CN103231004A

CN103231004A - 手动工具制坯工艺

Info

Publication number: CN103231004A
Application number: CN2013101331670A
Authority: CN
Inventors: 李树庆
Original assignee: Wendeng tianli tool factory
Current assignee: Wendeng tianli tool factory
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明公开了手动工具制坯工艺。其步骤包括（1）首先取得制坯型材，然后按设定的手动工具三扳规格尺寸下料。（2）然后采用电热镦机把下好的料两端分别进行镦粗工序。（3）每次电热镦粗后用电热镦粗余热进行扳手成型工序且实施切边工序。制坯工艺完成。本发明所述手动工具包括梅花扳手，两用扳手，呆扳手简称三扳，或者其他具有同等截面手动工具。本发明电热镦粗工艺应用对工作要变型部分和不需要变型部分控制准确。工件加热温度一致性好，锻件质量好。加热.变形同时进行，节省人力。

Description

手动工具制坯工艺

技术领域

本发明涉及五金手动工具生产工艺，具体地说是手动工具制坯工艺。

背景技术

手动工具：梅花扳手、两用扳手、呆扳手，简称三扳。主要用于拆装六角螺栓、螺帽，是扳手类手动工具中最大量手动工具，中国是世界生产三扳主要国家。据梅花扳手企业名录统计，全国有200多家三扳生产企业。企业每年三扳年产量800万-2000万支，较具规模企业：上海田野工具制造有限公司、龙游亿洋工具制造有限公司、山东九鑫机械工具有限公司、丹纳赫（五莲）工具公司、山东又工机械工具有限公司、烟台雷彩工具制造有限公司、栖霞众声工具有限公司等，保守估算中国三扳生产量超出2亿支。

电镦粗工艺是利用工件本身电阻，在通以低电压大电流的同时，对其施加外力，当工件被加热到塑性变形温度时逐渐被镦粗的过程。（图2）为该工艺过程示意图。其原理为：初级绕组采用工业用50Hz、380V电流，砧块和夹持电极串联在次级线圈上。

工件在导电夹持缸和定位夹持缸的作用下夹紧，导向并保持良好的接触状态，同时在镦粗缸的初始压力作用下产生电阻热，材料快速升温。最先通电的棒料达到锻造温度，此时镦粗缸往下运动，压力P¹，速度V¹，砧子缸下移速度V²，压力P²，参数关系P¹>P²,V¹>V²,

下端材料开始镦粗变形。材料下端聚集。其镦粗比可达到20-30。普通镦粗工艺不能相比的。电镦粗工艺在发动机气门制坯生产广泛应用，在手动工具制坯尚属空白。

三扳中间部分具有同等截面，所以同等截面不同类型的三板传统工艺基本相同，比如19-22梅花扳手传统工艺，如图1所示，为圆钢（45号碳结钢，直径18mm）——下料（用40吨冲床下料，直径18mm，长度160mm，重量0.3175kg）——加热（用煤气加热炉或者22kw中频加热炉进行加热）——拔长（用65kg空气锤拔至所需长度）——弯曲（用80吨冲床）——成型（用400吨摩擦压力机）——切飞边（用100吨冲床）。

由此可以看出，传统工艺是整体成型，精度不能完全保证，更容易产生变形，更或者说如果要保证精度需要更大的成本控制，传统工艺所使用的设备吨位必须要大，致使加大生产成本，增加能耗，传统工艺中扳手整体边缘均是飞边，用料大，不节约材料，传统工艺不易操作，工作环境差，劳动强度高。

所以如何把电镦粗工艺应用在手动工具三扳制坯工艺中，甚至延伸至具有同等截面的手动工具制坯工艺中，成了眼下需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供手动工具制坯工艺，电镦粗工艺应用对工件要变形部分和不需要变形部分控制准确，工件加热温度一致性好，锻件质量好。加热、变形同时进行，节省人力。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，手动工具制坯工艺，其步骤包括：

1）、首先取得制坯型材，然后按照设定的手动工具的规格尺寸下料；

2）、然后采用电热镦机把下好的料的两端分别进行电热镦粗工序；

3）、每次镦粗后利用镦粗余热进行工具两端成型工艺且实施切边工序，制坯工艺完成。

所述下好料的制坯型材中间段作为未来的手动扳手工具手持手柄段，其结构或形状与手动工具三扳成品后的结构或形状相同，即下好料的制坯型材中间段不用镦粗，只需用电热镦机把两端分别镦粗。

所述制坯型材选用与手动工具中间部分具有相同截面的型材。

所述手动工具包括三板，即梅花扳手、两用扳手、呆扳手，或者其他具有同等截面手动工具。

所述电热镦机把下好的料的两端分别镦粗成扁圆台状。

所述镦粗工序具体表现为，把下好的料在导电夹持缸和定位夹持缸的作用下夹紧，导向并保持良好的接触状态，同时在镦粗缸的初始压力作用下产生电阻热，材料快速升温，达到锻造温度后，此时镦粗缸往下运动，下端材料镦粗变形。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.传统工艺是整体成型，新工艺局部成型。

2.新工艺较传统工艺设备吨位减少，降低能耗。

3.新工艺较传统工艺用料减少，节约原材料。

4.新工艺较传统工艺更易操作，降低对操作工人技术要求和劳动强度，改善工作环境。

5.电镦粗工艺应用对工件要变形部分和不需要变形部分控制准确，工件加热温度一致性好，锻件质量好。加热、变形同时进行，节省人力。

附图说明

图1为现有技术中19-22梅花扳手传统工艺示意图；

图2为现有技术中电镦粗工艺示意图；

图3为本发明19-22梅花扳手工具制坯工艺示意图。

图4为中间截面相同的三板（两用扳手、呆扳手、梅花扳手）示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

实施例：19-22梅花扳手工具制坯工艺，其步骤包括：

1）、首先取得制坯型材，然后按照设定的手动扳手工具的规格尺寸用冲床下料；所述制坯型材选用45号优质碳结钢，其截面尺寸为，17.7×6.5mm，并且两侧为圆弧面，半径为40mm，上下端面宽度为4.52mm。所述下料所用的冲床为15吨的冲床。冲成长度为346mm，重量0.279kg的料；

2）、然后采用电热镦机把冲床下好的料的两端分别进行镦粗工序；所述冲床下好料的制坯型材中间段作为未来的手动扳手工具手持手柄段，其结构或形状与手动扳手工具成品后的结构或形状相同，即冲床下好料的制坯型材中间段不用镦粗，只需用电热镦机把两端分别镦粗。所述电热镦机把冲床下好的料的两端分别镦粗成扁圆台状。采用D92-12B型号电热镦机把料22梅花头一端长度91.3mm位置，电热镦粗至长35mm，直径30mm的扁圆台。采用D92-12B型号电热镦机把料19梅花头一端长度63.35mm位置，电热镦粗至长29mm，直径26.8mm的扁圆台。所述镦粗工序具体表现为，把冲床下好的料在导电夹持缸和定位夹持缸的作用下夹紧，导向并保持良好的接触状态，同时在镦粗缸的初始压力作用下产生电阻热，材料快速升温，达到锻造温度后，此时镦粗缸往下运动，下端材料镦粗变形。

3）、最后把镦粗的手动工具三扳两端进行板头成型工序且实施切边工序，制坯工艺完成。所述扳头成型工序采用63-80吨冲床。所述板头切边工序采用40吨冲床。

19-22梅花扳手电镦制坯工艺：

设备：D92-12B型电热镦机，主要参数：加工棒料直径Φ8-Φ14mm，镦粗力41.5KN，铜夹子夹紧力9.89KN，变压器容量30KVA，加热变压器次级电压1.76-3.86V，镦粗缸最大行程260mm，夹紧缸最大行程30mm，钻子缸最大行程100mm，镦粗料最大长度360mm；

工艺参数：公式Q=0.24I²Rt，Q¹=mTC，Q通电工件得到热量，单位:焦耳（T），Q¹工件镦粗需要的热量，单位：焦耳（T），I电流，

单位：安培（A）；R铜夹子与砧块之间电阻单位：欧姆（Ω）；t通电时间单位：秒（s）；m镦粗部分质量，单位：千克（Kg）；T工件加热后温度，单位：度（°c）；C工件热容量，45号碳结钢从室温到1100°c其平均值取0.69KT/Kg°c；

预热长度a，预热时间t，预热长度经验值取0.75d≤a≤2d，19-22梅花按预热长度取10mm，预热时间t=2秒；

电流，经验值I=108.74Ω/mm²；19-22梅花热镦粗时取=IS3=108.74x103.4=11243.7A；

镦粗温度T，电镦粗温度，满足电镦粗温度要求，同时也满足成型时温度，19-22梅花扳手电镦温度取T=1100±50°c；

次级线圈电压V，次级线圈电压V应满足电流要求。19-22梅花扳手取V=2-3伏，试镦时确认具体数据。

试墩：1.试墩主要任务就是通过检测试镦质量，包括温度和尺寸，再根据检测质量提取粗镦速度“太快”“快”“合适”“慢”“太慢”，次级电压“太高”“高”“合适”“低”“太低”，系统压力“太高”“高”“合适”“低”“太低”等定性结论。根据不同结论结合，进行相应的工艺参数调整，直至生产出合格产品，确定最理想的工艺参数。

2.电镦粗质量分析及工艺参数调整

开花：描述:菊花状飞裂，明显报废；

原因：其实质是过烧。电镦调整时，加热电流太大，电压太高，顶锻缸压力太低，砧子缸活塞杆退速太慢。可以认为电镦加热速度大于镦粗变形速度，使热量过于集中于顶部使其过烧。

裂纹：描述：电镦蒜头上出现裂口，明显报废。

原因：极大多数来自材料裂纹。有时在蒜头周边会出现较短裂纹，其原因为原材料在较低温度下快速镦粗变形，其变形程度超过材料的极限变形程度的极限而镦裂，调低电镦速度或增加电流。

掉头：描述：蒜头与杆相接触过烧。

原因：当顶端缸活塞杆已停止前进或停止前进的同时，加热必须停止，只有在电器失灵时，或调整不当时，才可能出现这种缺陷。或者选取的电流过大。

弯曲：描述：电镦初始就开始弯曲，甚至弯曲到几乎要弹出来的可怕现象。

原因：原材料没有夹入铜夹子槽内，更主要原因是顶锻缸活塞杆前进速度太快，此外，由于原材料剪切面与轴线的垂直面状态欠佳，工作时本身就倾斜。从油液表可以发现系统压力偏高，甚至要比正常高出许多。

局部过烧或过热：描述：局部出现过烧或过热，表面发白甚至开裂。

原因：电压过高，调整电压，降低电流。

螺丝头：描述：蒜头外圆柱上形成一圈又一圈，形同螺丝状原因：砧块退得太快，此外最主要的原因是铜夹子与杆接触时好时坏，所以往往新夹子若不敲一下就往往会形成螺丝头。新夹子必须用气门杆敲打一下让其接触良好，吻合。有时候夹紧力太小（加紧缸选用油压太低），同样会出现螺丝头。

下面给出19-22梅花扳手制坯传统工艺与本发明新工艺参数对比。

传统工艺用料长度

L^{6} = \frac{1.25 V}{S_{6}} = \frac{1.25 X 32583.8}{254.34} = 160 mm;

传统工艺用料直径Φ18mm，长度160mm；

传统用料重量G⁴=1.25G=1.25X0.254=0.3175Kg；

新工艺19头用料长度

L^{7} = \frac{12.5 V_{1}}{S_{3}} = \frac{1.25 X 5240}{103.4} = 63.35 mm;

新工艺19头用料型材截面积S³，长度63.35mm；

新工艺22头用料长度

L^{8} = \frac{1.25 X V_{2}}{S_{3}} = \frac{1.25 X 7553}{103.4} = 91.3 mm;

新工艺22头用料：型材截面积S³，长度91.3mm；

新工艺用料总长度L⁹=L³+L⁷+L⁸8=191.4+63.35+91.3=346.05mm；

新工艺用料总重量G⁵=1.25G¹+1.25G²+G³=1.25X0.041+1.25X0.059+0.154=0.279Kg；

新工艺较传统工艺省料重量G⁶=G⁴-G⁵=0.3175-0.279=0.0385Kg；

成型设备：

传统工艺成型设备400T摩擦压力机；

新工艺19头成型压力

N^{1} = \frac{400 X S_{1}}{S} = \frac{400 X 749}{5501.5} = 54.45 T;

新工艺22头成型压力

N^{2} = \frac{400 X S_{2}}{S} = \frac{400 X 979}{5501.5} = 71.2 T;

新工艺19头成型设备选用63T冲床；

新工艺22头成型设备选用80T冲床；

新工艺较传统工艺下料设备减少倍数

新工艺较传统工艺19头切边设备减少倍数

新工艺较传统工艺22头切边设备减少倍数

传统工艺中有拔长设备：空气锤，加热炉；

新工艺中增加了电热镦机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims

1.手动工具制坯工艺，其步骤包括：

2.根据权利要求1所述的手动工具制坯工艺，其特征在于，所述下好料的制坯型材中间段作为未来的手动扳手工具手持手柄段，其结构或形状与手动工具三扳成品后的结构或形状相同，即下好料的制坯型材中间段不用镦粗，只需用电热镦机把两端分别镦粗。

3.根据权利要求1所述的手动工具制坯工艺，其特征在于，所述制坯型材选用与手动工具中间部分具有相同截面的型材。

4.根据权利要求1所述的手动工具制坯工艺，其特征在于，所述手动工具包括三板，即梅花扳手、两用扳手、呆扳手，或者其他具有同等截面手动工具。

5.根据权利要求1所述的手动工具制坯工艺，其特征在于，所述电热镦机把下好的料的两端分别镦粗成扁圆台状。

6.根据权利要求1所述的手动工具制坯工艺，其特征在于，所述镦粗工序具体表现为，把下好的料在导电夹持缸和定位夹持缸的作用下夹紧，导向并保持良好的接触状态，同时在镦粗缸的初始压力作用下产生电阻热，材料快速升温，达到锻造温度后，此时镦粗缸往下运动，下端材料镦粗变形。