CN109500118B - 一种防跳车游动芯头及铜管缩径拉拔防跳车方法 - Google Patents

一种防跳车游动芯头及铜管缩径拉拔防跳车方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防跳车游动芯头及铜管缩径拉拔防跳车方法，防跳车游动芯头为在拉伸过程中使用的整体结构，包括位于两端的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间为圆台形过渡段，圆台形过渡段的大端与大径段相连，圆台形过渡段的小端与小径段相连，所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围A内。本发明游动芯头的质心在轴向上布置在圆台形过渡段所在的长度范围A内，经试制和使用跟踪，在同等条件下可以显著降低跳车现象出现频次，有效提高了游动芯头拉伸的稳定性，进而取得保证铜管拉伸的质量，保证生产节奏，延长游动芯头使用寿命的效果。

Description

一种防跳车游动芯头及铜管缩径拉拔防跳车方法
技术领域
本发明属于金属拉拔的成型工具技术领域，具体涉及一种防跳车游动芯头及铜管缩径拉拔防跳车方法。
背景技术
游动芯头1，主要是用于拉拔铜管3，与外模2配套使用，其包括大头端和小头端以及大头端和小头端之间的过渡面，游动芯头1在铜管3内没有固定位置，在拉伸过程中同外模2共同挤压铜管壁，并依靠作用在过渡面上的摩擦力及轴向分力的平衡作用自适应的保持在变形区内，实现稳定的拉拔（如附图1所示）。游动芯头1控制拉伸后铜管的内径尺寸，外模2控制拉伸后铜管的外径尺寸。从用途上分析，游动芯头的大头端用于导向，小头用于控制拉伸后铜管的内径尺寸，两端圆滑过渡，中间的过渡面用于拉伸挤压。
目前，在游动芯头拉伸铜管的操作过程中，常出现跳车现象，影响铜管质量，跳车现象即在拉伸挤压过程中出现振动，主要在挤压着力位置，拉伸出来的铜管管壁呈波纹状或不均匀的起伏状态，达不到产品技术要求，此类铜管产品为报废品；同时跳车现象容易在游动芯头过渡面上造成环沟、划伤，使游动芯头报废；造成跳车现象的影响因素较多，现有解决手段多数是从优化模具角度、调整润滑剂、提高设备精度等方面进行优化，有一定效果，但现有技术或研究中还没有从调整游动芯头的质心位置出发进行优化的，该技术方向目前处于空白，有待研究。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种防跳车游动芯头及铜管缩径拉拔防跳车方法，避免铜管拉伸过程中出现跳车现象影响铜管质量和游动芯头的使用寿命的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种防跳车游动芯头，所述游动芯头为在拉伸过程中使用的整体结构，包括位于两端的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间为圆台形过渡段，圆台形过渡段的大端与大径段相连，圆台形过渡段的小端与小径段相连，所述大径段和小径段的自由端的端面棱边均经倒圆角处理，所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
本发明游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内，而现有的游动芯头，因大径段直径较大并用于导向，其长度较长，质量也就大，而小径段直径较小并用于控制拉伸后铜管的内径尺寸，过长无用，质量也就相对要小，使现有的游动芯头的质心均在大径段所在的长度范围内（轴向上），而本发明将游动芯头的质心在轴向上布置在圆台形过渡段所在的长度范围内，经试制和使用跟踪，在同等条件下可以显著降低跳车现象出现频次，使用激光测距仪从铜管端头监控拉伸过程中游动芯头在轴向上的位移量，未超过1mm，而拉伸过程中游动芯头在轴向上的位移量过大正是引发发生跳车现象的原因之一，这也佐证了通过质心位置的优化可以降低跳车现象出现频次，进而取得保证铜管拉伸的质量，保证生产节奏，延长游动芯头使用寿命的效果。
进一步完善上述技术方案，所述圆台形过渡段的大端的直径与大径段的直径对应，所述圆台形过渡段的小端的直径与小径段的直径对应；所述大径段和小径段与圆台形过渡段的交界处为圆弧过渡，所述游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段的母线的直线段部分所在的长度范围内。
这样，根据实际使用的不同构造情况，更精确地限定质心位置，提高适用性，同时保证使用效果。
进一步地，所述大径段、圆台形过渡段和小径段为一体成型。
这样，方便设计制造。
本发明还涉及一种铜管缩径拉拔防跳车方法，包括配套使用的游动芯头和外模，所述外模上开设有贯穿的拉拔挤压孔，拉拔挤压孔的轴线呈水平，铜管呈直线状且水平穿过所述拉拔挤压孔，所述游动芯头可滑动置于所述铜管内以与外模的拉拔挤压孔配合挤压铜管；所述游动芯头包括位于两端的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间为圆台形过渡段，圆台形过渡段的大端与大径段相连，圆台形过渡段的小端与小径段相连，所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
本方法的效果与前述效果相同，此处不再赘述。
可选择地，通过调整大径段和小径段的长度来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
这样，在保证大径段导向功能、小径段控制拉伸后铜管的内径尺寸功能的基础上，保证前述效果。
可选择地，通过将大径段的自由端加工为正圆锥形来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内，正圆锥形的顶点朝向远离小径段的方向。
这样，在保证前述效果的基础上，在大径段的自由端形成正圆锥段，可以优化铜管内壁的润滑效果；在拉拔成型过程中，外模与铜管之间持续喷淋有外润滑油保证润滑冷却效果，而芯头与铜管内壁之间是相对封闭的环境，只能在拉拔开始之前在铜管内注入设计量的内润滑油，来减缓芯头与铜管内壁的磨损，拉拔过程中，芯头不断将内润滑油向未挤压变形的铜管端推动，保证注入的设计量的内润滑油可以在整个拉拔过程中起到润滑作用；而将大径段的自由端加工为正圆锥形，可起到导入作用，可以使内润滑油在芯头的推进过程中，更多地楔入芯头和铜管内壁之间，提升润滑效果，减小磨损。
可选择地，通过在游动芯头内嵌入圆柱形的芯轴来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内，所述芯轴包括不同材质的芯轴段，在游动芯头的轴向上，位于大径段长度范围内的芯轴段的密度小于位于小径段长度范围内的芯轴段的密度。
这样，可以不损失大径段的长度而调整质心位置，从而保障大径段的导向功能和保证前述效果；同时本方式的适用性强，在实际制作中，游动芯头的表层通常采用更优质的材料来保证硬度从而适于挤压，而在中间使用相对便宜的其它材料从而减低成本，通过本方式可以结合现有的工艺嵌入芯轴同时结合调整质心位置。
可选择地，通过在大径段的自由端端面的中心位置开设凹入的沉台来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
这样，可以不损失大径段的长度，从而保障大径段的导向功能，同时保证前述效果。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明游动芯头的质心在轴向上布置在圆台形过渡段所在的长度范围内，经试制和使用跟踪，在同等条件下可以显著降低跳车现象出现频次，有效提高了游动芯头拉伸的稳定性，进而取得保证铜管拉伸的质量，保证生产节奏，延长游动芯头和外模使用寿命的效果。
附图说明
图1-现有技术中游动芯头使用的效果示意图；
图2-具体实施例的一种防跳车游动芯头的结构示意图；
图3-具体实施例的另一种防跳车游动芯头的结构示意图；
图4-具体实施例的方法的实施效果示意图；
图5-具体实施例的方法的实施效果示意图；
图6-具体实施例的方法的实施效果示意图；
图7-具体实施例的方法的实施效果示意图；
其中，游动芯头1，外模2，铜管3，大径段11，圆台形过渡段12，小径段13，圆弧过渡14，正圆锥形15，芯轴16，沉台17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
参见图2，具体实施例的一种防跳车游动芯头，所述游动芯头为在拉伸过程中使用的整体结构，包括位于两端的大径段11和小径段13，所述大径段11和小径段13之间为圆台形过渡段12，所述圆台形过渡段12的大端的直径与大径段11的直径对应，所述圆台形过渡段12的小端的直径与小径段13的直径对应；圆台形过渡段12的大端与大径段11相连，圆台形过渡段12的小端与小径段13相连，所述大径段11和小径段13的自由端的端面棱边均经倒圆角处理，所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围A内；所述大径段11、圆台形过渡段12和小径段13为一体成型。本发明游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内，而现有的游动芯头，因大径段直径较大并用于导向，其长度较长，质量也就大，而小径段直径较小并用于控制拉伸后铜管的内径尺寸，过长无用，质量也就相对要小，使现有的游动芯头的质心均在大径段所在的长度范围内，而本发明将游动芯头的质心在轴向上布置在圆台形过渡段12所在的长度范围内，经试制和使用跟踪，在同等条件下可以显著降低跳车现象出现频次，使用激光测距仪从铜管端头监控拉伸过程中游动芯头在轴向上的位移量，未超过1mm，现有游动芯头拉伸挤压过程中轴向位移量为1-3mm，而拉伸过程中游动芯头在轴向上的位移量过大正是引发发生跳车现象的原因之一，这也佐证了通过质心位置的优化可以降低跳车现象出现频次，进而取得保证铜管拉伸的质量，保证生产节奏，延长游动芯头使用寿命的效果。
参见图3，可选择地，所述大径段11和小径段13与圆台形过渡段12的交界处为圆弧过渡14，所述游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段12的母线的直线段部分所在的长度范围B内。这样，根据实际使用的不同构造情况，更精确地限定质心位置，提高适用性，同时保证前述效果。
本发明还提供一种铜管缩径拉拔防跳车方法，包括基架，所述基架上设有拉拔动力机构、润滑系统以及配套使用的游动芯头和外模，所述外模上开设有贯穿的拉拔挤压孔，拉拔挤压孔的轴线呈水平，铜管呈直线状且水平穿过所述拉拔挤压孔，铜管被拉拔挤压之后的一端连接所述拉拔动力机构以提供拉拔力，所述游动芯头可滑动置于所述铜管未被拉拔挤压的铜管段内并与外模的拉拔挤压孔配合挤压铜管；润滑系统向铜管挤压变形的外壁处持续提供润滑液；所述游动芯头包括位于其两端的大径段11和小径段13，所述大径段11和小径段13之间为圆台形过渡段12，圆台形过渡段12的大端与大径段11相连，圆台形过渡段12的小端与小径段13相连，所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内。
因为现有的游动芯头的质心基本都在大径段所在的长度范围内，所以本发明提供的一种铜管缩径拉拔防跳车方法，也是调整现有游动芯头质心位置的方法。可选择以下方式。
参见图4，可选择地，通过调整大径段11和小径段13的长度来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内。因为现有的游动芯头的质心基本都在大径段11所在的长度范围内，所以通过调整大径段11的长度就可以使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内，具体为缩短大径段11的长度，图中虚线示意为现有的游动芯头的大径段长度。如果是新设计加工，则在保证大径段11导向功能、小径段13控制拉伸后铜管的内径尺寸功能的基础上进行对应调整。
参见图5，可选择地，通过将大径段11的自由端加工为正圆锥形15同时结合调整大径段11的长度来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内，正圆锥形15的顶点朝向远离小径段13的方向。这样，在保证前述效果的基础上，在大径段11的自由端形成正圆锥段，可以优化铜管内壁的润滑效果；在拉拔成型过程中，外模与铜管之间持续喷淋有外润滑油保证润滑冷却效果，而芯头与铜管内壁之间是相对封闭的环境，只能在拉拔开始之前在铜管内注入设计量的内润滑油，来减缓芯头与铜管内壁的磨损，拉拔过程中，芯头不断将内润滑油向未挤压变形的铜管端推动，保证注入的设计量的内润滑油可以在整个拉拔过程中起到润滑作用；而将大径段11的自由端加工为正圆锥形15，可起到导入作用，可以使内润滑油在芯头的推进过程中，更多地楔入芯头和铜管内壁之间，提升润滑效果，减小磨损。
参见图6，可选择地，通过在游动芯头内嵌入圆柱形的芯轴16来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内，所述芯轴16包括不同材质的芯轴段，在游动芯头的轴向上，位于大径段11长度范围内的芯轴段的密度小于位于小径段13长度范围内的芯轴段的密度。这样，可以不损失大径段11的长度而调整质心位置，从而保障大径段11的导向功能；同时本方式的适用性强，在实际制作中，游动芯头的表层通常采用更优质的材料来保证硬度从而适于挤压，而在中间使用相对便宜的其它材料从而减低成本，通过本方式可以结合现有的工艺嵌入芯轴16同时结合调整质心位置；针对嵌入有芯轴的现有游动芯头，可以将原芯轴去除，而嵌入本方式包括不同材质芯轴段的芯轴16从而调整质心位置。
参见图7，可选择地，通过在大径段11的自由端端面的中心位置开设凹入的沉台17来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段12所在的长度范围内。这样，可以不损失大径段11的长度，从而保障大径段11的导向功能，同时保证前述效果。
需要说明的是，本发明针对的游动芯头限定为在拉伸过程中使用的整体结构，是因为现有的游动芯头结构类型较多，有前述的嵌入芯轴形式的，有增加硬化涂层表面的，有针对特殊工艺而设计为空心结构的，本发明针对调整质心的游动芯头，是指完成整个制造工艺可即用于拉伸挤压使用状态的游动芯头整体结构，这样才能起到对应效果，不存在后续制造工艺使已调整的质心位置再次发生变化。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种防跳车游动芯头，所述游动芯头为在拉伸过程中使用的整体结构，包括位于两端的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间为圆台形过渡段，圆台形过渡段的大端与大径段相连，圆台形过渡段的小端与小径段相连，其特征在于：所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
2.根据权利要求1所述一种防跳车游动芯头，其特征在于：所述大径段和小径段与圆台形过渡段的交界处为圆弧过渡，所述游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段的母线的直线段部分所在的长度范围内。
3.根据权利要求1或2所述一种防跳车游动芯头，其特征在于：所述大径段、圆台形过渡段和小径段为一体成型。
4.铜管缩径拉拔防跳车方法，包括配套使用的游动芯头和外模，所述外模上开设有贯穿的拉拔挤压孔，拉拔挤压孔的轴线呈水平，铜管呈直线状且水平穿过所述拉拔挤压孔，所述游动芯头可滑动置于所述铜管内以与外模的拉拔挤压孔配合挤压铜管；所述游动芯头包括位于两端的大径段和小径段，所述大径段和小径段之间为圆台形过渡段，圆台形过渡段的大端与大径段相连，圆台形过渡段的小端与小径段相连，其特征在于：所述游动芯头的质心位于其轴线上并在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
5.根据权利要求4所述铜管缩径拉拔防跳车方法，其特征在于：通过调整大径段和小径段的长度来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
6.根据权利要求4所述铜管缩径拉拔防跳车方法，其特征在于：通过将大径段的自由端加工为正圆锥形来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内，正圆锥形的顶点朝向远离小径段的方向。
7.根据权利要求4所述铜管缩径拉拔防跳车方法，其特征在于：通过在游动芯头内嵌入圆柱形的芯轴来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内，所述芯轴包括不同材质的芯轴段，在游动芯头的轴向上，位于大径段长度范围内的芯轴段的密度小于位于小径段长度范围内的芯轴段的密度。
8.根据权利要求4所述铜管缩径拉拔防跳车方法，其特征在于：通过在大径段的自由端端面的中心位置开设凹入的沉台来使游动芯头的质心在轴向上位于圆台形过渡段所在的长度范围内。
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