CN204523812U - 冷拉拔模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种冷拉拔模具，包括模具主体（1），其特征在于所述模具主体（1）由后端向前端依次设置有用于金属型材第一次预成型的压缩区（2）、进一步成型的过渡区（3）和最终拉出成型的定径区（4）；所述压缩区（2）、过渡区（3）和定径区（4）贯通连接，所述压缩区（2）向模具主体（1）前端方向向外扩展，所述过渡区（3）的前端向所述压缩区（2）方向向外扩展。本实用新型能够有效的消除拉拔过程中由于压缩率不同使金属流动分配不均而导致的产品缺陷，从而提高异形铜排的加工成功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及冷塑性成形领域，尤其涉及一种异型铜排冷拉拔模具。
背景技术
铜排具有良好的导电性、良好的力学性能、良好的延展性和可靠性，因此铜排作为一种大电流导电产品，适用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程，也广泛用于金属冶炼、电化电镀、化工烧碱等超大电流电解冶炼工程等。
目前异型铜排的生产主要采用卧挤或连挤出型材再进行拉拔成品的工艺，而在拉拔过程中由于现在的模具设计不合理导致金属流动分配不均，常出现折叠，线痕等缺陷，造成产品质量问题，影响生产效率。
高精度异型铜排对截面的尺寸和表面质量要求高，直接采用挤压（卧式/连续挤压）无法保证尺寸精度和表面质量，因而必须采用后续冷拉拔变形。由于异型排本身结构的复杂性，在冷拉拔变形过程，经常出现截面各个区域的截面压缩率不均匀的现象。将截面的总体压缩率定义为：
其中，为拉拔前截面面积，为拉拔后截面面积。各个区域的截面压缩率表示为：
其中，为区域i拉拔前截面面积，为区域i拉拔后截面面积。截面压缩率的不均性可表示为：
由上式公式可以看出，截面压缩率的不均性取决于截面各个区域尺寸影响。产生这种截面压缩率（区域轴向延伸率）不均匀的原因有：
1、热挤压模具由于工作温度高无法加工带细小侧凹/凸的结构，必须对细小结构进行必要的放大，进而导致该局部区域截面压缩率的增加/减小；
2、异型排热挤压过程金属流动不均匀以及温度变化容易导致截面各个区域尺寸偏差差异较大（大尺寸容易保证精度而小尺寸相对偏差较大），同时由于头尾挤压温度的区别也会导致头尾尺寸的差异。挤压过程容易导致头尾尺寸差异以及截面区域的尺寸差异，进而导致拉拔变形过程截面区域压缩率的变形。
根据上面分析可以看出，异型排拉拔的截面压缩率不均匀是一个普遍存在的现象。在拉拔过程中，按照传统的拉拔模具设计方法，即以成品截面尺寸设计定径带并用相同拉拔模具角度设计压缩区；由于压缩率不均匀现象存在，导致压缩率大的区域先发生接触，而压缩率小的区域出现悬空，最终导致实际生产中常见的折叠和线痕缺陷。
鉴于上述问题，需要对模具进行合理的改进设计，通过调整拉拔模具不同部位的尺寸来使不同部位的压缩率趋于一致，使金属均匀流动进而解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种冷拉拔模具，能够有效的消除拉拔过程中由于压缩率不同使金属流动分配不均而导致的产品缺陷，从而提高异形铜排的加工成功率。
本实用新型的目的是这样实现的：一种冷拉拔模具，包括模具主体，所述模具主体由后端向前端依次设置有用于金属型材第一次预成型的压缩区、进一步成型的过渡区和最终拉出成型的定径区；所述压缩区、过渡区和定径区贯通连接，所述压缩区向模具主体前端方向向外扩展，所述过渡区的前端向所述压缩区方向向外扩展。
优选地，所述压缩区的截面与定径区的截面不同。
优选地，所述过渡区由压缩区的截面与定径区的截面共同成形。
优选地，所述压缩区的截面比定径区的截面相应尺寸大0-1.4mm。
优选地，所述压缩区各侧壁平整且与模具主体的轴心线所成角度相等，所成角度为5-6°。
优选地，所述过渡区各侧壁平整且与模具主体的轴心线所成角度相等，所述所成角度为5-6°。
优选地，所述压缩区长度为20-25mm。
优选地，所述过渡区长度为2-5mm。
优选地，所述定径区为长度5-10mm。
优选地，所述压缩区与所述过渡区与模具主体的轴心线所成的角度相同。
所述过渡区中压缩区的截面成形部分与定径区成型部分的连接处圆滑过渡。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型设计的拉拔模具，模具主体的压缩区截面与定径区截面的不同因此可以在压缩区调节拉拔过程中各部位的压缩率，使之趋于一致，进而能够使拉拔坯料能够同时与模具接触，完成第一次预成型；过渡区由压缩区截面和定径区截面共同形成，可以对拉拔坯料进行第二次预成型，这样能够促使金属流动更加均匀稳定，从而能够有效消除由于压缩率不同使金属流动不均导致的铜排拉拔缺陷。
附图说明
图1是传统拉拔模具结构投影示意图主视图。
图2是传统拉拔模具结构投影示意图左视图。
图3是传统拉拉拔模具的截面示意图。
图4是本实用新型优选实施例拉拔模具结构投影示意图主视图。
图5是本实用新型优选实施例拉拔模具结构投影示意图左视图。
图6是本实用新型优选实施例拉拔模具的截面示意图。
图7是本实用新型优选实施例拉拔模具的局部结构放大示意图。
图8是传统拉拔模具拉拔颈部悬空示意图。
图9是本实用新型优选实施例拉拔模具拉拔颈部示意图。
图10是传统拉拔模具的立体结构示意图。
图11是传统拉拔模具的立体结构剖面示意图。
图12是本实用新型优选实施例1的冷拉拔模具的立体结构示意图。
图13是本实用新型优选实施例1的冷拉拔模具的立体结构剖视图。
图14是本实用新型优选实施例1的冷拉拔模具的立体结构过渡区剖面放大示意图。
图15是本实用新型优选实施例2的冷拉拔模具的立体结构示意图。
图16是本实用新型优选实施例2的冷拉拔模具的立体结构剖视图。
图17是本实用新型优选实施例2的冷拉拔模具的立体结构过渡区剖面放大示意图。
其中：
模具主体1
压缩区2
过渡区3
定径区4
定径区截面5
压缩区截面6
悬空7。
具体实施方式
参照图1、图2、图3、图4，图5，图6，图7本实用新型提供一种冷拉拔模具，所述冷拉拔模具包括模具主体1，所述模具主体1依次设置压缩区2、过渡区3、定径区4，压缩区2、过渡区3和定径区4贯通连接，压缩区2向模具主体1前端以一定角度向外扩展，过渡区3由压缩区截面以一定角度向后锥形扩展而成；定径区4前端与过渡区3向结合并圆滑过渡，后端出口平齐。
在冷拉拔成型过程中，金属型材首先与所述压缩区2相接触，进行第一次预成形，然后经过所述过渡区3进一步成形，然后经过定径区4拉出成型。压缩区2和过渡区3的形状与定径区形状相似，但压缩区2与过渡区3相应尺寸比定径区相应尺寸大，以用于对金属的压缩率进行调整，促使金属在拉拔过程中均匀流动。传统的冷拉拔模具中压缩区2的截面和定径区4的截面是相同的且没有所述过渡区因此不能够有效地调节拉拔过程中不同部位的压缩率；由于拉拔过程中各部分的压缩率不同所以拉拔坯料与模具不能够同时接触，压缩率大的部位先与模具主体接触，压缩率小的部位后与模具主体相接触，因此在压缩率大的部位接触后，压缩率小的部位尚未接触，形成悬空，根据最小阻力定律可知压缩率大的金属受到过大的压力而流向由于压缩率小的而形成的悬空部位，导致生产中常见的折叠和线痕缺陷。
在本实施例中，压缩区2呈锥形，压缩区孔径从压缩区2到过渡区3逐渐减小，压缩区2的侧壁与模具主体1的轴心线所成角度即是拉拔时拉拔坯料进入压缩区2的角度；过渡区3由压缩区1的截面以一定角度向后扩展，呈锥形，过渡区3由压缩区2的截面成型部位的孔径从过渡区3向定径区4逐渐减小，过渡区3的侧壁与模具主体1轴心线所成角度即是坯料进入过渡区3的角度，过渡区3与定径区圆滑过渡。
拉拔时拉拔坯料首先与压缩区接触2，由于压缩区2的截面与定径区4的截面不相同，在压缩率大的部位增大相应的压缩区截面的尺寸以延迟压缩率大部位与模具的接触，减小了由于压缩率大的部位提前接触，受到更大的压力而压缩利率小的部位尚未接触不受压力导致金属由压缩率大的部位流向压缩率小的部位趋势；金属通过压缩区2进入过渡区3，由于过渡区3与压缩区2有类似的设计，因此有利于压缩率大的部位的金属通过过渡区3进入定径区4，能够进一步减小金属由压缩率大的部位流向压缩率小的部位的趋势，因此压缩区2与过渡区3的结合设计能够避免压缩率小的部位出现悬空又能够促使金属流动更加均匀进，进而消除拉拔过程产生的折叠、线痕缺陷。
本实用新型的冷拉拔模具可用于铜型材拉拔成型。本实用新型的冷拉拔模具，压缩区2避免了由于压缩率不同导致的压缩率大的部位提前接触，压缩率小的部位尚未接触，形成的悬空现象同时对冷拉拔坯料第一次预成型；过渡区2与压缩区3类似的设计对冷拉拔坯料进行第二次预成型，进一步调节拉拔过程中的压缩率，减小金属流动的变形程度，使金属更加均匀稳定地进入定径区4。
进一步地，参照图2、图5，压缩区2的侧壁平整且与模具主体1的轴心线所成角度为5-6°，过渡区3的侧壁平整且与模具主体1的轴心线所成角度为5-6°。压缩区2的侧壁平整，各个侧壁与模具主体1的轴心线所成角度相同，压缩区呈锥形；过渡区3侧壁平整，各个侧壁与模具主体1的轴心线所成夹角相同，过渡区呈锥形，在这样的设计下，拉拔坯料进入压缩区，调节不同部位的压缩率，使坯料压缩区小的部位提前与压缩区接触，消除压缩率小的部位的悬空，完成第一次预成型；拉拔坯料进入过渡区3进一步调节压缩率，促使金属流动更加均匀稳定地进入定径区。
进一步地，压缩区2的截面在压缩率大的部位比定径区4的截面相应部位尺寸大0.2-1.4mm，避免压缩率大的部位提前接触模具，压缩率小的部位后与模具尚未与模具接触所形成的悬空7，如图8所示，进而使压缩率的不同的位置同时接触，如图9所示。
进一步地，压缩区2的长度为20-25mm，过渡区3的长度2-5mm，定径区的长度为5-10mm;由于坯料进入过渡区3前已经过压缩区2预成型，因此过渡区3长度尽量短，减小拉拔坯料与模具的接触面积，减小摩擦，利于金属流动。
进一步地压缩区2、过渡区3与模具主体1的轴心线所成角度相同，能够进一步调节压缩率，同时避免截面突变造成金属流动中产生剧烈变形，利于金属均匀稳定的流入过渡区。
进一步地，过渡区与定径区圆弧连接，圆滑过渡，减小流动阻力，利于保证拉拔型材精度。
为了证明本实用新型的冷拉拔模具具有效益，加工两个冷拉拔模具，分别命名为模具A，模具B，作为对比，传统拉拔模具如图10、图11。
实施例1
模具A的结构为：如图12、图13、图14所示，压缩区2的角度为6°，过渡区3的角度为6°，压缩区2的各个侧壁平整且与模具主体1的轴心线所成角度相同，过渡区3的各个侧壁平整且与模具主体1 的轴心线所成角度相同，压缩区2的截面比过渡区3的截面相应尺寸大1mm，过渡区与定径区圆弧过渡，光滑连接。
实施例2
模具B的结构为：如图15、图16、图17所示，模具结构B与模具结构A相应部位的区别在于压缩区2的截面比过渡区3的截面相应尺寸大0.6mm
需要特别指出，以上仅为本实用新型的优选实施实例，并不用于限制本实用新型；对于本领域的技术人员在本实用新型的指导下下所作的针对本实用新型所做的任何修改，等同替换，等效变化，改进等，仍应包含在本实用新型申请专利范围所主张的范围中。
Claims (9)
1.一种冷拉拔模具，包括模具主体（1），其特征在于所述模具主体（1）由后端向前端依次设置有用于金属型材第一次预成型的压缩区（2）、进一步成型的过渡区（3）和最终拉出成型的定径区（4）；所述压缩区（2）、过渡区（3）和定径区（4）贯通连接，所述压缩区（2）向模具主体（1）前端方向向外扩展，所述过渡区（3）的前端向所述压缩区（2）方向向外扩展。
2.根据权利要求1所述的一种冷拉拔模具，其特征在于所述压缩区（2）的截面与定径区（4）的截面不同。
3.根据权利要求1所述的一种冷拉拔模具，其特征在于所述过渡区（3）由压缩区（2）的截面与定径区（4）的截面共同成形。
4.根据权利要求1所述的一种冷拉拔模具，其特征在于所述压缩区（2）的截面比定径区（4）的截面相应尺寸大0-1.4mm。
5.根据权利要求1所述的一种冷拉拔模具，其特征在于所述压缩区（2）各侧壁平整且与模具主体的轴心线所成角度相等，所成角度为5-6°。
6.根据权利要求1所述的一种冷拉拔模具，其特征在于所述过渡区（3）各侧壁平整且与模具主体的轴心线所成角度相等，所述所成角度为5-6°。
7.根据权利要求1所述冷拉拔模具，其特征在于所述压缩区（2）长度为20-25mm，所述过渡区（3）长度为2-5mm，所述定径区（4）为长度5-10mm。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的一种冷拉拔模具，其特征在于，所述压缩区（2）与所述过渡区（3）与模具主体（1）的轴心线所成的角度相同。
9.根据权利要求书1-7任一项所述的一种冷拉拔模具，其特征在于，所述过渡区（3）中压缩区的截面成形部分与定径区成型部分的连接处圆滑过渡。
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