CN106881437A - 紧固件的螺纹成型装置及成型方法 - Google Patents

紧固件的螺纹成型装置及成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种紧固件的螺纹成型装置及成型方法，所述紧固件的螺纹成型装置包括搓牙机、螺纹成型牙板组、加热装置、下料轨道、推料装置，加热装置安装在下料轨道上或推料装置上，推料装置位于下料轨道的一端一侧，螺纹成型牙板组安装在搓牙机的一个模箱中且靠近推料装置。本发明解决传统外螺纹辗制成型存的缺陷，消除由于螺纹表面缺陷而引起的风险，使之安全的应用在具有安全性要求的场合，特别是汽车高强度外螺纹紧固件。

Description

紧固件的螺纹成型装置及成型方法
技术领域
本发明涉及一种螺纹成型装置及成型方法，特别是涉及一种紧固件的螺纹成型装置及成型方法。
背景技术
现有的技术中，通常外螺纹紧固件的螺纹成型方式是使用普通搓牙机，经过安装在模箱的螺纹成型牙板，相互辗压而成型外螺纹。螺纹成型牙板分动块与静块组成，通过搓牙机的下料轨道，推料机构将坯件送入螺纹成型牙板中，通过设备动力带动动块、静块搓动，辗压滚制毛坯表面形成外螺纹，其生产效率高，质量稳定而广泛用于外螺纹紧固件的辗压滚制成型，这种技术大量应用在汽车、工业、电子等行业的外螺纹连接紧固方式中。这种传统的生产方式存在一定的技术不足，特别是对于牙形角度小于60度的塑料用自攻螺纹，其具有螺距大、牙形薄而尖等特点，特别是如牙形角度为30度薄形螺纹的成型中，其牙尖裂纹与牙底裂纹不能满足螺纹件螺纹缺陷的标准要求。特别应用在汽车等具有人身安全的连接用螺纹紧固件场合，由于螺纹表面的螺纹折叠、起皱等容易产生耐久疲劳断裂而引起失效造成安全事件等风险。故汽车制造厂商出具比GB/T5779.3紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱特殊要求标准更加严格的对汽车紧固件的螺纹折叠、起皱、表面裂纹等螺纹表面缺陷的标准，并应用到各种场合的自攻紧固类的自攻螺纹。故研发一种外螺纹的成型方法，解决现有传统工艺的不足尤为关键，解决上述外螺纹紧固件成型的不足，特别是对于薄牙形（牙型角度小于60度，如牙形角度为30度或45度等薄形螺纹的成型）大螺距的塑料用自攻螺纹的成型方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种紧固件的螺纹成型装置及成型方法，其解决传统外螺纹辗制成型存的缺陷，消除由于螺纹表面缺陷而引起的风险，使之安全的应用在具有安全性要求的场合，特别是汽车高强度外螺纹紧固件。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型装置包括搓牙机、螺纹成型牙板组、加热装置、下料轨道、推料装置，加热装置安装在下料轨道上或推料装置上，推料装置位于下料轨道的一端一侧，螺纹成型牙板组安装在搓牙机的一个模箱中且靠近推料装置。
优选地，所述紧固件的螺纹成型装置还包括控制器，搓牙机、加热装置都与控制器电连接。
优选地，所述紧固件的螺纹成型装置还包括喂料装置，喂料装置与下料轨道的另一端连接。
优选地，所述螺纹成型牙板组分为两块，分别为动块与静块。
优选地，所述紧固件的螺纹成型装置还包括冷却系统，冷却系统是搓牙机标准配置的冷却系统，根据工艺需求在推料装置将待加工坯件送入螺纹成型牙板组前或辗压滚动螺纹成型过程中，经冷却系统进行快速冷却。
优选地，所述加热装置对待加工坯件进行加热。
本发明还提供一种紧固件的螺纹成型方法，其特征在于，其包括以下步骤：待加工坯件由下料轨道输送到推料装置处，加热装置对待加工坯件进行加热，加热后的待加工坯件经过推料装置送入安装在搓牙机的模箱中的螺纹成型牙板组中，由搓牙机的动力部分带动螺纹成型牙板组的动块与静块平行反复运动，以带动加热后的待加工坯件沿螺纹成型牙板组的静块实现滚动完成成型。
优选地，所述加热装置在下料轨道处或推料装置处对待加工坯件进行加热。
优选地，所述待加工坯件由一个喂料装置自动排序送入到下料轨道上。
优选地，所述紧固件的螺纹成型方法利用冷却系统进行快速冷却，根据工艺需求在推料装置将待加工坯件送入螺纹成型牙板组前或辗压滚动螺纹成型过程中，经冷却系统进行快速冷却。
本发明的积极进步效果在于：本发明根据不同产品的材质、螺纹的牙距、螺纹的牙形角度，通过加热装置对待加工坯件加热并调整相应的温度。消除待加工毛坯件的待辗压螺纹部分的冷作硬化引起的螺纹缺陷，减少模具的辗压压力，细化待加工螺纹部分的晶粒，解决传统的螺纹加工设备中冷辗压成型螺纹成型时产生的螺纹牙尖、牙底裂纹缺陷以及螺纹折皱问题。同时，对于普通三角外螺纹采用此方法加工，由于将毛坯件的待辗压螺纹部分实施加温后，在快速辗压滚动成型螺纹的同时，经冷却系统进行冷却，在细化材料自身金相组织及晶粒的同时，其成型的螺纹产生较好的冷作硬化效果，表面硬度进一步提高，实现紧固件强度等级的提高，使用使方法可将普通4.8级螺纹强度等级的材料将螺纹部分的表面硬度大于等于0.3mm处提高至少HV80以上，提升螺纹的承载力，使其具有较高的抗滑牙力矩，特别适合应用薄螺母的螺栓副紧固螺栓，其要求咬合为1.5个螺纹的抗滑牙能力较高的场合，免除热处理工序。为解决提升螺纹幅安装产生滑牙，提供一个有效的技术，实现高强度、高精密外螺纹辗制滚压成型的加工，为汽车等行业所需的高强度、高精密外螺纹紧固件加工提供一个质量稳定、安全可靠的加工技术。本发明在不影响产品的生产效率的情况下，完成一种高质量、高精密、无表面质量缺陷（光滑、无拆痕、无裂纹等）的外螺纹紧固件。
附图说明
图1为本发明紧固件的螺纹成型装置的结构示意图。
图2为本发明中螺纹成型牙板组和模箱的结构示意图。
图3为本发明加热装置和下料轨道的结构示意图。
图4为本发明加工后待加工坯件的牙底部分的金相效果图。
图5为本发明加工后待加工坯件的牙尖部分的金相效果图。
图6为现有技术加工后待加工坯件的牙底部分的金相效果图。
图7为现有技术加工后待加工坯件的牙尖部分的金相效果图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1和图2所示，本发明紧固件的螺纹成型装置包括搓牙机1、螺纹成型牙板组、加热装置3、下料轨道4、推料装置5，加热装置3安装在下料轨道4上或推料装置5上，推料装置5位于下料轨道4的一端处，螺纹成型牙板组安装在搓牙机1的一个模箱8中且靠近推料装置5。紧固件可以是螺丝、螺栓、螺钉等。模箱8包括第一模箱81和第二模箱82。
本发明紧固件的螺纹成型装置还可以包括控制器7，搓牙机1、加热装置3都与控制器7电连接，这样实现精确控制，防止产生误差。
本发明紧固件的螺纹成型装置还可以包括喂料装置6，喂料装置6与下料轨道4的另一端连接，这样提高效率并保持待加工坯件整齐排列。
本发明紧固件的螺纹成型装置还可以包括冷却系统，冷却系统可以是搓牙机标准配置的冷却系统，根据工艺需求在推料装置将待加工坯件送入螺纹成型牙板组前或辗压滚动螺纹成型过程中，经冷却系统进行快速冷却。
搓牙机为正常螺栓或自攻螺钉等紧固件用的搓牙机。喂料装置用于供应待加工坯件并对待加工坯件进行自动排序。下料轨道是将喂料装置提供的待加工坯件输送到推料装置。推料装置是搓牙机标准配置的推料装置，推料装置是将加热后的待加工坯件送入螺纹成型牙板组中。加热装置对待加工坯件进行加热，特别是待加工坯件的辗压滚制螺纹部分加热。所述螺纹成型牙板组为所需生产产品的螺纹成型模具，与所需的螺纹形状相吻合，在辗制过程中，保证待加工坯件在螺纹成型牙板组中转动六圈以上。所述螺纹成型牙板组分为两块，分别为动块21与静块22，动块21在第一模箱81中，静块22在第二模箱82中。所述螺纺成型牙板组的动块经搓牙机的动力部分带动螺纹成型牙板组的动块与静块平行搓动，对加工的坯件螺纹成型部分辗压滚动成型。所述的冷却系统是搓牙机标准配置冷却系统，在辗压滚动成型螺纹时或根据加工产品需要进行快速冷却。控制器用于控制搓牙机的启动与设备调机操作，同时用于控制加热装置的参数调节、加热温度与监控等。
本发明紧固件的螺纹成型方法包括以下步骤：待加工坯件由下料轨道输送到推料装置处，加热装置对待加工坯件进行加热，加热后的待加工坯件经过推料装置送入安装在搓牙机的模箱中的螺纹成型牙板组中，由搓牙机的动力部分带动螺纹成型牙板组的动块与静块平行反复运动，以带动加热后的待加工坯件沿螺纹成型牙板组的静块滚动，实现辗压滚动完成螺纹成型。加热装置可以在下料轨道处或推料装置处对待加工坯件进行加热。待加工坯件由喂料装置自动排序送入到下料轨道上。搓牙机的启动与设备调机操作、加热装置的参数调节、加热温度与监控等由控制器进行控制，这样实现精确控制，防止产生误差。加热的温度控制在727℃以下。本发明利用冷却系统进行快速冷却，根据工艺需求在推料装置将待加工坯件送入螺纹成型牙板组前或辗压滚动螺纹成型过程中，经冷却系统进行快速冷却。冷却系统可以是搓牙机标准配置的冷却系统。
如图4和图6所示，本发明加工后待加工坯件的牙底部分光滑无拆痕等，而现有技术加工后待加工坯件的牙底部分不光滑且有拆痕等。如图5和图7所示，本发明加工后待加工坯件的牙尖部分光滑无裂纹等，而现有技术加工后待加工坯件的牙尖部分不光滑且有裂纹等。本发明解决传统外螺纹辗制成型存的缺陷，消除由于螺纹表面缺陷而引起的风险，使之安全的应用在具有安全性要求的场合，特别是汽车高强度外螺纹紧固件，如汽车发动机、变速箱等，满足牙形角度为30度或45度等薄形螺纹成型时产生牙尖裂纹小于1/4牙山高或无牙尖裂纹的要求，质量稳定，满足大批量生产的方法，实现高强度、高精密外螺纹成型。本发明在不影响产品的生产效率的情况下，完成一种高质量、高精密、无表面质量缺陷（光滑、无拆痕、无裂纹等）的外螺纹紧固件。
应用本发明生产一种汽车塑料用自攻螺纹螺钉实例中，其螺纹的设计为螺距2.7mm，螺纹外径6.0mm，螺纹底径为4.3mm，牙型角度30度，在实施本实过的过程中，将加热装置3设置在下料轨道4上且靠近喂料装置6，加热到720°后自动滑落到推料装置于推料装置5处，在推入安装在模箱8中的螺纹成型牙板组中，由搓牙机的动力部分带动螺纹成型牙板组的动块与静块平行反复运动，以带动待加工坯件沿螺纹成型牙板组的静块实现辗压滚动完成成型。在推入安装在模箱8中的螺纹成型牙板组前经冷却系统快速冷却，在成型螺纹时去除冷作硬化应力，细化金相晶粒，减少辗压压力。传统加工方法与本发明的方法效果对比如图4、图5、图6、图7。
应用本发明生产应用的另一案例为8-32 UNF-2A型的电机用长螺纹的螺纹，该螺纹为标准的美制标准螺纹，其螺纹设计强度为620MPa，硬度为HRB75以上，应用厚度为3.2mm的螺母安装，达到4.2N.m的安装力矩不滑牙，传统的方法虽然可以增加热处理工序解决，但由于为细长螺栓，热处理后弯曲变形不能满足要求。在不增加热处理的情况下，其最大承受力矩为3.3N.m。在此条件下，在不改变生产效率情况下应用本发明使其达到4.5N.m的安装力矩不滑牙。要这样实现的，将加热装置3设置在下料轨道4靠推料装置5一端，或将加热装置设置在推料装置上。对已自动排序在下料轨道处的待加工毛坯件的辗压螺纹部分加热到720°后，经推料装置快速推入安装在模箱8中的螺纹成型牙板组中，由搓牙机的动力部分带动螺纹成型牙板组的动块与静块平行反复运动，以带动待加工坯件沿螺纹成型牙板组的静块实现辗压滚动完成成型。在经安装模箱8中的螺纹成型牙板组进行辗压滚动成型螺纹的同时经设备自有的冷却系统快速冷却，形成较好的螺纹冷作硬化效果，即对外螺纹辗压前的毛坯部位实施的金相晶粒细化，又在辗压过程中加强了冷作硬化效果，减少模具的辗压辗力，其数据的对比如下表1：
表1
方式 材料 螺纹表面0.3mm位置硬度(HV0.3) 安装滑牙力矩N.m
传统方法加工 SWHC22A 197 3.3
本发明加工 SWHC22A 284 4.5
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型装置包括搓牙机、螺纹成型牙板组、加热装置、下料轨道、推料装置，加热装置安装在下料轨道上或推料装置上，推料装置位于下料轨道的一端一侧，螺纹成型牙板组安装在搓牙机的一个模箱中且靠近推料装置。
2.如权利要求1所述的紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型装置还包括控制器，搓牙机、加热装置都与控制器电连接。
3. 如权利要求1所述的紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型装置还包括喂料装置，喂料装置与下料轨道的另一端连接。
4. 如权利要求1所述的紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述螺纹成型牙板组分为两块，分别为动块与静块。
5. 如权利要求1所述的紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型装置还包括冷却系统，冷却系统是搓牙机标准配置的冷却系统，根据工艺需求在推料装置将待加工坯件送入螺纹成型牙板组前或辗压滚动螺纹成型过程中，经冷却系统进行快速冷却。
6. 如权利要求1所述的紧固件的螺纹成型装置，其特征在于，所述加热装置对待加工坯件进行加热。
7. 一种紧固件的螺纹成型方法，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型方法包括以下步骤：待加工坯件由下料轨道输送到推料装置处，加热装置对待加工坯件进行加热，加热后的待加工坯件经过推料装置送入安装在搓牙机的模箱中的螺纹成型牙板组中，由搓牙机的动力部分带动螺纹成型牙板组的动块与静块平行反复运动，以带动加热后的待加工坯件沿螺纹成型牙板组的静块实现滚动完成成型。
8. 如权利要求7所述的紧固件的螺纹成型方法，其特征在于，所述加热装置在下料轨道处或推料装置处对待加工坯件进行加热。
9. 如权利要求7所述的紧固件的螺纹成型方法，其特征在于，所述待加工坯件由一个喂料装置自动排序送入到下料轨道上。
10. 如权利要求7所述的紧固件的螺纹成型方法，其特征在于，所述紧固件的螺纹成型方法利用冷却系统进行快速冷却，根据工艺需求在推料装置将待加工坯件送入螺纹成型牙板组前或辗压滚动螺纹成型过程中，经冷却系统进行快速冷却。
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