專利名稱：一種適用于二輥冷軋管機的異形管冷軋模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種適用于二輥冷軋無縫管機(以下簡稱冷軋管機)，軋制異形無 縫金屬管(以下簡稱異形管)使用的冷軋模具。
背景技術(shù)：
異形管是經(jīng)濟金屬管材品種中的主要組成部分。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其他各項經(jīng)濟活 動中，大力使用異形管材，不僅能夠節(jié)約大量金屬和降低加工成本，還可以大幅度提高所在 設(shè)施的許多使用性能和功能。因此近年來各種異形管材得到了迅速的發(fā)展。目前，異形管材主要應(yīng)用冷拔法和多輥冷軋法進行生產(chǎn)，這些方法變形道次多、變 形系數(shù)小，限制了其實用范圍，使許多市場急需的高質(zhì)量、高精度異形管無法進行大量生 產(chǎn)。此外，在核電領(lǐng)域常用的外四方內(nèi)圓管，目前主要是通過熱擠壓方法生產(chǎn)，加工成本和 制造難度大，而且基本是靠進口。另一方面，我國目前數(shù)量較多的二輥冷軋管機，因沒有合 適模具而無法生產(chǎn)異形管。為解決上述問題，本實用新型提供了一種適用于二輥冷軋管機的，環(huán)形孔型和半 圓形孔型的冷軋異形管外模模具 < 孔型 > 及內(nèi)模模具 < 芯棒>。發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種適用于二輥冷軋管機的異形管冷軋模具，該模具由一件內(nèi)模 芯棒和兩件對稱的外?？仔徒M成；內(nèi)模芯棒包括螺絲頭、圓柱部分、減徑段、壁厚壓下段、預(yù) 精整段和定型段，每個外?？仔透靼▏攵?、減徑段、壁厚壓下段、預(yù)精整段、定型段和嚙 出段；其特征在于內(nèi)模芯棒的定型段的形狀與成品異形管內(nèi)部的形狀相同，外模孔型的 定型段的形狀與成品管外部形狀相同；使用該模具能夠在二輥冷軋管機上軋制出成品管的 內(nèi)部或外部表面橫截面形狀中至少一個為非圓幾何形的異形金屬管材。進一步，內(nèi)模芯棒和外?？仔偷谋诤駢合露卧谲堉乒ぷ麇F上的運動軌跡為平面、 拋物面、雙曲面、擺線面或者對數(shù)曲線面，內(nèi)模芯棒和外?？仔偷谋诤駢合露螢橛墒级说膱A 形逐漸過渡至終端非圓異形管表面形狀的漸縮喇叭形。進一步，所述軋制出的異形金屬管材的內(nèi)部或外部表面橫截面形狀為內(nèi)異形外圓 形、內(nèi)圓形外異形或者內(nèi)外均異形。進一步，所述的對稱的外模孔型為圓環(huán)形外?？仔突蛘甙雸A形外?？仔汀１緦嵱眯滦偷挠幸嫘Ч谟谠摦愋凸苣＞呖梢灾苯舆m用于現(xiàn)有的二輥冷軋管 機，因此降低了生產(chǎn)加工成本；同時利用該異型管模具通過二輥冷軋管機直接軋制出成品 管，減少了工序，相應(yīng)地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
圖1 二輥冷軋管機圓環(huán)形孔型異形管冷軋模具組成示意圖圖2內(nèi)模芯棒示意圖圖3外模圓環(huán)形孔型示意圖
3[0016]圖4外模圓環(huán)形孔型的沿A-A方向的剖視圖圖5外模半圓形孔型示意圖圖6外模半圓形孔型的沿B-B方向的剖視圖圖7 二輥冷軋管機半圓形孔型異形管冷軋模具組成1內(nèi)模芯棒 2圓環(huán)形下孔型 3圓環(huán)形上孔型11螺絲頭 12圓柱部分
11螺絲頭 段16定型段21嚙入段 26嚙出段31嚙入段 36嚙出段41內(nèi)模芯棒
22減徑段
32減徑段
13減徑段
23壁厚壓下段
33壁厚壓下段
4異形管
14壁厚壓下段15預(yù)精整
24預(yù)精整段25定型段
34預(yù)精整段35定型段
42半圓形下孔型43半圓形上孔型 44異形管
具體實施方式
本實用新型如圖1所示，由一件內(nèi)模芯棒1和各部形狀與尺寸均完全對稱的兩件 外模下孔型2和上孔型3組成，在二輥冷軋管機上用圓形管坯軋制至少具備以下特征之一 的異形管4 (一)內(nèi)部形狀為圓形，外面形狀為正多邊形或其它合適形狀的正幾何形的異形 金屬管材；(二)內(nèi)部形狀為正多邊形或其它合適形狀的正幾何形，外面形狀為圓形的異形 金屬管材；(三)內(nèi)部形狀為正多邊形或其它合適形狀的正幾何形，外面形狀為正多邊形或 其它合適形狀的正幾何形的異形金屬管材。內(nèi)模芯棒的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。分為螺絲頭11、圓柱部分12、減徑段13、壁厚壓 下段14、預(yù)精整段15和定型段16等六段。芯棒上螺絲頭11、圓柱部分12、減徑段13的結(jié) 構(gòu)形狀和尺寸，均與軋制同規(guī)格的、成品管內(nèi)部形狀為圓形的芯棒相同。由壁厚壓下段14 的始端開始，至預(yù)精整段15的始端，芯棒工作輪廓的母線形狀，依金屬塑性變形原理，由圓 形逐漸過渡到接近成品異形管的內(nèi)部形狀。芯棒上本段縱剖面的外形輪廓線，根據(jù)所軋管 料尺寸、形狀和材質(zhì)的不同，分別為對數(shù)曲線、擺線、拋物線、雙曲線或者其他合理型式的二 次或高次曲線。預(yù)精整段15為非圓幾何形喇叭狀，始端尺寸和形狀接近成品異形管的內(nèi)部尺寸 和形狀，末端尺寸和形狀等于成品異形管的內(nèi)部尺寸和形狀。定型段16的尺寸與形狀是與成品異形管內(nèi)部的尺寸與形狀完全相同的。外?？仔腿鐖D3和圖4所示，是兩個圓環(huán)形孔型如圖1所示上下對稱安裝；也可以 是如圖5和圖6所示的為兩個半圓形孔型如圖7所示上下對稱安裝。以圖3為例，孔型上依次為嚙入段21、減徑段22、壁厚壓下段23、預(yù)精整段24、定 型段25、嚙出段26。嚙入段21是進入軋制周期時孔型對管坯的逐漸嚙入階段，其孔槽直徑(以下簡稱 孔徑)比管坯大2 5% ；行程角根據(jù)管坯與孔型外徑尺寸的具體情況而定，一般為孔型總行程角的8% 12%。減徑段22是軋制工作的初期階段，管坯在這里僅縮小直徑，壁厚略有增加。本段 孔徑由始端起，按拋物線或者其它合適形式曲線的規(guī)律，依次減小至壁厚壓下段始端，其行 程角約為孔型總行程角的4% 6%。壁厚壓下段23是管材軋制的主要變形階段。根據(jù)所軋管料形狀、尺寸和材質(zhì)的具 體情況，由本段始端開始至末端結(jié)束，孔型遵循金屬塑性變形過程中的基本原則，對坯料管 壁進行連續(xù)強制性軋壓。此段孔型半孔槽工作表面在軋制工作錐上的運動軌跡，按平面和 拋物面、雙曲面、擺線面、對數(shù)曲線面或者其他合理形式曲面的規(guī)律變化，由始端的圓形逐 漸過渡至終端非圓異形管表面形狀的漸縮喇叭形。其行程角占孔型總行程角的50%左右。預(yù)精整段24的作用是將經(jīng)過壁厚壓下段劇烈變形后的毛管進行初步精整；由前 至后基本上是與成品管外部形狀相同的漸縮非圓幾何形喇叭狀；其行程角約為孔型總行程 角的10% 15%。對于軋制成品管壁厚大于1毫米的異形管，也可以不單獨設(shè)置預(yù)精整段。定型段25對異形管產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。此段孔型形狀與成品管外部 形狀一致。對于軋制成品管壁厚不大于1毫米的異形管，本段孔徑由始端開始至末端出口， 應(yīng)是按拋物線規(guī)律逐漸緩慢地有所擴大的倒錐喇叭型；其錐度為1 200 1 500。此 段行程角約為孔型總行程角的15% 20%。嚙出段26是本次軋制結(jié)束后的孔型退出段。其孔型半孔槽脊部曲線，由定型段末 端的異形管外部形狀，迅速變化過渡至嚙入段孔型半孔槽的圓形形狀和尺寸。本實用新型可以有以下兩種類型實施方式實施例(I)將上述具有本實用新型特征，由一件內(nèi)模芯棒和兩件形狀和尺寸均完全對稱相等 的圓環(huán)外?？仔退M成的一套冷軋模具，如圖1所示，安裝于采用圓環(huán)孔形的二輥冷軋管 機，即可軋制所需形狀(圖例為正方形)的異形管材。實施例(II)將上述具有本實用新型特征，由一件內(nèi)模芯棒和兩件形狀和尺寸均完全對稱相等 的半圓形外模孔型所組成的一套冷軋模具，如圖7所示，安裝于采用半圓孔型的二輥冷軋 管機，即可軋制所需形狀(圖例為正方形)的異形管材。
權(quán)利要求一種適用于二輥冷軋管機的異形管冷軋模具，該模具由一件內(nèi)模芯棒和兩件對稱的外模孔型組成；內(nèi)模芯棒包括螺絲頭、圓柱部分、減徑段、壁厚壓下段、預(yù)精整段和定型段，每個外?？仔透靼▏攵?、減徑段、壁厚壓下段、預(yù)精整段、定型段和嚙出段；其特征在于內(nèi)模芯棒的定型段的形狀與成品異形管內(nèi)部的形狀相同，外?？仔偷亩ㄐ投蔚男螤钆c成品管外部形狀相同；使用該模具能夠在二輥冷軋管機上軋制出成品管的內(nèi)部或外部表面橫截面形狀中至少一個為非圓幾何形的異形金屬管材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形管冷軋模具，其特征在于內(nèi)模芯棒和外模孔型的壁厚 壓下段在軋制工作錐上的運動軌跡為平面、拋物面、雙曲面、擺線面或者對數(shù)曲線面，內(nèi)模 芯棒和外?？仔偷谋诤駢合露螢橛墒级说膱A形逐漸過渡至終端非圓異形管表面形狀的漸 縮喇叭形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形管冷軋模具，其特征在于所述軋制出的異形金屬管材 的內(nèi)部或外部表面橫截面形狀為內(nèi)異形外圓形、內(nèi)圓形外異形或者內(nèi)外異形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的異形管冷軋模具，其特征在于所述的對稱的外模 孔型為圓環(huán)形外模孔型或者半圓形外?？仔?。
專利摘要本實用新型涉及一種利用普通圓形管坯，在環(huán)孔形或者半圓孔型二輥冷軋管機上，軋制內(nèi)部或外部表面橫截面形狀中，至少有一個表面橫截面形狀為非圓幾何形的異形管冷軋模具。其特征在于本實用新型內(nèi)模芯棒和外?？仔偷谋诤駢合露喂ぷ鞅砻嬖谲堉乒ぷ麇F上的運動軌跡，按平面與拋物面、雙曲面、擺線面、對數(shù)曲線面或者其他合理形式曲面的規(guī)律變化，由始端的圓形逐漸過渡至終端非圓異形管表面橫截面形狀的漸縮喇叭形。本實用新型既適用于以鋼及其合金為材質(zhì)的冷軋管機，也適用于以銅、鋁等有色金屬及其合金為材質(zhì)的冷軋管機，作為生產(chǎn)異形管材的冷軋模具。
文檔編號B21B17/02GK201558845SQ20092030298
公開日2010年8月25日 申請日期2009年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月10日
發(fā)明者姜方余 申請人:溫州市金洛機械設(shè)備制造有限公司;姜方余