CN101977708A - 用于制造带有头部的导向尖端的螺栓的工具和方法 - Google Patents

Abstract

一组模具，其用于在四个形成站的锻造机上用螺纹辊制造准备制成到头螺纹式或部分螺纹杆身式的多种长度的给定直径的变尖的、有头部的的螺栓，所述模具配置成加工在第一形成站接收的直径大于辊径或基本等于辊径，并且不大于螺栓标称直径的线材，所述模具包括：至少两个用于安装在滑动件上的连续的头部形成工具；用于安装在模具工作面上的挤压变尖工具，用于安装在工作面上的辊径挤压工具和能安装在工作站中在滑动件上的对应于所制造的螺栓的标准长度的多个轴向位置处的头部支撑工具，头部支撑工具被设置成在挤压变尖站或辊径挤压站进行工作。

Description

用于制造带有头部的导向尖端的螺栓的工具和方法

技术领域

本发明涉及冷成型六角螺栓，尤其是经济地制造这种六角螺栓的方法和工具。

背景技术

六角螺栓的制造通常是先在连续冷成型机器或锻造机中生产有头部的坯件或预制件，然后在坯件的杆身部分轧出螺纹。通常，坯件的杆身端部具有切角，这样，在完成时螺纹螺栓具有“尖端”，虽然钝，但这使得它能够自动对准螺纹孔，因此便于它的最终安装。

按照惯例，冷成型的过程会涉及五个连续形成站。通常，用于使坯件的至少杆身部分成形的模具是由螺栓的长度决定的。这样，对螺栓制造商来说，现有技术中形成站的数量和特定长度下模具的使用使得制造全部范围螺栓长度的模具相对昂贵。因此，为控制成本，对于给定的尺寸(直径)，制造商只生产有限的几种长度的螺栓的情况并不少见。这样，制造商就达不到最大的经济效益，并且螺栓经销商或大量的使用者只能依赖一个以上的制造商才能满足他们的需求。通常地，制造商获得的冷成型模具也许不能削尖坯件，这就要求另一种机械操作，并且附加的材料、加工时间和人工成本也随之产生。

发明内容

本发明提供了一种用于为连续形成机械的与寻常不同的通用模具组，其能够在四个模具站中生产全范围螺栓长度，被削尖的坯件。与现有技术相比，工具或模具的数量大大减少，并且能够应用于四站式顶锻机来生产全范围长度的螺栓。这种大大减少工具数量的技术通过使用不同填充物和/或多状态坯件头支撑套管以便将一个或多个工具轴向定位而部分完成，一个或多个工具的每一个定位在多个位置中的合适位置处，从而实现了不同的坯件长度。更具体地说，一整套的形成模具包括连续的一系列用于形成和支撑坯件头部的模腔，和成组地用于使到头螺纹式坯件或部分螺纹杆身式坯件的杆身成形的工具。

本发明提供了使用四站式而非五站式机器的能力，具有在模具方面花费显著降低的优点。此外，披露的方法允许用一些相同的工具制造六角凸缘螺栓，六角头螺栓以及内六角螺钉，这样额外节约了在模具方面的花费。

附图说明

图1是被设置的用于制造短尺寸到头螺纹式六角法兰螺栓的四站式连续冷锻机的水平剖视图；

图2是被设置的用于制造长尺寸部分螺纹式六角法兰螺栓的四站式连续冷锻机的水平剖视图；

图3是被设置的用于制造全螺纹式六角头螺栓的四站式连续冷锻机的水平剖视图；

图4是被设置用于制造部分螺纹式六角头螺栓的四站式连续冷锻机的水平剖视图；

图5是被设置用于制造短尺寸到头螺纹式内六角螺钉的四站式连续冷锻机的水平剖视图；

图6a-i是图2所示过程的锻造机在第三站削尖不同尺寸的坯件时的一系列局部剖面图；

图7是多状态螺栓头支撑套管及本发明相关外壳和键的分解透视图；

图8是图1中所示的用于削尖相对较短的到头螺纹六角法兰螺栓的机器在第四站的片断竖直剖面图；

图9是一幅与图8相同的视图，显示了对相对长的部分螺纹六角头法兰螺栓辊径的挤压；

图10是根据本发明组装的硬板和外壳的分解视图。

优选实施例

图1-5中，通常现有结构的锻造机10由模具工作面(breast)和滑动件(slide)构成。所描述的机器10具有(并且披露的螺栓的形成过程使用)四部分形成或是工作站13-16。在图1-5中，滑动件或冲头12显示是在它最靠前的位置，此时冲压机的反面与模具外壳可以接近到1mm。

如上所述和如下更详细的解释，本发明提供了一种方法，用于形成许多具有标准长度，削尖及准备滚制螺纹的几种常用类型的螺栓，并且与先前使用的传统方法相比显著减少工具的数量。应该理解，在此披露的模具和方法产生尖头螺栓预制件或坯件，随后在螺纹滚模中完成，如现有技术已知的。这些螺栓预制件或坯件，按本行业习惯，在此有时简称为螺栓，此术语在此同样用于正在逐步形成的部分。

在以下所写的公开内容和附图中，相同的部分用同一附图标号识别。参照图1，机器10在切割站19处接收线材18，在滑动件12的每个周期里，材料26(下文称为螺栓)被一对剪切板22，23剪切成精确长度。已知设计的传输部件将螺栓26从切割站19输送到连续的工作站13-16，每一次滑动件12都往复运动。

图1图示了尖的最终成为到头螺纹式六角法兰头螺栓的连续的形成过程，当滚制螺纹时，能符合欧洲标准例如DIN EN 1662。当此处披露的任何类型的螺栓从最后一站拆下时，它将最后成为有头部的、尖的，并且准备在杆身上在杆径上滚制螺纹。

当滑动件或冲头12从所示位置收回时，螺栓26被传递到第一站13，应该理解在第一站或接下来的站14-16中的先前的螺栓同时被标记或输送到了下一站，并且在经过第四站或最后一站16后被最终卸下。

在图1所示的顺序中，在第一站13，螺栓26的杆身部分容纳在模具工作面11上的模具或插入式工具27内，并且其头部在滑动件12上的插入式工具28内进行初始顶锻。供给到切割站19的线材的直径基本等于理想或标称的已完成的杆身的辊径或中径(即，稍微小例如千分之几英寸)，以解决在第一站13和接下来的站14-16中直径的偶然的增大。第一站13和接下来的站14-16处的标称辊径存在于杆身的整个长度，从而这部分才能成为到头螺纹式的紧固件。

在下一个机器周期中，螺栓26被输送到第二工作站14。这里，通过在模具工作面11和滑动件12上的一对工具29，30在螺栓26的头上挤制出六角形。接着，螺栓26输送到第三工作站15，在此凸缘形成在模具和冲压工具31，32之间。然后，螺栓26被输送到第四站或最后的形成站16，在此，凸缘头部被支撑在滑动件12的套管33中，而杆身的远端在挤压模具42中变尖。弹簧组件13设置在套管33中，并有效地暂时支撑螺栓26以有助于输送动作。图8在图1的基础上以竖直剖面图的方式并稍微放大地示出了第四站16。

图7示出了与外壳44成分解的关系的套管33，其中，套管33根据所生产的螺栓26的长度可选择地轴向定位。在图1显示的第四站16处在变尖或形成过程中，套管33的前面或前表面46支撑螺栓26的头。套管33和外壳44都是通常的圆柱管状体。套管33的外径或表面47与外壳44的孔48相称地紧密配合。套管33的外部47切有成对的相对的弦槽51。外壳44同样切有成对的相对的延伸穿过外壳的壁的弦槽52。

套管33在外壳44中的轴向位置由一对具有弦形的同样的键53固定。键53的外部圆形区域或外周区域的半径与圆柱形外壳44的外表面半径完全相同。键53的主要厚度的轴向尺寸提供了与外壳的槽52的轴向长度或宽度的紧密配合。在它们的中心区域，键53具有弦形板57，键53的轴向厚度是键的外部或主要部分的一半，并且键53的大小为能紧密地配合入套管33中的槽或凹口51。优选地，键板57，键外周56，套管槽51，套管槽轴向空间，外壳槽52，和外壳槽空间的轴向尺寸都是标准螺栓长度差异(如2，4或5mm)的增量的单倍或多倍。当模具被组装以便制造特殊长度的螺栓时，套管33被定位在外壳44内期望的位置，键53定位在(在外壳的每一侧上)排列起来的套管和外壳槽51，52中的任一个中，并且套管，外壳，和键组件滑入相应的工作站16(图1和5)或者15(图3和4)的套管内。通过将套管33适当地设置在外壳44内，就可以使用相同的削尖模具42来生产标准长度的到头螺纹式螺栓。

具有六角形或者其他的非圆形头部的螺栓在从一个站输送到另一个时不应该转动，从而头部就能在后续站被工具成角度地对准。根据本发明，当部件被传输抓手拾起时，利用在相关工作站内的推出销61的端面上的小直径横刃或突出部60的形式，通过锁定部件防止转动来减小发生意外转动的风险。在各站内，推出销61位于工作站的中心线。通常，推出销延伸穿过安装在模具工作面11上的硬板62内的孔65，并且支持或轴向支撑着模具，防止对模具站形成载荷。参照图10，根据本发明，硬板62在圆柱形外壳64的圆柱形孔63内的角度取向和位置是由无头固定螺钉66来保持，无头固定螺钉66容纳在轴向取向的，带螺纹的，在外周正交并朝孔63开放的半圆槽67内。硬板62具有一组互补的轴向延伸的半圆槽68，半圆槽68正交地设置在与孔63中的槽67对准并互补的其外周上。因此，相关的推出销61和其横刃端面被座69相对于硬板62保持在适当的取向，座69通过倾斜弹簧71抵抗在推出销的一侧上的细长平面72被偏压。弹簧71和座69通过轴向取向的销74保持在硬板62中的径向孔73内。靠着面72的座69，允许销61往复运动当防止销围绕其纵轴旋转。

图2示出了具有创造性的方法和模具，以便生产也符合欧洲标准DIN EN 1662的标准六角法兰螺栓，在欧洲标准DIN EN 1662中标准长度比上文参照图1讨论的标准的到头螺纹的长度要长。与参照图1描述的相似或相同的机器元件或部件通过在图2和下面的参照图3到图5及某些其他附图中所使用的相同的附图标号来识别。同样的，参照图1讨论的螺栓的输送顺序与图2到5中组装的模具相同。螺栓76在第一个工作站13处开始连续的被冲头形成头部、变尖以及形成辊径，其中螺栓76被顶锻以便用模具77，78部分地形成头部。在第二个形成站14处，分别通过在滑动件12和工作面11上的配合的工具79，80在头部上挤压出六角形。在第三个工作站15，相对的工具83，84以顶锻方式形成头部的凸缘，并且工具或模具插件39以类似有限挤压的方式使螺栓杆身的远端形成尖端。

图9也以竖直的剖面图示出了第四站16，螺栓杆身的远端在模具插件或工具86中挤压以减小它的直径直到成为沿长度方向对应于标准螺纹长度的辊径。本站16处的螺栓76的头部由上文结合图7所描述的套管33轴向支撑并驱动。在图2的设置中，套管33被键53朝着外壳44的后部支持，使得头部和大部分杆身被容纳在外壳内。与结合图1所描述的方法中的其使用一样，套管的逐步的多个位置使得单独一个模具插件86能用于挤压多个长度的辊径(以及优选地全部范围的部分螺纹式螺栓的标准长度)。

回到在第三站15处的过程的讨论，根据本发明，标准范围内的螺栓的长度差通过其各自外壳内的削尖工具或插件的轴向移动和/或用插件里的削尖区域或喉道的不同的轴向位置的增量替代其他插入件实现，位置差对应于标准螺栓的长度差。图6a-i，示出了这种变化，附图标号37，38，39，40标识出不同的插件。元件34是等长度的填充物。

图3示出了具有创造性的过程和模具，用于生产符合欧洲标准DIN EN ISO 4017的到头螺纹式六角头螺钉或螺栓。像图1所示的过程一样，喂入切割站19的线材比完成的杆身的标称辊径略小。在第一站13处，螺栓91(具有沿着杆身的基本全长度的相似辊径)具有的头部分别在冲压机和模具92，93中被初步锥化或顶锻。在第二站14处，头部在冲压机和模具91，95之间被进一步顶锻。在第三站15处，螺栓91在模具工作面11上在模具96中通过类似挤压的过程变尖。六角头螺栓的长度差是通过多位置套管33解决的，套管33选择性地具有修改的表面以便通过符合外壳44和键53在本站15处形成的中间的头部形状，如结合图1所披露的一样。另外，模具或插件96可以做成双端部并且能从一端翻转到另一端，以便以改变类似变尖的喉道的可操作的挤压的轴向位置，从而补充了由在滑动件12上被承载的套管33提供的位置调整的范围。优选在前两个站13，14生产的螺栓91的头部的剖面基本是圆形的。在第四站16处，螺栓91的头部在相对的工具97，98之间修整为六角形。

参照图4，传统的部分螺纹六角头尖螺栓由具有创造性的过程和模具生产出来。这种螺栓符合DIN EN IOS 4014标准。螺栓101的头部在第一站13处在工具102，103之间被初步形成或圆锥化。在第二站14处，头部进一步被工具104.105顶锻，并且杆身的远端被类似挤压工具39变尖。螺栓101的具体长度通过使用模具，填充物并结合图2和6中参照图2第三站的配置所描述的技术而实现的。螺栓101的辊径在第三站15在工具或插件86中在杆身上挤压而成，工具或插件86与参考图2的设置在第四站16处所使用的工具相同。螺栓101的长度差能由如上所述的多位置套管33完成。螺栓101的头部在第四站处被工具106，107修整为六角形。

图5示出了根据本发明生产到头螺纹式内六角螺钉111(符合DINEN ISO 4762标准)的方法和模具。而且，如图1和3中所示的过程，喂入切割站19的线材比完成的杆身的辊径略小，以解决在工作站12-16处时直径的意外增大。具有沿杆身的基本近似辊径的螺栓111具有在第一站13处在模具和冲头工具112，113内初步顶锻的头部。在第二站14处，螺栓111在工具114，115中进行通过进一步的顶锻而逐步形成。在第三站15处，螺栓的头部已完全顶锻并且使用冲压机和工具116，117处形成有内六角盲孔。在最后一站16处，该部分被推入模具，该模具与图1中示出的最后一个模具站上使用的工具42相同或类似的模具工具。正如图1所示，套管33或同类物能够安装在最后一站16的滑动件上的外壳44内的适当位置，以解决所生产的螺栓111的长度差。

虽然本发明参照具体的实施例进行了展示和描述，但仅是为了说明而非限定，对此处展示和描述的具体实施例的其它变化和修改，本发明的构思和范围内对本领域技术来说都是显而易见的。相应地，本专利并不限于在此处展示和描述的具体实施例的范围和作用内，也不限于在通过本发明取得的与本领域现发展程度不一致的其它任何方式内。

Claims (15)

1.一组模具，其用于在四个形成站的锻造机上用螺纹辊制造准备制成到头螺纹式或部分螺纹杆身式的多种长度的给定直径的变尖的、有头部的的螺栓，所述模具配置成加工在第一形成站接收的直径大于辊径或基本等于辊径，并且不大于螺栓标称直径的线材，所述模具包括：至少两个用于安装在滑动件上的连续的头部形成工具；用于安装在模具工作面上的挤压变尖工具，用于安装在工作面上的辊径挤压工具和能安装在工作站中在滑动件上的对应于所制造的螺栓的标准长度的多个轴向位置处的头部支撑工具，头部支撑工具被设置成在挤压变尖站或辊径挤压站进行工作。

2.如上述权利要求1所述的一组模具，其中，用于制造到头螺纹式螺栓的工具包括用于在第一站顶锻头部的工具。

3.如上述权利要求1所述的一组模具，其中，用于制造部分螺纹杆身式螺栓的工具包括在工作站处在模具工作面上的挤压变尖工具，所述挤压变尖工具在对应于所制造的螺栓的标准长度的多个位置之间能轴向移动。

4.如上述权利要求1所述的一组模具，包括被设置用来形成六角头、六角凸缘头和内六角头这三种螺栓类型中的至少两种的部件。

5.一种用于轴向支撑在锻造机上形成的螺栓的头部的工具组件，其包括：具有设置成抵靠螺栓头部的面的中部主体；和用于将中部主体定位在对应于被工具所制造的标准螺栓的长度差的多个轴向间隔开的位置处的承载件。

6.如上述权利要求5所述的工具组件，其中，所述承载件是围绕中部主体的至少一部分的圆形外壳。

7.如上述权利要求6所述的工具组件，其中，圆形外壳具有一系列被设置成将所述中部圆形主体定位在所述多个位置处的轴向间隔表面。

8.如上述权利要求7所述的工具组件，其中，所述中部主体具有一系列被设置成将所述中部主体定位在所述多个位置处的轴向间隔表面。

9.如上述权利要求8所述的工具组件，包括被设置成配合所述外壳间隔表面和主体表面从而在选定的轴向位置中锁定所述主体的键。

10.如上述权利要求9所述的工具组件，其中，所述键在两个取向上能翻转，并且被配置成当处于相对于主体和外壳中之一的轴向位置中时，根据其取向在锻造机上的两个不同位置中保持所述主体。

11.一种减少生产通过螺纹辊制造准备制成到头螺纹式或部分螺纹杆身式的多种长度的给定直径的变尖的、有头部的螺栓所必需的工具的数量的方法，所述方法包括使用四个连续形成站和线材，线材的直径大于或基本等于辊径并且不大于螺栓标称直径，当制造到头螺纹式螺栓时，在第一站初步形成头部，并且在第三站或第四站使杆身变尖；以及当制造部分螺纹式螺栓时，在至少第一站和第二站中使头部成形，在第一站之后的站使杆身挤压变尖并使头部成形，变尖工具被设置成位于形成站处在工作面上根据螺栓的长度选定的多个轴向位置中的一个中。

12.如上述权利要求11所述方法，其中，制造到头螺纹式螺栓时，头部被在螺栓变尖的站处在滑动件上、具有多个可选的径向位置的元件径向支撑。

13.如上述权利要求1所述方法，其中，当制造部分螺纹杆身式螺栓时，头部被在螺栓被基本挤压成辊径的站处在滑动件上、具有多个可选的径向位置的元件径向支撑。

14.一个连续式锻造机，其具有：模具工作面，工作面具有多个用于接收在机器中连续形成的部件的模具站；在至少一个所述模具站内的工具外壳；用于将部件从所述一个模具站中突出的推出销，推出销具有纵轴线和具有能旋转地与接收在所述一个模具站的部件互锁的形式的前端；设置在所述工具外壳后处的硬板，硬板设置成承受在所述外壳内的模具上的轴向形成的载荷，所述推出销延伸穿过硬板，所述硬板包括设置成当将其限制为围绕纵轴转动时允许所述推出销纵向移动的限制表面；以及防止围绕所述推出销的所述纵轴的轴线转动、相对于所述工具外壳锁定所述硬板的工具。

15.如上述权利要求14所述的连续锻造机，其包括与所述纵轴平行排列并与所述工具外壳和所述硬板接合的固定螺钉。

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