一种适用于温热态微管拉拔成形的模具装置

摘要

本发明公开了一种适用于温热态微管拉拔成形的模具装置，包括夹头、拉拔模、模具固定座、中间连杆以及末端连杆，夹头的下端端面设有容置微管顶端的孔并且下端侧面具有沿圆周均匀布置的三个定位螺纹孔，三个紧固螺钉通过三个定位螺纹孔夹紧微管顶端；模具固定座为中空结构，拉拔模的外径与模具固定座的内径过渡配合；拉拔模定位于模具固定座内；中间连杆为中空结构，上端与模具固定座的下端可拆卸固连，其下端具有用于容纳微管芯杆的空腔并具有限制微管芯杆的移动距离的轴肩；末端连杆的上端可拆卸固连于中间连杆下端，其下端可拆卸固连于热拉伸设备。本发明可搭载在普通的热拉伸设备上，最终实现多种温度、多种拉拔速度下的多种直径微管的成形。

权利要求

1.一种适用于温热态微管拉拔成形的模具装置(1)，其特征在于，包括夹头(11)、拉拔模(12)、模具固定座(13)、中间连杆(14)以及末端连杆(15)，所述夹头(11)的上端具有外螺纹可拆卸固连于热拉伸设备，下端端面设有容置微管顶端的孔并且下端侧面具有沿圆周均匀布置的三个定位螺纹孔，三个紧固螺钉通过所述三个定位螺纹孔夹紧微管顶端；各定位螺纹孔距所述夹头(11)的下端面大于5mm；

所述模具固定座(13)为中空结构，所述拉拔模(12)的外径与所述模具固定座(13)的内径过渡配合，使得所述拉拔模(12)径向定位于所述模具固定座(13)内；

所述中间连杆(14)为中空结构，其内径大于拉拔前微管的外径；所述模具固定座(13)的下端设有内螺纹，所述中间连杆(14)的上端具有上外螺纹，其与所述模具固定座(13)下端的内螺纹配合，以将所述中间连杆(14)连接至所述模具固定座(13)并且轴向定位所述拉拔模(12)；所述中间连杆(14)的下端具有用于容纳微管芯杆(16)的空腔并具有限制微管芯杆(16)的移动距离的轴肩；所述中间连杆(14)的长度与微管坯料的长度相等；

所述中间连杆(14)的下端具有下外螺纹，所述末端连杆(15)的上端具有与所述下外螺纹配合的内螺纹，以将所述末端连杆(15)连接至所述中间连杆(14)；所述末端连杆(15)的下端具有外螺纹以可拆卸固连于热拉伸设备；所述中间连杆(14)的上外螺纹下方设有热拉伸设备的光栅尺导杆固定段以及定位轴肩，所述模具固定座(13)的下端面与所述中间连杆(14)的定位轴肩共同定位光栅尺导杆；

微管拉拔总长度、所述夹头(11)的高度以及所述模具固定座(13)的高度之和小于热拉伸设备的光栅尺量程；

所述热拉伸设备包括单向拉伸设备(2)和空气加热炉(3)，所述空气加热炉(3)能够上下移动固定于单向拉伸设备(2)的拉伸段；

所述拉拔模(12)适用于拉拔直径小于7mm的微管，所述拉拔模(12)的定径段长度为1～

2mm，压缩带的模角为12°；

各定位螺纹孔的直径根据微管拉拔力确定：其中，P表示拉拔力；σL表示拉拔应力；D1表示拉拔后管材外径；d1表示拉拔前微管内径。

说明书

一种适用于温热态微管拉拔成形的模具装置

技术领域

[0001] 本发明属于微管成形领域，特别涉及一种适用于温热态的不同直径微管拉拔成形的模具装置。

背景技术

[0002] 微管广泛应用于血管支架、换热器等领域，其具有宽泛的行业应用价值。实际应用过程中，微管的尺寸精度以及材料均匀化程度均有较高的要求。目前微管成形主要是室温
拉拔，成形工序复杂且成形质量不高。尤其一些特定用途的微管需要采用常温成形性能较
差的材料，例如换热器采用的高温合金、血管支架采用的镁合金和锌合金等。这进一步增加
了微管成形的难度，传统的常温拉拔方法很难实现此类材料的微管成形。但是在温热态条
件下，材料塑性明显提升，难变形材料甚至出现超塑性。同时，温热态变形时，材料变形均匀
性较好，成形的微管材具有良好的表面质量。因此，温热态微管拉拔成形具有极大的应用前
景。

[0003] 目前适用于温热态微管拉拔成形基本均搭建在专用的拉拔设备或以挤压拉伸为主，对设备的要求较高、模具及装置结构复杂。因此目前温热态微管拉拔还无法实现大规模
应用。

发明内容

[0004] 为此，本发明提供了一种用于难变形材料微管温热条件下拉拔成形的模具装置，其可搭载在普通的单向拉伸设备上，同时可依靠热拉伸设备自身性能，控制拉拔速度、应变
速率、变形温度等成形工艺因素，最终可实现多种温度多种拉拔速度下的微管成形。

[0005] 本发明提供了一种适用于温热态微管拉拔成形的模具装置，包括夹头、拉拔模、模具固定座、中间连杆以及末端连杆，

[0006] 所述夹头的上端可拆卸固连于热拉伸设备，下端端面设有容置微管顶端的孔并且下端侧面具有沿圆周均匀布置的三个定位螺纹孔，三个紧固螺钉通过所述三个定位螺纹孔
夹紧微管顶端；

[0007] 所述模具固定座为中空结构，所述拉拔模的外径与所述模具固定座的内径过渡配合，使得所述拉拔模径向定位于所述模具固定座内；

[0008] 所述中间连杆为中空结构，其内径大于拉拔前微管的外径；所述中间连杆的上端与所述模具固定座的下端可拆卸固连，其下端具有用于容纳微管芯杆的空腔并具有限制微
管芯杆的移动距离的轴肩；

[0009] 所述末端连杆的上端可拆卸固连于所述中间连杆的下端，其下端可拆卸固连于热拉伸设备。

[0010] 优选地，所述模具固定座的下端设有内螺纹，所述中间连杆的上端具有上外螺纹，其与所述模具固定座下端的内螺纹配合，以将所述中间连杆连接至所述模具固定座并且轴
向定位所述拉拔模。

[0011] 优选地，所述中间连杆的下端可以具有下外螺纹，所述末端连杆的上端具有与所述下外螺纹配合的内螺纹，以将所述末端连杆连接至所述中间连杆。

[0012] 优选地，各定位螺纹孔的直径可以根据微管拉拔力确定：

[0013]

[0014] 其中，P表示拉拔力；σL表示拉拔应力；D1表示拉拔后管材外径；d1表示拉拔前管材内径。

[0015] 优选地，各定位螺纹孔距所述夹头的下端面大于5mm。

[0016] 优选地，所述拉拔模适用于拉拔直径小于7mm的微管，所述拉拔模的定径段长度为1～2mm，压缩带的模角为12°。

[0017] 优选地，所述中间连杆的长度与微管坯料的长度大致相等。

[0018] 优选地，所述中间连杆的上外螺纹下方设有热拉伸设备的光栅尺导杆固定段以及定位轴肩，所述模具固定座的下端面与所述中间连杆的定位轴肩共同定位光栅尺导杆。

[0019] 优选地，微管拉拔总长度、所述夹头的高度以及所述模具固定座的高度之和略小于热拉伸设备的光栅尺量程。

[0020] 优选地，所述热拉伸设备包括单向拉伸设备和空气加热炉，所述空气加热炉可上下移动固定于单向拉伸设备的拉伸段。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] 1)本发明整体尺寸较小，可普遍满足常见的热拉伸设备的炉膛尺寸，具有普遍适用性，并且具有操作简单、拆装方便、成本低等优点；

[0023] 2)本发明的拉拔模的外径可以相对固定，内径尺寸大小可根据实际情况进行调整，一套模具可通过更换拉拔模实现多种直径微管拉拔成形；

[0024] 3)本发明的中间连杆和末端连杆两段长度可根据实际微管长度进行调整，可满足多种长度微观的拉拔成形，此外夹头、中间连杆和末端连杆直接采用螺纹连接，可以方便拆
卸更换和维修；

[0025] 4)本发明的夹头采用三个均布的紧固螺钉对微管进行夹紧，装夹力满足拉拔要求，同时夹头的轴向孔对微管也有一定的轴向定位作用，内孔直径限制可拉拔微管的最大
直径，但可以满足一定范围内的多种直径微管的拉拔成形。

附图说明

[0026] 图1为本发明的适用于温热态微管拉拔成形的模具装置与热拉伸设备的组合安装示意图；

[0027] 图2为本发明实施例的适用于温热态微管拉拔成形的模具装置的平面剖视图；

[0028] 图3为图1的立体图；

[0029] 图4为本发明实施例的夹头的结构示意图；

[0030] 图5为本发明实施例的拉拔模的结构示意图；

[0031] 图6为本发明实施例的模具固定座的结构示意图；

[0032] 图7为本发明实施例的中间连杆的结构示意图；

[0033] 图8为本发明实施例的末端连杆的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

[0035] 如图1所示，本发明提供的适用于温热态微管拉拔成形的模具装置1可以搭建在普通的热拉伸设备上，热拉伸设备包括单向拉伸设备2和空气加热炉3，空气加热炉3固定于单
向拉伸设备2的拉伸段，位置可上下调整，以保证微管拉拔始终在加热炉膛的大致中间部
分。

[0036] 下面以具体实施例来进一步说明本发明，在本实施例中，空气加热炉3的炉膛直径约为150mm，高度约800mm。

[0037] 如图2和3所示，本发明的适用于温热态微管拉拔成形的模具装置1包括夹头11、拉拔模12、模具固定座13、中间连杆14以及末端连杆15。待拉拔微管经过轧尖处理，轧尖段穿
过拉拔模12，而另一端穿过中间连杆14内孔。模具固定座13、中间连杆14和末端连杆15之间
分别通过螺纹拧紧，连接成一个整体连接在热拉伸设备的中间导杆21上。

[0038] 如图4所示，夹头11的上端通过外螺纹连接于热拉伸设备的中间导杆21，以提供拉拔力；下端端面设有容置微管轧尖段的孔并且下端侧面具有沿圆周均匀布置的三个定位螺
纹孔。三个紧固螺钉(如图2和图3所示)通过侧面上的三个定位螺纹孔抵住微管轧尖段，共
同作用夹紧微管轧尖段。优选地，夹头11为一体结构。

[0039] 特别地，各定位螺纹孔的直径可以根据微管拉拔所需拉拔力确定：

[0040]

[0041] 其中，P表示拉拔力；σL表示拉拔应力；D1表示拉拔后管材外径；d1表示拉拔前管材内径。

[0042] 有利地，各定位螺纹孔距夹头11下部端面的距离大于5mm。

[0043] 图5示出了拉拔模12的结构示意图，本发明拉拔模适用于拉拔直径小于7mm的微管，其定径段长度1～2mm，外径可以相对固定，在本实施例中，选取拉拔模12的外径约为
20mm，厚度约为8mm。考虑到微管壁厚较薄，热稳态拉拔过程中变形量较大，拉拔模12的模角
可以采用12°，定径段内径可以为1.35mm。

[0044] 如图6所示，模具固定座13为中空结构，其上端内径略大于已拉拔微管的外径，中部内径与拉拔模12的外径过渡配合，下端设有内螺纹。模具固定座13的侧面具有沿圆周均
匀布置的通孔，为防止圆形模具固定座拧紧过程中打滑，可插入通孔中工具，帮助拧紧。

[0045] 如图7所示，中间连杆14为内径略大于未拉拔微管外径的中空结构，其上端具有上外螺纹，与模具固定座13下端的内螺纹配合，以将模具固定座13和中间连杆14连接成一体，
并且轴向定位拉拔模12。中间连杆14的下端具有下外螺纹，同时具有用于容纳微管芯杆的
空腔并具有限制微管芯杆16的移动距离的轴肩。此外，在本实施例中，中间连杆14的上外螺
纹下方设有热拉伸设备的光栅尺导杆固定段以及定位轴肩，模具固定座13的下端面和中间
连杆14的定位轴肩共同定位光栅尺导杆。

[0046] 如图8所示，末端连杆15的上端具有与中间连杆14下端的下外螺纹配合的内螺纹，以将两者可拆卸连接，其下端具有外螺纹，可拆卸固连于热拉伸设备的拉拔端。

[0047] 下面通过具体的拉拔过程来进一步说明本发明。

[0048] 首先，对微管管坯进行轧尖处理，外表面均匀涂上锂基润滑脂，轧尖一端填充短芯，防止夹头11使管坯变形引起应力集中；

[0049] 然后，将管坯安装在本发明的模具装置1上，合上空气加热炉3，开始加热，加热温度为180～500℃，达到设定温度后保温5min，之后开始拉拔，拉拔过程中，拉伸速度可由拉
伸机控制在0.01～50mm/min。

[0050] 结合本发明，通过热拉伸设备可控制微管变形温度和拉拔速率，根据材料性能选定合适的变形温度和拉拔速度等变形参数可得到符合质量要求的微管。

[0051] 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。