CN115138805B - 一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及螺栓加工领域，公开了一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，包括冷镦加工和搓丝加工，冷镦加工过程包括将螺栓坯料的尾端镦压成型光杆段和直径小于光杆段的一级台阶段，并在一级台阶段的阶梯处形成斜角过渡；将工序A加工后的螺栓坯料进一步镦压，在一级台阶段的阶梯处形成直径大于一级台阶段且小于光杆段的二级台阶段，并同时在一级台阶段和二级台阶段上形成多个周向的连通的花键槽。搓丝加工过程用搓丝板同时对冷镦成型的螺栓坯料的尾端光杆段、二级台阶段和一级台阶段进行搓丝成型螺纹。本发明能够低成本、高质量的生产具有台阶花键螺纹结构的螺栓。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓加工领域，具体涉及一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺。
背景技术
汽车生产过程中常用到螺栓进行零部件的连接安装，不可避免的部分地方采用焊接的螺母作为螺栓的连接点，也有部分螺栓连接的部位是经过焊接处理的，这样的连接点在焊接后易在连接螺栓的螺纹孔中残留焊疤、焊渣等，导致螺栓很难有效的连接在螺纹孔中，甚至螺栓无法进入螺纹孔。为了解决该问题，设计了一种尾端具有带螺纹的台阶花键结构螺栓，如附图1所示，其尾端呈三级台阶状且整体设有连续的螺纹，一级台阶和二级台阶为花键状，且一级台阶和二级台阶的花键是连续的，这样在上螺栓的过程中通过花键部位将焊疤、焊渣全部刮除，积存在花键槽中，能有效保证螺栓的稳定连接。
这样结构的螺栓，采用现有技术的生产工艺是难以生产出质量达标产品的，生产的难点在于，由于有多个依次减小的台阶，且台阶上有连在一起的花键，那么在端部直径较小的情况下，怎么形成连接在一起的花键？现有技术的螺栓生产工艺主要是通过冷镦来成型螺栓坯料，然后经过搓丝加工螺纹形成螺栓。若采用现有技术在冷镦的过程中形成台阶，则要么需要做两套不同直径具有台阶花键的模具，分两次镦压成型，但是这样一次镦压后需要再次将螺栓坯料与模具对位，一方面难以保证两套模具的同心度相同，另一方面难以保证每次对位都定位在同一位置，所以难以保证加工的台阶花键的质量，而且需要单独设计制造区别于现有模具结构的模具，成本很高。
要么做一套具有两个台阶花键的模具，但是这样的模具一方面是制造难度大，成本高，几乎是做不出来的，另一方面即便这样的模具生产出来了，但是用这样的模具一次性成型台阶花键，会使得坯料的变形程度很大，并且此时坯料的直径相对较小。从冷镦加工的原理而言，这种情况下坯料的变形抗力很大，会因为金属材料加工硬化作用及超过材料本身最大许用变形程度导致坯料表面形成裂纹，使得产品质量不达标；这样的加工也需要极大的冷镦压力，当冷镦的单位压力超过模具所允许的压力时，还会引起模具的损坏。因此做一套具有两个台阶花键的模具一次性成型两个台阶花键结构是无法做到的。综上可见，现有的技术是难以保证这类螺栓产品的生产质量达标的。
目前该类螺栓产品主要通过进口购买使用，设计生产厂家采用专用的阶梯状的搓丝板，在搓丝加工螺纹的过程中同时形成台阶，这样的搓丝板，国内的相关生产企业目前还不具备相应的生产技术，实际上已经形成对该螺栓产品生产的技术壁垒，很大程度的制约了使用该螺栓产品的企业。
发明内容
本发明意在提供一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，能够低成本、高质量的生产具有台阶花键螺纹结构的螺栓，以克服现有技术难点，突破生产技术壁垒，实现该类螺栓产品的国产化。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，包括冷镦加工和搓丝加工，冷镦加工过程包括以下工序：
A、将螺栓坯料的尾端镦压成型光杆段和直径小于光杆段的一级台阶段，并在一级台阶段的阶梯处形成斜角过渡；
B、将工序A加工后的螺栓坯料进一步镦压，在一级台阶段的阶梯处形成直径大于一级台阶段且小于光杆段的二级台阶段，并同时在一级台阶段和二级台阶段上形成多个周向的连通的花键槽；
搓丝加工过程用搓丝板同时对冷镦成型的螺栓坯料的尾端光杆段、二级台阶段和一级台阶段进行搓丝成型螺纹。
本方案的原理及优点是：在现有的冷镦技术基础上，采用了先镦压成型直径最小的一级台阶，然后再次镦压形成直径稍大的二级台阶并形成花键槽，这样先通过现有的模具结构完成一级台阶的镦压，即便一级台阶的直径小，变形量相对较大，但是不形成花键，其变形程度处于许用范围内，可保证一级台阶的成型质量，并且减少了后一工序坯料的变形程度。然后进行二级台阶的镦压，二级台阶的成型变形程度相比一级台阶的成型变形程度要小，更容易在保证质量的前提下镦压成型，而这个时候成型花键，对坯料的变形程度累加量相对较小，可控制在许用范围内，保证二级台阶及花键的有效成型。而一级台阶在这个过程中成型花键，其仅有外侧受到变形，中心主体不受到变形，变形程度可控在许用范围，能有效成型一级台阶的花键结构。这样不需要耗费大量成本去制作结构更加复杂或更多的模具，通过对工艺的改进克服现有技术对该类产品生产存在的技术难点，突破该类产品的生产技术壁垒，可有效实现尾端带有螺纹台阶花键结构的螺栓的生产加工，产品质量可有效保障。
进一步，工序B中使用成型腔内径为光杆段直径和二级台阶段直径的冷镦模具，使一级台阶段在镦压过程呈悬空状态。优选的，作为一种改进，这样一方面方便模具的制作或改造，降低生产成本，另一方面在冷镦成型二级台阶段和花键的过程中，一级台阶段悬空后不受到冷镦压力的影响，不会产生变形，可保证一级台阶段、二级台阶段的加工精度，确保成型螺栓产品的同心度，保障产品使用过程连接顺畅、稳定、可靠。
进一步，工序B中使用直径小于一级台阶段的顶针从轴向顶在一级台阶段的中心。优选的，作为一种改进，本方案中二级台阶段成型过程中一级台阶段处于悬空状态，在冷镦过程中一级台阶段存在周向胀大的风险，可能导致一级台阶段尺寸不达标，因此采用直径小于一级台阶段的顶针，仅对一级台阶段的中心部位施加轴向力，而边缘部位不受力，相比传统的顶针均为直径与待成型螺栓直径相同的结构，这样既可保证一级台阶段不会胀大变形，又可保证冷镦过程中螺栓坯料被轴向抵紧，保证二级台阶段及花键槽可稳定、有效成型。
进一步，工序B中使用端部为凸型结构的顶针。优选的，作为一种改进，这样顶针对一级台阶段端面的施力更加集中在中心部位，能够更好的避免一级台阶段外缘受力产生周向膨胀变形。
进一步，冷镦加工后对镦压的螺栓坯料依次进行去磷化膜处理、热处理、套垫圈，然后进行搓丝加工。优选的，作为一种改进，去磷化膜处理可有效避免热处理过程中产品出现磷脆问题，在搓丝加工前进行垫圈的套设，可避免产品使用时套设垫圈可能对螺纹造成的磨损，可保证产品使用前保持高精度、高质量。
进一步，搓丝加工后对螺栓进行表面处理，形成银灰色无铬锌铝涂层。优选的，作为一种改进，这样可通过无铬锌铝涂层对产品进行表层保护，提高产品使用寿命，降低产品生锈的风险。
进一步，搓丝加工过程中使用的搓丝板其搓丝面平整。优选的，作为一种改进，这样实际上是现有技术中普遍使用的搓丝板结构，结合本方案的工艺，采用常规的搓丝板就可生产加工尾端具有螺纹台阶花键结构的螺栓。
进一步，工序B中采用于锥状的冷镦模具成型腔成型二级台阶段，使成型的二级台阶段呈圆台状。优选的，作为一种改进，这样使得成型的产品二级台阶段为锥状，在使用过程中能够更好的为螺栓整体提供连接导向，并提高连接顺畅度，避免二级台阶段进入螺纹孔时可能存在的磕碰风险。
进一步，工序B中采用内壁周向均布有多个花键齿的冷镦模具成型腔成型二级台阶段，多个花键齿的齿顶圆直径小于一级台阶段的直径。优选的，作为一种改进，这样可保证一级台阶段、二级台阶段上连续花键的有效成型。
进一步，工序B中成型二级台阶段的成型腔内壁的花键齿有六个，每个花键齿朝向螺栓坯料头部的端部为圆弧过渡。优选的，作为一种改进，六个花键齿可确保产品的尾端具有足够的空间用于容纳螺纹孔内的焊渣、焊疤，花键齿圆弧过渡的结构更有利于一级台阶段上花键的成型顺畅度，更有利于避免一级台阶段在花键成型过程中产生变形影响产品质量。
附图说明
图1为本发明生产的螺栓产品的正视图。
图2为本发明实施例中螺栓坯料经过冷镦三序加工后的正视图。
图3为本发明实施例中螺栓坯料经过冷镦四序加工后的正视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：一级台阶段1、二级台阶段2、花键槽3、光杆段4、垫圈5。
实施例，一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，依次包括冷镦加工、去磷化膜、热处理、套垫圈5、搓丝加工、表面处理，冷镦加工过程包括以下工序：
A、一序，将光杆坯料冷镦加工出螺栓头部雏形；
B、二序，在一序的基础上进一步将螺栓头部雏形冷镦成型；
C、三序，结合图2所示，将螺栓坯料的头部雏形进一步冷镦形成六角结构，将螺栓坯料的尾端镦压成型光杆段4和直径小于光杆段4的一级台阶段1，并在一级台阶段1的阶梯处形成斜角过渡；
D、四序，结合图3所示，将三序加工后的螺栓坯料进一步镦压，使用成型腔内径为光杆段4直径和二级台阶段2直径的冷镦模具，使一级台阶段1在镦压过程呈悬空状态，使用端部为凸型结构且直径小于一级台阶段1直径的顶针从轴向顶在一级台阶段1的中心；二级台阶段2成型腔采用圆锥状，使成型的二级台阶段2呈圆台状，在一级台阶段1的阶梯处形成直径大于一级台阶段1且小于光杆段4的二级台阶段2；采用内壁周向均布有六个花键齿的冷镦模具成型腔成型二级台阶段2，六个花键齿的齿顶圆直径小于一级台阶段1的直径，每个花键齿朝向螺栓坯料头部的端部为圆弧过渡，这样在成型二级台阶段2的同时在一级台阶段1和二级台阶段2上形成六个周向的连通的花键槽3。
去磷化膜过程为现有技术，在此不赘述，然后通过网带炉对冷镦成型的螺栓坯料进行热处理，使得性能等级达到10.9级，HRC达到32-39，然后在螺栓坯料的光杆段4套放垫圈5，过程中保持螺栓坯料无划痕、弯曲、裂缝、皱纹、凹凸等现象，表面应光滑，垫圈5表面无缺陷、毛刺等。
搓丝加工过程用搓丝面平整的搓丝板同时对冷镦成型的螺栓坯料的尾端光杆段4、二级台阶段2和一级台阶段1进行搓丝成型螺纹。搓丝加工后对螺栓进行表面处理，形成银灰色无铬锌铝涂层。
采用这样的生产工艺，依托现有冷镦技术，在尽量少改动现有模具的情况下通过对工艺的创新，实现了多级台阶花键结构的可靠冷镦加工成型，从而使得采用现有技术的常规平整搓丝板也可生产出尾部具有带螺纹的台阶花键结构的螺栓产品，能够有效用于焊接孔位、焊接螺母的自动除焊渣连接。克服现有冷镦技术难以低成本、高质量、高效率成型台阶花键结构的技术难题，突破该类产品目前仅能通过专用搓丝板加工的技术壁垒，实现了该类产品的低成本、高质量国产化生产。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，包括冷镦加工和搓丝加工，其特征在于：所述冷镦加工过程包括以下工序：
A、将螺栓坯料的尾端镦压成型光杆段和直径小于光杆段的一级台阶段，并在一级台阶段的阶梯处形成斜角过渡；
B、将工序A加工后的螺栓坯料进一步镦压，在一级台阶段的阶梯处形成直径大于一级台阶段且小于光杆段的二级台阶段，并同时在一级台阶段和二级台阶段上形成多个周向的连通的花键槽；
所述搓丝加工过程用搓丝板同时对冷镦成型的螺栓坯料的尾端光杆段、二级台阶段和一级台阶段进行搓丝成型螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述工序B中使用成型腔内径为光杆段直径和二级台阶段直径的冷镦模具，使一级台阶段在镦压过程呈悬空状态。
3.根据权利要求2所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述工序B中使用直径小于一级台阶段的顶针从轴向顶在一级台阶段的中心。
4.根据权利要求3所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述工序B中使用端部为凸型结构的顶针。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述冷镦加工后对镦压的螺栓坯料依次进行去磷化膜处理、热处理、套垫圈，然后进行搓丝加工。
6.根据权利要求5所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述搓丝加工后对螺栓进行表面处理，形成银灰色无铬锌铝涂层。
7.根据权利要求1所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述搓丝加工过程中使用的搓丝板其搓丝面平整。
8.根据权利要求2所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述工序B中采用圆锥状的冷镦模具成型腔成型二级台阶段，使成型的二级台阶段呈圆台状。
9.根据权利要求2所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述工序B中采用内壁周向均布有多个花键齿的冷镦模具成型腔成型二级台阶段，多个花键齿的齿顶圆直径小于一级台阶段的直径。
10.根据权利要求9所述的一种自动刮除焊渣的螺栓生产工艺，其特征在于：所述工序B中成型二级台阶段的成型腔内壁的花键齿有六个，每个花键齿朝向螺栓坯料头部的端部为圆弧过渡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 1/2/3/4/5/6-1, Science and Technology Building, Production Base, Chongqing Standard Parts Industry Company, No. 9, Xiangfu Road, Shuangfu Town, Jiangjin District, Chongqing 402247 Applicant after: CHONGQING STANDARD FASTNERS INDUSTRIAL CO.,LTD. Address before: No. 656, Xiangfu Avenue, Shuangfu Street, Jiangjin District, Chongqing 402260 Applicant before: CHONGQING STANDARD FASTNERS INDUSTRIAL CO.,LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |