一種超大頭長桿螺栓制造方法與模具結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冷鐓成型與緊固件加工制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超大頭長桿螺栓制造方法；特別適用于鐓鍛比> 4.5時(shí)超大頭長桿螺栓制造。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，鐓鍛比是坯料需要變形的長度與坯料直徑的比，一般材料鐓鍛比達(dá)3時(shí)，鐓粗容易產(chǎn)生雙鼓形，鐓鍛比大于3，坯料易產(chǎn)生失穩(wěn)縱向彎曲；鐓鍛比過大超4.5，鐓鍛坯料出現(xiàn)縱彎現(xiàn)象，壓扁后出現(xiàn)夾層，造成產(chǎn)品的缺陷。
[0003]對于鐓鍛比> 4.5時(shí)的超大頭長桿螺栓，通常采取增大材料規(guī)格，加粗螺栓桿部直徑，增加車工序來完成螺栓的加工。在專利申請201210291040.7《螺栓的加工方法及所用模具》的【背景技術(shù)】中也述及采用的方法是:細(xì)長螺栓加工多采用先熱鐓螺栓頭部，得到螺栓頭部符合尺寸要求的螺栓毛坯，再在車床上車削螺桿，得到所需精度和尺寸要求的光螺桿，再在光螺桿上進(jìn)行螺紋加工，得到成品螺栓。缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，有屑加工材料利用率低。
[0004]已知的專利申請201210291040.7《螺栓的加工方法及所用模具》開公的細(xì)長螺栓加工方法是不同于本發(fā)明的一種熱鐓加工制造方法。缺點(diǎn)是熱鐓能耗大、生產(chǎn)制造成本高。
[0005]鐓粗較大變形量，一般采用盡可能大的變形比，同時(shí)避免金屬纖維縱向彎曲；通常在鐓粗模端部增加一個圓柱形定位導(dǎo)向型腔，以增加坯料在變形中的穩(wěn)定性；在一定范圍內(nèi)定位腔高度增大，定位導(dǎo)向作用增強(qiáng)，消除鐓鍛側(cè)彎；但圓柱形定位導(dǎo)向型腔使坯料粘膜傾向加大；《金屬加工(冷加工)》2014年05期論文《螺栓冷鐓缺陷分析與模具改進(jìn)》中披露了現(xiàn)有冷鐓技術(shù)，圓柱形定位導(dǎo)向夾持高度在1.8-2.3之間；鐓粗較大變形量時(shí)，圓柱形定位導(dǎo)向型腔高度小，定位導(dǎo)向不穩(wěn)；繳鍛比1.6—2.4時(shí)，脫模斜度為10° ;鐓鍛比4.0 — 4.3時(shí)，脫模斜度為3° —4° ;錐形部分過高，易鐓鍛失穩(wěn)；脫模斜度小，為消除定位腔高度增大坯料粘膜，鐓粗模采用圓柱形定位導(dǎo)向型腔并增加彈簧頂桿結(jié)構(gòu)；鐓粗模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；
尋求生產(chǎn)效率高、節(jié)能、可實(shí)現(xiàn)大鐓鍛比、且不產(chǎn)生坯料縱彎現(xiàn)象、制造成本低的超大頭長桿螺栓制造方法，一直是本領(lǐng)域工程技術(shù)人員探索研究的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種超大頭長桿螺栓制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中超大頭長桿螺栓制造有屑加工生產(chǎn)效率低、材料利用率低；熱鐓加工制造能耗大、生產(chǎn)制造成本高；冷鐓大鐓鍛比時(shí)鐓模鍛角小，鐓粗模的圓柱形定位導(dǎo)向高度受限，鐓粗模增加彈簧頂桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。
[0007]超大頭長桿螺栓包括螺栓螺桿部分和螺栓大頭部分。
[0008]本發(fā)明一種超大頭長桿螺栓制造方法，按如下步驟進(jìn)行冷鐓塑性成型；包括: 第一步:對線材坯料切料，準(zhǔn)備桿件毛坯；線材坯料的截面面積等于終成型桿徑截面面積的1.5-1.8倍，線材坯料直徑小于待制造螺栓大頭直徑；線材坯料切料后桿件體積等于終成型產(chǎn)品體積。
[0009]第二步:螺栓螺桿部分預(yù)縮細(xì)，對桿件坯料的下部待制造螺桿部分預(yù)縮細(xì)；直徑減小的面積比為20-25%。
[0010]第三步:螺栓螺桿部分縮細(xì)成形，對桿件坯料的下部預(yù)縮細(xì)待制造螺桿部分進(jìn)一步縮細(xì)；直徑減小的面積比為20-25% ;桿件的直徑等于待制造螺栓的滾絲坯徑直徑。
[0011]第四步:頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形，雙錐體包括上正錐體和下倒錐體；上正錐體預(yù)留圓柱形定位導(dǎo)向夾持高度3毫米；上正錐體脫模斜度為8° —15° ;下倒錐體脫模斜度為12° —15° ;上正錐體高度比下倒錐體高度小I?7.5mm。下倒錐體占雙錐體體積一半以上，在靜模中成形，減少了動模中錐形模所受的橫向力，增加頭部成型的穩(wěn)定性。
[0012]第五步:頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形。圓柱型上面具有倒角，圓柱型下部具有坡角；柱狀體預(yù)成形直徑小于終成形直徑0.5mm，柱狀體上面倒角15°，圓柱型下部和毛坯桿部直連接，水平坡角為10°。
[0013]第六步:頭部鐓粗終成形，柱狀體上部鐓粗六方終成形，柱狀體下部鐓粗凸緣終成形。
[0014]本發(fā)明第四步頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形模具，包含靜模、動模；動模包括模套、浮動模、彈簧、墊、支承銷；浮動模、彈簧、墊依次安裝在模套內(nèi)；彈簧安裝在浮動模與墊之間;支承銷一端墊相接觸，另一端安裝在浮動模的支承銷孔中；浮動模與模套、支承銷滑動配合，墊與模套緊固連接；浮動模上具有上正錐體冷鐓腔，靜模上具有下倒錐體冷鐓腔。
[0015]本發(fā)明第四步頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形模具，浮動模上的上正錐體冷鐓腔脫模斜度為8。-15° ;靜模上的下倒錐體冷鐓腔脫模斜度為12° -15°。
[0016]本發(fā)明第四步頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形模具，浮動模上的支承銷孔長度大于支承銷長3毫米，使浮動模對頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形夾持段長度達(dá)到3毫米，增加頭部成型的穩(wěn)定性。
[0017]第四步頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形模具工作過程如下:
冷鐓成型前，浮動模受彈簧推力推出直線位移，浮動模前端推出外移至模套外；隨著機(jī)床主滑塊前進(jìn)，浮動模前端面和靜模相接觸，螺桿縮細(xì)成形后工件的螺栓頭部段坯料進(jìn)入浮動模與支承銷相接觸；冷鐓成型開始，機(jī)床主滑塊前進(jìn)，機(jī)床主滑塊連接帶動模套；動模的模套帶動墊、支承銷移動，冷鐓擠壓螺桿縮細(xì)成形后工件的螺栓頭部段坯料，螺桿縮細(xì)成形后工件在浮動模上的上正錐體冷鐓腔、靜模上的下倒錐體冷鐓腔內(nèi)開始鐓粗，直至機(jī)床主滑塊前進(jìn)到前死點(diǎn)后停止。
[0018]本發(fā)明積極效果在于:由于此方法采用兩次縮細(xì)的方案，可以最大可能的增加材料的直徑，以減小頭部毛坯的高度，來降低增加頭部毛坯長度和毛坯直徑的比值，增加預(yù)成形鐓鍛的穩(wěn)定性；頭部雙錐體預(yù)成形，脫模斜度大，使鐓鍛的穩(wěn)定性進(jìn)一步增加。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明制造方法超大頭長桿螺栓變型分步示意圖；
圖2為本發(fā)明制造方法第四步模具工作初始狀態(tài)圖；
圖3為本發(fā)明制造方法第四步模具冷鐓工作終狀態(tài)圖； 圖中:I桿件毛坯、2預(yù)縮細(xì)螺桿后工件、3螺桿縮細(xì)成形后工件、4頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形后工件、5頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形后工件、6頭部鐓粗終成形工件;A桿件長度、B螺栓頭部段坯料長度、C螺桿段坯料長度、Cl第二步預(yù)縮細(xì)后螺桿段長度、C2第三步縮細(xì)成形后螺桿段長度、ΦD桿件直徑、ΦDl雙錐體大端直徑、Φ?2頭部鐓粗終成形直徑、E上正錐體高度、F下倒錐體高度、G夾持高度、H頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形高度、L頭部鐓粗終成形高度、α上正錐體脫模斜度、β下倒錐體脫模斜度、11靜模、12動模、12a模套、12b浮動模、12c彈簧、12d墊、12e支承銷。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的第一實(shí)施例，冷鐓一種螺栓大頭直徑Φ20毫米，螺栓螺桿長127毫米的超大頭長桿螺栓，制造在全自動五工位組合冷鐓機(jī)上實(shí)現(xiàn)，包含從O工位到5工位的六步冷鐓塑性成型過程。
[0021]如圖1所示:
第一步:對線材坯料切料，準(zhǔn)備桿件毛坯I ;桿件長度A為131.1毫米；其中預(yù)留螺栓頭部段還料長度B為48.6暈米,螺桿段還料長度C為82.5暈米；線材還料直徑為桿件直徑Φ?等于14.5毫米，截面面積等于成型桿徑截面面積的1.59倍，線材坯料切料后桿件體積等于終成型產(chǎn)品體積。
[0022]第二步:螺栓螺桿部分預(yù)縮細(xì)，對桿件坯料的下部待制造螺桿部分預(yù)縮細(xì)；預(yù)縮細(xì)螺桿后工件2第二步預(yù)縮細(xì)后螺桿段長度Cl為103.1毫米，直徑為Φ 12.97毫米，螺桿縮細(xì)直徑減小的面積比為20%。
[0023]第三步:螺栓螺桿部分縮細(xì)成形，對桿件坯料的下部預(yù)縮細(xì)待制造螺桿部分進(jìn)一步縮細(xì)；螺桿縮細(xì)成形后工件3第三步縮細(xì)成形后螺桿段長度C2為128.9毫米，直徑為Φ 11.6毫米，螺桿縮細(xì)直徑減小的面積比為20%。
[0024]第四步:頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形，雙錐體包括上正錐體和下倒錐體；頭部鐓粗雙錐體預(yù)成形后工件4的雙錐體大端直徑(3^1為Φ19.2毫米，上正錐體預(yù)留圓柱形定位導(dǎo)向夾持高度G為3毫米；上正錐體脫模斜度a為8。;下倒錐體脫模斜度β為12° ;上正錐體高度E比下倒錐體高度F小1mm。下倒錐體占雙錐體體積一半以上，在靜模中成形，減少了動模中錐形模所受的橫向力，增加頭部成型的穩(wěn)定性。
[0025]第五步:頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形。頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形后工件5圓柱型上面具有倒角，圓柱型下部具有坡角；頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形高度H明顯小于雙錐體夾持高度G、上正錐體高度E、下倒錐體高度F之和；柱狀體預(yù)成形直徑小于終成形直徑0.5mm，柱狀體上面倒角15°，圓柱型下部和毛坯桿部直連接，水平坡角為10°。
[0026]第六步:頭部鐓粗終成形，頭部鐓粗終成形高度L小于頭部鐓粗柱狀體預(yù)成形高度H，頭