生产方法及装置，特别是涉及一种在直线式拉伸机上生产导电嘴用铜管的生产方法及装置，属于铜管的加工制作技术领域，本发明也可应用在其它小孔厚壁铜管的生产上。

背景技术

导电嘴用铜管的重要用途是生产二氧化碳气体保护焊导电嘴(以后简称导电嘴)。导电嘴为二氧化碳气体保护焊焊机上的重要焊接消耗性零件，其材质为紫铜、磷脱氧铜、铬青铜、锆青铜、银铜和铬锆青铜等。用于生产导电嘴的铜管，通常外径Ф6-Ф12毫米，内径Ф1-Ф3.0毫米，属于厚壁管。高质量的导电嘴对铜管内孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度有较高的要求。

目前广泛使用的直线式拉伸机设备，受其传统装料机构结构缺陷的限制，在保证导电嘴用铜管外径尺寸(Ф6-Ф12毫米)的情况下，不能解决小直径(Ф1-Ф3.0毫米)成品铜管内孔的直接成形问题。

在直线式拉伸机上生产铜管有三种方法：游动芯头拉伸、固定芯头拉伸和空拉，其中游动芯头拉伸只能用于薄壁管，不适用于导电嘴用铜管的生产，这里不作论述；固定芯头拉伸法的结构特点是在拉伸模具内工作的固定芯头在与固定芯头拉杆靠螺母连接，固定芯头拉杆在连接处的尺寸总要小于固定芯头的外径，在固定芯头的外径小到一定尺寸时，固定芯头拉杆由于在连接处的横截面尺寸过小造成强度不够而无法实现导电嘴用铜管的拉伸。

由于不能采用传统的固定芯头拉伸，目前导电嘴用铜管的常规生产方式，是在现有的直线式管棒材拉伸机上对铜管管坯进行空拉，也就是在缩减铜管外径的同时逐渐获得较小的铜管内径。这种导电嘴用铜管的生产方法存在两个缺点，一是随着管坯空拉道次的增加，管材内表面粗糙度恶化；二是管材内孔尺寸精度不易控制。采用这种生产方法，在生产过程中要不断面对各种不利工艺因素的干扰，如坯料的尺寸偏差、坯料的硬度、硬度均匀度、模具参数、润滑、道次拉伸变形量、拉伸速度等等，因此，采用这种方法很难精确控制导电嘴用铜管的内径尺寸偏差和圆度偏差。为此，在管材生产过程中要不断的对各种工艺影响因素进行调节，但由于工艺因素复杂，在正常产生的过程中很难保证导电嘴用铜管的质量和成品率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，通过反复研究改进，给出了一种新的导电嘴用铜管的生产方法及装置。本发明对现有的生产方法及装置进行了改进，采用铜管内孔直接成形芯头和拉杆一体的方式，芯头部分和拉杆部分统称为芯杆，由于芯杆的工作部分-芯头的直径总是小于或等于拉杆部分的直径，保证了拉杆部分直径足够大，即保证了芯杆的强度，不仅解决了常规生产方式下固定芯头与拉杆连接部位结构强度不够的问题，而且避开了铜管空拉的各种不利因素，从根本上保证了导电嘴用铜管内孔的表面粗糙度、尺寸精度和形状精度，从而解决了内径Ф1-Ф3毫米的导电嘴用铜管内径的直接成形问题。

本发明给出的技术方案是：这种导电嘴用铜管的生产方法，其特点是包括有以下步骤：

1.芯杆：采用铜管内孔直接成形芯头和拉杆一体的方式，芯头部分和拉杆部分统称为芯杆，由于芯杆的工作部分-芯头的直径总是小于或等于拉杆部分的直径，保证了拉杆部分直径足够大，也就保证了芯杆的强度；

2.芯杆的装卡和定位：首先使本装置中心线位于拉伸中心线上，把芯头部分和拉杆部分为一体的芯杆通过装料套管在卡头上卡紧，通过调整螺母和螺杆，使芯杆头部定位在相对于拉伸模具定径带的合适位置；

3.铜管的装料：使装料套管和卡头后退，同时会使拉伸模具模孔内的芯杆头部退出模孔，然后将机构横向水平摆动，使其偏离拉伸中心线，将芯杆头部插入内孔经过加注润滑剂并已经过制头的铜管孔内，将铜管拉入装料套管，并使芯杆头部达到铜管内孔底部，使铜管头部摆回到拉伸模具中心孔位置，完成拉伸前准备工作；

4.拉伸生产：在铜管经拉伸模具向前拉出之前，芯杆头部还没有进入工作位置，随着铜管向前拉出，芯杆头部在弹簧预压紧力的作用下向拉伸模具的定径带移动，当芯杆头部完全进入工作位置之后，使其位置固定在预先调整好的工作位置，拉伸过程中，由于铜管外径的收缩导致其内孔的向内收缩，位于材料变形区内的芯杆会阻止材料向内流动，从而实现了由芯杆直接控制铜管内孔尺寸和形状的目的；

5.重复以上拉伸工作过程，每次拉伸都减小芯杆截面尺寸，从而实现了导电嘴用铜管小孔的精确成形，并能获得很高的表面粗糙度。

本发明给出的这种导电嘴用铜管的生产装置，包括有拉伸模具、支座和插入拉伸模具定径带的芯杆，其特点是所述芯杆的芯头部分和拉杆部分为一体，芯杆上套有装料套管并通过装料套管在卡头上卡紧，装料套管外设有固定支架并可在固定支架内的导向套上做相对于支架的自由移动，支架下设有小车，所述卡头与连杆螺纹连接，该连杆与弹簧和可移动弹簧套管组成前部移动弹簧机构，并可在固定支架内的导轨上沿拉伸中心线方向产生纵向位移，固定支架内还设有由连杆、弹簧和弹簧套管组成的后部固定弹簧机构，前部移动弹簧机构与后部固定弹簧机构串联，固定支架后设有万向联轴器并通过螺纹连接，万向联轴器还与螺杆以螺纹连接，该螺杆穿过支座的孔并通过螺母将螺杆与支座固定在一起，所述支座固定在拉床的底座上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.解决了芯杆的强度不足问题；

2.实现了芯杆的支撑、装卡与快速更换；

3.实现了芯杆相对于拉伸模具定径带的精确位置调节和位置固定；

4.在拉伸开始时，实现了芯杆相对于拉伸模具的自动跟踪和自动复位；

5.弹簧机构对芯杆冲击力的缓冲保护了芯杆免于弯曲、扭曲和碎断；

6.解决了铜管坯料的装料问题；

7.具备安全功能；

8.省力，降低了员工的劳动强度。

附图说明

图1为现有技术中的固定芯头拉伸法的原理示意图；

图2为现有技术中的空拉法的原理示意图；

图3为本发明的原理示意图；

图4为本发明的结构示意图；

图5为本发明的工作过程示意图(芯杆装卡定位)；

图6为为本发明的工作过程示意图(铜管装入)；

图7为为本发明的工作过程示意图(铜管拉伸时)。

图中标记：1.芯杆，2.手柄，3.装料套管，4.支架，5.小车，6.卡头，7.连杆，8.弹簧，9.弹簧套管，10.连杆，11.弹簧，12.弹簧套管，13.万向联轴器，14.螺母，15.支座，16.螺母，17.螺杆，18.铜管，19.拉伸模具，20.螺母，21.固定芯头。

具体实施方式

如图1所示，现有技术中的固定芯头拉伸法是在拉伸模具19内工作的固定芯头21在与固定芯杆1靠螺母20连接。由于固定芯杆1在连接处的尺寸总要小于固定芯头21的外径，在固定芯头21的外径小到一定尺寸时，固定芯杆1由于在连接处的横截面尺寸过小造成强度不够而无法实现导电嘴用铜管的拉伸。

如图2所示，在现有的直线式管棒材拉伸机上对铜管管坯进行空拉，也就是在缩减铜管外径的同时逐渐获得较小的铜管内径。这种导电嘴用铜管的生产方法存在两个缺点，一是随着管坯空拉道次的增加，管材内表面粗糙度恶化；二是管材内孔尺寸精度不易控制。采用这种生产方法，在生产过程中要不断面对各种不利工艺因素的干扰，如坯料的尺寸偏差、坯料的硬度、硬度均匀度、模具参数、润滑、道次拉伸变形量、拉伸速度等等，因此，采用这种方法很难精确控制导电嘴用铜管的内径尺寸偏差和圆度偏差。

如图3～图7所示，本发明利用芯杆直接成形方法，与直线式拉伸机配套使用，不仅解决了常规生产方式下固定芯头21与拉杆1连接部位结构强度不够的问题，而且避开了铜管空拉的各种不利因素，从根本上保证了导电嘴用铜管内孔的表面粗糙度、尺寸精度和形状精度。

本发明给出的这种导电嘴用铜管的生产装置包括有拉伸模具19、支座15和插入拉伸模具19定径带的芯杆1，芯杆1的芯头部分和拉杆部分为一体，芯杆1上套有装料套管3并通过装料套管3在卡头6上卡紧，其中装料套管3前端设有手柄2并螺纹连接，装料套管3与卡头6之间没有任何连接。装料套管3外设有固定支架4并可在固定支架4内的导向套上做相对于支架4的自由移动，支架4下设有小车5，所述卡头6与连杆7螺纹连接，该连杆7与弹簧8和可移动弹簧套管9组成前部移动弹簧机构，并可在固定支架4内的导轨上沿拉伸中心线方向产生纵向位移，固定支架4内还设有由连杆10、弹簧11和弹簧套管12组成的后部固定弹簧机构，前部移动弹簧机构与后部固定弹簧机构串联，其中连杆7也可在可移动弹簧套管9内运动，靠其右部的大头部分实现对弹簧8的压紧和放松，连杆7右部的大头部分受可移动弹簧套管9左端限制不能脱出；可移动弹簧套管9与连杆10为螺纹连接，二者可在支架4的导轨上左右运动，并对弹簧11进行压缩，连杆10右端大头部分不能脱出固定弹簧套管12的左端部；固定弹簧套管12与支架4为刚性连接。固定支架4后设有万向联轴器13并通过螺纹连接，万向联轴器13还与螺杆17以螺纹连接，该螺杆17穿过支座15的孔并通过螺母14、16将螺杆17与支座15固定在一起，所述支座15固定在拉床的底座上。

本发明给出的这种导电嘴用铜管的生产装置中的各组成部分的功能：

芯杆1用于导电嘴用铜管内孔的成形。

手柄2与装料套管3的作用，一是支撑芯杆1与铜管管坯18，二是在水平方向受力情况下可使万向联轴器13左部的整个机构在水平方向摆动，以便于管坯装料，三是在通过手柄2向后受力后沿拉伸中心线方向产生纵向位移，从而使铜管18头部进入模具19完成装料过程。

装料套管3在芯杆拉断后可将断杆限制在管内，避免断杆弹出伤人，所以具有安全防护功能。

卡头6用于装卡芯杆，并与连杆7连接。

连杆7、弹簧8和可移动弹簧套管9组成的前部弹簧机构在固定支架4内的导轨上可沿拉伸中心线方向产生纵向位移，这套机构称为移动弹簧机构。

连杆10、弹簧11和弹簧套管12组成的弹簧机构，由于弹簧套管12与固定支架4之间是刚性连接，这套弹簧机构又称为固定弹簧机构。

移动弹簧机构与固定弹簧机构串联，一是可实现芯杆1头部沿拉伸中心线方向的大范围位移，使其能自由进出拉伸模具19孔；二是使芯杆1头部对铜管18头部内孔底端产生预压紧，在铜管18被通过拉伸模具19向前拉出初期使芯杆1头部跟随铜管18自动进入拉伸工作位置，实现了芯杆相对于拉伸模具19的自动跟踪和和自动复位，以实现其控制导电嘴用铜管内孔成形的功能；三是这种形式在相同的作用力下可产生更大的位移，从而有助于降低劳动强度；四，由于芯杆1在受到铜管18内孔变形的摩擦力后会产生一定的弹性变形，当芯杆1从铜管18尾部拉出时这种弹性变形会对芯杆1自身产生很大的冲击力，弹簧机构尤其是可移动弹簧机构可在很大程度上对芯杆所受冲击产生缓冲作用，保护芯杆不会产生弯曲、扭拧或碎断。

支架4用于实现对其内部各机构包括装料套管3、卡头6、可移动弹簧机构和固定弹簧机构的支撑、固定和导向，以助其实现各自的功能。

小车5用于支架4的支撑和水平摆动并使万向联轴器13左部的机构处于水平位置上。

万向联轴器13与支架4连接，使其左部机构能够摆动。

螺母14、16与螺杆17一起使整套机构在拉伸中心线方向上进行位置调整和定位，从而实现芯杆相对于拉伸模具19的精确定位。

底座15与拉床床身用螺栓固定，以承受拉伸工作过程中铜管18内壁收缩变形对芯杆产生的摩擦力。

芯杆1所受摩擦拉力的传递路径为：芯杆1，卡头6，连杆7，弹簧套管9，连杆10，弹簧套管12，万向联轴器13，螺杆17，螺母16和底座15。

本发明的工作过程描述如下：

芯杆1的装卡和定位(见图5)。首先使本专利装置中心线位于拉伸中心线上，把芯杆1通过装料套管3在卡头6上卡紧。通过调整螺母14、16和螺杆17，使芯杆1头部处于满足工作要求的位置——相对于拉伸模具19定径带的合适位置。在芯杆1的位置调好后拧紧螺母14和16，以保证芯杆1头部位置固定。

铜管18的装料(见图6)。用手将把手2向后拉使装料套管3和卡头6后退，同时会使拉伸模具19模孔内的芯杆1头部退出模孔，然后将机构横向水平摆动，使其偏离拉伸中心线后松开把手2。将芯杆1头部插入内孔经过加注润滑剂并已经过制头的铜管18孔内，将铜管18拉入装料套管3，并使芯杆1头部达到铜管18内孔底部。用手握住把手2向后拉动装料套管3，此时铜管18、芯杆1和装料套管3会随把手2同时向后运动，当后退足够距离时使铜管18头部摆回到拉伸模具19中心孔位置，此时芯杆1头部距离拉伸模具19定径带的最小距离为A。松开手柄2，让铜管18头部插入拉伸模具19内孔。此时专利生产装置拉伸前准备工作完毕(见图7)。

拉伸生产(见图4和图7)。在铜管18经拉伸模具19向前拉出之前，芯杆1头部还没有进入工作位置，此时芯杆1头部距工作位置的距离为A1，随着铜管18向前拉出，芯杆1头部在弹簧预压紧力的作用下向拉伸模具19的定径带移动，当芯杆1头部完全进入工作位置之后，系统后部定位机构起作用使其位置固定在预先调整好的工作位置。拉伸过程中，由于铜管18外径的收缩导致其内孔的向内收缩，位于材料变形区内的芯杆1会阻止材料向内流动，从而实现了由芯杆1直接控制铜管18内孔尺寸和形状的目的。

重复以上拉伸工作过程，每次拉伸都减小芯杆1截面尺寸，从而实现了导电嘴用铜管小孔的精确成形，并能获得很高的表面粗糙度。

Claims (2)

1.一种导电嘴用铜管的生产方法，其特征在于包括有以下步骤：

(1)芯杆：芯杆由芯头部分和拉杆部分构成，为一整体，芯杆的芯头部分直径等于或小于拉杆部分的直径；

(2)芯杆的装卡和定位：首先使导电嘴用铜管的生产装置中心线位于拉伸中心线上，把芯头部分和拉杆部分为一体的芯杆通过装料套管在卡头上卡紧，通过调整螺母和螺杆，使芯杆头部定位在相对于拉伸模具定径带的合适位置；

(3)铜管的装料：使装料套管和卡头后退，同时会使拉伸模具模孔内的芯杆头部退出模孔，然后将万向联轴器左部的整个机构横向水平摆动，使其偏离拉伸中心线，将芯杆头部插入内孔经过加注润滑剂并已经过制头的铜管孔内，将铜管拉入装料套管，并使芯杆头部达到铜管内孔底部，使铜管头部摆回到拉伸模具模孔中心位置，完成拉伸前准备工作；

(4)拉伸生产：在铜管经拉伸模具向前拉出之前，芯杆头部还没有进入工作位置，随着铜管向前拉出，芯杆头部在弹簧预压紧力的作用下向拉伸模具的定径带移动，当芯杆头部完全进入工作位置之后，使其位置固定在预先调整好的工作位置，拉伸过程中，由于铜管外径的收缩导致其内孔的向内收缩，位于材料变形区内的芯杆会阻止材料向内流动，从而实现了由芯杆直接控制铜管内孔尺寸和形状的目的；

(5)重复以上拉伸工作过程，每次拉伸都减小芯杆截面尺寸，从而实现了导电嘴用铜管小孔的精确成形。

2.权利要求1所述导电嘴用铜管的生产方法所用的生产装置，包括有拉伸模具、支座和插入拉伸模具定径带的芯杆，其特征在于所述芯杆的芯头部分和拉杆部分为一体，芯杆上套有装料套管并通过装料套管在卡头上卡紧，装料套管外设有固定支架并可在固定支架内的导向套上做相对于固定支架的自由移动，固定支架下设有小车，所述卡头与连杆螺纹连接，该连杆与弹簧和可移动弹簧套管组成前部移动弹簧机构，并可在固定支架内的导轨上沿拉伸中心线方向产生纵向位移，固定支架内还设有由连杆、弹簧和弹簧套管组成的后部固定弹簧机构，前部移动弹簧机构与后部固定弹簧机构串联，固定支架后设有万向联轴器并通过螺纹连接，万向联轴器还与螺杆以螺纹连接，该螺杆穿过支座的孔并通过螺母将螺杆与支座固定在一起，所述支座固定在拉床的底座上。

Images