CN104874624B - 一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种其入口段的相关参数均可量化的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，包括：镶套以及设置在镶套中的模芯，该模芯上开设有贯穿模芯的拉拔模孔，所述的拉拔模孔包括：入口段和定径段，该定径段包括：四条直边和四个曲率半径均为R₁的转角圆弧面，两两相对的一对平直面之间的间距为L；所述的入口段包括：四个导入斜面和四个入口转角曲面，入口转角曲面的外边沿线的曲率半径为R₂＝1.5～2.5倍的R₁，两两相对的一对导入斜面的外边沿线之间的距离为：其中，1.15≤k₁≤1.25，1≤k₂≤1.6，0.5≤k₃≤0.8。本发明用于将圆钢管坯拉拔成正方形钢管。

Description

一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模

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正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，按其拉拔成型的管材截面形状不同，可分为常圆形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)；其中，异型拉拔模具按生产方式又分为空拔拉拔模(简称空拔模)和衬芯拉拔模(简称衬芯模)，衬芯拉拔模由外模和内模相匹配共同完成冷拔。

众所周知，如果外模的开口大小和入口段的长度设置不合理，那么钢管与模具之间的接触面积随之变化，金属的纵向和横向流动存在不均衡现象，从而会致使经其拉拔成型的正方形管的质量较差，主要表面在其直线度较差(存在不同程度弯曲)、壁厚不均、圆角不均衡、尺寸不稳定和表面不平整等缺陷，更甚者出现拉拔过程中钢管断裂和开裂现象。

目前，针对异型钢管衬芯模的外模没有统一的设计标准，其入口段的开口大小和入口段的长度设置都是凭经验，针对每一种型号的正方形管，在设计外模时，都要经过反复多次的试验、改进、再试验的过程，才能得到较为理想的外模，这不仅延长了外模的加工周期，还增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种其入口段的相关参数均可量化的正方形异型钢管等边衬芯模的外模。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模，包括：镶套以及设置在镶套中的模芯，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：入口段和定径段，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：分别与正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，两两相对的一对平直面之间的间距为L，四个转角圆弧面的曲率半径均为R₁；

所述的入口段包括：四个与定径段的相应平直面衔接的导入斜面、四个连接两两相邻导入斜面的入口转角曲面，入口转角曲面的外边沿线的曲率半径为R₂＝1.5～2.5倍的R₁；两两相对的一对导入斜面的外边沿线之间的距离为：

$L_1=k_1\×[\sqrt{2}(L-R_1-k_2\×R_1)+k_3\×R_1],$

其中，1.15≤k₁≤1.25，1≤k₂≤1.6，0.5≤k₃≤0.8。

作为一种优选方案，在所述的一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模中，所述模芯的拉拔模孔设置有连接定径段和镶套出口的出口段，该出口段包括有：四个与定径段的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，在所述的一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模中，所述的出口段、定径段、入口段分别占到所述的模芯厚度L₃的2.7～3.3％、19.8～24.2％和73.25～76.75％。

作为一种优选方案，在所述的一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模中，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、以及连接两两相邻导出斜面的四个导出转角曲面。

作为一种优选方案，在所述的一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模中，所述镶套端壁的厚度为模芯厚度L₃的13.5～16.5％。

作为一种优选方案，在所述的一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模中，所述镶套敞口端的端面超出模芯的入口段端面，两者之间的距离为模芯厚度L₃的4.5～5.5％。

作为一种优选方案，在所述的一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模中，所述的镶套外侧面为靠近其敞口一端外径大的锥形面，其锥度角α在3～4°之间。

本发明的有益效果是：本发明所述的外模，其入口段的相关参数都可以量化，从而使得其设计和制作都非常简单，这样就大大降低了加工周期，节省了生产成本。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的13.5～16.5％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是本发明所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模的结构示意图。

图2是图1中K-K方向的剖视结构示意图。

图3是本发明所述正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、入口段，241、导入斜面，242、入口转角曲面，3、正方形异型钢管，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生产如图3所示的正方形异型钢管3的等边衬芯模的外模的具体实施方案。

如图1和图2所示，本发明所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，包括：镶套1、以及设置在镶套1中的模芯2，模芯2上开设有贯穿模芯2的拉拔模孔，该拉拔模孔包括依次相连的入口段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：分别与正方形异型钢管3的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，相对的一对平直面之间的间距为L，四个转角圆弧面的曲率半径均为R₁，与正方形异型钢管3的壁厚T相当(所谓相当，是指在公差允许的范围内，T＝R₁)；所述的入口段24包括：四个与定径段23的相应平直面相衔接的导入斜面241、四个连接两两相邻导入斜面241的入口转角曲面242，入口转角曲面242的外边沿线的曲率半径为R₂＝1.5～2.5倍的R₁；两两相对的一对导入斜面241的外边沿线之间的距离为：

$L_1=k_1\×[\sqrt{2}(L-R_1-k_2\×R_1)+k_3\×R_1],$

其中，1.15≤k₁≤1.25，1≤k₂≤1.6，0.5≤k₃≤0.8。

所述的拉拔模孔的出口段22包括有：四个与定径段23的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、入口段24的的长度L₃₄分别占到所述模芯2厚度L₃的2.7～3.3％、19.8～24.2％和73.25～76.75％；最佳方案为：所述的出口段22的长度L₃₂、定径段23的长度L₃₃、和入口段24的长度L₃₄分别占到所述的模芯2厚度L₃的3％、22％、和75％；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、以及连接两两相邻导出斜面的四个导出转角曲面；所述镶套1端壁12的厚度L₃₁为模芯2厚度L₃的13.5～16.5％，最佳方案为：镶套1端壁12的厚度L₃₁为模芯2厚度L₃的15％；镶套1敞口端的端面超出模芯2的入口段24的端面，两者之间的距离L₃₅为所述模芯2厚度L₃的4.5～5.5％，最佳方案为：两者之间的距离为模芯2厚度L₃的5％；所述的镶套1外侧面11为靠近其敞口的一端外径大的锥形面，其锥度角α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 (7)

1.一种正方形异型钢管等边衬芯模的外模，包括：镶套以及设置在镶套中的模芯，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：入口段和定径段，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：分别与正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，两两相对的一对平直面之间的间距为L，四个转角圆弧面的曲率半径均为R₁；

所述的入口段包括：四个与定径段的相应平直面衔接的导入斜面、四个连接两两相邻导入斜面的入口转角曲面，入口转角曲面的外边沿线的曲率半径为R₂＝1.5～2.5倍的R₁；两两相对的一对导入斜面的外边沿线之间的距离为：

$L_1=k_1\×\[\sqrt{2}(L-R_1-k_2\×R_1)+k_3\×R_1\],$

其中，1.15≤k₁≤1.25，1≤k₂≤1.6，0.5≤k₃≤0.8。

2.根据权利要求1所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，其特征在于：所述模芯的拉拔模孔设置有连接定径段和镶套出口的出口段，该出口段包括有：四个与定径段的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.根据权利要求2所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，其特征在于：所述的出口段的长度、定径段的长度、入口段的长度分别占到所述的模芯厚度L₃的2.7～3.3％、19.8～24.2％和73.25～76.75％。

4.根据权利要求2所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，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、以及连接两两相邻导出斜面的四个导出转角曲面。

5.根据权利要求4所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，其特征在于：所述镶套端壁的厚度为模芯厚度L₃的13.5～16.5％。

6.根据权利要求5所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，其特征在于：所述镶套敞口端的端面超出模芯的入口段端面，两者之间的距离为模芯厚度L₃的4.5～5.5％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的正方形异型钢管等边衬芯模的外模，其特征在于：所述的镶套外侧面为靠近其敞口一端外径大的锥形面，其锥度角α在3～4°之间。