CN210877356U - 一种内六角螺钉的冷镦加工模具 - Google Patents

Abstract

一种内六角螺钉的冷镦加工模具，旨在解决现有技术中通过两个冷镦模具加工内六角螺钉时，单个冷镦工序中冷镦变形较大，金属基于加工硬化作用产生的变形抗力较大，进而导致加工出的内六角螺钉精度较低的技术问题。本实用新型包括用以固定坯料的夹具，所述夹具可在第一工位阴模、第二工位阴模和第三工位阳模之间移动，第一工位阴模包括初冲，位于初冲一端的初冲槽中设有初冲芯，初冲芯上设有对坯料进行第一次预成型的粗镦腔；第二工位阴模包括精冲，位于精冲一端的精冲槽中设有精冲芯，精冲芯上设有对坯料进行第二次预成型的精镦腔；第三工位阳模包括成型冲，位于成型冲一端的成型槽中设有成型冲芯，成型冲芯上设有对坯料进行终镦的成型凸台。

Description

一种内六角螺钉的冷镦加工模具

技术领域

本实用新型涉及螺钉加工技术领域，特别是涉及一种内六角螺钉的冷镦加工模具。

背景技术

航空航天领域中会使用到一种内六角螺钉紧固件产品，这种产品头部是圆的，中间是凹进去的六边形槽，由于材料特殊和规格结构要求过高，这种内六角螺钉的加工难度很高。

申请号为CN 201220417482.7的中国专利公开了一种专用圆柱头内六角螺钉内六角挤压模，包括模体和下模座，模体上设有模柄，模体内部有圆孔内腔，所述模体的模柄端设有一打杆，模体内腔设有内六角凸模，内六角凸模通过设置在模体侧面的螺钉孔中的螺钉与模体连接；所述下模座顶部设有一凸台。

上述专利使用挤压模加工六角螺钉的螺钉头，加工出来的内六角螺钉的产品尺寸和精度要求都得到了保证；但是，上述专利选用的挤压模加工方式对内六角凸模的强度要求较高，加工成本较高。

冷镦工艺属于无切削金属压力加工工艺之一。它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。冷镦工艺最适于用来生产螺栓、螺钉、螺母、铆钉、销钉等标准紧固件。目前常用的冷镦加工工艺加工内六角螺钉的螺钉头时，通常通过初镦和终镦两道加工工序完成，这样的加工工序虽然可以节省加工时间，提高加工效率；但是通过初镦到终墩两道工序在平面材料上加工出内六角沉孔的过程中，每道加工工序中材料的塑形变形较大，基于金属产生的加工硬化作用，冷镦变形程度越大，变形抗力也将越大，这就使得现有的两道冷镦加工工序加工出的内六角螺钉精度较低。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术中通过两个冷镦模具加工内六角螺钉时，单个冷镦工序中冷镦变形较大，金属基于加工硬化作用产生的变形抗力较大，进而导致加工出的内六角螺钉精度较低的技术问题，提供一种内六角螺钉的冷镦加工模具，所述模具包括第一工位模具、第二工位模具和第三工位模具，通过第一次预成型、第二次预成型和终墩三次冷镦加工生产内六角螺钉，每次冷镦加工过程中材料的冷镦变形较小，材料的变形抗力较低，因而每次冷镦加工过程中材料均可塑形变形到位，最终加工出的内六角螺钉精度较高。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种内六角螺钉的冷镦加工模具，包括用以固定坯料的夹具，所述夹具可在第一工位阴模、第二工位阴模和第三工位阳模之间移动，第一工位阴模包括初冲，位于初冲一端的初冲槽中设有初冲芯，初冲芯靠近初冲槽的槽口的一端设有对坯料进行第一次预成型的粗镦腔；第二工位阴模包括精冲，位于精冲一端的精冲槽中设有精冲芯，精冲芯靠近精冲槽的槽口的一端设有对坯料进行第二次预成型的精镦腔；第三工位阳模包括成型冲，位于成型冲一端的成型槽中设有成型冲芯，成型冲芯靠近成型槽的槽口的一端设有对坯料进行终镦的成型凸台。

传统的内六角螺钉生产加工过程中，采用两个冷镦模具加工螺钉头部的内六角沉孔，由于冷镦过程只有两次，因此每次冷镦过程中材料的冷镦变形较大，基于金属材料的加工硬化作用所产生的较大的变形抗力，每一冷镦工序中，金属材料无法按照预定精度塑形变形到位，进而导致加工出的内六角螺钉孔的精度较低。本实用新型中，采用三段冷镦工序加工内六角螺钉孔，具体的，冷镦模具包括第一工位阴模、第二工位阴模和第三工位阳模，第一工位阴模对坯料进行初冲加工，粗镦腔将坯料加工至与粗镦腔形状一致；第二工位阴模对经第一工位阴模加工后的坯料进行精镦加工，坯料在加工过程中发生塑形变形的同时硬化加强，坯料的强度得以提升，同时第二工位阴模的精镦腔在坯料上形成定位槽，为防止坯料因加工硬化而产生裂纹，可在第三工位阳模开始终墩加工之前对坯料进行退货处理；第三工位阳模对坯料进行内六角沉孔加工。本实用新型的冷镦模具对内六角螺钉头的加工分三道工序依次进行，单次冷镦过程中所需要的冷镦变形较小，材料因加工硬化作用所产生的变形抗力较低，因而每次冷镦加工过程中材料均可塑形变形到位，最终加工出的内六角螺钉精度较高。

作为优选，初冲的截面上靠近初冲槽的一端设有沿初冲轴向对称分布的倒角，初冲槽的截面呈矩形状且初冲芯贴紧固定在初冲槽中，粗镦腔包括第一粗镦腔和第二粗镦腔，第二粗镦腔和位于初冲上远离初冲槽一端的用以排气的第一排气槽贯通。

由于初冲芯和初冲槽是两个分立的构件固定连接，在粗镦过程中，初冲芯与坯料接触后，初冲芯在惯性作用下瞬间贴紧初冲槽的内底面，初冲芯与初冲槽之间的气体瞬时挤压，这一高速压缩气体对初冲芯施加较大压力，进而可能导致初冲芯上产生裂纹；本实用新型中，粗镦腔包括第一粗镦腔和第二粗镦腔，第二粗镦腔和位于初冲上远离初冲槽一端的用以排气的第一排气槽贯通，压缩气体经第一排气槽排出，进而防止初冲芯上产生裂纹。

作为优选，截面呈等腰梯形状的第一粗镦腔包括大端和小端，大端和初冲槽的槽口平齐，小端和截面呈矩形的第二粗镦腔的一端贯通相连，第二粗镦腔的长度方向与初冲的轴向一致。

上述技术方案对粗镦腔的形状进行了限定；粗镦的主要目的有两个，其一是对坯料进行整型，将其加工至与螺钉头的轮廓大致相同，由于冷镦加工是基于金属材料的塑形变形进行，因此上述过程中需要为后续两道工序留下充足的加工裕量，具体的，这一加工裕量通过截面呈矩形的第二粗镦腔来提供；其二是对坯料进行初步加工硬化，为便于冷镦加工的进行，选用的金属材料通常为高塑形、低强度，但这一特点对螺钉的耐久性不利，初冲迫使坯料产生塑形变形的同时小幅度地提升了坯料的硬度，对材料性能起到了二次改善作用。

作为优选，精冲的截面上靠近精冲槽的一端设有沿精冲轴向对称分布的倒角，精冲槽的截面呈矩形状且精冲芯贴紧固定在精冲槽中，精冲上设有与精冲同轴的用以排气的第二排气槽，第二排气槽远离精冲槽的一端贯通精冲，第二排气槽的另一端与精冲槽的内底面贯通相连。

第二排气槽的作用与第一排气槽相同，排出精镦过程中的压缩气体，防止精冲芯上产生裂纹。

作为优选，精镦腔包括平面端和曲面端，自平面端到曲面端精镦腔的宽度逐渐减小且平面端和曲面端通过外凸弧面平滑连接，平面端与精冲槽的槽口平齐，曲面端包括自曲面端向平面端外凸的精镦圆台，精镦圆台的下底远离平面端。

精镦的目的与初冲大致相同，不同点在于，精镦腔包括平面端和曲面端，曲面端包括自曲面端向平面端外凸的精镦圆台，精镦圆台的下底远离平面端；坯料经精镦加工后，坯料上产生一内凹的圆台槽，从而为第三阳模加工打下定位基础。

作为优选，成型冲的截面上靠近成型槽的一端设有沿成型冲轴向对称分布的倒角，成型槽的截面呈矩形状且成型冲芯贴紧固定在成型槽中，成型冲上设有与成型冲同轴的用以排气的第三排气槽，第三排气槽远离成型槽的一端贯通成型冲，第三排气槽的另一端与成型槽的内底面贯通相连。

第三排气槽的作用与第一排气槽相同，排出终镦过程中的压缩气体，防止成型芯上产生裂纹。

作为优选，为正六棱柱状的成型凸台与成型冲共轴，成型凸台的外接圆直径与精镦圆台的下底直径一致，成型凸台的一端与成型冲芯固定连接，成型凸台与成型冲芯的连接面与成型槽的槽口平齐。

上述技术方案对成型凸台进行了限定，具体的，正六棱柱状的成型凸台与成型冲共轴，成型凸台的外接圆直径与精镦圆台的下底直径一致，成型凸台的一端与成型冲芯固定连接，成型凸台与成型冲芯的连接面与成型槽的槽口平齐。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：（1）通过三次冷镦加工内六角螺钉，每次冷镦加工过程中材料的冷镦变形较小，材料的变形抗力较低，因而每次冷镦加工过程中材料均可塑形变形到位，最终加工出的内六角螺钉精度较高；（2）排气槽将冷镦过程中产生的高速压缩气体排出，有效防止模具产生裂纹。

附图说明

图1是本实用新型中第一工位阴模的结构示意图。

图2是本实用新型中第二工位阴模的结构示意图。

图3是本实用新型中第三工位阳模的实施例1的结构示意图。

图4是本实用新型中第三工位阳模的实施例2的结构示意图。

图5是本实用新型中夹具的结构示意图。

图中：

1、坯料，2、夹具，3、初冲，31、初冲槽，32、初冲芯，33、粗镦腔，331、第一粗镦腔，3311、大端，3312、小端，332、第二粗镦腔，34、第一排气槽，4、精冲，41、精冲槽，42、精冲芯，43、精镦腔，431、平面端，432、曲面端，4321、精镦圆台，433、外凸弧面，44、第二排气槽，5、成型冲，51、成型槽，52、成型冲芯，521、安装槽，53、成型凸台，54、第三排气槽。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上“、“下”、“前”、“后“、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如图1至图5所示，一种内六角螺钉的冷镦加工模具，包括用以固定坯料1的夹具2，所述夹具可在第一工位阴模、第二工位阴模和第三工位阳模之间移动，第一工位阴模包括初冲3，位于初冲一端的初冲槽31中设有初冲芯32，初冲芯靠近初冲槽的槽口的一端设有对坯料进行第一次预成型的粗镦腔33；第二工位阴模包括精冲4，位于精冲一端的精冲槽41中设有精冲芯42，精冲芯靠近精冲槽的槽口的一端设有对坯料进行第二次预成型的精镦腔43；第三工位阳模包括成型冲5，位于成型冲一端的成型槽51中设有成型冲芯52，成型冲芯靠近成型槽的槽口的一端设有对坯料进行终镦的成型凸台53；初冲的截面上靠近初冲槽的一端设有沿初冲轴向对称分布的倒角，初冲槽的截面呈矩形状且初冲芯贴紧固定在初冲槽中，粗镦腔包括第一粗镦腔331和第二粗镦腔332，第二粗镦腔和位于初冲上远离初冲槽一端的用以排气的第一排气槽34贯通；截面呈等腰梯形状的第一粗镦腔包括大端3311和小端3312，大端和初冲槽的槽口平齐，小端和截面呈矩形的第二粗镦腔的一端贯通相连，第二粗镦腔的长度方向与初冲的轴向一致；精冲的截面上靠近精冲槽的一端设有沿精冲轴向对称分布的倒角，精冲槽的截面呈矩形状且精冲芯贴紧固定在精冲槽中，精冲上设有与精冲同轴的用以排气的第二排气槽44，第二排气槽远离精冲槽的一端贯通精冲，第二排气槽的另一端与精冲槽的内底面贯通相连；精镦腔包括平面端431和曲面端432，自平面端到曲面端精镦腔的宽度逐渐减小且平面端和曲面端通过外凸弧面433平滑连接，平面端与精冲槽的槽口平齐，曲面端包括自曲面端向平面端外凸的精镦圆台4321，精镦圆台的下底远离平面端；成型冲的截面上靠近成型槽的一端设有沿成型冲轴向对称分布的倒角，成型槽的截面呈矩形状且成型冲芯贴紧固定在成型槽中，成型冲上设有与成型冲同轴的用以排气的第三排气槽54，第三排气槽远离成型槽的一端贯通成型冲，第三排气槽的另一端与成型槽的内底面贯通相连；为正六棱柱状的成型凸台与成型冲共轴，成型凸台的外接圆直径与精镦圆台的下底直径一致，成型凸台的一端与成型冲芯固定连接，成型凸台与成型冲芯的连接面与成型槽的槽口平齐。

如同中所示方向，第一工位阴模的截面呈矩形状，第一工位阴模的左端设有倒角，位于第一工位阴模左端的初冲槽的槽口与第一工位阴模的左端面平齐，初冲芯固定在初冲槽中且初冲芯的左端与第一工位阴模的左端面平齐，初冲芯上设有粗镦腔，呈圆台状的第一粗镦腔的大底与初冲芯左端面平齐，第一粗镦腔的小底与圆柱状的第二粗镦腔贯通相连，第二粗镦腔与第一粗镦腔等直径，第二粗镦腔的右端贯通连接第一排气槽，第一排气槽的右端贯通第一工位阴模的右端面。

第二工位阴模的截面呈矩形状，第二工位阴模的左端设有倒角，位于第二工位阴模左端的精冲槽的槽口与第二工位阴模的左端面平齐，精冲芯固定在精冲槽中且精冲芯的左端与第二工位阴模的左端面平齐，精冲芯上设有精镦腔，精镦腔包括平面端和曲面端，自平面端到曲面端精镦腔的宽度逐渐减小且平面端和曲面端通过外凸弧面平滑连接，平面端与精冲槽的槽口平齐，曲面端包括自曲面端向平面端外凸的精镦圆台，精镦圆台的下底远离平面端。

第三工位阳模的截面呈矩形状，成型凸台凸出成型冲的左端面，成型凸台为正六棱柱，本实施例中，成型凸台的右端面与成型冲芯的左端面固定连接，成型冲芯的右端连接第三排气槽。

夹具市购可获得。

实施例2：

第三工位阳模的截面呈L型，成型冲芯的截面呈矩形状，成型冲芯上沿成型冲轴向设有安装槽521，呈六棱柱状的成型凸台安装在安装槽中，成型冲芯的右端连接第三排气槽。

Claims (7)

1.一种内六角螺钉的冷镦加工模具，包括用以固定坯料的夹具，其特征在于，所述夹具可在第一工位阴模、第二工位阴模和第三工位阳模之间移动，第一工位阴模包括初冲，位于初冲一端的初冲槽中设有初冲芯，初冲芯靠近初冲槽的槽口的一端设有对坯料进行第一次预成型的粗镦腔；第二工位阴模包括精冲，位于精冲一端的精冲槽中设有精冲芯，精冲芯靠近精冲槽的槽口的一端设有对坯料进行第二次预成型的精镦腔；第三工位阳模包括成型冲，位于成型冲一端的成型槽中设有成型冲芯，成型冲芯靠近成型槽的槽口的一端设有对坯料进行终镦的成型凸台。

2.根据权利要求1所述的一种内六角螺钉的冷镦加工模具，其特征在于，初冲的截面上靠近初冲槽的一端设有沿初冲轴向对称分布的倒角，初冲槽的截面呈矩形状且初冲芯贴紧固定在初冲槽中，粗镦腔包括第一粗镦腔和第二粗镦腔，第二粗镦腔和位于初冲上远离初冲槽一端的用以排气的第一排气槽贯通相连。

3.根据权利要求2所述的一种内六角螺钉的冷镦加工模具，其特征在于，截面呈等腰梯形状的第一粗镦腔包括大端和小端，大端和初冲槽的槽口平齐，小端和截面呈矩形的第二粗镦腔的一端贯通相连，第二粗镦腔的长度方向与初冲的轴向一致。

4.根据权利要求1所述的一种内六角螺钉的冷镦加工模具，其特征在于，精冲的截面上靠近精冲槽的一端设有沿精冲轴向对称分布的倒角，精冲槽的截面呈矩形状且精冲芯贴紧固定在精冲槽中，精冲上设有与精冲同轴的用以排气的第二排气槽，第二排气槽远离精冲槽的一端贯通精冲，第二排气槽的另一端与精冲槽的内底面贯通相连。

5.根据权利要求4所述的一种内六角螺钉的冷镦加工模具，其特征在于，精镦腔包括平面端和曲面端，自平面端到曲面端精镦腔的宽度逐渐减小且平面端和曲面端通过外凸弧面平滑连接，平面端与精冲槽的槽口平齐，曲面端包括自曲面端向平面端外凸的精镦圆台，精镦圆台的下底远离平面端。

6.根据权利要求1所述的一种内六角螺钉的冷镦加工模具，其特征在于，成型冲的截面上靠近成型槽的一端设有沿成型冲轴向对称分布的倒角，成型槽的截面呈矩形状且成型冲芯贴紧固定在成型槽中，成型冲上设有与成型冲同轴的用以排气的第三排气槽，第三排气槽远离成型槽的一端贯通成型冲的端面，成型冲顶针槽的另一端与成型槽的内底面贯通相连。

7.根据权利要求5所述的一种内六角螺钉的冷镦加工模具，其特征在于，为正六棱柱状的成型凸台与成型冲共轴，成型凸台的外接圆直径与精镦圆台的下底直径一致，成型凸台的一端与成型冲芯固定连接，成型凸台与成型冲芯的连接面与成型槽的槽口平齐。

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