CN115958146A - 板料成型制备的螺丝盲孔结构及其生产模具与工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供板料成型制备的螺丝盲孔结构及其生产模具与工艺，结构包括沉台、凹入的根部避位、齿状筋和盲孔，沉台和盲孔之间通过开设凹入的根部避位过渡连接，根部避位设置在沉台的内侧，沉台的外侧底部一圈设置有齿状筋，根部避位和齿状筋之间设置有下部台阶；生产模具包括上模组件和下模组件，下模组件内的下浮升块顶部放置胚料，底部设置有一号下氮气弹簧，下顶杆底部设置有二号下氮气弹簧；生产工艺包括打筋、鐓挤储料和鐓挤成型。本发明能够保证盲孔的密封性，避免了采用常规翻孔成型的螺纹通孔的气密性不良的风险，减少了辅助密封件的使用，生产成本低，生产效率高，满足大批量、高品质、稳定生产的要求。

Description

板料成型制备的螺丝盲孔结构及其生产模具与工艺

技术领域

本发明主要涉及机加工领域，尤其涉及板料成型制备的螺丝盲孔结构及其生产模具与工艺。

背景技术

随着新能源汽车的普及，需要不断开发对应在板料上直接生产的螺栓，既要保证螺丝的生产效率和品质要求，又要能够满足安装后的密封性能，现有技术大多是需要配合后期的辅助密封件完成密封作用，因此类似产品的工艺繁杂和成本高昂。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供板料成型制备的螺丝盲孔结构，包括沉台1、凹入的根部避位2、齿状筋3和盲孔4，所述沉台1和盲孔4之间通过开设凹入的根部避位2过渡连接，所述根部避位2设置在沉台1的内侧，所述沉台1的外侧底部一圈设置有齿状筋3，所述根部避位2和齿状筋3之间设置有下部台阶5。

优选的，下部台阶5的底部成水平状且低于板材的下表面。

板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其包括：上模组件和下模组件，所述上模组件内从上至下依次平行弹性连接的冲头固定结构6和压料结构7，所述冲头固定结构6和压料结构7之间设置有上氮气弹簧8；

所述下模组件内设置有同轴从内到位套设的下顶杆9、凹模10和下浮升块11，所述下浮升块11顶部放置胚料，底部设置有一号下氮气弹簧12，所述下顶杆9底部设置有二号下氮气弹簧13。

优选的，胚料上包括齿状筋和储料，所述齿状筋通过打筋在板料底部形成一圈，所述储料从板料顶部鐓挤设置。

优选的，上氮气弹簧8的弹簧力大于一号下氮气弹簧12和二号下氮气弹簧13的弹簧力的总和。

优选的，冲头固定结构6包括从上至下依次平行弹性连接的上模座、上垫板、上固定板成为随压力机能够及时运动的上半段，所述上模座靠近上垫板的一侧固定安装有冲头14，所述冲头14穿设过下方的压料结构7；

所述压料结构7包括从上至下固定的卸料垫板和卸料板成为缓冲段，所述卸料板内通过护套定位块15安装有冲头护套16，所述冲头护套16内设置有穿设过冲头14的贯穿的通孔。

优选的，下模组件内还设置有刚性限位17，所述刚性限位17设置在下模组件顶部的四周。

板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产工艺，其包括以下步骤：

步骤1：打筋：

对金属板料进行打筋，在盲孔结构的周围打出一圈齿状筋；

步骤2：鐓挤储料

利用材料的流动性，将板材上侧的材料向下鐓挤，使材料向厚度方向流动；

步骤3：鐓挤成型

步骤3.1：初始位置

模具呈分开状态，经过步骤1和2加工后的胚料放置在下模组件的下浮升块上；

步骤3.2：模具下行压料

模具下行，上模组件的冲头护套和护套定位块下表面与胚料接触，此时胚料在上下模之间处于夹紧状态；

步骤3.3：继续下行压缩下浮升块，下顶杆提供预压力

由于上氮气弹簧力远大于下方氮气弹簧力的总和，上模继续下行过程中压缩下浮升块下方的弹簧向下运动，在下浮升块下侧行程还有0.3mm时胚料底部与下顶杆接触，并压缩下顶杆下方的氮气弹簧下行，过程中下浮升块下侧行程还有0.1mm时胚料与凹模接触并继续下行，形成最终产品底部安装面的工艺避位，卸料板组件到达下死点位置，过程中所有成型工序均由上模氮气弹簧提供作用力完成成型；

步骤3.4：继续下行冲头接触零件

模具继续下行，下行过程中上模组件的上氮气弹簧压缩，冲头接触胚料上表面；

步骤3.5：继续下行冲头挤压材料，下顶杆提供反向支撑力被动下行，模具合死下行运动结束

此时胚料在护套定位块、冲头护套、下浮升板中间，随着上模组件下行，上氮气弹簧压缩，胚料受到的压应力不断增加，继续下行过程中冲头对胚料进行挤压

步骤3.6：模具上行，冲头脱出零件；

步骤3.7：模具上行，卸料板行程复位；

步骤3.8：模具上行，下浮升板复位，盲孔结构在下浮升板和顶杆作用下脱出凹模；

步骤3.9：模具上行，结构成型完成。

优选的，在步骤3.3中，下浮升块下侧行程还有0.3mm时，下浮升块向胚料提供向上的压力，当冲头继续下行挤压胚料时，周圈齿状筋和下顶杆的作用下胚料沿着凹模型腔向下流动。

优选的，金属材料采用铝质或铜质或钢质作为原材料，采用铝质或铜质作为原材料，所述盲孔内壁螺纹通过自攻螺丝挤压产生同时进行紧固安装；采用钢质作为原材料，所述盲孔内壁螺纹通过挤压攻丝工艺形成再进行紧固连接。

本发明的有益效果：

(1)关于盲孔结构：采用冲压成型工艺，利用材料的流动性在铝质、铜质、钢质平板厚度方向上制备用于自攻螺丝使用的盲孔，此盲孔可以用于自攻螺丝的紧固，且由于此孔为盲孔且经过攻丝后仍然能够保证盲孔的密封性；

(2)关于盲孔结构：可以用于电子产品，特别是汽车电子ECU等控制组件的壳体紧固结构；

(3)关于盲孔结构：采用此种结构的壳体螺纹部分的密封性得到很大改善，避免了采用常规翻孔成型的螺纹通孔的气密性不良的风险，减少了辅助密封件的使用，减少了成本；

(4)关于生产模具及工艺：可以通过冲压成型工艺经过数步工序连续冲压完成，生产成本低，生产效率高；

(5)关于生产模具及工艺：满足大批量、高品质、稳定生产的要求。

附图说明

图1为本发明中关于胚料的结构图；

图2为本发明中关于盲孔结构的结构图；

图3为本发明中关于紧固安装的结构图；

图4为本发明中关于模具的步骤3.1的结构图；

图5为本发明中关于模具的步骤3.2的结构图；

图6为本发明中关于模具的步骤3.3的结构图；

图7为本发明中关于模具的步骤3.4的结构图；

图8为本发明中关于模具的步骤3.5的结构图；

图9为本发明中关于模具的步骤3.6的结构图；

图10为本发明中关于模具的步骤3.7的结构图；

图11为本发明中关于模具的步骤3.8的结构图；

图12为本发明中关于模具的步骤3.9的结构图；

图中，

1、沉台；2、根部避位；3、齿状筋；4、盲孔；5、下部台阶；6、冲头固定结构；7、压料结构；8、上氮气弹簧；9、下顶杆；10、凹模；11、下浮升块；12、一号下氮气弹簧；13、二号下氮气弹簧；14、冲头；15、护套定位块；16、冲头护套；17、刚性限位。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

关于板料成型制备的螺丝盲孔结构

如图2所示可知，在本发明中关于板料成型制备的螺丝盲孔结构，其包括：沉台1、凹入的根部避位2、齿状筋3和盲孔4，所述沉台1和盲孔4之间通过开设凹入的根部避位2过渡连接，所述根部避位2设置在沉台1的内侧，所述沉台1的外侧底部一圈设置有齿状筋3，所述根部避位2和齿状筋3之间设置有下部台阶5；

其中，沉台：用于向下补充材料鐓挤时产生，沉台部分的材料在成型过程中向厚度方向移动形成盲孔侧壁部分；

齿圈：当上方材料在被向下鐓挤过程中材料会分别向材料的厚度方向和垂直于厚度方向运动，如果向垂直与厚度方向运动的材料太多则盲孔的壁厚和高度就会降低，齿圈特征的目的在于给侧向运动的材料一个流动阻力，减少材料的侧向运动，使盲孔的高度和壁厚尺寸更饱满更稳定；

根部避位：当下部台阶作为装配面时用于装配避位；

盲孔：此盲孔由冲头直接成型，尺寸精度高，并经过成型硬化处理，强度高。

在本实施中优选的，下部台阶5的底部成水平状且低于板材的下表面。

设置上述结构的下部台阶，可以用于下表面装配，在材料成型过程中可首先产生此台阶，由于此台阶低于板材下表面配合齿圈的作用可以增大侧向材料流动的阻力。

关于板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具

如图4-12所示可知，在本发明中关于板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其包括：上模组件和下模组件，所述上模组件内从上至下依次平行弹性连接的冲头固定结构6和压料结构7，所述冲头固定结构6和压料结构7之间设置有上氮气弹簧8；

所述下模组件内设置有同轴从内到位套设的下顶杆9、凹模10和下浮升块11，所述下浮升块11顶部放置胚料，底部设置有一号下氮气弹簧12，所述下顶杆9底部设置有二号下氮气弹簧13。

在本实施中优选的，胚料上包括齿状筋和储料，所述齿状筋通过打筋在板料底部形成一圈，所述储料从板料顶部鐓挤设置。

在本实施中优选的，上氮气弹簧8的弹簧力大于一号下氮气弹簧12和二号下氮气弹簧13的弹簧力的总和。

在本实施中优选的，冲头固定结构6包括从上至下依次平行弹性连接的上模座、上垫板、上固定板成为随压力机能够及时运动的上半段，所述上模座靠近上垫板的一侧固定安装有冲头14，所述冲头14穿设过下方的压料结构7；

所述压料结构7包括从上至下固定的卸料垫板和卸料板成为缓冲段，所述卸料板内通过护套定位块15安装有冲头护套16，所述冲头护套16内设置有穿设过冲头14的贯穿的通孔。

设置上述结构，同时起到快速定位冲头和安装冲头护套的作用，高效便捷。

在本实施中优选的，下模组件内还设置有刚性限位17，所述刚性限位17设置在下模组件顶部的四周。

设置上述结构，可以起到防止上模组件下行过度的情况发生，起到保护作用。

关于板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产工艺

如图1-12所示可知，在本发明中关于板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产工艺，其包括以下步骤：

步骤1：打筋：

对金属板料进行打筋，在盲孔结构的周围打出一圈齿状筋；

步骤2：鐓挤储料

利用材料的流动性，将板材上侧的材料向下鐓挤，使材料向厚度方向流动；

步骤3：鐓挤成型

步骤3.1：初始位置

模具呈分开状态，经过步骤1和2加工后的胚料放置在下模组件的下浮升块上；

步骤3.2：模具下行压料

模具下行，上模组件的冲头护套和护套定位块下表面与胚料接触，此时胚料在上下模之间处于夹紧状态；

步骤3.3：继续下行压缩下浮升块，下顶杆提供预压力

由于上氮气弹簧力远大于下方氮气弹簧力的总和，上模继续下行过程中压缩下浮升块下方的弹簧向下运动，在下浮升块下侧行程还有0.3mm时胚料底部与下顶杆接触，并压缩下顶杆下方的氮气弹簧下行，过程中下浮升块下侧行程还有0.1mm时胚料与凹模接触并继续下行，形成最终产品底部安装面的工艺避位，卸料板组件到达下死点位置，过程中所有成型工序均由上模氮气弹簧提供作用力完成成型；

步骤3.4：继续下行冲头接触零件

模具继续下行，下行过程中上模组件的上氮气弹簧压缩，冲头接触胚料上表面；

步骤3.5：继续下行冲头挤压材料，下顶杆提供反向支撑力被动下行，模具合死下行运动结束

此时胚料在护套定位块、冲头护套、下浮升板中间，随着上模组件下行，上氮气弹簧压缩，胚料受到的压应力不断增加，继续下行过程中冲头对胚料进行挤压

步骤3.6：模具上行，冲头脱出零件；

步骤3.7：模具上行，卸料板行程复位；

步骤3.8：模具上行，下浮升板复位，盲孔结构在下浮升板和顶杆作用下脱出凹模；

步骤3.9：模具上行，结构成型完成。

在本实施中优选的，在步骤3.3中，下浮升块下侧行程还有0.3mm时，下浮升块向胚料提供向上的压力，当冲头继续下行挤压胚料时，周圈齿状筋和下顶杆的作用下胚料沿着凹模型腔向下流动。

设置周圈齿状筋和下顶杆的结构是因为，如果冲头继续下行过程，如果此时胚料仅受到向下的单向的拉应力就很容易破裂，所以在第3.3工序中浮升板在行程还有0.3mm位置提供向上的压力以及周圈的齿状筋是挤压成型的关键；

当上方材料在被向下鐓挤过程中材料会分别向材料的厚度方向和垂直于厚度方向运动，如果向垂直与厚度方向运动的材料太多则盲孔的壁厚和高度就会降低，齿圈特征的目的在于给侧向运动的材料一个流动阻力，减少材料的侧向运动，使盲孔的高度和壁厚尺寸更饱满更稳定；

当冲头继续下行时挤压胚料，但在周圈齿状筋和顶杆的作用下材料只能沿着凹模型腔向下流动，挤压产生的压应力和顶杆向上提供的压应力有效改善成型过程中应力的分布，抵消了单一拉应力带来的开裂风险，此工艺与精冲的静水压工艺类似。

在本实施中优选的，金属材料采用铝质或铜质或钢质作为原材料，采用铝质或铜质作为原材料，所述盲孔内壁螺纹通过自攻螺丝挤压产生同时进行紧固安装；采用钢质作为原材料，所述盲孔内壁螺纹通过挤压攻丝工艺形成再进行紧固连接。

设置上述结构，如采用钢材作为原材料采用挤压攻丝工艺形成螺纹特征再进行紧固连接，如采用铝或者铜作为原材料可直接经过自攻螺丝挤压产生螺纹同时实现紧固安装。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.板料成型制备的螺丝盲孔结构，其特征在于，包括沉台(1)、凹入的根部避位(2)、齿状筋(3)和盲孔(4)，所述沉台(1)和盲孔(4)之间通过开设凹入的根部避位(2)过渡连接，所述根部避位(2)设置在沉台(1)的内侧，所述沉台(1)的外侧底部一圈设置有齿状筋(3)，所述根部避位(2)和齿状筋(3)之间设置有下部台阶(5)。

2.根据权利要求1所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构，其特征在于：所述下部台阶(5)的底部成水平状且低于板材的下表面。

3.板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其特征在于：包括上模组件和下模组件，所述上模组件内从上至下依次平行弹性连接的冲头固定结构(6)和压料结构(7)，所述冲头固定结构(6)和压料结构(7)之间设置有上氮气弹簧(8)；

所述下模组件内设置有同轴从内到位套设的下顶杆(9)、凹模(10)和下浮升块(11)，所述下浮升块(11)顶部放置胚料，底部设置有一号下氮气弹簧(12)，所述下顶杆(9)底部设置有二号下氮气弹簧(13)。

4.根据权利要求3所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其特征在于：所述胚料上包括齿状筋和储料，所述齿状筋通过打筋在板料底部形成一圈，所述储料从板料顶部鐓挤设置。

5.根据权利要求4所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其特征在于：所述上氮气弹簧(8)的弹簧力大于一号下氮气弹簧(12)和二号下氮气弹簧(13)的弹簧力的总和。

6.根据权利要求5所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其特征在于：所述冲头固定结构(6)包括从上至下依次平行弹性连接的上模座、上垫板、上固定板成为随压力机能够及时运动的上半段，所述上模座靠近上垫板的一侧固定安装有冲头(14)，所述冲头(14)穿设过下方的压料结构(7)；

所述压料结构(7)包括从上至下固定的卸料垫板和卸料板成为缓冲段，所述卸料板内通过护套定位块(15)安装有冲头护套(16)，所述冲头护套(16)内设置有穿设过冲头(14)的贯穿的通孔。

7.根据权利要求6所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产模具，其特征在于：所述下模组件内还设置有刚性限位(17)，所述刚性限位(17)设置在下模组件顶部的四周。

8.板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：打筋：

对金属板料进行打筋，在盲孔结构的周围打出一圈齿状筋；

步骤2：鐓挤储料

利用材料的流动性，将板材上侧的材料向下鐓挤，使材料向厚度方向流动；

步骤3：鐓挤成型

步骤3.1：初始位置

模具呈分开状态，经过步骤1和2加工后的胚料放置在下模组件的下浮升块上；

步骤3.2：模具下行压料

模具下行，上模组件的冲头护套和护套定位块下表面与胚料接触，此时胚料在上下模之间处于夹紧状态；

步骤3.3：继续下行压缩下浮升块，下顶杆提供预压力

由于上氮气弹簧力远大于下方氮气弹簧力的总和，上模继续下行过程中压缩下浮升块下方的弹簧向下运动，在下浮升块下侧行程还有0.3mm时胚料底部与下顶杆接触，并压缩下顶杆下方的氮气弹簧下行，过程中下浮升块下侧行程还有0.1mm时胚料与凹模接触并继续下行，形成最终产品底部安装面的工艺避位，卸料板组件到达下死点位置，过程中所有成型工序均由上模氮气弹簧提供作用力完成成型；

步骤3.4：继续下行冲头接触零件

模具继续下行，下行过程中上模组件的上氮气弹簧压缩，冲头接触胚料上表面；

步骤3.5：继续下行冲头挤压材料，下顶杆提供反向支撑力被动下行，模具合死下行运动结束

此时胚料在护套定位块、冲头护套、下浮升板中间，随着上模组件下行，上氮气弹簧压缩，胚料受到的压应力不断增加，继续下行过程中冲头对胚料进行挤压

步骤3.6：模具上行，冲头脱出零件；

步骤3.7：模具上行，卸料板行程复位；

步骤3.8：模具上行，下浮升板复位，盲孔结构在下浮升板和顶杆作用下脱出凹模；

步骤3.9：模具上行，结构成型完成。

9.根据权利要求8所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产工艺，其特征在于：在所述步骤3.3中，下浮升块下侧行程还有0.3mm时，下浮升块向胚料提供向上的压力，当冲头继续下行挤压胚料时，周圈齿状筋和下顶杆的作用下胚料沿着凹模型腔向下流动。

10.根据权利要求9所述的板料成型制备的螺丝盲孔结构的生产工艺，其特征在于：所述金属材料采用铝质或铜质或钢质作为原材料，采用铝质或铜质作为原材料，所述盲孔内壁螺纹通过自攻螺丝挤压产生同时进行紧固安装；采用钢质作为原材料，所述盲孔内壁螺纹通过挤压攻丝工艺形成再进行紧固连接。

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