CN114054654A - 头部设置有环形槽的螺栓的制作方法、冷镦工具及组件 - Google Patents

Abstract

本发明适用于螺栓技术领域，提供了一种头部设置有环形槽的螺栓的制作方法、冷镦工具及冷镦组件，该方法包括：根据目标螺栓的体积获取初始材料，对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料，对所述第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料；对所述第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料；对所述第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，若所述目标螺栓为圆头螺栓，则所述第四材料为所述目标螺栓。借此，本发明实现了加工效率高，降低了产品的制造成本与生产周期，无切削产生，材料利用率高。

Description

头部设置有环形槽的螺栓的制作方法、冷镦工具及组件

技术领域

本发明涉及螺栓技术领域，尤其涉及一种头部设置有环形槽的螺栓的制作方法、冷镦工具及冷镦组件。

背景技术

应用在汽车起动电机点火开关(点触式启动点火开关)上的头部设置有环形槽的螺栓，其材料为T2无氧铜，属高附价值产品。开发头部设置有环形槽的螺栓紧固件，不仅能产生巨大的经济效益，还可以将无氧铜螺栓紧固件生产工艺技术提高到一个新水平。

目前国内外对头部设置有环形槽的螺栓采用的加工工艺主要有两种，第一种为CNC车削整个产品，第二种为冷镦后增加工序用旋铆机设备加工环形槽工艺，这两种工艺效率低、浪费材料、时间、高成本。

由于对螺栓上环形槽部分的精度要求高，通过CNC车削整个产品时，其加工工艺：棒材/线材－冷镦－CNC车削/旋铆－搓螺纹－表面处理－包装。

用CNC切削加工产品生产效率低(加工效率≤8PCS/min)，浪费材料、利用率低(约49％)，同时因切削刀具的磨损，导致其废品率较高，并且CNC数控设备价格昂贵，故其产品成本高昂。

旋铆设备加工环形槽的生产工艺的原理为先冷镦做好坯料，再装在专用夹具中进行呈360°圆周方向挤压环形槽成型。相当于需增加一道工序，成本高、效率低(旋铆加工效率≤40PCS/min)，还可能使产品进行第二次塑性变形，使得产品尺寸与金属流线发生变化而造成不良，报废率高。并且旋铆设备是非标订制，不易采购。

综上所述，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种头部设置有环形槽的螺栓的制作方法及其冷镦工具以及冷镦组件，通过冷镦工艺完成螺栓的头部顶面的环形槽制作，加工效率高(主要生产工序冷镦的加工效率≥80PCS/min，材料利用率为95％以上)，并且由于制造过程中模具磨损量小，故其产品品质很稳定，从而解决了头部设置有环形槽的螺栓的生产效率低、材料利用率差、品质稳定性不好的技术问题，降低了产品的制造成本与生产周期。

为了实现上述目的，本发明提供了一种头部设置有环形槽的螺栓的制作方法，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，包括：

根据所述目标螺栓的体积获取初始材料，所述初始材料的体积与所述目标螺栓的体积相同；所述初始材料呈圆柱体状；

对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料，所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；

对所述第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

对所述第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料，所述第三材料的头部的顶端形成环形槽；所述第三材料的头部的宽度大于所述第二材料的头部的宽度；所述第三材料的头部的高度小于所述第二材料的头部的高度；

对所述第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，若所述目标螺栓为圆头螺栓，则所述第四材料为所述目标螺栓；所述第四材料的头部的宽度大于所述第三材料的头部的宽度；所述第四材料的头部的高度小于所述第三材料的头部的高度。

根据所述头部设置有环形槽的螺栓的制作方法，所述对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部成型获得第一材料之前还包括：

对所述初始材料的一端通过冷镦的方式形成倒角结构。

根据所述头部设置有环形槽的螺栓的制作方法，若所述目标螺栓为四方头螺栓，所述方法还包括：

对所述第四材料通过冷镦的方式将头部形成四方体状获得第五材料，所述第五材料为所述目标螺栓。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于上述的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第一冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第一冷镦模具用于对初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料；

所述第一冷镦模具包括：

第一阴模，所述第一阴模的模腔与所述第一材料的形状相适配；所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；

第一阳模，所述第一阳模用于将所述初始材料推入所述第一阴模的模腔中。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于上述的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第二冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第二冷镦模具用于对第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料；

所述第二冷镦模具包括：

第二阴模，所述第二阴模的模腔与所述第二材料的杆部的形状相适配；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第二阳模，所述第二阳模的模腔与所述第二材料的头部的形状相适配，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于上述的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第三冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第三冷镦模具用于对第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料；

所述第三冷镦模具包括：

第三阴模，所述第三阴模的模腔与所述第三材料的杆部形状相适配；所述第三材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第三阳模，所述第三阳模包括第一阳模壳以及第一冲头，所述第一冲头安装于所述第一阳模壳内；所述第一冲头的顶端与所述第三材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第一冲头的纵截面的顶端对应于第三材料的头部的环形槽的位置呈波浪状。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于上述的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第四冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第四冷镦模具用于对第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料；

所述第四冷镦模具包括：

第四阴模，所述第四阴模的模腔与所述第四材料的杆部形状相适配；所述第四材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第四阳模，所述第四阳模包括第二阳模壳以及第二冲头，所述第二冲头安装于所述第二阳模壳内；所述第二冲头的顶端与所述第四材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第二冲头的纵截面的顶端对应于第四材料的头部的环形槽的位置呈波浪状。

根据所述的第四冷镦模具，所述第二冲头由第一镶块、第二镶块、第三镶块以及第四镶块组成；

所述第一镶块呈圆柱体状；

所述第二镶块呈中空圆柱体状，所述第二镶块的中空部分与所述第一镶块相适配；所述第二镶块套设在所述第一镶块的外侧；

所述第三镶块呈中空圆柱体状，所述第三镶块的中空部分与所述第二镶块相适配；所述第三镶块套设在所述第二镶块的外侧；

所述第四镶块呈中空圆柱体状，所述第四镶块的中空部分与所述第三镶块相适配；所述第四镶块套设在所述第三镶块的外侧；

所述第一镶块、第二镶块、第三镶块以及第四镶块通过电火花加工连接。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于上述的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的冷镦组件，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述冷镦组件包括：

第一冷镦模具，所述第一冷镦模具用于对初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料；所述第一冷镦模具包括：第一阴模，所述第一阴模的模腔与所述第一材料的形状相适配；所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；第一阳模，所述第一阳模用于将所述初始材料推入所述第一阴模的模腔中；

第二冷镦模具，所述第二冷镦模具用于对第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料；所述第二冷镦模具包括：第二阴模，所述第二阴模的模腔与所述第二材料的杆部的形状相适配；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第二阳模，所述第二阳模的模腔与所述第二材料的头部的形状相适配，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；

第三冷镦模具，所述第三冷镦模具用于对第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料；所述第三冷镦模具包括：第三阴模，所述第三阴模的模腔与所述第三材料的杆部形状相适配；所述第三材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第三阳模，所述第三阳模包括第一阳模壳以及第一冲头，所述第一冲头安装于所述第一阳模壳内；所述第一冲头的顶端与所述第三材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第一冲头的纵截面的顶端对应于第三材料的头部的环形槽的位置呈波浪状；

第四冷镦模具，所述第四冷镦模具用于对第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，所述第四冷镦模具包括：第四阴模，所述第四阴模的模腔与所述第四材料的杆部形状相适配；所述第四材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第四阳模，所述第四阳模包括第二阳模壳以及第二冲头，所述第二冲头安装于所述第二阳模壳内；所述第二冲头的顶端与所述第四材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第二冲头的纵截面的顶端对应于第四材料的头部的环形槽的位置呈波浪状。

根据所述的冷镦组件，若所述目标螺栓为四方头螺栓，所述冷镦组件还包括：

第五冷镦模具，用于对所述第四材料通过冷镦的方式将头部形成四方体状获得第五材料，所述第五材料为所述目标螺栓；

所述第五冷镦模具包括：

第五阴模，所述第五阴模的模腔与所述第五材料的杆部的形状相适配；所述第五阴模的模腔为贯通的通道；

第五阳模，所述第五阳模的模腔与所述第五材料的头部的形状相适配；所述第五阳模的模腔呈贯通的四方体状；

顶杆，用于将位于第五阴模的模腔中的第四材料顶入第五阳模的模腔后，再由第五阳模的模腔顶出获得第五材料。

本发明的实施例根据目标螺栓的体积获取初始材料，所述初始材料的体积与所述目标螺栓的体积相同；所述初始材料呈圆柱体状；对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料，所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；对所述第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；对所述第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料，所述第三材料的头部的顶端形成环形槽；所述第三材料的头部的宽度大于所述第二材料的头部的宽度；所述第三材料的头部的高度小于所述第二材料的头部的高度；对所述第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，若所述目标螺栓为圆头螺栓，则所述第四材料为所述目标螺栓；所述第四材料的头部的宽度大于所述第三材料的头部的宽度；所述第四材料的头部的高度小于所述第三材料的头部的高度。借此，本发明通过冷镦工艺完成螺栓的头部顶面的环形槽制作，加工效率高(主要生产工序冷镦的加工效率≥80PCS/min，材料利用率为95％以上)，并且由于制造过程中模具磨损量小，故其产品品质很稳定，从而解决了头部设置有环形槽的螺栓的生产效率低、材料利用率差、品质稳定性不好的技术问题，降低了产品的制造成本与生产周期，无切削产生，材料利用率高。

附图说明

图1是本发明一实施例的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的流程图；

图2是本发明一实施例的初始材料的结构示意图之一；

图3是本发明一实施例的初始材料的结构示意图之二；

图4是本发明一实施例的第一材料的结构示意图；

图5是本发明一实施例的第二材料的结构示意图；

图6是本发明一实施例的第三材料的主视图；

图7是本发明一实施例的第三材料的头部结构示意图；

图8是本发明一实施例的第三材料的俯视图；

图9是本发明一实施例的第四材料的主视图；

图10是本发明一实施例的第四材料的头部结构示意图；

图11是本发明一实施例的第四材料的俯视图；

图12是本发明一实施例的第五材料的主视图；

图13是本发明一实施例的第五材料的俯视图；

图14是本发明一实施例的第一阴模的结构示意图；

图15是本发明一实施例的第二阴模的结构示意图；

图16是本发明一实施例的第二阳模的结构示意图；

图17是本发明一实施例的第三阴模的结构示意图；

图18本发明一实施例的第一阳模壳的结构示意图；

图19本发明一实施例的第一冲头的主视图；

图20本发明一实施例的第一冲头的俯视图；

图21本发明一实施例的第一冲头的纵截面的顶端对应于第三材料的头部的环形槽的位置的放大示意图；

图22本发明一实施例的第四阴模的结构示意图；

图23本发明一实施例的第二阳模壳的结构示意图；

图24本发明一实施例的第二冲头的结构示意图；

图25本发明一实施例的第一镶块的结构示意图；

图26本发明一实施例的第二镶块的结构示意图；

图27本发明一实施例的第三镶块的结构示意图；

图28本发明一实施例的第四镶块的结构示意图；

图29本发明一实施例的第五阴模的结构示意图；

图30本发明一实施例的第五阳模的主视图；

图31本发明一实施例的第五阳模的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

相关术语解释：

冷镦：在常温下对一种金属材料实施锻造成型加工，达到相关形状、尺寸的一种锻压加工工艺。

挤压：通过对材料施加超过其屈服极限的力使之产生塑性变形的一种压力加工方法。

正挤压：坯件在冷镦挤压变形中，在下模中变形时，金属的流动方向与上模的运动方向一致。

反挤压：坯件在冷镦挤压变形中，在下模中变形时，金属的流动方向与上模的运动方向相反。

复合挤压：坯件在冷镦挤压变形中，在下模中变形时，金属的流动方向一部分与上模的运动方向相同，一部分相反，即变形中既存在正挤压，也存在反挤压。

参见图1～图11，图1示出了本发明的第一实施例中提供的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的流程图，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，该方法包括：

步骤S101，根据所述目标螺栓的体积获取初始材料10，初始材料10的体积与所述目标螺栓的体积相同；初始材料10呈圆柱体状；

环形槽设置在螺栓的头部的顶面。由于头部设置有环形槽的螺栓采用的是冷挤压成型的工艺，故进行工艺设计时，按体积不变定律，俗称塑性变形前体积等于塑性变形后体积，首先对初始材料10的体积进行计算。通过由后往前推的逆向思维，确定制作目标螺栓的生产工艺所需的初始材料10的直径，并根据目标螺栓的各个部位的体积而计算出初始材料10的长度，再根据目标螺栓的形状结构等要素，结合目标螺栓制作成型的工位数合理分配各工位的变形量，确定各工位的冷镦模具的工艺参数，最后根据工艺参数确定各工位的冷镦模具的模腔尺寸。由于进行冷镦工艺前后的体积不变，减少了材料的浪费。

步骤S102，对初始材料10通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料20，第一材料20的杆部21的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；第一材料20的杆部21的直径小于初始材料10的直径；

对初始材料10通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料20时，在第一冷镦模具的第一阴模的模腔111内进行密闭式挤压，将杆部的直径缩小，例如将初始材料10杆部的外径由6.16mm(毫米)缩小，使得获得的第一材料20的杆部21的外径为5.22mm。可以使用夹钳(机械手)将初始材料10传送至第一冷镦模具的固定模具口位置后，在第一冷镦模具中的第一阳模(图中未示出)的推动作用下进入其第一阴模110进行全密闭式正挤压，来按工艺要求完成杆部预成型，为下一工序做准备。

步骤S103，对第一材料20通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料30，第二材料30的头部31的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料30的头部31的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；第二材料30的头部31的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；第二材料30的杆部32的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

对第一材料20通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料30时，可以通过夹钳(机械手)把第一材料20运送至第二冷镦模具的固定模具口位置，先由第二冷镦模具的第二阳模220卡在第一材料20的头部22的外侧，第一材料20的杆部21也被推入第二阴模的模腔211中受力挤压，杆部的外径变大(例如由5.22mm变大成5.23mm)，使得杆部终成型。同时第一材料20的头部也在第二阳模220中进行半密闭式挤压获得预成型头部尺寸，例如，第一材料20的头部为宽6.1mm大、长22mm，获得的第二材料30的头部31的中部的宽为11mm大，第二材料30的头部31的宽度由中部向两端逐渐减小，例如两端的宽度为6.33mm，第二材料30的头部31的长为10mm。按工艺要求完成头部预成型，为下一工序的头部环形槽的初成型做好准备。

步骤S104，对所述第二材料30通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料40，第三材料40的头部41的顶端形成环形槽4111；第三材料40的头部41的宽度大于第二材料30的头部31的宽度；第三材料40的头部41的高度小于第二材料30的头部31的高度；

按工艺要求完成头部环形槽预成型，为下一工序的环形槽的最终成型做好准备。对第二材料30通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料40时，可以通过夹钳(机械手)把第二材料30运送至第三冷镦模具的固定模具口位置，由第三冷镦模具的第三阳模把第二材料30推送入第三冷镦模具的第三阴模310中的预定长度时，第三阳模再往第三阴模310的方向受力，此时挤压第二材料30的头部31坯料，挤压至第三阳模与第三阴模310之间的预定间隙时，即获得第三材料40，完成头部环形槽预成型，第三材料40的头部41的顶面有环形槽4111。

步骤S105，对第三材料40通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料50，若所述目标螺栓为圆头螺栓，则第四材料50为所述目标螺栓；第四材料50的头部51的宽度大于第三材料40的头部41的宽度；第四材料50的头部51的高度小于第三材料40的头部41的高度。例如，第三材料40的头部41的直径为15mm，长为5.9mm，第四材料50的头部51的直径为15.5mm，长为5.3mm。

对第三材料40通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料50时，通过夹钳(机械手)把第三材料40运送至第四冷镦模具的固定模具口位置，由第四冷镦模具的第四阳模把第三材料40推送入第四冷镦模具的第四阴模410中的预定长度时，第四阳模再往第四阴模410的方向挤压第三材料40的头部41的预成型环形槽4111，挤压至第四阳模与第四阴模410之间预定的工艺间隙时获得第四材料50。即通过在第四阳模中采用开式复合挤压精确了螺栓的头部环形槽尺寸，使第四材料50的头部51环形槽5111的形状尺寸符合工艺设计的要求。

作为一个可选的实施例，步骤S102之前还包括：

对所述初始材料10的一端通过冷镦的方式形成倒角结构11。

这一工序主要通过镦制尾倒角，以修整毛坯端面，消除毛坯剪切缺陷，同时也用于实现单面倒角，作用于下一工序挤压受力时，减少压力从而提高下一工序的冷镦模具的寿命。倒角结构11通过冷镦的方式制成。

参见图12～图13，作为一个可选的实施例，若所述目标螺栓为四方头螺栓，该方法还包括：

对所述第四材料50通过冷镦的方式将头部形成四方体状获得第五材料60，所述第五材料60为所述目标螺栓。

若所述目标螺栓为四方头螺栓，则这一工序是整个产品的最终成型。可以通过夹钳(机械手)把第四材料50运送至第五冷镦模具的固定模具口位置，由第五冷镦模具第五阳模520挤压把第四材料50推送入第五冷镦模具第五阴模510中的预定长度，第五阳模520中的模腔与第五阴模510之间预留预定的工艺间隙，再由第五阴模510中的顶杆瞬间把第四材料50往第五阳模的模腔521中推，最终产品从第五阳模520中掉落至机台下料道传送出来，至此，头部设置有环形槽的螺栓的头部以及杆部的镦制过程完成。

当然，后续还可以有搓丝工序获得杆部上的螺纹以及表面处理工序，加强防腐蚀性能和外观要求。

参见图14，本发明第二实施例提供了一种用于头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第一冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第一冷镦模具用于对初始材料10通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料20；

所述第一冷镦模具包括：

第一阴模110，第一阴模110的模腔111与第一材料20的形状相适配；第一材料20的杆部21的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；第一材料20的杆部21的直径小于初始材料10的直径；

第一阳模，第一阳模用于将初始材料10推入第一阴模110的模腔111中。

在该实施例中，对初始材料10通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料20时，在第一冷镦模具的第一阴模110的模腔111内进行密闭式挤压，将杆部的直径缩小，例如将初始材料10杆部的外径由6.16mm(毫米)缩小，使得获得的第一材料20的杆部21的外径为5.22mm。可以使用夹钳(机械手)将初始材料10传送至第一冷镦模具的固定模具口位置后，在第一冷镦模具中的第一阳模的推动作用下进入其第一阴模110进行全密闭式正挤压，来按工艺要求完成杆部预成型。

参见图15～图16，本发明第三实施例提供了一种用于头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第二冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第二冷镦模具用于对第一材料20通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料30；

所述第二冷镦模具包括：

第二阴模210，第二阴模210的模腔211与第二材料30的杆部32的形状相适配；第二材料30的杆部32的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第二阳模220，第二阳模的模腔221与第二材料30的头部31的形状相适配，第二材料30的头部31的直径由中部至两端逐渐减小；第二材料30的头部31的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；第二材料30的头部31的高度大于所述目标螺栓的头部的高度。

在该实施例中，对所述第一材料20通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料30时，可以通过夹钳(机械手)把第一材料20运送至第二冷镦模具的固定模具口位置，先由第二冷镦模具的第二阳模220卡在第一材料20的头部22的外侧，第一材料20的杆部21也被推入第二阴模的模腔211中受力挤压，杆部的外径变大(例如由5.22mm变大成5.23mm)，使得杆部终成型。同时第一材料20的头部也在第二阳模220中进行半密闭式挤压获得预成型头部尺寸，例如，第一材料20的头部为宽6.1mm大、长22mm，获得的第二材料30的头部31的中部的宽为11mm，第二材料30的头部31的宽度由中部向两端逐渐减小，例如两端的宽度为6.33mm，第二材料30的头部31的长为10mm。

参见图17～图21，本发明第四实施例提供了一种用于的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第三冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第三冷镦模具用于对第二材料30通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料40；

所述第三冷镦模具包括：

第三阴模310，第三阴模310的模腔311与第三材料40的杆部形状相适配；第三材料40的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第三阳模，所述第三阳模包括第一阳模壳321以及第一冲头322，第一冲头322安装于第一阳模壳321内；第一冲头322的顶端与第三材料40的头部41的环形槽4111的形状相适配；环形槽4111由内至外设置有多个时，相邻的两个环形槽4111之间圆弧过渡，第一冲头322的纵截面的顶端对应于第三材料40的头部41的环形槽4111的位置呈波浪状。

在该实施例中，对第二材料30通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料40时，可以通过夹钳(机械手)把第二材料30运送至第三冷镦模具的固定模具口位置，由第三冷镦模具的第三阳模把第二材料30推送入第三冷镦模具的第三阴模310中的预定长度时，第三阳模再往第三阴模310的方向受力，此时挤压第二材料30的头部31坯料，挤压至第三阳模与第三阴模310之间具有预定间隙时，即获得第三材料40，完成头部环形槽预成型，第三材料40的头部41的顶面有环形槽4111。

参见图22～图28，本发明第五实施例提供了一种用于头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第四冷镦模具，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第四冷镦模具用于对第三材料40通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料50；

所述第四冷镦模具包括：

第四阴模410，第四阴模410的模腔411与第四材料50的杆部形状相适配；第四材料50的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第四阳模，所述第四阳模包括第二阳模壳421以及第二冲头422，第二冲头422安装于第二阳模壳421内；第二冲头422的顶端与第四材料50的头部51的环形槽5111的形状相适配；环形槽5111由内至外设置有多个时，相邻的两个环形槽5111之间圆弧过渡，第二冲头422的纵截面的顶端对应于第四材料50的头部51的环形槽的位置呈波浪状。

在该实施例中，对所述第三材料40通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料50时，通过夹钳(机械手)把第三材料40运送至第四冷镦模具的固定模具口位置，由第四冷镦模具的第四阳模把第三材料40推送入第四冷镦模具的第四阴模410中的预定长度时，第四阳模再往第四阴模410的方向挤压第三材料40的头部41的预成型环形槽，挤压至第四阳模与第四阴模410之间预定的工艺间隙时获得第四材料50。即通过在第四阳模中采用开式复合挤压精确了螺栓的头部环形槽尺寸，使第四材料50的头部51的环形槽5111的形状尺寸符合工艺设计的要求。

可选的，第二冲头422由第一镶块4221、第二镶块4222、第三镶块4223以及第四镶块4224组成；

第一镶块4221呈圆柱体状；

第二镶块4222呈中空圆柱体状，所述第二镶块4222的中空部分与所述第一镶块4221相适配；所述第二镶块4222套设在所述第一镶块4221的外侧；

第三镶块4223呈中空圆柱体状，所述第三镶块4223的中空部分与所述第二镶块4222相适配；所述第三镶块4223套设在所述第二镶块4222的外侧；

第四镶块4224呈中空圆柱体状，所述第四镶块4224的中空部分与所述第三镶块4223相适配；所述第四镶块4224套设在所述第三镶块4223的外侧；

第一镶块4221、第二镶块4222、第三镶块4223以及第四镶块4224通过电火花加工连接。

参见图29～图31，本发明第六实施例提供了一种用于头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的冷镦组件，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述冷镦组件包括：

第一冷镦模具，所述第一冷镦模具用于对初始材料10通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料20；所述第一冷镦模具包括：第一阴模110，所述第一阴模的模腔111与所述第一材料20的形状相适配；所述第一材料20的杆部21的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料20的杆部21的直径小于所述初始材料10的直径；第一阳模，所述第一阳模用于将所述初始材料10推入所述第一阴模的模腔111中；

第二冷镦模具，所述第二冷镦模具用于对第一材料20通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料30；所述第二冷镦模具包括：第二阴模210，所述第二阴模的模腔211与所述第二材料30的杆部32的形状相适配；所述第二材料30的杆部32的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第二阳模220，所述第二阳模的模腔221与所述第二材料30的头部31的形状相适配，所述第二材料30的头部31的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料30的头部31的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料30的头部31的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；

第三冷镦模具，所述第三冷镦模具用于对第二材料30通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料40；所述第三冷镦模具包括：第三阴模310，所述第三阴模的模腔311与所述第三材料40的杆部形状相适配；所述第三材料40的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第三阳模，所述第三阳模包括第一阳模壳321以及第一冲头322，所述第一冲头322安装于所述第一阳模壳321内；所述第一冲头322的顶端与所述第三材料40的头部41的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第一冲头322的纵截面的顶端对应于第三材料40的头部41的环形槽4111的位置呈波浪状；

第四冷镦模具，所述第四冷镦模具用于对第三材料40通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料50，所述第四冷镦模具包括：第四阴模410，所述第四阴模的模腔411与所述第四材料50的杆部形状相适配；所述第四材料50的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第四阳模，所述第四阳模包括第二阳模壳421以及第二冲头422，所述第二冲头422安装于所述第二阳模壳421内；所述第二冲头422的顶端与所述第四材料50的头部51的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第二冲头422的纵截面的顶端对应于第四材料50的头部51的环形槽5111的位置呈波浪状。

需要说明的是，本发明实施例所提供的冷镦组件，其具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

作为一个可选的实施例，若所述目标螺栓为四方头螺栓，所述冷镦组件还包括：

第五冷镦模具，用于对第四材料50通过冷镦的方式将头部形成四方体状获得第五材料60，第五材料60为所述目标螺栓；

所述第五冷镦模具包括：

第五阴模510，第五阴模510的模腔511与所述第五材料60的杆部的形状相适配；所述第五阴模的模腔511为贯通的通道；

第五阳模520，所述第五阳模的模腔521与第五材料60的头部的形状相适配；所述第五阳模的模腔521呈贯通的四方体状；

顶杆，用于将位于第五阴模的模腔511中的第四材料50顶入第五阳模的模腔521后，再由第五阳模的模腔521顶出获得第五材料60。

综上所述，本发明的实施例根据目标螺栓的体积获取初始材料，所述初始材料的体积与所述目标螺栓的体积相同；所述初始材料呈圆柱体状；对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料，所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；对所述第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；对所述第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料，所述第三材料的头部的顶端形成环形槽；所述第三材料的头部的宽度大于所述第二材料的头部的宽度；所述第三材料的头部的高度小于所述第二材料的头部的高度；对所述第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，若所述目标螺栓为圆头螺栓，则所述第四材料为所述目标螺栓；所述第四材料的头部的宽度大于所述第三材料的头部的宽度；所述第四材料的头部的高度小于所述第三材料的头部的高度。借此，本发明通过冷镦工艺完成螺栓的头部顶面的环形槽制作，加工效率高(主要生产工序冷镦的加工效率≥80PCS/min，材料利用率为95％以上)，并且由于制造过程中模具磨损量小，故其产品品质很稳定，从而解决了头部设置有环形槽的螺栓的生产效率低、材料利用率差、品质稳定性不好的技术问题，降低了产品的制造成本与生产周期，无切削产生，材料利用率高。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种头部设置有环形槽的螺栓的制作方法，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，其特征在于，包括：

根据所述目标螺栓的体积获取初始材料，所述初始材料的体积与所述目标螺栓的体积相同；所述初始材料呈圆柱体状；

对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料，所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；

对所述第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

对所述第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料，所述第三材料的头部的顶端形成环形槽；所述第三材料的头部的宽度大于所述第二材料的头部的宽度；所述第三材料的头部的高度小于所述第二材料的头部的高度；

对所述第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，若所述目标螺栓为圆头螺栓，则所述第四材料为所述目标螺栓；所述第四材料的头部的宽度大于所述第三材料的头部的宽度；所述第四材料的头部的高度小于所述第三材料的头部的高度。

2.根据权利要求1所述头部设置有环形槽的螺栓的制作方法，其特征在于，所述对所述初始材料通过冷镦的方式进行杆部成型获得第一材料之前还包括：

对所述初始材料的一端通过冷镦的方式形成倒角结构。

3.根据权利要求1所述头部设置有环形槽的螺栓的制作方法，其特征在于，若所述目标螺栓为四方头螺栓，所述方法还包括：

对所述第四材料通过冷镦的方式将头部形成四方体状获得第五材料，所述第五材料为所述目标螺栓。

4.一种用于权利要求1的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第一冷镦模具，其特征在于，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第一冷镦模具用于对初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料；

所述第一冷镦模具包括：

第一阴模，所述第一阴模的模腔与所述第一材料的形状相适配；所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；

第一阳模，所述第一阳模用于将所述初始材料推入所述第一阴模的模腔中。

5.一种用于权利要求1的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第二冷镦模具，其特征在于，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第二冷镦模具用于对第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料；

所述第二冷镦模具包括：

第二阴模，所述第二阴模的模腔与所述第二材料的杆部的形状相适配；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第二阳模，所述第二阳模的模腔与所述第二材料的头部的形状相适配，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度。

6.一种用于权利要求1的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第三冷镦模具，其特征在于，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第三冷镦模具用于对第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料；

所述第三冷镦模具包括：

第三阴模，所述第三阴模的模腔与所述第三材料的杆部形状相适配；所述第三材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第三阳模，所述第三阳模包括第一阳模壳以及第一冲头，所述第一冲头安装于所述第一阳模壳内；所述第一冲头的顶端与所述第三材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第一冲头的纵截面的顶端对应于第三材料的头部的环形槽的位置呈波浪状。

7.一种用于权利要求1的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的第四冷镦模具，其特征在于，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述第四冷镦模具用于对第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料；

所述第四冷镦模具包括：

第四阴模，所述第四阴模的模腔与所述第四材料的杆部形状相适配；所述第四材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；

第四阳模，所述第四阳模包括第二阳模壳以及第二冲头，所述第二冲头安装于所述第二阳模壳内；所述第二冲头的顶端与所述第四材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第二冲头的纵截面的顶端对应于第四材料的头部的环形槽的位置呈波浪状。

8.根据权利要求7所述的第四冷镦模具，其特征在于，所述第二冲头由第一镶块、第二镶块、第三镶块以及第四镶块组成；

所述第一镶块呈圆柱体状；

所述第二镶块呈中空圆柱体状，所述第二镶块的中空部分与所述第一镶块相适配；所述第二镶块套设在所述第一镶块的外侧；

所述第三镶块呈中空圆柱体状，所述第三镶块的中空部分与所述第二镶块相适配；所述第三镶块套设在所述第二镶块的外侧；

所述第四镶块呈中空圆柱体状，所述第四镶块的中空部分与所述第三镶块相适配；所述第四镶块套设在所述第三镶块的外侧；

所述第一镶块、第二镶块、第三镶块以及第四镶块通过电火花加工连接。

9.一种用于权利要求1所述的头部设置有环形槽的螺栓的制作方法的冷镦组件，所述螺栓包括一体成型的头部和杆部，最终制作完成的所述螺栓为目标螺栓，所述冷镦组件包括：

第一冷镦模具，所述第一冷镦模具用于对初始材料通过冷镦的方式进行杆部预成型获得第一材料；所述第一冷镦模具包括：第一阴模，所述第一阴模的模腔与所述第一材料的形状相适配；所述第一材料的杆部的直径略小于所述目标螺栓的杆部的直径；所述第一材料的杆部的直径小于所述初始材料的直径；第一阳模，所述第一阳模用于将所述初始材料推入所述第一阴模的模腔中；

第二冷镦模具，所述第二冷镦模具用于对第一材料通过冷镦的方式进行头部预成型以及杆部终成型获得第二材料；所述第二冷镦模具包括：第二阴模，所述第二阴模的模腔与所述第二材料的杆部的形状相适配；所述第二材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第二阳模，所述第二阳模的模腔与所述第二材料的头部的形状相适配，所述第二材料的头部的直径由中部至两端逐渐减小；所述第二材料的头部的宽度小于所述目标螺栓的头部的宽度；所述第二材料的头部的高度大于所述目标螺栓的头部的高度；

第三冷镦模具，所述第三冷镦模具用于对第二材料通过冷镦的方式进行头部环形槽预成型获得第三材料；所述第三冷镦模具包括：第三阴模，所述第三阴模的模腔与所述第三材料的杆部形状相适配；所述第三材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第三阳模，所述第三阳模包括第一阳模壳以及第一冲头，所述第一冲头安装于所述第一阳模壳内；所述第一冲头的顶端与所述第三材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第一冲头的纵截面的顶端对应于第三材料的头部的环形槽的位置呈波浪状；

第四冷镦模具，所述第四冷镦模具用于对第三材料通过冷镦的方式进行头部环形槽终成型获得第四材料，所述第四冷镦模具包括：第四阴模，所述第四阴模的模腔与所述第四材料的杆部形状相适配；所述第四材料的杆部的结构形状与所述目标螺栓的杆部的结构形状相同；第四阳模，所述第四阳模包括第二阳模壳以及第二冲头，所述第二冲头安装于所述第二阳模壳内；所述第二冲头的顶端与所述第四材料的头部的环形槽的形状相适配；所述环形槽由内至外设置有多个时，相邻的两个所述环形槽之间圆弧过渡，所述第二冲头的纵截面的顶端对应于第四材料的头部的环形槽的位置呈波浪状。

10.根据权利要求9所述的冷镦组件，其特征在于，若所述目标螺栓为四方头螺栓，所述冷镦组件还包括：

第五冷镦模具，用于对所述第四材料通过冷镦的方式将头部形成四方体状获得第五材料，所述第五材料为所述目标螺栓；

所述第五冷镦模具包括：

第五阴模，所述第五阴模的模腔与所述第五材料的杆部的形状相适配；所述第五阴模的模腔为贯通的通道；

第五阳模，所述第五阳模的模腔与所述第五材料的头部的形状相适配；所述第五阳模的模腔呈贯通的四方体状；

顶杆，用于将位于第五阴模的模腔中的第四材料顶入第五阳模的模腔后，再由第五阳模的模腔顶出获得第五材料。

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