冷拔内螺纹钢管的模具设计方法

摘要

一种冷拔内螺纹钢管的模具设计方法。其中：外模采用苏式模，材料选用合金钢或轴承钢，主要尺寸，模具长度l₀=(0.7－1.0)D₂，外模内孔直径取为成品钢管的直径D₂，外模外径Dw=(1.8－2.0)D₂，外模半锥角α=11°－15°，定径带长度l₂=(10％－12％)D₂；芯杆的直径：Dx=(D₂－2×S₁－2×S_k)/2；内模芯棒：导程角φ可以近似取为内螺纹钢管的螺旋升角φ₁，减壁变形区长度l₁=(S₀+r₀－R₂)/(tgα+tgβ)。芯棒倒锥角β=2°－6°。使用本发明方法能够保证内螺纹钢管模具设计的合理性，适合新产品的开发。由于通过数值模拟检验模具设计的合理性，省去了模具的制造和试验过程，新产品的设计投产周期可以降低50％以上。此外，因为模具的设计缺陷能够在计算机内被快速发现和纠正，也降低了新产品开发的试验费用。

主权项

1、一种冷拔内螺纹钢管的模具设计方法，其特征是该设计方法依次包括：外模、带螺旋沟槽的内模芯棒和芯杆的设计，其中1)外模：采用苏式模，材料选用合金钢或轴承钢，主要尺寸，模具长度l0＝(0.7-1.0)D2，外模内孔直径取为成品钢管的直径D2，外模外径Dw＝(1.8-2.0)D2，外模半锥角α＝11°-15°，定径带长度l2，成品钢管直径小于30mm时取3mm，成品钢管直径大于30mm时，取l2＝(10％-12％)D2；2)芯杆的直径：Dx＝(D2-2×S1-2×Sk)/2，式中S1为拉拔后管材璧厚，Sh 为内螺纹凸筋高度；3)带螺旋沟槽的内模芯棒：——芯棒的材料选用合金钢或轴承钢，——导程角φ可以近似取为内螺纹钢管的螺旋升角φ1，或按如下计算公式(1)计算，$\phi =\mathrm{arctg}\left\{(1-\frac{2\mathrm{Ztg\beta }}{d_0})\mathrm{tg}{\phi }_1\frac{0.25\pi [{(D_2+2\mathrm{Ztg\alpha })}^2-{(d_0-2\mathrm{Ztg\beta })}^2]+\mathrm{nc}{S}_h(1-\frac{Z^2}{l_1^2})}{0.25\pi (D_2^2-d_0^2)+\mathrm{nc}{S}_h}\right\}---\left(1\right)$ 式中，Z为芯棒的坐标，n为螺纹沟槽头数，φ1为内螺纹钢管的螺旋升角，c为螺纹沟槽宽度，Sh为凸筋高度，，D2为钢管直径，d0为芯棒外径，α为外模半锥角，β为芯棒倒锥角；l2为定径带长度，芯棒内孔直径d3取为芯杆直径Dx，d3＝Dx＝15mm；——减壁变形区长度l1按下式计算：l1＝(S0+r0-R2)/(tgα+tgβ) (2)式中，S0为管坯厚度(mm)，r0为管坯半径，R2为成品管半径。