[发明专利]一种小节距深螺旋皱纹铜管的轧纹模具的设计方法

说明书

技术领域：

本发明涉及同轴电缆皱纹铜管外导体的加工模具；具体涉及薄壁 铜管连续轧制成小节距深螺旋皱纹铜管的轧纹模具。

背景技术：

螺旋皱纹铜管作为半硬同轴射频电缆的外导体是一种较为理想 的结构形式，它具有损耗低、驻波小、相位一致性以及屏蔽性能好等 优良的电气性能，同时具有机械强度高、柔软性适中等优良的机械特 性，所以该结构形式被广泛地采用。为进一步改善它的柔软性，需要 减小螺纹的节距并加大螺纹的深度，这就对轧纹模具的设计提出了新 的要求。

螺旋皱纹铜管一般采用一特殊的内螺纹模片对光铜管旋转轧制 而成。图1为轧制过程的示意图，图1中，1为模片；2为光铜管；3 为皱纹铜管。图2为轧纹模片的结构图。

由图2可见，轧纹模片的内孔为一个螺距的内螺纹孔，其螺距为 P，螺纹的高度H由浅到深均匀地变化。螺纹的最浅高度与光铜管的 直径相应，而最深高度则与皱纹铜管波纹的底径相应。正如图1所示， 当模片1环绕铜管2的轴线旋转时，就会在光滑的铜管2上轧出螺旋 状波纹形成皱纹铜管3。

薄壁金属管的塑性变形理论分析表明，用此种模片轧制螺旋波纹 时，其波纹的深度受到一定的限制。如图3所示，图3中水平箭头表 示铜管前进方向，竖向箭头表示模片轧纹方向。当模片对铜管施加径 向压力时使其凹陷而形成波纹，同时铜管的外径也会随之缩小。当达 到一定限度后，继续增大模片对铜管的径向压力，不会再使波纹深度 增加而只会使铜管外径进一步缩小。

在轧纹的过程中，如果在铜管前进的反方向上施加一个反向力， 则可使得波纹受到轴向的挤压而使波峰向外拱出，同时螺距减小从而 形成小节距、深波纹的螺旋皱纹铜管。图4显示出一个波纹受到反向 力挤压的后果。螺纹节距由P0缩小为P1，而螺纹深度随之增加。

施加反向力的方法有多种多样。例如有文献介绍采用两个不同螺 距的模片同时轧纹，后一个模片的螺距较前一个小，因而铜管的皱纹 受到挤压而使螺距变小，纹深增加。此方法的缺点是需要两个不同转 速的轧纹头，故不宜采用。另一方法是在轧出的皱纹铜管前进方向上 放置一个一定孔径的阻尼套管，如图5所示，图5中1为模片、2为 光铜管、3为皱纹铜管、4为套管。当皱纹铜管3通过套管4时它们 之间的摩擦力就是使皱纹压缩的反向作用力。通过调节套管4的孔径 或套管4与模片1之间的距离可控制反向力的大小，从而控制波纹被 压缩的程度。但是由于套管孔径大小与内孔的表面粗糙度、润滑油的 性能与用量以及铜管中电缆芯的柔软性等种种因素的影响使得该摩 擦力极难控制，所以轧出的波纹形状很难达到均匀一致，这就限制了 这种方法应用。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种小节距深螺旋皱纹铜管 的轧纹模具的设计方法；可适应小节距深螺旋皱纹铜管的轧纹要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种小节距深螺旋皱纹铜管的轧纹模具的设计方法，

先根据所要求轧制的皱纹铜管的外径D、节距P、纹深H；可计 算得到实际轧纹后该波纹的弧长展平后的长度L；

其特征在于：所述模片为渐变螺旋角螺旋轧纹模片：

所述轧纹模片的内孔通过以下方法设计：

所述模片的内孔的曲线方程如下：

ρ=ρ0+ρ1-ρ0360θ]]>

式中ρ为对应于曲线上θ角的曲率半径；

ρ₀和ρ₁分别代表θ为0°和360°时的曲率半径；

所述模片的渐变螺旋角的螺旋面通过以下方法设计：

设相应于模片每旋转Δθ_n角度，螺旋线上的点在铜管轴线方向上 的位移为ΔP_n；Δθn＝360°/N(n＝1，2，…M-1，M，M+1，…，N)