CN116078964A - 一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，包括下料‑一次预变形‑二次预变形‑缩挤‑螺帽成型‑单缩径共六步，通过一次预变形将坯料端头加工成锥形台体，二次预变形将端头加工成球面圆柱，然后再进行缩挤和螺帽成型，最后进行螺杆成型。上述方式与传统工艺相比，螺帽成型于螺杆成型分开进行，显著降低模具的外部整体受力和内部应力集中，从而降低了对模具材料和结构的要求，有效提高了模具的使用寿命，减少了工作过程中的涨模风险，节约了生产成本。

Description

一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺
技术领域
本发明涉及紧固件生产领域，特别是涉及一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺。
背景技术
短半牙法兰面六角螺栓的生产一直是困扰紧固件生产企业的难题，传统短半牙法兰面六角螺栓的生产工艺为四工位冷镦成型工艺，包括头部锥形台体冲压成形-头部圆柱体冲压成形-缩六角-螺帽和螺杆一体成型，其中最后一步中螺帽成型与螺杆变径成型在一套模具中同时进行，因此模具整体受力较大，内部积累应力较多，容易出现不可逆的形变损伤，影响使用效果和寿命，甚至经常会出现冷镦模具涨裂的问题，严重影响产品质量，而且提高了生产成本。目前生产企业传统的解决方法是对现有模具进行改进，提高高模具的精度、减小模具工位之间的过模间隙、增加模具的预紧力、增加模具的排气孔、增加线材表面的润滑、降低线材的硬度等办法，但这些方法都无法从根本上解决模具胀裂的问题，而且排气孔的增加还会进一步影响模具结构，因此需要从工艺上考虑如何通过工艺的整体优化提高产品质量，增加模具使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，能够降低对模具的要求，提高模具使用寿命，提高产品质量。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述短半牙法兰面六角螺栓成型工艺包括以下内容：
第一步 下料：根据螺栓规格来选择对应直径的盘料进行切割制成坯料；
第二步 一次预变形：按照加工要求，使用锥形打头模具对坯料的端头进行冲压，将端头端面预加工成锥形台体，于此同时对坯料料杆进行一次镦粗；
第三步 二次预变形：按照加工要求，通过光冲打球模具对坯料的头部继续冲压，形成头部圆柱体，并且通过镦挤将所述圆柱体的端面挤压成球面，与此同时对坯料料杆进行二次镦粗；
第四步 缩挤：根据加工要求，使用缩挤模具将坯料头部圆柱体的上部缩挤成六角柱体，所述头部圆柱体余下部分与所述六角柱体之间形成锥形过渡斜面，缩挤的同时对对坯料料杆进行三次镦粗；
第五步 成型：根据加工要求，使用冲压模具对六角柱体和头部圆柱体下部分同时冲压，将头部圆柱体余下部分挤压成型法兰面的同时对六角柱体的顶面进行修正，于此同时对坯料料杆进行四次镦粗，并在料杆底末端镦挤出倒角；
第六步 缩径：根据加工要求将第四步得到的半成品坯料加入专用的单缩径模具中镦挤得到成品短半牙法兰面六角螺栓。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一步中选取的盘料直径小于所述短半牙法兰面六角螺栓成品光杆部直径大于所述短半牙法兰面六角螺栓成品的螺纹部直径。
在本发明一个较佳实施例中，所述坯料料杆的直径经过一次镦粗和二次镦粗时总变形量不大于0.05mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述坯料料杆的直径在三次镦粗和四次镦粗时的变形量都不超过0.03mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述单缩径模具包括上模和下模，冷镦时所述上模与下模不直接接触；所述上模包括上模套和上模芯，所述上模套套设在上模芯外侧，所述上模芯内设置与待加工的工件的螺帽轮廓相匹配的螺帽腔，所述螺帽腔的高度大于工件螺帽高度，所述螺帽腔开口处设置与所述待加工工件轮廓相匹配的法兰推挤面；所述下模包括下模套和下模芯，所述下模套套设在下模芯的外侧，所述下模芯中间设置成型腔，所述成型腔内设置缩径节，所述缩径节将所述成型腔分割为上方的螺杆引导区和下方的螺杆成型区。所述上模底面于下模顶面在镦挤时的最小距离为0.5~0.9mm。所述上模芯的上表面与上模套之间安装有合金垫圈。
本发明的有益效果是：本发明通过工艺优化，将传统的短半牙法兰面六角螺栓成型模具的成型工艺四工位冷镦成型法的最后一步的一次成型分解成螺帽与法兰成型和料杆缩径两步，变成五工位冷镦成型法，从受力分析上来说，每一工位所受的吨位力降低了许多，特别是最后两步的工位的单次成型受力经实测与传统的一次成型的工位相比降低了30%以上，模具内部应力显著下降，对最后两个工位所用的模具的材料和结构强度的要求也显著降低，不但有效减少了冷镦模具涨裂的风险，而且提高了模具的使用寿命，节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例中的螺栓分步成型示意图；
图2是本发明缩径工序使用的单缩径模具结构示意图；
附图中各部件的标记如下：
1.工件、2、上模、3.下模；
201.上模套、202.上模芯、203.合金垫圈、204.螺帽腔；
301.下模套、302.下模芯、303.缩径节、304.引导区、305.成型区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例内容包括：
一种的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，所述短半牙法兰面六角螺栓的成型方法包括以下内容：
第一步 下料：根据螺栓规格来选择对应直径的盘料进行切割制成坯料；
第二步 一次预变形：按照加工要求，使用锥形打头模具对坯料的端头进行冲压，将端头端面预加工成锥形台体，于此同时对坯料料杆进行一次镦粗；
第三步 二次预变形：按照加工要求，通过光冲打球模具对坯料的头部继续冲压，形成头部圆柱体，并且通过镦挤将所述圆柱体的端面挤压成球面，与此同时对坯料料杆进行二次镦粗；
第四步 缩挤：根据加工要求，使用缩挤模具将坯料头部圆柱体的上部缩挤成六角柱体，所述头部圆柱体余下部分与所述六角柱体之间形成锥形过渡斜面，缩挤的同时对对坯料料杆进行镦粗；
第五步 成型：根据加工要求，使用冲压模具对六角柱体和头部圆柱体下部分同时冲压，将头部圆柱体余下部分挤压成型法兰面的同时对六角柱体的顶面进行修正，于此同时对坯料料杆进行镦粗，并在料杆底末端镦挤出倒角；
第六步 缩径：根据加工要求将第四步得到的半成品坯料加入专用的单缩径模具中镦挤得到成品短半牙法兰面六角螺栓。
上述工艺步骤中短半牙法兰面六角螺栓从坯料到最终成型共经过5次镦挤加工。其中第一步下料时根据螺栓的规格选取直径介于螺栓的光杆区直径和螺纹区直径之间的盘料切割制成坯料，以降低后续加工难度。
按照上述工艺方法，对于光杆区 直径为6mm，螺纹区直径为5.24mm的短半牙法兰面六角螺栓，在第一步下料中选取直径为5.8mm的盘料下料，在第二步第一次镦粗时坯料直径变形量选取为0.01mm，第二次镦粗时坯料直径变形量一般选取为0.03mm，所述第三步中镦粗时坯料料杆直径变形量选取为0.02mm，所述第四步中镦粗时坯料料杆直径变形量也选取为0.02mm，其最终直径经过四次镦粗可以达到5.88mm，最后经过缩径即可达到工艺要求的5.24mm。这种加工方式整体变形量较小，可以在保证螺栓成品杆部最终强度的同时尽可能的降低最后变径工序时的工作压力，从而提升模具的使用寿命。
附图2为基于上述工艺优化重新设计的专用单缩径模具结构示意图，所述单缩径模具包括上2和下模3，冷镦时所述上模2与下模3不直接接触，所述上模2底面于下模3顶面在镦挤时的最小距离为0.5~0.9mm；所述上模2包括上模套201和上模芯202，所述上模套201套设在上模芯202外侧，所述上模芯202的上表面与上模套201之间安装有合金垫圈203。所述上模芯202内设置与待加工的工件1的螺帽轮廓相匹配的螺帽腔204，所述螺帽腔204的高度大于工件1螺帽高度，所述螺帽腔204开口处设置与所述待加工工件1轮廓相匹配的法兰推挤面；所述下模3包括下模套301和下模芯302，所述下模套301套设在下模芯302的外侧，所述下模芯302中间设置成型腔，所述成型腔内设置缩径节303，所述缩径节303将所述成型腔分割为上方的螺杆引导区304和下方的螺杆成型区305。
由于螺帽成型于缩径分成两步，所以可以将专用的单缩径模设计成上述分体式的上下两部分，这样在上模2向下挤压缩径的过程中，中间自然出现的气隙解决了传统模具中的排气问题即不会象排气孔一样影响结构强度，也不会出现气孔堵塞，有效提高了模具的耐用性。而且由于分步工艺的设计，整体受力与传统相比较小，单缩径时整体受力降低30%左右，所以镦挤时可以通过法兰挤压面进行整体挤压，工件1放入时支撑面不与模具顶面直接接触，减少了模具的应力集中点，从而解决了应力集中对模具内部结构的破坏，进一步降低模具涨裂的风险。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述短半牙法兰面六角螺栓成型工艺包括以下内容：
第一步 下料：根据螺栓规格来选择对应直径的盘料进行切割制成坯料；
第二步 一次预变形：按照加工要求，使用锥形打头模具对坯料的端头进行冲压，将端头端面预加工成锥形台体，于此同时对坯料料杆进行一次镦粗；
第三步 二次预变形：按照加工要求，通过光冲打球模具对坯料的头部继续冲压，形成头部圆柱体，并且通过镦挤将所述圆柱体的端面挤压成球面，与此同时对坯料料杆进行二次镦粗；
第四步 缩挤：根据加工要求，使用缩挤模具将坯料头部圆柱体的上部缩挤成六角柱体，所述头部圆柱体余下部分与所述六角柱体之间形成锥形过渡斜面，缩挤的同时对对坯料料杆进行三次镦粗；
第五步 成型：根据加工要求，使用冲压模具对六角柱体和头部圆柱体下部分同时冲压，将头部圆柱体余下部分挤压成型法兰面的同时对六角柱体的顶面进行修正，于此同时对坯料料杆进行四次镦粗，并在料杆底末端镦挤出倒角；
第五步 缩径：根据加工要求将第四步得到的半成品坯料加入专用的单缩径模具中镦挤得到成品短半牙法兰面六角螺栓。
2.根据权利要求1所述的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述第一步中选取的盘料直径小于所述短半牙法兰面六角螺栓成品光杆部直径大于所述短半牙法兰面六角螺栓成品的螺纹部直径。
3.根据权利要求2所述的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述坯料料杆的直径经过一次镦粗和二次镦粗时总变形量不大于0.05mm。
4.根据权利要求1所述的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述坯料料杆的直径在三次镦粗和四次镦粗时的变形量都不超过0.03mm。
5.根据权利要求1所述的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述单缩径模具包括上模和下模，冷镦时所述上模与下模不直接接触；
所述上模包括上模套和上模芯，所述上模套套设在上模芯外侧，所述上模芯内设置与待加工的工件的螺帽轮廓相匹配的螺帽腔，所述螺帽腔的高度大于工件螺帽高度，所述螺帽腔开口处设置与所述待加工工件轮廓相匹配的法兰推挤面；所述下模包括下模套和下模芯，所述下模套套设在下模芯的外侧，所述下模芯中间设置成型腔，所述成型腔内设置缩径节，所述缩径节将所述成型腔分割为上方的螺杆引导区和下方的螺杆成型区。
6.根据权利要求5所述的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述上模底面于下模顶面在镦挤时的最小距离为0.5~0.9mm。
7.根据权利要求5所述的短半牙法兰面六角螺栓成型工艺，其特征在于，所述上模芯的上表面与上模套之间安装有合金垫圈。
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