CN103071754A - 高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺 - Google Patents

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辛选荣
贺成松
刘新成
史志欣
郭云汉
史颂华
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本发明公开的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：包括锯切下料的步骤；车平料段端面钻通中心孔控制长度，形成套筒状螺帽体坯料的步骤；将有孔坯料进行抛丸步骤；经冷精锻成型模具，成型为短圆柱直台阶转接圆锥的裙座、裙座凹心下端面及六面体帽体的步骤。经该冷精锻工艺制造出的螺帽形状一致性好，螺帽的金属纤维沿其形体连续分布，致密度高，强度好。

Description

高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺
技术领域
本发明涉及精密锻造技术领域，具体涉及一种高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺。
背景技术
目前国内市面上的防退高强度六方螺帽, 如图1，这类螺帽没有裙座，在一端六方面上有六条两两过中心对称相通的防退槽，槽深占螺帽总长的1/3；其加工工艺为机加工铣制而成。若按照上述工艺加工如图2所示的短圆柱直台阶裙座式防退高强度螺帽，其工艺性不好，机加工中六方面连接的裙座纤维被铣断，强度不好，受力大时裙座会发生屈服性变形。则现有加工工艺更不适用于加工如图3所示的自锁六方螺帽，包括裙座和帽体，帽体结构等同于现有防退高强度六方螺帽结构，裙座下端面设计成有一定量的凹心能自锁的面，短圆柱直台阶转接45°圆锥构成裙座，45°圆锥对短圆柱形成强力支承，使得裙座端面的承载和自锁能力增强。
专利号为ZL200310103515.6的专利文献中，公开了一种以冷锻方式制造自锁式螺帽的连续挤压成型方法，其自锁式螺帽包括螺帽本体及一锚定突缘，其中在螺帽本体及锚定突缘的内部有贯穿的内螺纹孔；螺帽本体的顶端面形成一肩部及沿着突缘的圆周外表面形成直列的齿部；挤压成型时，依次在修整成形模具中修整外形及成为预定尺寸的修改过程；突缘预成型模具中突缘预成型过程；突缘调整及齿部成型模具中突缘调整及齿部成型过程；冲孔过程。上述挤压成型方法在最后环节应力钻孔，易损坏刀具。
发明内容
本发明创造所要解决的技术问题是提供一种以冷锻工艺制造高强度裙座式自锁六方螺帽的方法，经该冷精锻工艺制造出的螺帽形状一致性好，螺帽的金属纤维沿其形体连续分布，致密度高，强度好。
本发明创造为解决上述技术问题，采用以下技术方案：
高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，包括锯切下料的步骤；
车平料段端面钻通中心孔控制长度，形成套筒状螺帽体坯料的步骤；
将有孔坯料进行抛丸步骤；
经冷精锻成型模具，成型为短圆柱直台阶转接圆锥的裙座、裙座凹心下端面及六面体帽体的步骤。
为更好的实施本发明创造，下料步骤时，对料段的长度按重量的±1%进行控制。此时能达到采用最少的原材料生产螺帽的目的。
为更好的实施本发明创造，车平料段端面钻通中心孔时，先车平料段一端面见光，钻中孔通孔；然后翻转180︒用涨芯工装靠紧料段已车见光端面，涨撑料段中心孔，车另一端面控制料段长度。
进一步，所述涨芯工装包括涨芯工装体和涨芯，所述涨芯工装体左端设置为一段圆柱体连接一直径大于圆柱体的大台阶圆，大台阶圆右端连接内锥孔弹性体；弹性体外径小于大台阶圆外径，涨芯工装体内内锥孔前端设有内螺纹；所述涨芯一端为设有外螺纹的柱状体，另一端为柱状体连接的椎体；工作位时，所述设有外螺纹的柱状体与涨芯工装体内内螺纹形成螺纹配合，所述椎体与弹性体内锥孔形成锥面配合。其中，为便于扳手能够拧紧涨芯与涨芯工装体，涨芯椎体大端端面开槽。由于涨芯工装是在车料段一端面后倒头车另一端面用，在车另一端面时定料段总长，然后以料段中心孔为基准车外圆，从而为后续螺帽的挤压成型过程提供同心度高、长度较为一致，端面对外圆垂直度高的坯料。
为更好的实施本发明创造，冷精锻成型模具包括模座、凹模和凸模，所述凹模设置在模座上端中部，凹模外依次设置为中圈和外圈；凸模外依次设置为凸模套和凸模定位套，凸模上端设有凸模垫块；凸模和凸模套延伸入凹模内腔上段，设置在模座内的顶件器上端伸入凹模内腔下段，凹模空余内腔构成坯料流动空间。
为更好的实施本发明创造，冷精锻成型步骤中，坯料中孔内设置芯棒进行定位。其中，先钻孔步骤结合该步骤中在坯料中孔内设置芯棒，进一步保证了锻件产品外壁和中孔的同心度。
为更好的实施本发明创造，还包括冷精锻成型步骤前，对坯料涂抹润滑油的步骤。
为更好的实施本发明创造，还包括冷精锻后产品热处理调质至HRC28～HRC39的步骤。调质步骤的设置增强了产品的强度，HRC28～HRC39进一步提高了螺帽的抗弯曲强度和韧性。调制步骤对产品材料特征的影响，更加有利于材料自锁、抱紧、防退三保险的功能。
为更好的实施本发明创造，还包括机加形成内螺纹，定型尺寸的步骤。
由于采用了上述技术方案，本发明创造具有如下有益效果：
1、由于本发明创造对下料尺寸进行控制，除料头不够一个螺帽外下料损耗很少，与经车后铣成六方带圆台阶裙座式的高强度防退螺帽机加工工艺比节省原材料，提高了材料的利用率。
2、坯料在冷精锻前车两端面见光，中心钻一个通孔，此时坯料还没有任何应力，钻孔容易，因此延长了刀具的使用寿命，提高了加工效率。
3、坯料通过润滑处理的调控后，在冷锻时减轻了坯料与模具的摩擦，使坯料塑性成形流畅，产品形体饱满美观，延长了模具的使用寿命。
4、与同类带台阶圆裙座式防退高强度螺帽比，本发明的冷精锻裙座式自锁六方螺帽材料的致密度好，金属纤维从六方体到裙座连续分布，提高了产品的韧性，特别是六方体下端外接45°锥连接短圆柱构成的裙座承载力和自锁力增强了，抗疲劳强度提高了，使用寿命提高了。
5、冷精锻终成形过程中由于中孔内有高强度芯棒定位，使得裙座式自锁六方螺帽外形与中孔的同心度非常好，所有外形无需再进行机加工。
附图说明
图1是标准高强防退螺帽的结构示意图；
图2是台阶圆裙座式高强防退度螺帽的结构示意图；
图3是本发明创造工艺制成的裙座式自锁六方螺帽成型结构示意图；
图4是本发明创造裙座式自锁六方螺帽冷锻成型坯结构示意图；
图5是涨芯工装的结构示意图；
图6是本发明创造冷精锻成型模具结构示意图；
具体实施方式
结合图3和图5，以MJ 24X2裙座式自锁六方螺帽为例：采用Φ35ｍｍ棒料，锯切下料为20±0.1ｍｍ的料段。机加工车一端端面见光，钻通Φ18.2±0.1ｍｍ中心孔卸下；将中心通孔料段翻转180︒倒头，采用涨芯工装靠紧已车见光端面，旋紧涨芯与涨芯工装撑紧料段Φ18.2±0.1ｍｍ通孔，车料段另一端面控制料段长度19.2±0.1ｍｍ；车料段外圆至Φ34.2+0.15ｍｍ，倒一个C2角。
将机加工后的料段整体装入抛丸机进行抛丸处理，然后坯料整体表面涂覆润滑剂。其中，润滑剂选用嘉士多公司生产的a830润滑油。
结合图4和图6，坯料经过上述处理后在模具内进行冷精锻终成形，成型为短圆柱直台阶转接圆锥的裙座、裙座凹心下端面及六面体帽体；冷精锻终成形过程中坯料中心孔内有高强度芯棒定位。冷锻后将螺帽成型坯热处理调质28HRC～39HRC，然后机加工扩孔倒角攻丝，钝化处理，按照图中尺寸终检，完成该高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺。
结合图5，涨芯工装包括涨芯工装体和涨芯，其中，涨芯工装体左端设置为一段圆柱体10连接一直径大于圆柱体的大台阶圆11，这样的结构以便装夹夹靠；大台阶圆右端连接内锥孔弹性体13，大台阶圆右端可以过渡一段小径圆柱以便装夹工件；当不设置过渡的小径圆柱时，工件直接靠在大台阶圆右端。弹性体13外径小于大台阶圆11外径，涨芯工装体内内锥孔前端设有内螺纹12；涨芯一端为设有外螺纹的柱状体14，另一端为柱状体连接的椎体15。工作位时，设有外螺纹的柱状体14与涨芯工装体内内螺纹12形成螺纹配合，拉紧涨芯工装体和涨芯，椎体15与弹性体13内锥孔形成锥面配合。其中，为便于扳手能够拧紧涨芯与涨芯工装体，涨芯椎体大端端面开槽16。柱状体14与内螺纹12螺纹旋合到位后，椎体15的外锥面将弹性体13撑开，靠弹性体13径向撑开的力量撑紧料段17通孔，松开螺纹后锥面脱开，弹性体13径向收缩，工件料段17无夹紧力，可以方便卸除，如此往复工作。
在涨芯工装体内，弹性体13与内螺纹12间设置跨度大于弹性体13锥孔小端的空腔19，一是便于涨芯的柱状体14进出与内螺纹12旋合，二是释放涨芯工装体机加应力，三是增加弹性体13径向伸缩能力。应力槽18的设置，一是释放涨芯工装体机加应力，二是便于工件料段17与涨芯工装体靠紧。
结合图6，冷精锻成型模具包括模座7、凹模4和凸模3，凹模设置在模座上端中部，凹模4外依次设置为中圈5和外圈6；凸模3外依次设置为凸模套2和凸模定位套1，凸模3上端设有凸模垫块9；凸模3和凸模套2延伸入凹模4内腔上段，设置在模座7内的顶件器8上端伸入凹模4内腔下段，凹模4空余内腔构成坯料流动空间。

Claims (9)

1.高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：包括锯切下料的步骤；
车平料段端面钻通中心孔控制长度，形成套筒状螺帽体坯料的步骤；
将有孔坯料进行抛丸步骤；
经冷精锻成型模具，成型为短圆柱直台阶转接圆锥的裙座、裙座凹心下端面及六面体帽体的步骤。
2.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：下料步骤时，对料段的长度按重量的±1%进行控制。
3.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：车平料段端面钻通中心孔时，先车平料段一端面见光，钻中孔通孔；然后翻转180︒用涨芯工装靠紧料段已车见光端面，涨撑料段中心孔，车另一端面控制料段长度。
4.根据权利要求3所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：所述涨芯工装包括涨芯工装体和涨芯，所述涨芯工装体左端设置为一段圆柱体(10)连接一直径大于圆柱体的大台阶圆(11)，大台阶圆右端连接内锥孔弹性体(13)；弹性体外径小于大台阶圆外径，涨芯工装体内内锥孔前端设有内螺纹(12)；所述涨芯一端为设有外螺纹的柱状体(14)，另一端为柱状体连接的椎体(15)；工作位时，所述设有外螺纹的柱状体(14)与涨芯工装体内内螺纹(12)形成螺纹配合，所述椎体(15)与弹性体(13)内锥孔形成锥面配合。
5.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：冷精锻成型模具包括模座(7)、凹模(4)和凸模(3)，所述凹模设置在模座上端中部，凹模(4)外依次设置为中圈(5)和外圈(6)；凸模(3)外依次设置为凸模套(2)和凸模定位套(1)，凸模(3)上端设有凸模垫块(9)；凸模(3)和凸模套(2)延伸入凹模(4)内腔上段，设置在模座(7)内的顶件器(8)上端伸入凹模(4)内腔下段，凹模(4)空余内腔构成坯料流动空间。
6.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：冷精锻成型步骤中，坯料中孔内设置芯棒进行定位。
7.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：还包括冷精锻成型步骤前，对坯料涂抹润滑油的步骤。
8.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：还包括冷精锻后产品热处理调质至HRC28～HRC39的步骤。
9.根据权利要求1所述的高强度裙座式自锁六方螺帽的冷锻工艺，其特征是：还包括机加形成内螺纹，定型尺寸的步骤。
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