CN104785559B - 一种方形异型钢管等边空拔模 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可保证方形异型钢管的精度和表面平整度的方形异型钢管等边空拔模，包括：镶套和镶套中的模芯，模芯上开设有拉拔模孔，该拉拔模孔包括：依次相连的入口段、导入过渡段、导出过渡段和定径段；所述的入口段包括：四个导入曲面以及连接两两相邻导入曲面的入口转角曲面，导入曲面和入口转角曲面的外边沿线均为圆弧线；导入曲面的外边沿线的曲率半径为R₃，两两相对的导入曲面的外边沿线顶点之间的距离L₂，设：方形异型钢管的壁厚为T，则：1.03≤k₁≤1.06；所述模芯的外径其中，1.5≤k₂≤1.7。本发明用于将圆钢管坯拉拔成方形钢管。

Description

一种方形异型钢管等边空拔模

技术领域

本发明涉及到金属塑性加工技术领域中的成型拉拔模，尤其涉及到将圆钢管拉拔成方形异型钢管的成型拉拔模。

背景技术

拉拔模具是冷拔钢管生产时的重要工装部件，已经广泛地应用在钢管变径或/和变形的生产过程中。利用拉拔模对钢管进行冷拔成型，具有材料利用率高、能耗低、产品性能优良、生产效率高、成本低廉等特点。拉拔模具中，按其拉拔成型的不同的管材形状，又分为常规拉拔模具和异型拉拔模具，用于冷拔特殊异型管材的为异型拉拔模具(也称异型拉拔模)；按其有无衬芯来分，又分为空拔拉拔模(简称空拔模)和衬芯拉拔模，在拔制较大规格组距时，由于拔制力巨大，只能采用空拔模。

传统的异型钢管的空拔模，其结构比较简单，包括：模具体和开设在模具体中的模孔，该模孔通常包括：入口段、过渡段、定径段和出口段，经其拉拔成型的方形异型钢管，表面不是很平整，精度也不高；而且，在实际拉拔过程中，生产效率较低，并且，模具也容易开裂，大大缩短了使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可保证方形钢管的精度和表面平整度的方形异型钢管等边空拔模。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种方形异型钢管等边空拔模，包括：镶套和设置在镶套中的圆柱形的模芯，所述的模芯上开设有贯穿模芯的拉拔模孔，该拉拔模孔包括有依次相连的入口段、导入过渡段、导出过渡段和定径段，所述镶套的一端设置有用于安装模芯的敞口，所述的模芯从该敞口镶嵌在镶套中，镶套的另一端设置有端壁，该端壁上开设有与拉拔模孔相配合的出口；

所述的定径段包括：分别与方形异型钢管横截面轮廓的四条直边以及连接两两相邻直边的四个转角圆弧相对应的四个平直面和四个转角圆弧面，相对的平直面之间的间距为L₁，四个转角圆弧面的曲率半径为R₁；

所述的导出过渡段包括：四个与平直面相衔接的导出过渡斜面以及四个连接两两相邻导出过渡斜面的导出过渡段转角曲面；

所述的导入过渡段包括：四个与导出过渡斜面相衔接的导入过渡斜面以及四个连接两两相邻导入过渡斜面的导入过渡段转角曲面；

所述的入口段包括：四个分别与相应导入过渡斜面相衔接的导入曲面以及四个连接两两相邻导入曲面的入口转角曲面，导入曲面和入口转角曲面的外边沿线均为圆弧线，入口转角曲面的外边沿线的曲率半径R₂为2～3倍的R₁；导入曲面的外边沿线的曲率半径为R₃，两两相对的导入曲面的外边沿线顶点之间的距离L₂，设：方形异型钢管的壁厚为T，所述模芯的外径为Φ₁，则：

$L_2=k_1\×\frac{(4\×L_1-2.58\×T)}{\mathrm{\π}},1.03\≤k_1\≤1.06;$

其中，1.5≤k₂≤1.7。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述模芯的拉拔模孔在定径段的外侧设置有连接定径段和镶套出口的出口段，该出口段包括：四个与定径段的相应平直面相衔接的出口斜面以及四个连接两两相邻出口斜面的出口转角曲面。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述的出口段、定径段、导出过渡段、导入过渡段和入口段分别占到所述的模芯厚度L₃的5.7～6.3％、26.6～29.4％、20.9～23.1％、20.9～23.1％和20.9～23.1％；

设：在模芯的纵向中切截面上，同侧定径段的起点与入口段的起点之间的连线与模芯的轴心线之间的夹角为α，则：导出过渡段的导出过渡斜面倾斜角β是α的18～20％，导入过渡段的导入过渡斜面倾斜角γ是α的35～40％。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述的定径段与导出过渡段之间、导出过渡段与导入过渡段之间、导入过渡段与入口段之间分别设置有平滑过渡面。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述的入口段的入口处设置有四个分别与相应导入曲面相衔接的曲率半径为R₁的导向曲面以及四个连接两两相邻导向曲面的导向转角曲面。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述镶套的出口包括：四个与模芯出口段的相应出口斜面相衔接的导出斜面以及四个连接两两相邻导出斜面的导出转角曲面。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述模芯出口段的出口斜面与定径段的相应面的延长面之间的夹角、以及所述镶套出口的导出斜面与定径段的相应面的延长面之间的夹角均为35～55°。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述镶套端壁的厚度为模芯厚度L₃的9.5～10.5％。

作为一种优选方案，在所述的一种方形异型钢管等边空拔模中，所述镶套的外侧面为靠近其敞口的一端外径大的锥形面，其锥度角θ在3～4°之间。

本发明的有益效果是：本发明通过设置多个过渡段(导入过渡段和导出过渡段)以及采用了非常规结构的入口段，大大提高了方形钢管的精度、表面平整度和生产效率，还有，通过控制模芯的外径尺寸，既保证了模芯的强度，又节约了模芯的材料成本；除此之外，本发明还通过合理分配定径段、导出过渡段、导入过渡段、入口段的长度、以及导出过渡段、导入过渡段、入口段的斜度，使得管坯的形变更加顺畅，进一步提高了方形钢管的精度、表面平整度和生产效率；另外，本发明还通过将镶套的外侧壁设置成锥形，并将镶套端壁的厚度控制在模芯厚度L₃的9.5～10.5％之间，既保证了镶套的强度，又节省了镶套的材料成本。

附图说明

图1是本发明所述的方形异型钢管等边空拔模的结构示意图。

图2是图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图3是本发明所述方形异型钢管的横截面的结构示意图。

图1至图3中的附图标记为：1、镶套，11、外侧面，12、端壁，121、出口，2、模芯，22、出口段，23、定径段，24、导出过渡段，25、导入过渡段，26、入口段，3、方形异型钢管，31、直边，32、转角圆弧。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明所述的一种用于生产如图3所示的方形异型钢管3的等边空拔模的具体实施方案。

如图1和图2所示，本发明所述的方形异型钢管等边空拔模，包括：镶套1以及镶嵌在镶套1中的圆柱形的模芯2，该模芯2上开设有贯穿模芯2的拉拔模孔，该拉拔模孔包括有：依次相连的入口段26、导入过渡段25、导出过渡段24、定径段23和出口段22，所述镶套1的一端设置有用于安装模芯2的敞口，所述的模芯2从该敞口镶嵌在镶套1中，镶套1的另一端设置有端壁12，该端壁12上开设有与拉拔模孔相配合的出口121；所述的定径段23包括：分别与方形异型钢管3(简称方管)横截面轮廓的四条直边31以及连接两两相邻直边31的四个转角圆弧32相对应的四个平直面和四个转角圆弧面，相对的平直面之间的间距为L₁(与方形异型钢管3的边长相当，即误差在公差范围内，以下同)，四个转角圆弧面的曲率半径为R₁(与方形异型钢管3的转角圆弧32相当)；所述的导出过渡段24包括：四个与平直面相衔接的导出过渡斜面以及四个连接两两相邻导出过渡斜面的导出过渡段转角曲面；所述的导入过渡段25包括：四个与导出过渡斜面相衔接的导入过渡斜面以及四个连接两两相邻导入过渡斜面的导入过渡段转角曲面；所述的入口段26包括：四个分别与相应导入过渡斜面相衔接的导入曲面以及连接两两相邻导入曲面的入口转角曲面，导入曲面和入口转角曲面的外边沿线均为圆弧线，入口转角曲面的外边沿线的曲率半径R₂为2～3倍的R₁；导入曲面的外边沿线的曲率半径为R₃，两两相对的导入曲面的外边沿线顶点之间的距离L₂，设：方形异型钢管3的壁厚为T，所述模芯2的外径为Φ₁，则：

$L_2=k_1\×\frac{(4\×L_1-2.58\×T)}{\mathrm{\π}},1.03\≤k_1\≤1.06;$

其中，1.5≤k₂≤1.7；

所述模芯2的出口段22用于衔接模芯2的定径段22和镶套1的端壁12上的出口121，该出口段22包括：四个与定径段23的相应平直面相衔接的出口斜面以及四个连接两两相邻出口斜面的出口转角曲面；所述的出口段22的长度L₃₂、定径段23的长度L₃₃、导出过渡段24的长度L₃₄、导入过渡段25的长度L₃₅和入口段26的长度L₃₆分别占到所述的模芯2厚度L₃的5.7～6.3％、26.6～29.4％、20.9～23.1％、20.9～23.1％和20.9～23.1％，最佳方案为：所述出口段22的长度L₃₂、定径段23的长度L₃₃、导出过渡段24的长度L₃₄、导入过渡段25的长度L₃₅和入口段26的长度L₃₆分别占到所述模芯2厚度L3的6％、28％、22％、22％和22％；设：在模芯2的纵向中切截面上，同侧定径段23的起点与入口段26的起点之间的连线与模芯2的轴心线之间的夹角为α，则：导出过渡段24的导出过渡斜面倾斜角β是α的18～20％，导入过渡段25的导入过渡斜面倾斜角γ是α的35～40％；所述的定径段23与导出过渡段24之间、导出过渡段24与导入过渡段25之间、导入过渡段25与入口段26之间分别设置有平滑过渡面(属于本领域的惯常技术，图中未示出)；所述的入口段26的入口处设置有四个分别与相应导入曲面相衔接的曲率半径为R₄(与方形异型钢管3的转角圆弧32的半径R₁相当)的导向曲面以及连接两两相邻导向曲面的导向转角曲面；所述镶套1的出口包括：四个与模芯2出口段22的相应出口斜面相衔接的导出斜面以及四个连接两两相邻导出斜面的导出转角曲面；模芯2出口段的出口斜面与定径段23的相应面的延长面之间的夹角、以及所述镶套1出口的导出斜面与定径段23的相应面的延长面之间的夹角均在35～55°之间；所述镶套1端壁12的厚度L₃₁为模芯2厚度L₃的9.5～10.5％，所述镶套1的敞口端超过模芯2的长度L₃₇不小于模芯2厚度L₃的2％；所述镶套1的外侧面11为靠近其敞口的一端外径大的锥形面，其锥度角θ在3～4°之间。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种方形异型钢管等边空拔模，包括：镶套和设置在镶套中的圆柱形的模芯，其特征在于：所述的模芯上开设有贯穿模芯的拉拔模孔，该拉拔模孔包括有依次相连的入口段、导入过渡段、导出过渡段和定径段，所述镶套的一端设置有用于安装模芯的敞口，所述的模芯从该敞口镶嵌在镶套中，镶套的另一端设置有端壁，该端壁上开设有与拉拔模孔相配合的出口；

所述的定径段包括：分别与方形异型钢管横截面轮廓的四条直边以及连接两两相邻直边的四个转角圆弧相对应的四个平直面和四个转角圆弧面，相对的平直面之间的间距为L₁，四个转角圆弧面的曲率半径为R₁；

所述的导出过渡段包括：四个与平直面相衔接的导出过渡斜面以及四个连接两两相邻导出过渡斜面的导出过渡段转角曲面；

所述的导入过渡段包括：四个与导出过渡斜面相衔接的导入过渡斜面以及四个连接两两相邻导入过渡斜面的导入过渡段转角曲面；

所述的入口段包括：四个分别与相应导入过渡斜面相衔接的导入曲面以及四个连接两两相邻导入曲面的入口转角曲面，导入曲面和入口转角曲面的外边沿线均为圆弧线，入口转角曲面的外边沿线的曲率半径R₂为2～3倍的R₁；导入曲面的外边沿线的曲率半径为R₃，两两相对的导入曲面的外边沿线顶点之间的距离L₂，设：方形异型钢管的壁厚为T，所述模芯的外径为Φ₁，则：

$L_2=k_1\×\frac{(4\×L_1-2.58\×T)}{\mathrm{\π}},1.03\≤k_1\≤1.06;$

其中，1.5≤k₂≤1.7。

2.如权利要求1所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述模芯的拉拔模孔在定径段的外侧设置有连接定径段和镶套出口的出口段，该出口段包括：四个与定径段的相应平直面相衔接的出口斜面以及四个连接两两相邻出口斜面的出口转角曲面。

3.如权利要求2所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述的出口段的长度、定径段的长度、导出过渡段的长度、导入过渡段的长度和入口段的长度分别占到所述的模芯厚度L₃的5.7～6.3％、26.6～29.4％、20.9～23.1％、20.9～23.1％和20.9～23.1％；

设：在模芯的纵向中切截面上，同侧定径段的起点与入口段的起点之间的连线与模芯的轴心线之间的夹角为α，则：导出过渡段的导出过渡斜面倾斜角β是α的18～20％，导入过渡段的导入过渡斜面倾斜角γ是α的35～40％。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述的定径段与导出过渡段之间、导出过渡段与导入过渡段之间、导入过渡段与入口段之间分别设置有平滑过渡面。

5.如权利要求4所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述的入口段的入口处设置有四个分别与相应导入曲面相衔接的曲率半径为R₁的导向曲面以及四个连接两两相邻导向曲面的导向转角曲面。

6.如权利要求2或3所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述镶套的出口包括：四个与模芯出口段的相应出口斜面相衔接的导出斜面以及四个连接两两相邻导出斜面的导出转角曲面。

7.如权利要求6所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述模芯出口段的出口斜面与定径段的相应面的延长面之间的夹角、以及所述镶套出口的导出斜面与定径段的相应面的延长面之间的夹角均为35～55°。

8.如权利要求7所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述镶套端壁的厚度为模芯厚度L₃的9.5～10.5％。

9.如权利要求8所述的方形异型钢管等边空拔模，其特征在于：所述的镶套外侧面为靠近其敞口的一端外径大的锥形面，其锥度角θ在3～4°之间。