CN103406385A - S型截面钢丝制造模具及其s型截面钢丝的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于将坯料钢丝制造成S型截面钢丝的S型截面钢丝制造模具，其特征在于，包括：第一轧辊部，用于将坯料钢丝辊弯成形为具有第一曲率的S型的第一中间制件；第二轧辊部，用于将第一中间制件辊弯成形为具有比第一曲率大的S型的第二中间制件；第一辊模拉拔部，用于将第二中间制件辊模拉拔成形为具有第一端部半径的端部和第一凹陷半径的边部的方角S型的第三中间制件；第二辊模拉拔部，用于将第三中间制件辊模拉拔成形为具有比第一端部半径小的端部和比第一凹陷半径大的边部的方角S型的第四中间制件；以及，固模部，用于通过精确拉拔使第四中间制件具有S型截面钢丝相同的截面形状。

Description

S型截面钢丝制造模具及其S型截面钢丝的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造S型截面钢丝的模具组及其使用该模具组来制造异型截面钢丝的制造方法。
背景技术
近年来，随着我国石化产业、基础设施建设和机械制造行业的快速发展，对各种异型截面不锈钢钢丝的需求越来越大。
S型截面钢丝是各种异型截面钢丝的其中一种，它的截面形状比较复杂，而且尺寸精度要求较高，形状及材料较易满足生产中的特殊需求。S型截面钢丝特别是S型截面不锈钢钢丝，通过层层紧密缠绕，可以提高储存容器的耐高压性能，同时还可以有效地阻止空气、水分以及腐蚀物质与被缠绕物体表面的金属层接触，提高了耐腐蚀性，降低了维修成本。S型截面不锈钢钢丝不仅可以用于耐高压容器的缠绕，也可以用于大型锻压设备的机身的缠绕、悬索桥主缆钢丝的缠绕以及飞机舱体的缠绕等。
在S型截面不锈钢钢丝的传统的固模拉拔方法中，不仅因为不锈钢材料具有很强的应力强化作用，很容易出现将模具拉裂、断丝的情况，而且也存在着试制时间长、精度差等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺失和不足，提出一种用于将坯料钢丝制造S型截面钢丝的S型截面钢丝模具及其使用该模具组来制造S型截面钢丝的制造方法。
本发明提供的一种用于将坯料钢丝制造成S型截面钢丝的S型截面钢丝制造模具，具有这样的特征，包括：轧辊部，用于将坯料钢丝辊弯成形为具有第一曲率的S型的第一中间制件；第二轧辊部，用于将第一中间制件辊弯成形为具有比第一曲率大的S型的第二中间制件；第一辊模拉拔部，用于将第二中间制件辊模拉拔成形为具有第一端部半径的端部和第一凹陷半径的边部的方角S型的第三中间制件；第二辊模拉拔部，用于将第三中间制件辊模拉拔成形为具有比第一端部半径小的端部和比第一凹陷半径大的边部的方角S型的第四中间制件；以及，固模部，用于通过精确拉拔使第四中间制件具有S型截面钢丝相同的截面形状。
本发明提供的一种S型截面钢丝制造模具，还可以具有这样的特征：其中，第一轧辊部设有第一轧辊上凹模和第一轧辊下凹模形成第一模腔，第二轧辊部设有第二轧辊上凹模和第二轧辊下凹模形成第二模腔，第一辊模拉拔部设有通过孔型斜轧方式组合的第一辊模上凹模、第一辊模下凹模、第一辊模左凹模以及第一辊模右凹模所形成第三模腔，第二辊模拉拔部设有通过孔型斜轧方式组合的第二辊模上凹模和第二辊模下凹模形成第四模腔，固模部设有第五模腔，第三模腔的截面积小于第二模腔的截面积，且大于第四模腔的截面积，第五模腔的截面形状对应于S型截面钢丝相同的截面形状。
本发明提供的一种S型截面钢丝制造模具，还可以具有这样的特征：其中，坯料钢丝是不锈钢钢丝。
另外，本发明还提供了一种使用上述S型截面钢丝制造模具来制造S型截面钢丝的S型截面钢丝制造方法，具有这样的特征：预先将坯料钢丝进行第一次辊弯，成形为截面积不变且厚度与坯料钢丝保持一致的具有第一曲率的S型第一中间制件；将第一中间制件进行第二次辊弯，成形为截面积不变且厚度与坯料钢丝保持一致的具有大于第一曲率的S型第二中间制件，再将第二中间制件经过第一次辊模拉拔后发生塑性变形，成形为截面对应于第三模腔的方角S型第三中间制件，将第三中间制件经过第二次辊模拉拔后发生塑性变形，成形为截面对应于第四模腔的方角S型第四中间制件，将第四中间制件经过固模来精确拉拔，进行微调和定型，成形为S型截面钢丝。
本发明还提供了一种S型截面钢丝制造方法，还可以具有这样的特征：其中，S型截面钢丝的生产采用一种的冷轧式整体连续的方法，由坯料钢丝到形成S型截面钢丝只进行一次生产循环。
本发明还提供了一种S型截面钢丝制造方法，具有这样的特征：其中，辊模拉拔采用夹钳式拉拔机。
发明效果
综上所述，本发明提供的一种用于将坯料钢丝制造成关于中心对称的S型截面钢丝的模具及其S型截面钢丝的制造方法，其具有多个模具部，组合式对坯料钢丝逐步加工，每个模具所对应的模腔的形状也是逐步变化的。通过辊弯模具对坯料钢丝进行预处理， 使其变成具有S型坯料，可根据不同的S型截面钢丝的最终成品的曲率要求，进行多次辊弯，更易S型坯料进入后期的辊模模具进行拉拔处理，最终在固模中进行精确拉拔，微调和固型后形成精度高、质量好的合格品。加工过程中，逐步穿过各个模腔的坯料钢丝的形状也是逐步变化的，模具中坯料钢丝的应力相较传统方式中的小的多，不会出现模具拉裂、坯料断丝的情况。
附图说明
图1是本发明实施案例中的S型截面钢丝的立体图；
图2是本发明实施案例中的S型截面钢丝的截面图；
图3是本发明实施案例中的加工流程框图；
图4是本发明实施案例中的第一轧辊部的剖视图；
图5是本发明实施案例中的第二轧辊部的剖视图；
图6是本发明实施案例中的第一辊模拉拔部的局部剖视图；
图7是本发明实施案例中的第二辊模拉拔部的剖视图；
图8是本发明实施案例中的固模部的剖视图；
图9是本发明实施案例中的第一模腔局部放大剖视图；
图10是本发明实施案例中的第一模腔局部放大立体图；
图11是本发明实施案例中的第二模腔局部放大剖视图；
图12是本发明实施案例中的第二模腔局部放大立体图；
图13是本发明实施案例中的第三模腔局部放大剖视图；
图14是本发明实施案例中的第三模腔局部放大立体图；
图15是本发明实施案例中的第四模腔局部放大剖视图；
图16是本发明实施案例中的第四模腔局部放大立体图；
图17是本发明实施案例中的第五模腔局部放大剖视图；
图18是本发明实施案例中的第五模腔局部放大立体图；
图19是本发明实施案例中的加工过程中由坯料钢丝到S型截面钢丝的尺寸变化图。
具体实施案例
下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
图1是本发明实施案例中的S型截面钢丝的立体图。
如图1所示， S型截面钢丝100是一种具有非圆截面的异型截面钢丝，本实施方式中的S型截面钢丝具有方角的S型截面1，并且沿钢丝长度方向延伸而形成S型截面钢丝。
图2是本发明实施案例中的S型截面钢丝的截面图。
如图2所示，本实施方式中的S型截面钢丝的S型截面1具有：一个中部2、两个分别在中部2两端且与中部2垂直的边部3以及两个由上述边部3继续延伸而形成的端部4。由于S型截面钢丝通过层层紧密缠绕来阻止空气、水分以及腐蚀物质与被缠绕物体接触，S型截面钢丝的截面的形状设计为呈中心对称的方角的S型形状，以便使缠绕后的S型截面钢丝层层套扣，最大程度地提供保护被缠绕物体的密闭空间。成品S型截面钢丝的截面积S为1.81cm2、边部的内侧圆弧具有凹陷半径5r＇为0.3mm、端部圆弧具有的端部半径6R＇为0.2mm。
图3是本发明实施案例中的加工流程框图。
如图3所示，本实施方式中供坯料钢丝7穿过的第一轧辊部13进行第一次辊弯处理，形成第一中间制件8。第一中间制件8连续地穿过第二轧辊部14进行第二次辊弯处理，形成第二中间制件9。在夹钳式拉拔机18的小车夹钳19拉拔作用力下，第二中间制件9连续地穿过第一辊模拉拔部15，进行第一次辊模拉拔后发生塑性变形形成第三中间制件10。同样在上述小车夹钳19拉拔作用力下，第三中间制件10连续地穿过第二辊模拉拔部16，进行第二次辊模拉拔后发生第二次塑性变形形成第四中间制件11。第四中间制件11经过固辊部17的精确拉拔，进行微调和定型形成S型截面钢丝12。
其中，坯料钢丝7采用矩形截面的304不锈钢作为材料，加工硬化较大。
第一轧辊部13和第二轧辊部14用于将坯料钢丝7进行预处理，将坯料钢丝7辊弯成截面高度不变，与坯料钢丝7的厚度保持一致的第二中间制件9。第一辊模拉拔部15和第二辊模拉拔部16用于将第二中间制件9逐步辊模拉拔成第四中间制件11，第四中间制件11的截面形状已经近似S型截面钢丝12的截面形状，只需经过精确拉拔，进行微调和定型即可。由坯料钢丝7到形成S型截面钢丝12只进行一次生产循环，采用一种的冷轧式整体连续的方法。
图4是本发明实施案例中的第一轧辊部的剖视图。
如图4所示，第一轧辊部13用于第一次辊弯，设有第一轧辊上凹模20、第一轧辊下凹模21。第一轧辊上凹模20与第一轧辊下凹模21的相对旋转由与坯料之间的摩擦力带动，第一轧辊上凹模20、第一轧辊下凹模21形成了呈中心对称形状与所述第一中间制件8的截面形状相对应的第一模腔22。
图5是本发明实施案例中的第二轧模部的剖视图。
如图5所示，第二轧辊部14用于第二次辊弯，设有第二轧辊上凹模23、第二轧辊下凹模24。第二轧辊上凹模23与第二轧辊下凹模24的相对旋转由与坯料之间的摩擦力带动，第二轧辊上凹模23、第二轧辊下凹模24形成了呈中心对称形状与所述第二中间制件9的截面形状相对应的第二模腔25。
图6是本发明实施案例中的第一辊模拉拔部的局部剖视图。
如图6所示，第一辊模拉拔部15的局部剖视图，即图中的左半部分为剖视部分。第一辊模拉拔部15用于进行第一次辊模拉拔，设有第一辊模上凹模26、第一辊模下凹模27、第一辊模左凹模28和第一辊模右凹模29。第一辊模上凹模26、第一辊模下凹模27、第一辊模左凹模28和第一辊模右凹模29通过斜轧孔型的方式形成了呈中心对称形状与所述第三中间制件10的截面形状相对应的第三模腔30。小车夹钳19拉拔作用力下，通过与中间制件之间的摩擦力，第一辊模上凹模26、第一辊模下凹模27、第一辊模左凹模28和第一辊模右凹模29能够从动的相对旋转运动。
图7是本发明实施案例中的第二辊模拉拔部的剖视图。
如图7所示，第二辊模拉拔部16，用于进行第二次辊模拉拔，设有第二辊模上凹模31和第二辊模下凹模32。第一辊模上凹模31和第一辊模下凹模32形成了呈中心对称形状与所述第四中间制件11的截面形状相对应的第四模腔33。小车夹钳19拉拔作用力下，通过与中间制件之间的摩擦力，第二辊模上凹模31和第二辊模下凹模32能够从动的相对旋转运动。
其中，第二模腔25的截面积、第三模腔30的截面积以及第四模腔33的截面积顺次减小。
图8是本发明实施案例中的固模部的剖视图。
如图8所示，固模部17设有呈中心对称形状的第五模腔34，第五模腔34的形状对应于S型截面钢丝12的截面形状。
图9是本发明实施案例中的第一模腔局部放大剖视图；图10是本发明实施案例中的第一模腔局部放大立体图。
如图9和图10所示，第一轧辊上凹模20设有具有第一曲率37为90°的第一上凸起端35，错开上述第一上凸起端35的位置并且对应于第一上凸起端35所形成的凹陷圆弧内，第一轧辊下凹模21设有具有第一曲率37为90°的第一下凸起端36。由于第一轧辊上凹模20与第一轧辊下凹模21是匹配设置的，所形成的第一模腔22的形状呈中心对称。
图11是本发明实施案例中的第二模腔局部放大剖视图；图12是本发明实施案例中的第二模腔局部放大立体图。
如图11和图12所示，第二轧辊上凹模23设有具有第二曲率40为150°的第二上凸起端38，错开上述第二上凸起端38的位置并且对应于第二上凸起端38所形成的凹陷圆弧内，第二轧辊下凹模39设有具有第二曲率40为150°的第二下凸起端39。由于第二轧辊上凹模23与第二轧辊下凹模24是匹配设置的，所形成的第二模腔25的形状呈中心对称。
图13是本发明实施案例中的第三模腔局部放大剖视图；图14是本发明实施案例中的第三模腔局部放大立体图。
如图13和图14所示，第一辊模上凹模26、第一辊模下凹模27分别设有匹配的错开对应设置的第三上凸起端41、第三下凸起端42，第一辊模左凹模28、第一辊模右凹模29分别设有匹配的错开对应设置的第三左凹陷端43、第三右凹陷端44。
第三上凸起端41、第三下凸起端42、第三左凹陷端43以及第三右凹陷端44形成的呈中心对称的方角S型第三模腔30。第三模腔30设有两个具有第一端部半径47R1为0.275mm的第一端部45和两个具有第一凹陷半径48R2为0.225mm的第一边部46。
上述第一端部半径47R1同样为第三左凹陷端43、第三右凹陷端44的第三凹陷半径，上述第一凹陷半径48R2同样为第三上凸起端41、第三下凸起端42的第三凸起半径。
图15是本发明实施案例中的第四模腔局部放大剖视图；图16是本发明实施案例中的第四模腔局部放大立体图。
如图15和图16所示，第二辊模上凹模31、第二辊模下凹模32分别设有匹配的错开对应设置的第四上凸起端49、第四下凸起端50。
第四上凸起端49、第四下凸起端50形成的呈中心对称的方角S型第四模腔33。第四模腔33设有两个具有第二端部半径53R3为0.3mm的第二端部51和两个具有第二凹陷半径54R4为0.2mm的第二边部52。
上述第二端部半径53R3同样为第四上凸起端49、第四下凸起端50的第四凹陷半径，上述第二凹陷半径54R4同样为第四上凸起端49、第四下凸起端的50第四凸起半径。
图17是本发明实施案例中的第五模腔局部放大剖视图；图18是本发明实施案例中的第五模腔局部放大立体图。
如图17和图18所示，第五模腔34具有与S型截面钢丝12的截面形状对应的形状。
图19是本发明实施案例中的加工过程中由坯料钢丝到S型截面钢丝的尺寸变化图。
如图19所示，坯料钢丝10具有矩形截面，长度L为3.52mm，厚度T为0.7mm。
将坯料钢丝10进行第一次辊弯处理后，第一中间制件8具有第一曲率半径α为90°，厚度保持不变。
进行第二次辊弯处理后，第二中间制件9具有第一曲率半径β为150°，厚度保持不变，第二中间制件9比第一中间制件8具有更大的曲率。
进行第一次辊模拉拔发生了塑性变形，第三中间制件10具有第一端部半径R1为0.275mm，第一凹陷半径R2为0.225mm。
进行第二次辊模拉拔发生了塑性变形，第四中间制件11具有第二端部半径R3为0.3mm，第一凹陷半径R4为0.2mm。
S型截面钢丝的截面积S为1.81cm2、具有凹陷半径r＇为0.3mm、端部圆弧具有的端部半径R＇为0.2mm。
另外，加工过程中，坯料钢丝7的坯料截面积S055、第一中间制件8的第一截面积S156以及第二中间制件9的第二截面积S257不变，都为2.45cm2。第三中间制件10的第三截面积S358为2.02cm2，S型截面钢丝12的截面积60S与第四中间制件11的第四截面积S459都为1.81cm2。其中，第二截面积57、第三截面积58、第四截面积59逐步减少。
发明作用与效果
综上所述，本发明提供的一种用于将坯料钢丝制造成S型截面钢丝的模具及其S型截面钢丝的制造方法，其具有多个模具部，组合式对坯料钢丝逐步加工，每个模具所对应的模腔的形状也是逐步变化的。通过辊弯模具对坯料钢丝进行预变形， 使其变成具有S型坯料，可根据不同的S型截面钢丝的最终成品的的曲率要求，进行多次辊弯，更易S型坯料进入后期的辊模模具进行拉拔变形，最终在固模中进行精确拉拔，微调和固型后形成精度高、质量好的合格品。加工过程中，逐步穿过各个模腔的坯料钢丝的形状也是逐步变化的，模具中坯料钢丝的应力相较传统方式中的小的多，不会出现模具拉裂、坯料断丝的情况。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。本实施例中采用具有中心对称形状模腔的S型截面钢丝的模具，还可以为根据具体需求采用不对称形状。坯料的截面积不仅限于矩形，其他形状例如圆形、平行四边形等也同样适用，只是预先压扁加工，矩形为最优效果。

Claims (6)

1.一种用于将坯料钢丝制造成S型截面钢丝的S型截面钢丝制造模具，其特征在于，包括：
第一轧辊部，用于将所述坯料钢丝辊弯成形为具有第一曲率的S型的第一中间制件；
第二轧辊部，用于将所述第一中间制件辊弯成形为具有比所述第一曲率大的S型的第二中间制件；
第一辊模拉拔部，用于将所述第二中间制件辊模拉拔成形为具有第一端部半径的端部和第一凹陷半径的边部的方角S型的第三中间制件；
第二辊模拉拔部，用于将所述第三中间制件辊模拉拔成形为具有比所述第一端部半径小的端部和比所述第一凹陷半径大的边部的方角S型的第四中间制件；以及，
固模部，用于通过精确拉拔使所述第四中间制件具有所述S型截面钢丝相同的截面形状。
2.根据权利要求1中所述的S型截面钢丝制造模具，其特征在于：
其中，第一轧辊部设有第一轧辊上凹模和第一轧辊下凹模形成第一模腔，
第二轧辊部设有第二轧辊上凹模和第二轧辊下凹模形成第二模腔，
第一辊模拉拔部设有通过孔型斜轧方式组合的第一辊模上凹模、第一辊模下凹模、第一辊模左凹模以及第一辊模右凹模所形成第三模腔，
第二辊模拉拔部设有通过孔型斜轧方式组合的第二辊模上凹模和第二辊模下凹模形成第四模腔，
固模部设有第五模腔，
所述第三模腔的截面积小于所述第二模腔的截面积，且大于所述第四模腔的截面积，所述第五模腔的截面形状对应于所述S型截面钢丝相同的截面形状。
3.根据权利要求1中所述的S型截面钢丝制造模具，其特征在于：
其中，所述坯料钢丝是不锈钢钢丝。
4. 一种使用如权利要求1中所述的S型截面钢丝制造模具来制造S型截面钢丝的S型截面钢丝制造方法，其特征在于：
预先将所述坯料钢丝进行第一次辊弯，成形为截面积不变且厚度与所述坯料钢丝保持一致的具有第一曲率的S型第一中间制件，
将所述第一中间制件进行第二次辊弯，成形为截面积不变且厚度与所述坯料钢丝保持一致的具有大于第一曲率的S型第二中间制件，
再将所述第二中间制件经过第一次辊模拉拔后发生塑性变形，成形为截面对应于所述第三模腔的方角S型第三中间制件，
将所述第三中间制件经过第二次辊模拉拔后发生塑性变形，成形为截面对应于所述第四模腔的方角S型第四中间制件，
将所述第四中间制件经过固模来精确拉拔，进行微调和定型，成形为所述S型截面钢丝。
5.一种根据如权利要求4中所述的S型截面钢丝的制造方法，其特征在于：
其中，所述S型截面钢丝的生产采用一种的冷轧式整体连续的方法，由所述坯料钢丝到形成所述S型截面钢丝只进行一次生产循环。
6.一种根据如权利要求4中所述的S型截面钢丝的制造方法，其特征在于：
其中，所述辊模拉拔采用夹钳式拉拔机。
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