RU2635495C1 - Method for producing rod-type articles with hexagonal head - Google Patents

Method for producing rod-type articles with hexagonal head Download PDF

Info

Publication number
RU2635495C1
RU2635495C1 RU2016152684A RU2016152684A RU2635495C1 RU 2635495 C1 RU2635495 C1 RU 2635495C1 RU 2016152684 A RU2016152684 A RU 2016152684A RU 2016152684 A RU2016152684 A RU 2016152684A RU 2635495 C1 RU2635495 C1 RU 2635495C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
head
cavity
stamping
height
depth
Prior art date
Application number
RU2016152684A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Сергеевич Железков
Сергей Александрович Малаканов
Тимур Шамилевич Галиахметов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И. Носова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И. Носова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И. Носова"
Priority to RU2016152684A priority Critical patent/RU2635495C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2635495C1 publication Critical patent/RU2635495C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/44—Making machine elements bolts, studs, or the like
    • B21K1/46—Making machine elements bolts, studs, or the like with heads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: stamping is performed in two transitions. At the first transition the cavity in the form of a truncated cone is formed on the end of the head. Cavity has depth from 0.3 to 0.4 of height of end product head and angle of taper of 33-35 degrees. Diameter of the smaller base of the cavity is equal to 0.45-0.5 of circle diameter circumscribed around the hexagonal head of the end product. At the second transition depth of the formed cavity is brought to value not exceeding 0.6 of head height of the end product.
EFFECT: improvement of products quality and stability of stamp tool, reduction of metal consumption.
1 dwg,1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению холодной объемной штамповкой стержневых изделий, например болтов и винтов с шестигранной головкой.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to the manufacture of cold forging rod products, such as bolts and screws with a hex head.

Известен способ холодной штамповки болтов с многогранной головкой, включающий получение цилиндрической головки осадкой на первой позиции, редуцирование многогранника на часть ее высоты – на второй позиции, осуществление на третьей позиции осадки многогранника с небольшим углублением в торце, а на четвертой - калибрование головки с оформлением наружной фаски (см. пат. РФ № 2236926, В21K 1/46).A known method of cold stamping bolts with a multifaceted head, including obtaining a cylindrical head with a draft in the first position, reducing the polyhedron to a part of its height - in the second position, performing in the third position the polyhedron is upset with a small recess in the end face, and in the fourth - calibrating the head with the outer design chamfers (see US Pat. RF No. 2236926, B21K 1/46).

Недостатком известного способа является низкое качество головки из-за плохого оформления ребер многогранника, особенно на опорной поверхности головки.The disadvantage of this method is the low quality of the head due to the poor design of the ribs of the polyhedron, especially on the supporting surface of the head.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ безоблойной штамповки болтов с шестигранной головкой, включающий отрезку заготовки от калиброванного металла, предварительную высадку головки, штамповку головки с формированием полости на её торце при одновременном оформлении фаски на торце головки. Кроме того, формируемая полость имеет цилиндрическую форму, а штамповку шестигранной головки осуществляют за один проход (см. Производство болтов холодной объемной штамповкой. Мокринский В.И., М., «Металлургия», 1978. С. 32, рис. 9а).The closest analogue to the claimed technical solution is a method for seamless stamping of bolts with a hex head, which includes cutting a workpiece from calibrated metal, preliminary heading, stamping the head with the formation of a cavity at its end while forming a chamfer at the end of the head. In addition, the cavity formed is cylindrical, and the stamping of the hexagonal head is carried out in one pass (see. Production of bolts by cold forging. V. Mokrinsky, M., Metallurgy, 1978. P. 32, Fig. 9a).

Недостатком данного способа является низкое качество головки изделия из-за плохого оформления ребер шестигранника на опорной поверхности головки, а также возникновения надрывов и трещин на верхнем торце головки в местах, примыкающих к полости. Это связано с неблагоприятными условиями течения металла и исчерпанием ресурса пластичности металла при выполнении операции окончательного формирования шестигранника путем формирования полости на торце. Кроме того, штамповка шестигранника за один переход связана с возникновением значительных усилий на штамповый инструмент, а следовательно, приводит к его интенсивному износу и преждевременному выходу из строя.The disadvantage of this method is the low quality of the head of the product due to poor design of the ribs of the hexagon on the supporting surface of the head, as well as the occurrence of tears and cracks on the upper end of the head in places adjacent to the cavity. This is due to unfavorable conditions for the flow of metal and the exhaustion of the resource of plasticity of the metal during the operation of the final formation of the hexagon by forming a cavity at the end. In addition, the stamping of the hexagon in one transition is associated with the occurrence of significant efforts on the stamping tool, and therefore leads to its intensive wear and premature failure.

Техническая проблема заключается в повышении качества изделий при сохранении регламентированной прочности соединения головки со стержнем.The technical problem is to improve the quality of products while maintaining the regulated strength of the connection of the head with the rod.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной проблемы, заключается в создании благоприятных условий течения металла, обеспечивающих точную геометрию граней и ребер головки шестигранника, перераспределение напряжений, возникающих при растяжении изделий, а также предотвращение образования трещин и надрывов на торцевой поверхности головки в местах, примыкающих к полости.The technical result, which provides a solution to the problem, is to create favorable conditions for the flow of metal, providing accurate geometry of the faces and edges of the hexagon head, redistributing stresses arising from tensile products, and also preventing the formation of cracks and tears on the end surface of the head in places adjacent to the cavity .

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления стержневых изделий с шестигранной головкой, включающем отрезку заготовки от калиброванного металла, предварительную высадку головки, штамповку головки с формированием полости на её торце при одновременном оформлении фаски на торце головки, согласно изменению, штамповку шестигранной головки осуществляют за два перехода, причем на первом переходе на торце головки формируют полость в виде усеченного конуса глубиной от 0,3 до 0,4 высоты головки готового изделия с диаметром её меньшего основания, равным 0,45-0,5 диаметра окружности, описанной вокруг шестигранной головки готового изделия, и углом конусности формируемой полости от 33° до 35°, при этом на втором переходе штамповки шестигранной головки глубину формируемой полости доводят до величины, не превышающей 0,6 высоты головки готового изделия.The problem is solved in that in the method of manufacturing core products with a hex head, including cutting a workpiece from calibrated metal, preliminary heading, stamping the head with the formation of a cavity at its end face while chamfering at the end of the head, according to the change, stamping the hex head is performed two transitions, and at the first transition at the end of the head, a cavity is formed in the form of a truncated cone with a depth from 0.3 to 0.4 of the height of the head of the finished product with a diameter of less than the base, equal to 0.45-0.5 of the diameter of the circle described around the hexagonal head of the finished product, and the conicity angle of the cavity being formed from 33 ° to 35 °, while at the second transition of stamping the hexagonal head, the depth of the cavity being formed is brought to a value not exceeding 0.6 head height of the finished product.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором изображена схема изготовления стержневых изделий с шестигранной головкой, на примере болта с шестигранной головкой по позициям: а - отрезка заготовки; б – предварительная высадка головки; в – штамповка шестигранной головки (первый переход); г – штамповка шестигранной головки (второй переход).The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a diagram of the manufacture of rod products with a hex head, using the example of a hex bolt in positions: a - a piece of a workpiece; b - preliminary heading; c - stamping of the hex head (first transition); g - stamping the hex head (second transition).

Способ осуществляют следующим образом. Первоначально от калиброванного металла отрезают заготовку. Затем осуществляют предварительную высадку головки, имеющей коническую форму или форму в виде двух, обращенных друг к другу большими основаниями усеченных конусов. После чего осуществляют штамповку шестигранной головки за два перехода, причем на первом переходе формируют полость в виде усеченного конуса, размеры которой составляют:The method is as follows. Initially, a workpiece is cut from a calibrated metal. Then carry out a preliminary landing of the head, having a conical shape or a shape in the form of two, truncated cones facing each other with large bases. After that, the hexagonal head is stamped in two transitions, and at the first transition, a cavity is formed in the form of a truncated cone, the dimensions of which are:

- глубина полости (0,3-0,4)H, где H – высота головки готового изделия; - the depth of the cavity (0.3-0.4) H, where H is the height of the head of the finished product;

- диаметр меньшего основания (0,45-0,50)D, где D – диаметр описанной окружности вокруг шестигранника головки;- the diameter of the smaller base (0.45-0.50) D, where D is the diameter of the circumscribed circle around the hexagon of the head;

- угол конусности формируемой от 33 до 35°. Одновременно с этим на торце головки оформляют наружную фаску.- taper angle formed from 33 to 35 °. At the same time, an external chamfer is formed on the end of the head.

Выполнение полости в торце головки в виде усеченного конуса с углом конусности от 33 до 35° позволяет интенсифицировать процесс течения металла заготовки в радиальном направлении, что обеспечивает качественное формирование ребер шестигранника и предотвращает образование штамповочных трещин и надрывов за счет изменения направления действия сил трения между пуансоном и заготовкой. К тому же направленная деформация головки, определяемая геометрическими параметрами полости, позволяет упрочнить место соединения головки и стержня, что обеспечивает увеличение прочности соединения головки со стержнем. The execution of the cavity in the end face of the head in the form of a truncated cone with a taper angle of 33 to 35 ° makes it possible to intensify the process of metal flow of the workpiece in the radial direction, which ensures high-quality formation of ribs of the hexagon and prevents the formation of stamping cracks and tears by changing the direction of action of the friction forces between the punch and harvesting. In addition, directional deformation of the head, determined by the geometric parameters of the cavity, allows you to strengthen the connection between the head and the rod, which provides an increase in the strength of the connection between the head and the rod.

Выполнять глубину формируемой полости менее 0,3H, где H – высота головки готового изделия, нецелесообразно, так как на втором переходе штамповки шестигранной головки возникают значительные усилия на штамповый инструмент, что приводит к его интенсивному износу и преждевременному выходу из строя.Performing a cavity depth of less than 0.3H, where H is the height of the head of the finished product, is impractical, since at the second transition of stamping the hex head there are significant forces on the stamping tool, which leads to intensive wear and premature failure.

Выполнять глубину формируемой полости более 0,4H, где H – высота головки готового изделия, также нецелесообразно, поскольку возникает износ штампового инструмента на первом переходе, вследствие высоких усилий на него, а также повышается вероятность залипания металла заготовки на пуансоне. Performing a cavity depth of more than 0.4H, where H is the height of the head of the finished product, is also impractical, since there is wear of the die tool at the first transition, due to high forces on it, and the likelihood of sticking of the workpiece metal on the punch is also increased.

На втором переходе осуществляют окончательную штамповку шестигранной головки путем внедрения пуансона в ранее сформированную полость с последующим углублением ее на величину, не превышающую 0,6H, где H – высота головки готового изделия. При этом происходит осаживание головки на требуемую величину, качественное заполнение металлом граней и ребер шестигранника. At the second transition, the final stamping of the hexagonal head is carried out by introducing the punch into the previously formed cavity with its subsequent deepening by an amount not exceeding 0.6H, where H is the height of the head of the finished product. In this case, the head is upset to the required value, the metal is filled with high-quality faces and edges of the hexagon.

Выполнять диаметр формируемой полости с меньшим основанием менее 0,45D, где D – диаметр описанной окружности вокруг шестигранника головки, нецелесообразно, из-за плохого оформления ребер многогранника, особенно на опорной поверхности головки.The diameter of the cavity being formed with a smaller base is less than 0.45D, where D is the diameter of the circumscribed circle around the hexagon of the head, it is impractical due to poor design of the edges of the polyhedron, especially on the supporting surface of the head.

Выполнять диаметр формируемой полости с меньшим основанием свыше 0,5D также нецелесообразно, так как возникает вероятность отрыва головки от стержня.Performing the diameter of the cavity formed with a smaller base in excess of 0.5D is also impractical, since there is a possibility of separation of the head from the rod.

В случае, если формируемая полость имеет глубину свыше 0,6 H, где H – высота головки готового изделия, повышается вероятность разрушения головки при нагружении изделия.If the cavity being formed has a depth of more than 0.6 H, where H is the height of the head of the finished product, the likelihood of destruction of the head when loading the product increases.

После двухпереходной штамповки шестигранной головки осуществляют редуцирование стержня под накатку резьбы (на чертеже не показано). After two-transition stamping of the hex head, the rod is reduced under the knurling of the thread (not shown in the drawing).

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Болты М 10

Figure 00000001
50 (ГОСТ 7798-77) изготавливали на многопозиционном автомате-комбайне АВ 1921 из стали марки 10. От калиброванного металла отрезали заготовку и с помощью клещевого механизма переноса подавали на последующую операцию, на которой высаживали головку, имеющую форму в виде двух, обращенных друг к другу большими основаниями усеченных конусов. Затем осуществляли штамповку шестигранной головки с размером «под ключ», равным 16 мм, за два перехода. При этом на первом переходе в торцевой части головки выдавливали полость в виде усеченного конуса с углом конусности 34°, диаметром меньшего основания 8,4 мм и глубиной 2,2 мм. На втором переходе осуществляли штамповку шестигранной головки высотой 6,4 мм, размером «под ключ» 16 мм, диаметром описанной окружности 17,6 мм. Сформированная полость имела следующие размеры: глубину - 3,7 мм, диаметр меньшего основания - 8,4 мм и угол конусности 34°. Затем осуществляли редуцирование стержня под накатку резьбы. Процесс изготовления болтов протекал стабильно. Визуальный осмотр и замеры геометрических параметров показали, что трещины и надрывы на торцевой поверхности головки отсутствуют, ребра шестигранника сформированы качественно во всей высоте, основные наружные размеры соответствуют требованиям ГОСТ. Испытания болтов на разрыв показали, что разрушение изделий происходит по резьбе, головка при этом не разрушается.Bolts M 10
Figure 00000001
 50 (GOST 7798-77) was made on a multi-position automatic machine-combine AB 1921 from grade 10 steel. A workpiece was cut from calibrated metal and, using a tick-borne transfer mechanism, was fed to a subsequent operation, on which a head was formed, having a shape in the form of two facing each other friend with large bases of truncated cones. Then, the hexagonal head was stamped with a turnkey size of 16 mm for two transitions. At the first transition, a cavity was extruded in the end part of the head in the form of a truncated cone with a taper angle of 34 °, a diameter of a smaller base, 8.4 mm, and a depth of 2.2 mm. At the second transition, the hexagonal head was stamped with a height of 6.4 mm, a turnkey size of 16 mm, and a circumference of 17.6 mm in diameter. The formed cavity had the following dimensions: depth — 3.7 mm, diameter of the smaller base — 8.4 mm, and taper angle of 34 °. Then, the rod was reduced under the knurling of the thread. The manufacturing process of the bolts proceeded stably. Visual inspection and measurements of geometric parameters showed that there are no cracks and tears on the end surface of the head, the edges of the hexagon are formed qualitatively in the entire height, the main external dimensions comply with the requirements of GOST. Tensile testing of bolts showed that the destruction of products occurs along the thread, while the head is not destroyed.

Применение заявляемого способа изготовления стержневых изделий с шестигранной головкой холодной объемной штамповкой позволяет повысить качество изделий и стойкость штампового инструмента, а также снизить на 2–3 % расход металла.The use of the proposed method for the manufacture of rod products with a hex head cold die forging can improve the quality of products and the durability of the die tool, as well as reduce metal consumption by 2-3%.

Claims (1)

Способ изготовления стержневых изделий с шестигранной головкой, включающий отрезку заготовки от калиброванного металла, предварительную высадку головки, штамповку шестигранной головки с формированием полости на её торце при одновременном оформлении на торце фаски, отличающийся тем, что штамповку шестигранной головки осуществляют за два перехода, на первом из которых на торце головки формируют полость в форме усеченного конуса глубиной, составляющей от 0,3 до 0,4 высоты головки готового изделия, с диаметром меньшего основания, равным 0,45-0,5 диаметра окружности, описанной вокруг шестигранной головки готового изделия, и с углом конусности от 33 до 35°, а втором переходе штамповки глубину формируемой полости доводят до величины, не превышающей 0,6 высоты шестигранной головки готового изделия.  A method of manufacturing a core product with a hex head, including cutting a workpiece from calibrated metal, pre-heading, stamping the hex head with the formation of a cavity at its end while forming a bevel on the end, characterized in that the stamping of the hex head is carried out in two transitions, at the first of which at the end of the head form a cavity in the form of a truncated cone with a depth of 0.3 to 0.4 of the height of the head of the finished product, with a diameter of a smaller base equal to 0.45-0 , 5 the diameter of the circle described around the hexagonal head of the finished product, and with a taper angle of 33 to 35 °, and in the second stamping step, the depth of the cavity formed is adjusted to a value not exceeding 0.6 of the height of the hexagonal head of the finished product.
RU2016152684A 2016-12-30 2016-12-30 Method for producing rod-type articles with hexagonal head RU2635495C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152684A RU2635495C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method for producing rod-type articles with hexagonal head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152684A RU2635495C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method for producing rod-type articles with hexagonal head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2635495C1 true RU2635495C1 (en) 2017-11-13

Family

ID=60328463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152684A RU2635495C1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method for producing rod-type articles with hexagonal head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2635495C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207930C2 (en) * 2001-08-17 2003-07-10 Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль" Method of manufacture of wheel bolts
FR2841947A1 (en) * 2002-07-05 2004-01-09 Valmex STEEL SCREW WITH HOLLOW HEAD
RU2355504C1 (en) * 2007-09-21 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Manufacturing method of axisymmetric details from hardlydeformed low-plastic metals and alloys
RU2391172C1 (en) * 2009-03-23 2010-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of single-pass punching of rod parts with cavity in bulge part
WO2016007557A2 (en) * 2014-07-07 2016-01-14 Physical Systems, Inc. Hollow metalscrew and method of making

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207930C2 (en) * 2001-08-17 2003-07-10 Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль" Method of manufacture of wheel bolts
FR2841947A1 (en) * 2002-07-05 2004-01-09 Valmex STEEL SCREW WITH HOLLOW HEAD
RU2355504C1 (en) * 2007-09-21 2009-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Manufacturing method of axisymmetric details from hardlydeformed low-plastic metals and alloys
RU2391172C1 (en) * 2009-03-23 2010-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of single-pass punching of rod parts with cavity in bulge part
WO2016007557A2 (en) * 2014-07-07 2016-01-14 Physical Systems, Inc. Hollow metalscrew and method of making

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5300027B2 (en) Fixing method of pierce nut
JP4920756B2 (en) Manufacturing method of flange structure
KR101245228B1 (en) manufacturing method of big size ball using a ball-valve
RU2350424C1 (en) Production method of headed bolt allowing internal polyhedron and flange, on cold-upsetting automation
RU2635495C1 (en) Method for producing rod-type articles with hexagonal head
RU2449853C1 (en) Method of producing wheel nut
JP2010064100A (en) Gear production device and method for producing the same
US2062640A (en) Process for forming nuts and the like
JP2011136367A (en) Method of manufacturing nut having vertical groove
RU2443495C2 (en) Method of producing article of door fastener type
RU2755787C1 (en) Method for manufacturing door holder type product
RU2254199C1 (en) Method for making self-locking nuts blanks with nylon ring and flange
CN102814441B (en) Cold forging method and cold extrusion mould
CN202804052U (en) Cold extrusion mould
RU2071863C1 (en) Method of manufacturing heads of wrenches
RU2478451C1 (en) Method of forging terminal bolts
RU2652331C1 (en) Method of manufacturing ball-shaped studs
RU2344015C1 (en) Method of manufacturing bolt with profile head and flange
US2213813A (en) Method of making fasteners
JP2008126271A (en) Method for producing internal tooth forged product
RU2545873C2 (en) Method of producing ball pins
RU2759281C1 (en) Method for manufacturing semi-hollow rod step parts
US3089159A (en) Process for forming a fastener including the step of piercing an unworked head portion
RU2254201C1 (en) Method for making heads of socket wrenches having stepped outer surface
CN109226616B (en) Method for manufacturing long sleeve