專利名稱：矩形扁鋼管的拉伸模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到金屬塑性加工技術(shù)領(lǐng)域中的拉伸模，尤其涉及到將圓鋼管拉拔成矩形扁鋼管的拉伸模。
背景技術(shù)：
拉伸模具是冷拔鋼管生產(chǎn)時(shí)的重要工裝部件，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在鋼管變徑或/和變形的生產(chǎn)過(guò)程中。利用拉伸模對(duì)鋼管進(jìn)行冷拔成型，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能優(yōu)良、生產(chǎn)效率高、成本低廉等特點(diǎn)。拉伸模具中，按其拉拔成型的不同的管材形狀，又分為常規(guī)拉伸模具和異型拉伸模具，用于冷拔特殊異型管材的為異型拉伸模具(也稱異型拉伸模)；按其有無(wú)襯芯來(lái)分，又分為空拔拉伸模和襯芯拉伸模，在拔制較大規(guī)格組距時(shí)，由于拔制力巨大，只能采用空拔拉伸模。 目前，扁形鋼管的拉伸模(異型拉伸模中的一種)，無(wú)論是空拔拉伸模還是襯芯拉伸模，均存在以下缺陷I、由于扁形鋼管的截面與模具的入口圓弧型式趨于復(fù)雜，扁形鋼管拉伸模具的材質(zhì)受到很大的限制。通常情況下，規(guī)格較大的選用常規(guī)的45#模具鋼，較小的選用高碳合金鋼Crl2材質(zhì)或硬質(zhì)合金鎢鈷類YG系列。由于拉伸模具經(jīng)過(guò)熱處理后，定徑段和入口段圓弧產(chǎn)生形變，雖然模具的定徑段和入口段圓弧形變有限，但是在鋼管拉拔時(shí)，當(dāng)金屬產(chǎn)生橫向滑移，受模具形變影響，鋼管的變形的系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模具的變形系數(shù)，而不再是I : I的關(guān)系，從而造成鋼管經(jīng)過(guò)拉伸模具冷拔后平面度凹陷嚴(yán)重；而且，受到扁形拉伸模具型式結(jié)構(gòu)影響(長(zhǎng)邊遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于短邊)，鋼管管坯在經(jīng)過(guò)扁形拉伸模具產(chǎn)生形變時(shí)，四周的壓力和摩擦力存在落差較大現(xiàn)象，長(zhǎng)邊所受壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于短邊所受壓力，因此通過(guò)拉伸模具后的扁形鋼管，總是存在長(zhǎng)邊的凹陷度嚴(yán)重現(xiàn)象。經(jīng)拉拔成型的扁形鋼管的精度和表面平整度都無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、45#鋼拉伸模具經(jīng)過(guò)熱處理滲碳后，定徑段和入口段圓弧產(chǎn)生形變，通常都采用修正拉伸模具的辦法來(lái)獲取原設(shè)計(jì)尺寸。修正時(shí)，由于該材質(zhì)拉伸模具滲碳層深度一般在
O.8 I. Omm之間，在此深度以下，鋼的基體硬度、強(qiáng)度以及耐磨性較差，從而導(dǎo)致修正后的模具表面硬度下降，無(wú)法滿足拉伸模具的表面硬度設(shè)計(jì)要求。采用修正后的模具拉拔扁形鋼管時(shí)，鋼管與模具之間摩擦力會(huì)增大，模具的表面會(huì)損傷鋼管的表面，使得成型后的扁形鋼管表面出現(xiàn)拉傷和劃絲等缺陷。并且，由于拉伸模具表面的硬度降低，大大縮短了模具的使用壽命。3、高碳合金鋼Crl2材質(zhì)拉伸模具經(jīng)過(guò)熱處理后，定徑段和入口段圓弧產(chǎn)生形變，通常都采用修正拉伸模具的辦法來(lái)獲取原設(shè)計(jì)尺寸。修正時(shí)，由于該材質(zhì)屬于微變形、高碳合金模具鋼，模具材料內(nèi)外硬度、強(qiáng)度、耐磨性基本一致，所以不能采用機(jī)加工方式修正，只能依靠人工方式修正，使得修正工作強(qiáng)度高、難度較大，而且效率低下。此外，在利用拉伸模具拉拔扁形鋼管的生產(chǎn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，采用空拔拉伸模具對(duì)鋼管進(jìn)行拔制時(shí)，由于空拔拉伸模具中沒(méi)有襯芯(內(nèi)模)支撐，扁形鋼管的凹陷度更加嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種熱處理后不需要修正、并且可保證矩形扁鋼管的精度和表面平整度的矩形扁鋼管的拉伸模。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為矩形扁鋼管的拉伸模，包括模具本體，模具本體上開(kāi)設(shè)有拉拔?？祝摾文？装ㄒ来蜗噙B的入口段、過(guò)渡段、定徑段；定徑段包括分別與矩形扁鋼管橫截面輪廓的短邊、長(zhǎng)邊和連接短、長(zhǎng)邊的轉(zhuǎn)角圓弧相對(duì)應(yīng)的一對(duì)平直短面、一對(duì)弧形長(zhǎng)面以及四個(gè)連接平直短面和弧形長(zhǎng)面的轉(zhuǎn)角圓弧面，所述的弧形長(zhǎng)面的頂點(diǎn)到該弧形長(zhǎng)面的一對(duì)端線所在平面的直線距離是矩形扁鋼管厚度的3 5%。； 所述的過(guò)渡段包括四個(gè)與平直短面和弧形長(zhǎng)面相銜接的過(guò)渡斜面以及四個(gè)連接兩兩相鄰過(guò)渡斜面的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角曲面，過(guò)渡斜面與定徑段的相應(yīng)面之間的夾角為3 4°，定徑段的弧形長(zhǎng)面和與之相連的過(guò)渡斜面的銜接邊界線的中點(diǎn)處設(shè)置有表面為橢球面的長(zhǎng)面凹陷，長(zhǎng)面凹陷上沿口的長(zhǎng)半軸為矩形扁鋼管橫截面輪廓的長(zhǎng)邊的2/3至3/4，長(zhǎng)面凹陷上沿口的長(zhǎng)、短半軸之比為3 I 1.5，長(zhǎng)面凹陷的深度為矩形扁鋼管壁厚的0.8 1% ；所述的入口段包括四個(gè)分別與相應(yīng)過(guò)渡斜面相銜接的向外凸的導(dǎo)入曲面以及連接兩兩相鄰導(dǎo)入曲面的入口轉(zhuǎn)角曲面，四個(gè)導(dǎo)入曲面均為二次曲面，相對(duì)的導(dǎo)入曲面對(duì)稱布置，導(dǎo)入曲面的軸向曲面半徑等于該對(duì)導(dǎo)入曲面外沿口頂點(diǎn)之間的距離減去與該對(duì)導(dǎo)入曲面相對(duì)應(yīng)的定徑段的相對(duì)兩個(gè)面之間的最大距離，除以四倍于該導(dǎo)入曲面內(nèi)、外沿口沿著軸向的兩個(gè)端點(diǎn)的連線與軸線之間的夾角正弦的平方值；導(dǎo)入曲面的周向曲面半徑等于垂切于上述軸向曲面的兩頂點(diǎn)之間距離的O. 9 I. 15倍。所述的模具本體在定徑段的外側(cè)還設(shè)置有與定徑段相通的?？?，形成拉拔模孔的出口段，該出口段包括四個(gè)與平直短面和弧形長(zhǎng)面相銜接的出口斜面以及四個(gè)連接兩兩相鄰出口斜面的出口轉(zhuǎn)角曲面。所述的出口段、定徑段、過(guò)渡段和入口段各自占到所述的模具本體的厚度的4 5%,24 26%、8 10%和 60 64%。所述的出口斜面與定徑段的相應(yīng)面之間的夾角為30 45°。所述定徑段的平直短面和與之相連的過(guò)渡斜面的銜接邊界線的中點(diǎn)處設(shè)置有表面為橢球面的短面凹陷，短面凹陷上沿口的長(zhǎng)半軸為矩形扁鋼管橫截面輪廓的短邊的2/3至3/4，短面凹陷上沿口的長(zhǎng)、短半軸之比為3 I I. 5，短面凹陷的深度為矩形扁鋼管壁厚的O. 8 1%。所述的定徑段與過(guò)渡段之間設(shè)置有平滑過(guò)渡面。所述的平滑過(guò)渡面的半徑為定徑段長(zhǎng)度的O. 8 O. 9。本發(fā)明的有益效果是設(shè)置在定徑段的弧形長(zhǎng)面和與之相連的過(guò)渡斜面的銜接邊界線的中點(diǎn)處的表面為橢球面的長(zhǎng)面凹陷，可以抵消熱處理過(guò)程中定徑段和入口段圓弧產(chǎn)生向外形變，從而使得到的拉伸模不用修正，既降低了制作成本，又保證了模具表面的硬度，有效地減小了鋼管形變時(shí)邊面的壓力和摩擦力，保障鋼管形變平穩(wěn)過(guò)渡。所述的定徑段、過(guò)渡段和入口段的結(jié)構(gòu)，能夠滿足所述矩形扁鋼管形狀和尺寸的要求，而且，還防止了扁形鋼管的長(zhǎng)邊產(chǎn)生凹陷，得到高精度平面扁鋼管；此外，由于在定徑段的外側(cè)設(shè)置了出口段，對(duì)定徑段的外沿口形成保護(hù)，延長(zhǎng)了所述拉伸模的使用壽命，并使得扁鋼管精度的穩(wěn)定性得到了有效的保障；另外，設(shè)置在定徑段與過(guò)渡段之間的弧度適中的平滑過(guò)渡面，可以進(jìn)一步減少磨損，延長(zhǎng)所述拉伸模的使用壽命，提高矩形扁鋼管的質(zhì)量。


圖I是本發(fā)明所述的冷拔模的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的縱切結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖I的橫切結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)置90度的示意圖 圖4是圖I中K部分的放大結(jié)構(gòu)示意較圖。圖5是圖2中J部分的放大結(jié)構(gòu)示意較圖。圖6是采用本發(fā)明所述的拉伸模拔成的矩形扁鋼管的橫截面示意圖。圖I至圖6中1、模具本體，11、第一導(dǎo)入曲面，12、第二導(dǎo)入曲面，13、連線，21、第一過(guò)渡斜面，22、第二過(guò)渡斜面，31、平直短面，32、弧形長(zhǎng)面，41、第一出口斜面，42、第二出口斜面；1、入口段，II、過(guò)渡段，III、定徑段，IV、出口段。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明所述的具體實(shí)施方案。如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明所述的矩形扁鋼管的拉伸模，包括模具本體1，模具本體I上開(kāi)設(shè)有包括依次相連的入口段I、過(guò)渡段II和定徑段III和出口段IV的拉拔模孔，出口段IV、定徑段III、過(guò)渡段II和入口段I各自占到模具本體I的厚度的4. 5%、25%、9%和61. 5% ;定徑段III包括分別與圖6所示的矩形扁鋼管8的橫截面輪廓的短邊、長(zhǎng)邊和連接短、長(zhǎng)邊的轉(zhuǎn)角圓弧相對(duì)應(yīng)的一對(duì)平直短面31、一對(duì)弧形長(zhǎng)面32以及四個(gè)連接平直短面31和弧形長(zhǎng)面32的轉(zhuǎn)角圓弧面，弧形長(zhǎng)面32的頂點(diǎn)到該弧形長(zhǎng)面的一對(duì)端線所在平面的直線距離H2是矩形扁鋼管厚度的3 5%。一參見(jiàn)圖4所示；所述的過(guò)渡段II包括兩個(gè)分別與平直短面3 I相銜接的第一過(guò)渡斜面21、兩個(gè)分別與弧形長(zhǎng)面32相銜接的第二過(guò)渡斜面22以及四個(gè)連接第一過(guò)渡斜面21和第二過(guò)渡斜面22的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角曲面，第一過(guò)渡斜面21和第二過(guò)渡斜面22與定徑段III的相應(yīng)面之間的夾角a為3 4° —參見(jiàn)圖5所示，定徑段III與過(guò)渡段II之間設(shè)置有平滑過(guò)渡面23，平滑過(guò)渡面23的半徑為定徑段III長(zhǎng)度的O. 8 O. 9 ;如圖3所示，定徑段III的兩個(gè)弧形長(zhǎng)面32和與之對(duì)應(yīng)相連的第二過(guò)渡斜面22的銜接邊界線的中點(diǎn)處分別設(shè)置有表面為橢球面的長(zhǎng)面凹陷M，長(zhǎng)面凹陷M的上沿口的長(zhǎng)半軸為矩形扁鋼管8的橫截面輪廓的長(zhǎng)邊的2/3至3/4，長(zhǎng)面凹陷M的上沿口的長(zhǎng)、短半軸之比為3 :1 I. 5，長(zhǎng)面凹陷M的深度為矩形扁鋼管8壁厚的O. 8 1% ;所述的入口段I包括兩個(gè)分別與相應(yīng)第一過(guò)渡斜面21相銜接的向外凸的第一導(dǎo)入曲面11、兩個(gè)分別與相應(yīng)第二過(guò)渡斜面22相銜接的向外凸的第二導(dǎo)入曲面12以及四個(gè)連接第一導(dǎo)入曲面11和第二導(dǎo)入曲面12的入口轉(zhuǎn)角曲面，兩個(gè)第一導(dǎo)入曲面11和第二導(dǎo)入曲面12均為二次曲面，并且，兩個(gè)第一導(dǎo)入曲面11對(duì)稱布置，兩個(gè)第二導(dǎo)入曲面12對(duì)稱布置，第一導(dǎo)入曲面11和第二導(dǎo)入曲面12的軸向曲面半徑和周向曲面半徑的計(jì)算方法相同，以第一導(dǎo)入曲面11為例，如圖3所示，第一導(dǎo)入曲面11的軸向曲面半徑Rl等于該對(duì)第一導(dǎo)入曲面11的外沿口頂點(diǎn)之間的距離H4減去與該對(duì)第一導(dǎo)入曲面11相對(duì)應(yīng)的定徑段III的相對(duì)兩個(gè)面之間的最大距離H3，除以四倍于第一導(dǎo)入曲面11的內(nèi)、外沿口沿著軸向的兩個(gè)端點(diǎn)的連線13與軸線之間的夾角β正弦的平方值，即R1 = (H4-H3) + (4XSin2i3);其周向曲面半徑等于垂切于上述軸向曲面的兩頂點(diǎn)之間距離Hl的O. 9 I. 15倍。本實(shí)施例中，所述的定徑段III的一對(duì)平直短面31和與之相連的第一過(guò)渡斜面21的銜接邊界線的中點(diǎn)處分別設(shè)置有表面為橢球面的短面凹陷L，短面凹陷L上沿口的長(zhǎng)半軸為矩形扁鋼管8橫截面輪廓的短邊的2/3至3/4，短面凹陷L上沿口的長(zhǎng)、短半軸之比為3 I 1.5，短面凹陷L的深度矩形扁鋼管壁厚的O. 8 1% ;所述的出口段IV包括兩個(gè)分別與一對(duì)平直短面31相銜接的第一出口斜面41、兩個(gè)分別與一對(duì)弧形長(zhǎng)面32相銜接的第二出口斜面42以及四個(gè)連接第一出口斜面41和第二出口斜面42的出口轉(zhuǎn)角曲面，所述的第一出口斜面
41和第二出口斜面42與定徑段III的相應(yīng)面之間的夾角為30 45°。
權(quán)利要求
1.矩形扁鋼管的拉伸模，包括模具本體，其特征在于所述的模具本體上開(kāi)設(shè)有拉拔?？?，該拉拔?？装ㄒ来蜗噙B的入口段、過(guò)渡段、定徑段； 定徑段包括分別與矩形扁鋼管橫截面輪廓的短邊、長(zhǎng)邊和連接短、長(zhǎng)邊的轉(zhuǎn)角圓弧相對(duì)應(yīng)的一對(duì)平直短面、一對(duì)弧形長(zhǎng)面以及四個(gè)連接平直短面和弧形長(zhǎng)面的轉(zhuǎn)角圓弧面，所述的弧形長(zhǎng)面的頂點(diǎn)到該弧形長(zhǎng)面的一對(duì)端線所在平面的直線距離是矩形扁鋼管厚度的3 5%0 ； 所述的過(guò)渡段包括四個(gè)與平直短面和弧形長(zhǎng)面相銜接的過(guò)渡斜面以及四個(gè)連接兩兩相鄰過(guò)渡斜面的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角曲面，過(guò)渡斜面與定徑段的相應(yīng)面之間的夾角為3 4°，定徑段的弧形長(zhǎng)面和與之相連的過(guò)渡斜面的銜接邊界線的中點(diǎn)處設(shè)置有表面為橢球面的長(zhǎng)面凹陷，長(zhǎng)面凹陷上沿口的長(zhǎng)半軸為矩形扁鋼管橫截面輪廓的長(zhǎng)邊的2 / 3至3 / 4，長(zhǎng)面凹陷上沿口的長(zhǎng)、短半軸之比為3 :1 I. 5，長(zhǎng)面凹陷的深度為矩形扁鋼管壁厚的O. 8 1%; 所述的入口段包括四個(gè)分別與相應(yīng)過(guò)渡斜面相銜接的向外凸的導(dǎo)入曲面以及連接兩兩相鄰導(dǎo)入曲面的入口轉(zhuǎn)角曲面，四個(gè)導(dǎo)入曲面均為二次曲面，相對(duì)的導(dǎo)入曲面對(duì)稱布置，導(dǎo)入曲面的軸向曲面半徑等于該對(duì)導(dǎo)入曲面外沿口頂點(diǎn)之間的距離減去與該對(duì)導(dǎo)入曲面相對(duì)應(yīng)的定徑段的相對(duì)兩個(gè)面之間的最大距離，除以四倍于該導(dǎo)入曲面內(nèi)、外沿口沿著軸向的兩個(gè)端點(diǎn)的連線與軸線之間的夾角正弦的平方值；導(dǎo)入曲面的周向曲面半徑等于垂切于上述軸向曲面的兩頂點(diǎn)之間距離的O. 9 I. 15倍。
2.如權(quán)利要求I所述的矩形扁鋼管的拉伸模，其特征在于所述的模具本體在定徑段的外側(cè)還設(shè)置有與定徑段相通的模孔，形成拉拔?？椎某隹诙危摮隹诙伟ㄋ膫€(gè)與平直短面和弧形長(zhǎng)面相銜接的出口斜面以及四個(gè)連接兩兩相鄰出口斜面的出口轉(zhuǎn)角曲面。
3.如權(quán)利要求2所述的矩形扁鋼管的拉伸模，其特征在于所述的出口段、定徑段、過(guò)渡段和入口段各自占到所述的模具本體的厚度的4 5%、24 26%、8 10%和60 64%。
4.如權(quán)利要求2所述的矩形扁鋼管的拉伸模，其特征在于所述的出口斜面與定徑段的相應(yīng)面之間的夾角為30 45°。
5.如權(quán)利要求I所述的矩形扁鋼管的拉伸模，其特征在于所述定徑段的平直短面和與之相連的過(guò)渡斜面的銜接邊界線的中點(diǎn)處設(shè)置有表面為橢球面的短面凹陷，短面凹陷上沿口的長(zhǎng)半軸為矩形扁鋼管橫截面輪廓的短邊的2 / 3至3 / 4，短面凹陷上沿口的長(zhǎng)、短半軸之比為3 :1 I. 5，短面凹陷的深度為矩形扁鋼管壁厚的O. 8 1%。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的矩形扁鋼管的拉伸模，其特征在于所述的定徑段與過(guò)渡段之間設(shè)置有平滑過(guò)渡面。
7.如權(quán)利要求6所述的矩形扁鋼管的拉伸模，其特征在于所述的平滑過(guò)渡面的半徑為定徑段長(zhǎng)度的O. 8 O. 9。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱處理后不需要修正、并可保證矩形扁鋼管的精度和表面平整度的矩形扁鋼管的拉伸模，包括模具本體，模具本體的拉拔?？装ㄈ肟诙巍⑦^(guò)渡段和定徑段，定徑段包括一對(duì)平直短面、一對(duì)弧形長(zhǎng)面以及四個(gè)連接平直短面和弧形長(zhǎng)面的轉(zhuǎn)角圓弧面；過(guò)渡段包括四個(gè)與平直短面和弧形長(zhǎng)面相銜接的過(guò)渡斜面及四個(gè)連接兩兩相鄰過(guò)渡斜面的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角曲面；入口段包括四個(gè)分別與相應(yīng)過(guò)渡斜面相銜接的向外凸的導(dǎo)入曲面以及連接兩兩相鄰導(dǎo)入曲面的入口轉(zhuǎn)角曲面，四個(gè)導(dǎo)入曲面均為二次曲面，相對(duì)的導(dǎo)入曲面對(duì)稱布置。本發(fā)明用于將圓鋼管冷拔成矩形扁鋼管。
文檔編號(hào)B21C3/04GK102873119SQ20121040473
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者韓波 申請(qǐng)人:江蘇華程工業(yè)制管股份有限公司