專利名稱：一種預(yù)彎邊機(jī)模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種模具，尤其涉及一種焊管成型模具。
背景技術(shù)：
目前,全球大約90%左右的大口徑直縫埋弧焊管采用UOE (U-forming, 0-forming,Expanding)成型エ藝,其是以熱軋厚鋼板為原料,通過預(yù)彎邊、U成形(U-forming)、O成形(Ο-forming)和對埋弧焊接管還擴(kuò)徑(Expanding)等成形エ序制造大口徑直縫焊管的ー種エ藝?？v向預(yù)彎邊是將鋼板邊緣部分用預(yù)彎邊機(jī)壓彎，以保證最終焊管焊縫區(qū)域幾何形狀和尺寸精度的ー個(gè)重要エ序。 UOE機(jī)組預(yù)彎邊階段大多采用大步幅預(yù)彎邊機(jī)，其采用步進(jìn)式成型方式，例如模具有效工作長度為5. 5m，待成型鋼管長度為13m，則需要3次成型，前兩次成型長度為11m，最后一次成型長度為2m。由于3次成型過程中有2個(gè)過渡帶，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，帶鋼在過渡帶壓延較其他部位嚴(yán)重，因此會對后續(xù)O機(jī)模具造成較嚴(yán)重的磨損。經(jīng)分析，過渡帶壓延較大的主要原因在于不合理的模具入、出口倒角的設(shè)計(jì)，從而造成應(yīng)カ集中，帶鋼壓延較大，進(jìn)而導(dǎo)致模具磨損嚴(yán)重。然而，目前現(xiàn)有的模具在其入、出口導(dǎo)向段的倒角均設(shè)計(jì)為圓弧倒角曲面。公開號為CN101428319，
公開日為2009年5月13日，名稱為“ー種預(yù)彎模具”的中國專利公開了ー種新型模具型線，該模具上下模的成型面均為漸開線曲面，并互相適配。公開號為CN202006238U，
公開日為2011年10月12日，名稱為“預(yù)彎邊機(jī)模具”的中國專利公開了ー種新型模具型線，該模具上下模的成型面的橫斷面均為四次曲線。上述技術(shù)方案均針對模具成型面的主體部分，忽略了下模具入、出口導(dǎo)向段倒角過渡帶的曲面優(yōu)化，從而在實(shí)際成型過程中，存在下模過渡帶局部損傷嚴(yán)重、帶鋼局部壓延較大的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種預(yù)彎邊機(jī)模具，該預(yù)彎邊機(jī)模具具有ー種合理的下模入、出ロ導(dǎo)向段倒角曲面，在便于帶鋼咬入與送出的同吋，使模具在成型過程中，沿其長度方向上受カ更均勻，以避免由局部應(yīng)カ較大而對模具造成損傷，并且有效解決帶鋼過渡帶局部壓延較大的問題。根據(jù)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提出了一種預(yù)彎邊機(jī)模具，包括一上模具以及一與該上模具適配的下模具，上模具以及下模具分別具有相互適配的ー上模成型面及ー下模成型面；下模具包括一入ロ導(dǎo)向段和一出ロ導(dǎo)向段，以及一中間段；此外，入口導(dǎo)向段和出ロ導(dǎo)向段包括沿下模具長度方向的若干條四次曲線形成的一曲面，該曲面與下模成型面相切。優(yōu)選地，在上述的預(yù)彎邊機(jī)模具中，四次曲線的方程為[0010]^' = -^7~3 Z4+(7-115)
IlOO4若干條四次曲線交匯于ー沿模具寬度方向的直線，式中，Z為入口導(dǎo)向段或出口導(dǎo)向段長度方向上的坐標(biāo)'V為入口導(dǎo)向段或出口導(dǎo)向段厚度方向上的坐標(biāo)；γ為中間段厚度方向上的坐標(biāo)?？蛇x地，在上述的預(yù)彎邊機(jī)模具中，上模成型面與中間段的下模成型面的橫斷面均為一四次曲線，其方程為Y = A-B^B2X2-B3XiB4X4式中，X為上?；蛑虚g段寬度方向上的坐標(biāo)；Y為上?；蛑虚g段厚度方向上的坐標(biāo)汸ス為為ス為方程各次項(xiàng)的系數(shù)。 可選地，在上述的預(yù)彎邊機(jī)模具中，上模成型面與中間段的下模成型面的橫斷面均為ー漸開線。優(yōu)選地，在上述的預(yù)彎邊機(jī)模具中，下模具包括一入ロ段與一出ロ段，入口導(dǎo)向段設(shè)于入口段的入口區(qū)域，出口導(dǎo)向段設(shè)于出口段的出口區(qū)域。本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具具有ー種合理的下模入、出口導(dǎo)向段倒角曲面，在便于帶鋼咬入與送出的同時(shí)，使模具在成型過程中，沿其長度方向上受カ更均勻，從而避免了下模與帶鋼之間的應(yīng)カ峰值，延長了模具的使用壽命；并且，該預(yù)彎邊機(jī)模具還有效地解決了帶鋼過渡帶局部壓延較大的問題，控制了帶鋼邊部毛刺，改善了模具入、出口導(dǎo)向段的成型質(zhì)量，降低了對后續(xù)O成型模具的損傷。

圖I為本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在一種實(shí)施方式中的下模的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在一種實(shí)施方式中的入口導(dǎo)向段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中A向視圖。圖4為本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在一種實(shí)施方式中的入口導(dǎo)向段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在一種實(shí)施方式中的出口導(dǎo)向段的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在一種實(shí)施方式中的入ロ導(dǎo)向段上的四次曲線曲面與現(xiàn)有的圓弧倒角的截面對比圖。圖7為本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在一種實(shí)施方式中的入、出ロ導(dǎo)向段的四次曲線曲面與三次曲線曲面以及圓弧倒角的模具受力分布圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合說明書附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。圖I顯示了本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在本實(shí)施例中的下模的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，預(yù)彎邊機(jī)的下?？傞L為5700mm，其包括長度均為2850mm的入口段與出口段，入口段與出口段各包括兩片模具，左右兩側(cè)成對稱結(jié)構(gòu)，中間通過連接塊連接。入口段的入口區(qū)域?yàn)槿肟趯?dǎo)向段1，出口段的出口區(qū)域?yàn)槌隹趯?dǎo)向段2，其余為中間段3。其中，入口導(dǎo)向段I長為700mm，出口導(dǎo)向段2長為100mm，中間段3 (即有效工作長度)長為4900mm。上模形成面和中間段3的下模成型面4的橫斷面可以是四次曲線、漸開線或者其他類型的型線。在本實(shí)施例中，上模形成面和中間段3的下模成型面4的橫斷面為四次曲線，其方程為Y = A-B1+B2X2-B3X3+B4X4(I)(I)式中，X為上模或中間段寬度方向上的坐標(biāo)；Y為所述上?；蛑虚g段厚度方向上的坐標(biāo)為方程各次項(xiàng)的系數(shù)。上模具還包括位于上模成型面兩側(cè)、井分別與上模成型面過渡連接的兩個(gè)上模過渡面，上模過渡面的橫斷面為直線；下模具還包括位于下模成型面4兩側(cè)、井分別與下模成型面4過渡連接的兩個(gè)下模過渡面5，下模過渡面5的橫斷面為直線。圖2、圖3、圖4顯示了本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在本實(shí)施例中的入口導(dǎo)向 段的結(jié)構(gòu)。如圖2、圖3、圖4所示，入口導(dǎo)向段包括沿下模具長度方向的若干條四次曲線fl形成的曲面。該曲面與下模成型面4相切，并在ー個(gè)三維坐標(biāo)系中，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)O位于入口導(dǎo)向段與中間段連接處下模具內(nèi)側(cè)邊緣上；X軸、Y軸、Z軸分別為模具的寬度、厚度、長度方向。四次曲線fl在YOZ坐標(biāo)系內(nèi)，其方程為7' = -^ J Z4+(7-115)(2)
IlOO4O 彡 Z 彡 700(3)(2)式中，Z為入口導(dǎo)向段長度方向上的坐標(biāo)；Y'為入口導(dǎo)向段厚度方向上的坐標(biāo)；γ為中間段厚度方向上的坐標(biāo)。請繼續(xù)參閱圖2、圖3、圖4，下模具總厚度H為235mm ;坐標(biāo)原點(diǎn)O與下模具底面的高度h為115mm,其與入口端的距離I為700mm,即入口導(dǎo)向段距離I為700mm。曲面上的各四次曲線fl向入口導(dǎo)向段端部延伸出去，并交匯于一條沿模具寬度方向的直線，該直線在YOZ平面內(nèi)的投射為點(diǎn)P，其高度m為35臟，與原點(diǎn)O的距離L為1100mm。圖5顯示了本實(shí)用新型所述的預(yù)彎邊機(jī)模具在本實(shí)施例中的出口導(dǎo)向段的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，出口導(dǎo)向段的下模成型面設(shè)置基本與入口導(dǎo)向段的下模成型面設(shè)置相同，其不同之處在于出口導(dǎo)向段的曲面在ー個(gè)原點(diǎn)O位于出口導(dǎo)向段與中間段連接處下模具內(nèi)側(cè)邊緣上，原點(diǎn)O的高度h為115mm;出口導(dǎo)向段的長度I’為100mm，因此，Z的取值范圍為O ^ Z ^ 100(4)此外，曲面上的各四次曲線f I向出ロ導(dǎo)向段端部延伸出去，并交匯于一條沿模具寬度方向的直線，該直線在YOZ平面內(nèi)的投射為點(diǎn)P’，其高度m為35mm，與原點(diǎn)O的距離L為 1 10Omnin較之現(xiàn)有的采用圓弧倒角的預(yù)彎邊機(jī)模具，本實(shí)施例中的預(yù)彎邊機(jī)模具能夠有效避免下模具與帶鋼之間的應(yīng)力峰值。圖6為本實(shí)施例中入、出口導(dǎo)向段為四次曲線曲面、現(xiàn)有的圓弧倒角曲面的截面對比圖。如圖6所示，在同一平面內(nèi)的四次曲線fl與圓弧曲線f2匯交于高度m為35mm的點(diǎn)P，四次曲線fl的最大曲率變化小于圓弧曲線f2的最大曲率變化，從而使得四次曲線fl更為平滑，對帶鋼產(chǎn)生的應(yīng)カ也較為柔和。[0039]圖7顯示了入、出口導(dǎo)向段為現(xiàn)有的圓弧倒角曲面、三次曲線曲面以及本實(shí)施例所述的預(yù)彎邊機(jī)模具采用的四次曲線曲面分別對帶鋼產(chǎn)生的應(yīng)カ分布的比較。圖7中三次曲線曲面的方程為7' = -^ Z3+(7-115)
IlOO4如圖7所示，當(dāng)入、出口導(dǎo)向段采用圓弧倒角曲面a時(shí)，在入、出口導(dǎo)向段與中間段連接區(qū)域(2100 2200mm之間)出現(xiàn)較大的應(yīng)カ峰值(大于1300MPa)，對模具局部磨損較大，并會導(dǎo)致帶鋼出現(xiàn)局部壓延較大。當(dāng)入、出口導(dǎo)向段采用三次曲線曲面b和四次曲線曲面c時(shí)，其應(yīng)カ峰值逐漸降低(均小于1300MPa)。當(dāng)入、出口導(dǎo)向段采用四次曲線曲面c時(shí)，沿模具長度方向上應(yīng)カ分布較均勻，幾乎無應(yīng)カ峰值出現(xiàn)，并在模具端部應(yīng)カ平緩降低。因此，本實(shí)施例中的預(yù)彎邊機(jī)模具一方面可改善模具受カ狀態(tài)，延長模具壽命；另一方面可改善壓延，提高成型質(zhì)量，同時(shí)還可避免因壓延較大而對后續(xù)O成型模具帶來的損傷?！0042]要注意的是，以上列舉的僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，顯然本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種預(yù)彎邊機(jī)模具，包括一上模具以及一與該上模具適配的下模具，所述上模具以及下模具分別具有相互適配的ー上模成型面及ー下模成型面；所述下模具包括一入ロ導(dǎo)向段和一出ロ導(dǎo)向段，以及一中間段；其特征在于，所述入ロ導(dǎo)向段和出ロ導(dǎo)向段包括沿下模具長度方向的若干條四次曲線形成的一曲面，該曲面與下模成型面相切。
2.如權(quán)利要求I所述的預(yù)彎邊機(jī)模具，其特征在于，所述四次曲線的方程為
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)彎邊機(jī)模具，其特征在于，所述上模成型面與中間段的下模成型面的橫斷面均為一四次曲線，其方程為Y = α-β1+β2χ2-β3χ3+β4χ4 式中，X為所述上?；蛑虚g段寬度方向上的坐標(biāo)；γ為所述上模或中間段厚度方向上的坐標(biāo)汸ス為為ス為方程各次項(xiàng)的系數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的預(yù)彎邊機(jī)模具，其特征在于，所述上模成型面與中間段的下模成型面的橫斷面均為ー漸開線。
5.如權(quán)利要求3或4所述的預(yù)彎邊機(jī)模具，其特征在于，所述下模具包括一入ロ段與一出口段，所述入口導(dǎo)向段設(shè)于入口段的入口區(qū)域，所述出口導(dǎo)向段設(shè)于出口段的出口區(qū)域。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種預(yù)彎邊機(jī)模具，包括一上模具以及一與該上模具適配的下模具，上模具以及下模具分別具有相互適配的一上模成型面及一下模成型面；下模具包括一入口導(dǎo)向段和一出口導(dǎo)向段，以及一中間段；此外，入口導(dǎo)向段和出口導(dǎo)向段包括沿下模具長度方向的若干條四次曲線形成的一曲面，該曲面與下模成型面相切。
文檔編號B21D37/10GK202591379SQ201220116019
公開日2012年12月12日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者王學(xué)敏, 孫大樂 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司