1300730 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 j發明是有關於一種螺栓成型方法,特別是指一種利 用閉权式冷間鍛造加工的螺栓成型方法。 【先前技術】 如圖1所示,為日本於2006年6月29日公開之第 2006-170331 f虎發明t,主要是利用連續冷锻加工法以成型 ►:將二,件鎖組在一起;因此,透過該螺拴之頭部帶榫的 没,,讓該螺栓相對該二工件是呈靜止而無法旋轉,有助 於省螺帽之旋鎖作動,以增進鎖固效率。 该螺栓1之成型方法共分成有步驟(a)〜⑴。首先,於步 驟(a),是備置一金屬胚桿a,其具有一上、下段U、& · 接著,於步驟⑻是進行第一次冷锻加工,使該轉&之上 段^1產生縮短變形,以塑形成於一桿柱部Η周面下半處有 明,政出之-凸部b2此形狀;續而,於步驟⑷是進行第二 次冷鍛加h使該桿柱部Μ產生縮短與下部擴徑變形而塑 形成上窄下漸擴狀的—桿柱部el,同時該凸部以產生薄化 變形而塑形成-凸部c2 ;再來,於步驟⑷是進行第三次冷 Ik加工,使該桿柱部cl產生衝孔、縮短與擴徑變形,且使 4胚扣下段a2產生旋壓延伸變形,並使該凸部相對該桿 柱部cl產生衝壓下移變形,以塑形出一其頂面形成一:: 12的扁圓柱狀螺頭u,、一外凸於該螺頭u,周面且其下^ 部突伸出該螺頭11,底面下方的止動凸榫13,,以及一螺柄 5 1300730 、至此即成型出—螺检Γ半成品;然後,^步驟(e)是進 =切削加工,以將該螺頭11,與該止動凸榫13,整型為呈預 定尺寸與形狀的-螺頭n與—止動凸榫13;最後,於步驟 (f)是對該螺柄14,下半段進行螺紋滾壓成型,以成型出—螺 柄14,則已製成具有精確形狀與尺寸的一螺检」成品。 然而,於該螺栓i之螺頭U與止動凸榫13的逐次冷鍛 加工過程中,兩者間的形狀關係A被迫不斷地產生明顯相又 對改變,尤其是兩者相連接部位處的金屬晶粒組織,即— 直處於以大程度流動和畸變而產生大量塑性變形的狀態下 ’如此不僅必須配合施加相當大的鍛造壓力與能量,相對 會對模具造成很大的衝擊負荷,特別是,亦極可能因過声 鍛造而適得其反地破壞了金屬晶粒組織之㈣性與細密ς 且造成加工硬化現象,所成型之螺栓1於結構強度與機械 性質(如抗疲勞性、韌性、耐衝擊性…)上自有難以符合預期 、虞例如,於使用過程中容易發生該止動凸榫13自 該螺頭11斷裂的現象。 【發明内容】 因此,本發明之目的,即在提供一種利用閉模式冷間 锻造技術,以-體成型出精度高、結構強度強,且機械性 質佳之螺栓的螺栓成型方法。 於是’本發明之螺栓成型方法,是依序包含步驟 ⑷〜(Ε):⑷備置—均徑胚桿;(Β)進行第—次冷锻加工, 使《亥胚才干上4產生&短、擴徑與擠出變形,而塑形成径寬 由下往上漸縮’且其周面局部呈弧凸狀;(C)進行第二次冷 1300730 鍛加工,使該胚桿上部產生縮短、擴徑與擠出變形,而塑 =出一概扁圓柱狀螺頭’以及一外凸該螺頭周面且其底部 犬伸出该螺頭底面下方的止動凸榫;(D)進行第三次冷鍛加 工,同時衝壓該螺頭上部之周側部位與該止動凸榫之頂部 ,以供料予該止動凸榫之底部而使其產生向下延伸變形; (E)進行切削加工,以將該螺頭與該止動凸榫型预= 狀與尺寸。 i至預疋形 本發明之功效在於,控制該螺頭與該止動凸榫於逐次 冷鍛加工過程中,所產生塑形變化量較小且更加漸進、緩 了 ’能避免因劇烈塑形變化或過度锻造所致破壞组織結構 舁加工硬化等不良現象,以達到成型出精度高、結 佳,且機械性質優異之螺栓成品的目的。 又 【實施方式】 、有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效,在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中,將可 清楚的呈現。 ^ 將可 如圖2與圖3所示,本發明螺检成型方法之 :例,主要是透過閉模式冷間鍛造加工方式,以塑形製: 根-體成型的螺栓2’該螺栓2包括一頂一凹 22的螺頭21、一兮總 八有凹槽 謂頭2】广 螺頭21周面且其下半部突伸出 ㈣頭21底面的止動凸榫23,以及一自該螺頭、底面= 下延伸且具有一蟫纣i;L 、 底面彺 主要是仿成4…又 ㈣柄24。而該螺栓成型方法 主要疋依序包含步驟(A)〜(F) ·· 首先,於步‘_’備置-徑寬均勾的金屬胚“, 1300730 亚予劃分出一頭部加工段A1 接著,於步驟_二:以公柄部加工段A2。 該螺頭21與該止動凸^弟-人冷锻加工:塑性變形出 半成品形。將該胚桿A类姓之基礎離形’以及該螺柄24之 產生縮短、擴徑與播^:,力=|進刪,追使其 24方向漸擴的桿段部βι二以,出-其徑爲^ 局部的弧凸部B2;同時利用於該桿段部B1周面 對該胚桿A之柄部加工段』㈡〜模具(圖中未示) 形,以塑形出-兩徑式螺柄 品形)。 U目田於该螺柄24之半成 再者,於步驟(C)中進行第一今、外 該螺頭21之半成口开/ 、/ 〜舞又加工:塑性變形出 m、人〜 動凸榫23之基本形狀。 =弟―:人冷锻加工之該胚桿b移送至-第三預定模具( 耵不)處’利用該第三預定模具施予衝a,追 广同時產生衝孔、縮短、擴徑與擠出變形,以塑形成一 :頂面具有一凹槽22的概扁圓柱狀螺頭c i (相當於該螺頭 之半成品形),同時迫使該弧凸部B2產生增厚變形,而 塑形成-外凸於該螺頭〇周面的止動凸榫C2(相當於該 止動凸榫23的基本形狀);輯,該止動凸榫c2之頂部與 中部(共佔整體的三分之二)是連接該螺頭ci周面,且其底 部(約佔整體的三分之一)是突伸出該螺頭Cl底面下方。 續而’於步驟(D)中進行第三次冷鍛加工:塑性變形出 該止動凸榫23之半成品形。將完成第二次冷鍛加工之該胚 1300730 桿c移送至一第四預定模具(圖中未示)處,利用該第四預定 模具同時對該螺頭C1上半部之周侧部位與該止動凸榫C2 之頂部進行衝壓,所衝擠出之小部份胚料能供給至該止動 凸榫C2之底部處,使其產生向下增長變形,而大部份胚料 能擠延成形為一均壓凸垣D1,能用以吸收、分散並減緩該 螺頭C1下半部與所相連接該止動凸榫C2之中部兩者所承 受的衝鍛壓力,使兩者間之結構組織較無變形之虞。從而 ,將該螺頭C1塑形成一呈上窄下寬狀的螺頭2Γ,即其上 半部之徑寬是略小於前述螺頭C1的徑寬,而其下半部之徑 寬則是等同於該螺頭C1的徑寬;並且,將該止動凸榫C2 塑形成一其上半部連接該螺頭21’下半部(即大徑者),且 其下半部突伸出該螺頭21’底面下方的止動凸榫23’者(相 當於該止動凸榫23’的半成品形);而該均壓凸垣D1是位於 該螺頭21’之上半部(即小徑者)與下半部的交接處,其面積 是振及並覆蓋住該止動凸榫23’頂面。至此,是已鍛造出具 備有大體之預定形狀、結構強度與機械特性的一螺栓2’半 成品。 特別要說明的是,由於該止動凸榫23’下半部之塑形, 主要是利用衝壓該止動凸榫C2之頂部以供料予其底部所致 ,配合該均壓凸垣D1能吸收、分散並減緩該螺頭C1下半 部與所相連接該止動凸榫C2之中部兩者所承受的衝鍛壓力 ,藉以得有效抑制該止動凸榫23’上半部於加工前、後相對 該螺頭21’下半部產生向下滑動之現象,即降低兩者間的塑 化變形量與結構組織斷裂風險,確保該止動凸榫23’與該螺 1300730 細粒性,而呈現良好的結構強度與穩定性。 ' - 然後,於步驟(Ε)中進行切削加工。將完成人 造程序之螺栓半成品2,施予小量切削加卫,以分別將ϋ 21’與該止動凸榫23,整型呈具精 尺 、頭 Λ ^ 尺寸的螺頭21盥 止動凸榫23者。本實施例中,該螺頭21為六角型者 广最後,於步驟(F)中進行車牙加工。是於該螺柄24,之大 徑段周面進行螺紋滾壓加卫成型,以成型出該_ Μ U 241 的螺栓2成品。 饤丨王 因此,於闕栓2的冷鍛加工過財,㈣⑻是先塑 形出該螺頭21與該止動凸榫23的基本離形,接著步驟(〇 是塑形出該螺頭2…成品形與該止動凸榫23的基本形 狀,續而步驟⑼再塑形出該止動凸榫23的半成品形,該螺 頭21與該止動凸榫23間之結構_於每次冷鍛加工程序 t的塑形變化量較小,即兩者間的金屬晶粒組織是局部、 漸進與緩和地產生流動和畸變,能有效維持結構組織之連 績性、均勾性與流線性,並使之更加麼密緊實、細粒化盘 ”化,所成型之該 2能獲得良好的結構強度與機械 f生貝而避免因劇烈塑形變化或過度锻造所致破壞組織結 構與加卫硬化等不良現象,故整體確實能達到成型出精度 南、結構強度強,且機械性質佳之餘2成品的目的,改 善現有螺栓成财法(見W⑽塑频化較劇烈或過度鍛造 所致所成型之螺栓1成品於結構強度與機械特性上不符 10 I300730 預期的問題。 歸納上述,本發明之螺栓成型方法,該螺頭2ι與鲸止 動凸榫23於逐次冷鍛加工過財,兩者間之結構組織_ 形變^量是相當小而呈漸進且和緩,能有效維持結構組織 之連績性、均勻性與流線性,並使之更加壓密繁實、細粒 =與均質化,整體能達到成型出精度高、結構強度佳\且 機械性貝佳之螺栓成品2的目的,故確實可達到本發明之 功效。 又 _ 惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不 能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申^利 _及發明㈣内容所作之簡單㈣效變化與修飾,皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是-塑形示意圖’說明第·6七刪號日本發明 案所揭示現有螺栓成型方法; 11 1300730 【主要元件符號說明】 2、2,*… •螺栓 Α卜… •…頭部 加工段 21 、 21, •螺頭 A2…· …·柄部 加工段 2 2 ******* · *凹槽 B1…· •…桿段部 23 、 23, *止動凸榫 B2 ·… •…弧凸 部 24 、 24’ •螺柄 C1 ·… •…螺頭 241…… •螺紋段 C2 ·… *…止動 凸榫 A〜C "… *胚才干 D1 ·… •…均壓 凸垣
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