CN202006238U - 预弯边机模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种预弯边机模具，包括上模具以及与该上模具适配的下模具，其特征在于，所述上模具以及下模具分别具有相互适配的上模成型面及下模成型面，所述上模成型面和下模成型面的横断面为四次曲线。本实用新型的预弯边机模具，由于采用了合理的型线设计，因此成型压力最大时，模具与钢板贴合度高、接触面积大，避免了现有技术中近似线接触情况的发生，从而可实现较好的压延控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及模具型线设计领域，更具体地，是一种用于大口径直缝埋弧焊管生产的预弯边机模具。
背景技术
全世界大口径直缝埋弧焊管约有90％左右采用UOE(U-forming，O-forming，Expanding)成型工艺，UOE是以热轧厚钢板为原料，通过预弯边、U成型、O成型和对埋弧焊接管坯扩径(E)等成型工序制造大口径直缝焊管的一种工艺，在该工艺中，纵向预弯边是将钢板边缘部分用预弯边机压弯，保证最终焊管焊缝区域几何形状和尺寸精度的一个重要工序，预弯弧度和预弯半径对后续O机成型质量影响较大。在U成型和O成型过程中，钢板板边会存在盲区，即形成一定量的直边段，此直边必须在成型前通过预弯边机来消除。因此，预弯时将钢板压制成何种形状是十分关键的技术，这直接决定了模具型线的设计效果。
公开号为CN101428319A、发明名称为“一种预弯模具”的中国发明专利公开了一种具有新型模具型线的预弯模具，该模具上下模的成型面均为渐开线曲面，并互相适配。但是，在使用过程中，发现预弯后的钢板板边压延较大，对后道工序模具的损坏较大，并且模具规格型号不全，型号跨度不合理，部分规格的钢管无法生产。经分析，产生压延较大的根本原因在于：当成型压力达到最大时，下模与钢板之间的接触区较小，近似于线接触，主要接触区集中在钢板边部压延产生处，应力集中较大，较大的压延无法避免。
因此，需要一种新的预弯边机模具，其合理的型线设计可尽可能地增大下模与钢板之间的接触面积，避免局部应力集中造成的较大压延。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于解决现有的预弯边机模具中模具与钢板接触面积小的问题，从而提供了一种新型的预弯边机模具。
本实用新型的预弯边机模具，包括上模具以及与该上模具适配的下模具，所述上模具以及下模具分别具有相互适配的上模成型面及下模成型面，所述上模成型面和下模成型面的横断面为四次曲线。
优选地，所述上模具还包括位于所述上模成型面两侧、并分别与所述上模成型面过渡连接的上模过渡面，所述上模过渡面的横断面为直线；
所述下模具还包括位于所述下模成型面两侧、并分别与所述下模成型面过渡连接的下模过渡面，所述下模过渡面的横断面为直线。
优选地，所述下模具包括入口段和出口段，所述入口段的入口区域和所述出口段的出口区域设置有圆弧倒角。
优选地，所述四次曲线的方程为：Y＝A-B1X+B2X2-B3X3+B4X4，其中A、B1、B2、B3、B4为方程各次项系数。
本实用新型的预弯边机模具，由于采用了合理的型线设计，因此成型压力最大时，模具与钢板贴合度高、接触面积大，避免了现有技术中近似线接触情况的发生，从而可实现较好的压延控制。
附图说明
图1为本实用新型的预弯边机模具的上模具的横断面示意图；
图2为本实用新型的预弯边机模具的下模具的横断面示意图；
图3为本实用新型的预弯边机模具的下模具的部分立体示意图；
图4为图3中沿线A打开的本实用新型的预弯边机模具的下模具入口处的圆弧倒角示意图；
图5为本实用新型的预弯边机模具的下模具出口处的圆弧倒角示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型的结构进行详细说明。
本实用新型的预弯边机模具，包括上模具以及与该上模具适配的下模具，如图1、2所示，分别为预弯边机模具的一副上模具一副下模具的横断面示意图，如图3所示，为本实用新型的预弯边机模具的一副下模具的入口段部分的立体示意图。结合附图，上模具100以及下模具200分别具有相互适配的上模成型面110及下模成型面210，上模成型面110和下模成型面的横断面210为四次曲线。四次曲线的方程为Y＝A-B1X+B2X2-B3X3+B4X4，其中A、B1、B2、B3、B4为方程各次项系数。如图1、2所示，四次曲线在二维坐标中零点位置分别为O1、O2。
对于大口径直缝埋弧焊管预弯边机模具组，可包括上述的五套预弯边机模具，分别为1号模具至5号模具，各对应的上下模具(例如附图1、2中100、200)采用相同系数的曲线方程，并且该五副上下模具可根据需要，采用不同系数的曲线方程。这将在以下进行更详细说明。
另外，如图所示，上模具100还包括位于上模成型面110两侧、并分别与上模成型面110过渡连接的上模过渡面120、130，上模过渡面120、130的横断面为直线，并在各过渡点与成型面110的横断面相切，其中成型面110的横断面与上模过渡面130的过渡点为四次曲线的零点O1。类似地，下模具200也包括位于下模成型面210两侧、并分别与所述下模成型面过渡连接的下模过渡面220、230，下模过渡面220、230的横断面为直线，并在相应的过渡点与成型面210的横断面相切。其中，成型面210横断面的四次曲线的零点O2偏离下模过渡面210起始端的距离为D。
本实用新型的下模具包括入口段和出口段，其中，入口段的入口区域和所述出口段的出口区域设置有圆弧倒角。如图3所示，为下模具200的入口段的立体示意图。如图所示，在入口段的入口区域设置有形状为曲面过渡圆弧面的圆弧倒角，以减少模具应力集中，从而延长模具寿命，如图4所示，是图3中沿线A的剖视图，其中包括下模具入口段的圆弧倒角240，如图5所示是下模具的出口段部分的剖视图，其中包括下模具出口段的圆弧倒角250。为便于送料，下模具入口段的圆弧倒角240大于出口段的圆弧倒角250。圆弧倒角240、250与成型面210以及上下过渡面220、230均采用圆弧过渡的方式彼此连接。
以下通过本实用新型一个实施方式中的具体的数值，对包括五套本实用新型的预弯边模具的预弯边模具组的各成型面四次曲线设计(即型线设计)进行具体说明。应当理解的是，以下模具设计的具体数值，仅用于对本实用新型的结构组成进行说明，而不用于限制本实用新型的保护范围。对于不同的管材，本实用新型的模具结构可采用不同的参数设置。
在一个实施方式中，对于四次曲线方程Y＝A-B1X+B2X2-B3X3+B4X4，一个预弯边模具组的五副上下模具型线设计的各次项系数A、B1、B2、B3、B4如表1所示。
表1
| A | B1 | B2 | B3 | B4 | |
| 模具1 | 0.1121 | 0.01876 | 0.0022 | 7.185*10-6 | 4.0011*10-8 |
| 模具2 | 0.15685 | 0.0199 | 0.00173 | 4.50658*10-6 | 0.90426*10-8 |
| 模具3 | 0.24399 | 0.02363 | 0.00142 | 3.20288*10-6 | 9.97082*10-8 |
| 模具4 | 0.25132 | 0.01888 | 0.00103 | 1.56234*10-6 | 4.08083*10-8 |
| 模具5 | 0.32513 | 0.01884 | 7.96099*10-7 | 9.3394*10-7 | 1.89536*10-9 |
与表1相对应，该实施方式中五副上下模具的X取值范围(取绝对值)如表2所示。
表2
| X值取值范围(/mm) | |
| 模具1 | 0～174.7 |
| 模具2 | 0～226.1 |
| 模具3 | 0～290 |
| 模具4 | 0～373.56 |
| 模具5 | 0～480 |
在该实施方式中，各副模具总长为5700mm，其中入口段和出口段分别为2850mm，有效工作长度为4900mm。对于上模具而言，结合图1，四次曲线的零点距离模具端侧的距离、也即过渡面130的宽度约为10mm至20mm。对于下模具，模具1、2、3的四次曲线零点在竖直方向上偏离下模过渡面210起始端的距离D约为15mm，模具4、5的四次曲线零点在竖直方向上偏离下模过渡面210起始端的距离D约为50mm。
成型过程中，上模固定不动，下模由下而上推举钢板板边直到把钢板压紧到上模且成型力达到设定值，使钢板板边根据上模形状变形，考虑到卸载后钢板的弹性回弹问题，压力最大时钢板板边的曲率半径比目标钢管半径小，弹复后尽可能接近目标曲率半径。
本实用新型的应用范围可覆盖管径为508mm至1422.4mm的钢管。以生产壁厚壁厚22mm，管径1219mm的钢管为例，利用上述第三号上模具和下模具(模具3)进行生产，所得质量控制情况如表3所示。
表3
| 质量控制参数 | 目标值 | 控制范围 | 实际值 |
| 内弧半径(mm) | 580 | 530～630 | 偏差1mm |
| 直边段角度(°) | 25 | 23～27 | 23.24 |
| 直边段长度(mm) | ＜33 | ＜40 | 31 |
| 边部压延厚度(mm) | ＜＝0.5 | 0.0212 |
由表3可以看出，利用本实用新型的预弯边机模具，生产出的钢板板边符合质量控制要求。与现有技术相比，改善效果最为明显的是边部压延，本实用新型的预弯边机模具对钢板边部压延有明显的改善效果；具体到定量上，现有技术模具成型后钢板边部压延量为0.4mm，本实用新型的预弯边机模具成型后压延量为0.0212mm，改善比例高达95％。
综上所述，由于本实用新型的预弯边机模具型线设计合理，当成型压力最大时，模具与钢板贴合较好，接触面积较大，避免了现有技术的近似线接触的情况发生，从而达到控制压延的有益效果。因此，本实用新型的预弯边机模具在成型质量上，尤其是压延厚度的控制上，相比现有技术具有较大的改进。
Claims (4)
1.一种预弯边机模具，包括上模具以及与该上模具适配的下模具，其特征在于，所述上模具以及下模具分别具有相互适配的上模成型面及下模成型面，所述上模成型面和下模成型面的横断面为四次曲线。
2.根据权利要求1所述的预弯边机模具，其特征在于，所述上模具还包括位于所述上模成型面两侧、并分别与所述上模成型面过渡连接的上模过渡面，所述上模过渡面的横断面为直线；
所述下模具还包括位于所述下模成型面两侧、并分别与所述下模成型面过渡连接的下模过渡面，所述下模过渡面的横断面为直线。
3.根据权利要求1或2所述的预弯边机模具，其特征在于，所述下模具包括入口段和出口段，所述入口段的入口区域和所述出口段的出口区域设置有圆弧倒角。
4.根据权利要求1或2所述的预弯边机模具，其特征在于，所述四次曲线的方程为：Y＝A-B1X+B2X2-B3X3+B4X4，其中A、B1、B2、B3、B4为方程各次项系数。
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