專利名稱：冷拔鋼管高精度預應力復合模具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型冷拔鋼管高精度預應力復合模具設計方法與裝配方法，屬于金屬塑性成型領域的冷拔無縫鋼管生產。
背景技術：
目前，在冷拔鋼管生產實踐中普遍采用的是由單一材料制成的蘇式模和中式模，存在的主要問題是脫模后鋼管的直徑小于?？字睆?，尺寸精度低，模具磨損快壽命低。

發(fā)明內容本發(fā)明目的是解決現有模具拔制的鋼管尺寸精度低和模具磨損快壽命低的問題，提供一種冷拔鋼管高精度預應力復合模具。
該復合模具由兩種不同材料的內模與外模經過盈裝配而成，內模與外模間的過盈量，取為0.05-0.15mm。其中內模強度高于外模強度。復合模具的外模壁厚大于等于內模定徑帶處的壁厚。
模具的孔型采用兩段非圓弧曲線和一段直線設計，入口段與出口段曲線段為三次樣條函數，定徑帶段為直線，定徑帶的直線與入口段和出口段的曲線采用過度圓弧消除交界處的尖角。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果1、發(fā)明了一種用特殊曲線設計的新型冷拔鋼管模具弧型模，與傳統(tǒng)的單一材料的蘇式模與中式模相比，本發(fā)明采用的特殊曲線，改變了鋼管與模具的受力狀態(tài)，可以提高脫模后鋼管的直徑精度。2、發(fā)明了一種預應力復合模具，整個模具由兩種不同材料的內模和外模經過盈裝配而成。模具經過盈裝配產生的初應力可以部分或全部抵消拔管時的工作應力，從而降低了模具的磨損提高了模具的使用壽命。3、使用本發(fā)明產品可以同時達到獲得高精度的鋼管產品、減少模具材料的成本、提高模具使用壽命的目的。4、本發(fā)明的技術指標為脫模后的鋼管直徑與模具?？字睆降南鄬φ`差小于0.2％，模具的使用壽命提高20％以上。

圖1、是預應力復合模具整體外形示意圖；圖2、是預應力復合模具截面示意圖3、是單一模具的截面孔型曲線示意圖；圖4a、b是鋼管直徑為25.5mm的1/4模型內模、外模等效應力圖；圖5a、b是鋼管直徑為127mm的4內模、外模等效應力圖。
具體實施方式
實施例1如圖1、2所示，本發(fā)明復合模具由兩種不同材料的內模1與外模2經過盈裝配而成，內模與外模間的過盈量，取為0.05-0.15mm。其中內模強度高于外模強度。復合模具的外模壁厚大于等于內模定徑帶處的壁厚。
模具的孔型采用兩段非圓弧曲線和一段直線設計，入口段與出口段曲線段為三次樣條函數，定徑帶段為直線，定徑帶的直線與入口段和出口段的曲線采用過度圓弧消除交界處的尖角。
其具體設計過程為1、確定高精度單一模具的形狀及參數的取值，如圖3所示，圖中D0拔制前鋼管的直徑，/mmD1定徑帶直徑，/mm，取鋼管產品直徑D2模具外徑，/mm，見有關文獻D3出口直徑，/mm，取(0.9-1.0)*D0L2模具長度，/mm，取(1.2-1.5)*D0L3定徑帶長度，/mm，取3-8mmL4定徑帶中心距出口端的距離，/mm，取(0.2-0.5)*D0ALF模具入口設計參數，/°，取8-12°2、高精度模具的設計方法首先根據產品要求確定定徑帶的直徑D1，然后確定出口直徑D3和入口直徑，在入口直徑和定徑帶之間適當布點，采用樣條函數生成模孔曲線。根據定徑帶的長度，確定定徑段直線與曲線的交點，采用圓弧過度消除尖角。
3、預應力復合模具設計方法3-1、如圖2所示，首先按2.的方法設計單一模具的尺寸，模具外模的外徑Dw為單一模具外徑的1.1-1.2倍，內模采用高強度合金鋼，外模采用優(yōu)質碳素鋼。
3-2確定合理的分模位置，設計原則是，使外模的壁厚略大于內模定徑帶處的壁厚。
3-3內模與外模間的過盈量，取為0.05-0.15mm，定徑帶直徑較大時取較小的過盈量，定徑帶直徑較小時取較大的過盈量。
4、模具的裝配方法模具采用冷壓過盈裝配方法，為了保證裝配過程成功進行，在內?；蛲饽ＴO有導入段，裝配結束后再切去多余的部分。
應用例1、如圖4a、b所示，拔制前鋼管直徑D0為30mm，定徑帶直徑D1即鋼管產品直徑為25.5mm，根據現有文獻計算出單一模具外徑D2約為60mm，D3出口直徑為27到30mm，L2模具長度為36到45mm之間，L3定徑帶長度取3-8mm，L4定徑帶中心距出口端的距離取6到15mm，ALF模具入口設計參數取8-12°均可。
分模取外模外徑Dw為1.2倍單一模具外徑D2約為72mm，定徑帶處整個模具壁厚為23.25mm，取外模壁厚大于等于內模定徑帶處的壁厚，則內模外徑Dn約在25.5到49mm之間，取Dn為42mm。內模與外模間的過盈量，取為0.12mm。
應用例2、如圖5a、b所示，D0為140mm，定徑帶直徑D1為127mm，根據現有文獻計算出單一模具外徑D2約為272mm，D3出口直徑為126到140mm，L2模具長度為168到210mm之間，L3定徑帶長度取3-8mm，L4定徑帶中心距出口端的距離取28到70mm，ALF模具入口設計參數取8-12°均可。
分模取外模外徑Dw為1.1倍單一模具外徑D2約為300mm，定徑帶處整個模具壁厚為86.5mm，取外模壁厚大于等于內模定徑帶處的壁厚，則內模外徑Dn約在127到213mm之間，取Dn為180mm。內模與外模間的過盈量，取為0.06mm。
權利要求
1.一種冷拔鋼管高精度預應力復合模具，其特征是該復合模具由兩種不同材料的內模與外模經過盈裝配而成，其中內模強度高于外模強度。
2.根據權利要求1所述的冷拔鋼管高精度預應力復合模具，其特征是外模的壁厚大于等于內模定徑帶處的壁厚。
3.根據權利要求1或2所述的冷拔鋼管高精度預應力復合模具，其特征是內模與外模間的過盈量，取為0.05-0.15mm。
4.根據權利要求1或2所述的冷拔鋼管高精度預應力復合模具，其特征是模具的孔型采用兩段非圓弧曲線和一段直線設計，入口段與出口段曲線段為三次樣條函數，定徑帶段為直線，定徑帶的直線與入口段和出口段的曲線采用過度圓弧消除交界處的尖角。
全文摘要
一種新型冷拔鋼管高精度預應力復合模具。該模具由兩種不同材料的內模與外模經過盈裝配而成。模具的孔型，入口段與出口段曲線段為三次樣條函數，定徑帶段為直線。本發(fā)明是用特殊曲線設計的新型冷拔鋼管模具即弧型模，與傳統(tǒng)的單一材料的蘇式模與中式模相比，本發(fā)明采用的特殊曲線，改變了鋼管與模具的受力狀態(tài)，可以提高脫模后鋼管的直徑精度，直徑的相對誤差小于0.2％。整個模具由兩種不同材料的內模和外模經過盈裝配而成。模具經過盈裝配產生的初應力可以部分或全部抵消拔管時的工作應力，從而降低了模具的磨損，使模具的使用壽命提高20％以上。使用本發(fā)明產品可以同時達到獲得高精度的鋼管產品、減少模具材料的成本、提高模具使用壽命的目的。
文檔編號B21C3/00GK1608762SQ20041007274
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月17日 優(yōu)先權日2004年11月17日
發(fā)明者葉金鐸, 葉航, 溫殿英 申請人:天津理工大學