内螺纹管内模的工作带长度的确定方法及控制方法

摘要

本发明公开了一种内螺纹管内模的工作带长度的确定方法，其使内螺纹管内模工作带长度Ls符合：Lmin≤Ls≤Lmax，Lmin=M+L'，Lmax=M+L，并且工作带的最佳长度为Lmin。本发明还公开了一种内螺纹管内模工作带的控制方法，其通过控制管坯的厚度，以使内模工作带达到最佳长度。

权利要求

1.一种内螺纹管内模的工作带长度的确定方法，其特征在于，使内螺纹管内模工作带长度Ls符合：Lmin≤Ls≤Lmax

Lmin＝M+L'

Lmax＝M+L

式中，Lmin为内模理论最小工作带长度，Lmax为内模理论最大工作带长度，M为螺距，L'为内模有效工作带修正量，L为轴向方向上内模的凹槽顶部宽度；并且工作带的最佳长度为Lmin。

2.如权利要求1所述的内螺纹管内模的工作带长度的确定方法，其特征在于，L'的取值为1～3mm。

3.一种内螺纹管内模工作带的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)确定内模工作带的最佳长度Lmin＝M+L'，其中L'为内模有效工作带修正量，M为螺距；

(2)计算内螺纹管内模工作带长度Ls＝L+L'+(S0-S1)/tgθ，其中L为轴向方向上内模的凹槽顶部宽度，L'为内模有效工作带修正量，S0为管坯壁厚，S1为成品壁厚；θ为外模入口锥的角度；

(3)若Ls与Lmin不相等，则根据下述模型计算管坯壁厚修正值S0'：S0'＝tgθ(Lmin-L-L')+S1(4)将管坯的壁厚由S0改变为S0'，以使内模工作带达到最佳长度。

4.如权利要求3所述的内螺纹管内模工作带的控制方法，其特征在于，L'的取值为

1～3mm。

说明书

内螺纹管内模的工作带长度的确定方法及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种模具制造方法，尤其涉及一种内螺纹管的内模制造过程中的一道工序。

背景技术

[0002] 内螺纹管内模用于内螺纹管内部螺纹的成型，其核心部分是内模的工作带，也就是变形区。

[0003] 目前确定内模工作带的方法是通过取样测量成品管各项尺寸数据结果来决定工作带的位置，此方法只能通过大量的试验数据来判断拔制工艺及工作带的理想位置。这种方法使得新产品开发阶段所花的时间周期长，且在开始批量生产阶段成品管尺寸数据处于不稳定状态，未能得出比较精确的数据，内模工作带的位置只能凭操作工经验控制。此外，内模工作带位置的不确定会导致优化内螺纹管成型拔制过程中存在潜在的缺陷，这些缺陷主要表现在外径尺寸出格、导程偏大、内大径偏小、筋宽偏大、筋高不够、拔制时内模断裂或管子拉断、螺纹凸筋拉丝等。

[0004] 导致上述这些缺陷的主要原因有：

[0005] 1.内模工作带不够，内模与金属变形区接触面小，金属挤压变形不充分，导致外径出格，导程偏大，内大径偏小，筋宽偏大，筋高不够；

[0006] 2.内模工作带偏大，内模凹槽横向受双重扭力，易使内模断裂或管子拉断。

发明内容

[0007] 本发明的目的之一是提供一种内螺纹管内模的工作带长度的确定方法，其能够确定内螺纹管成型过程中最佳的工作带位置，从而减少成型过程中各种冷拔缺陷的产生，确保成品几何尺寸的合格。

[0008] 本发明的另一目的是提供一种内螺纹管内模工作带的控制方法，其通过控制管坯壁厚以使内模工作带达到最佳值，从而既实现减少成型过程中各种冷拔缺陷的产生，确保成品几何尺寸的合格的目的，又实现改善冷拔成型难度的目的。

[0009] 为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种内螺纹管内模的工作带长度的确定方法：使内螺纹管内模的工作带长度Ls符合：

[0010] Lmin≤Ls≤Lmax

[0011] Lmin=M+L'

[0012] Lmax=M+L

[0013] 式中，Lmin为内模理论最小工作带长度，Lmax为内模理论最大工作带长度，M为螺距，L'为内模有效工作带修正量（即拔制过程中内模旋转往芯棒方向收缩的距离），L为轴向方向上内模的凹槽顶部宽度；并且工作带的最佳长度为Lmin。

[0014] 本技术方案将内模的工作带长度Ls限定在Lmin和Lmax之间是因为，发明人发现，若要保证内螺纹管成型得到理想的几何尺寸，Ls的下限必须是Lmin，而如果Ls超出了Lmax，金属流动所受到的阻力会急剧增强，芯头停止旋转可能性增加，非常容易导致内模断裂或内螺纹管拉断。

[0015] 进一步地，L'的取值为1-3mm。

[0016] 根据本发明的另一目的，本发明还提供了一种内螺纹管内模工作带的控制方法，其包括下列步骤：

[0017] （1）确定内模工作带的最佳长度Lmin=M+L'，其中L'为内模有效工作带修正量，M为螺距；

[0018] （2）计算内模工作带的实际长度Ls=L+L'+(S0-S1)/tgθ，其中L为轴向方向上内模的凹槽顶部宽度，L'为内模有效工作带修正量，S0为管坯壁厚，S1为成品壁厚；θ为外模入口锥的角度；

[0019] （3）若Ls与Lmin不相等，则根据下述模型计算管坯壁厚修正值S0'：

[0020] S0'=tgθ（Lmin-L-L'）+S1

[0021] （4）将管坯的壁厚由S0改变为S0'，以使内模工作带达到最佳长度。

[0022] 进一步地，L'的取值为1-3mm。

[0023] 本发明所述的内螺纹管内模的工作带长度的确定方法，能够保证内模工作带长度使成品管各项尺寸符合技术要求，确保了成品各项尺寸的稳定性。

[0024] 本发明所述的内螺纹管内模工作带的控制方法较原有的控制方法提高了控制数据的精确度，控制内模工作带位置能有效改善优化内螺纹管各项几何尺寸数据，且能一定程度降低内模消耗量。

附图说明

[0025] 图1显示了内螺纹管成型过程中内模的工作带。

具体实施方式

[0026] 现根据本发明的具体实施例，对本技术方案的应用过程作进一步的说明。

[0027] 如图1所示，在内螺纹管2进行冷拔工艺时，采用内模1成型内螺纹管的内壁，内模1的工作带如图1所示为P。

[0028] 表1列出了31.8×5.5和38.1×8.3两种内螺纹管的规格。

[0029] 表1.

[0030]

[0031] 本发明的实施例将采用内模和外模制造成型上述两种内螺纹管。在本发明的实施例中，使用的外模为中式，内模的凹槽顶部宽度（轴向）L为5.6mm，螺距M为16.8mm，螺旋升角α为40度，外模入口锥θ为13度，外模的定径带Lo长度8mm。

[0032] 实施例1：规格31.8×5.5的内螺纹管，成型前规格42×8.1，内模外径D为20.2mm[0033] （1）计算内模理论最小工作带长度Lmin：

[0034] Lmin=M+L'=16.8+2=18.8mm；

[0035] 其中L'为内模有效工作带修正量，即拔制过程中内模旋转往芯棒方向收缩的距离，一般实际情况修正量约2mm；

[0036] （2）计算内模理论最大工作带长度Lmax：

[0037] Lmax=M+L=16.8+5.6=22.4mm；

[0038] （3）计算内模工作带实际长度Ls：

[0039] Ls=L+L'+(S0-S1)/tgθ=5.6+2+(8.1-5.8)/tg13°=7.6+9.96≈17.6m[0040] 其中S0为管坯壁厚；S1为成品壁厚。

[0041] 从上述计算结果可知，Ls＜Lmin，也就是说内模工作带实际长度Ls小于内模理论最小工作带长度Lmin，但大于一个螺距，这会造成内螺纹管前半部分几何尺寸符合标准要求，后半部分各项几何尺寸要求无法保证。

[0042] 如果在实际生产过程中调整内模位置，使内模凹槽出口处超出定径带出口处约2mm，又会使管子表面易出现螺旋印。因此通过增加管坯壁厚来得到理想的几何尺寸数据：

[0043] Ls′＝L+L'+(S0'-S1)/tgθ=Lmin

[0044] 5.6+2+(S0'-5.8)/tg13°=18.8

[0045] S0'≈8.4mm

[0046] 本实施例中，通过将管坯的壁厚增加到S0'=8.4mm来得到理想的内螺纹管。

[0047] 实施例2：规格38.1×8.3的内螺纹管，成型前规格51×11.8，内模外径D为20.6mm

[0048] （1）计算内模理论最小工作带长度Lmin：

[0049] Lmin=M+L'=16.8+2=18.8mm；

[0050] 其中L'为内模有效工作带修正量，即拔制过程中内模旋转往芯棒方向收缩的距离，一般实际情况修正量约2mm；

[0051] （2）计算内模理论最大工作带长度Lmax：

[0052] Lmax=M+L=16.8+5.6=22.4mm；

[0053] （3）计算内模工作带实际长度Ls：

[0054] Ls=L+L'+(S0-S1)/tgθ=5.6+2+(11.8-8.8)/tg13°=7.6+12.99≈20.6mm[0055] 其中S0为管坯壁厚；S1为成品壁厚。

[0056] 从上述计算结果可知，Lmin≤Ls≤Lmax，因此内螺纹管成型可以得到理想的几何尺寸，但为了改善冷拔成型的难度，本实施例令内模工作带长度为最佳长度Lmin，从而进一步适当减小壁厚：

[0057] Lmin=L+L'+(S0'-S1)/tgθ

[0058] 5.6+2+(SO'-8.8)/tg13°=18.8

[0059] SO'≈11.4mm

[0060] 本实施例中，通过将管坯的壁厚减小到S0′＝11.4mm，以实现既满足内螺纹管的尺寸要求，又减小冷拔成型的难度。

[0061] 需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。