CN114273600A - 一种方颈螺栓及成型模具以及成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方颈螺栓及其成型模具以及成型工艺，属于螺栓加工技术领域，包括四方颈部，四方颈部一端与头部中心固定连接，另一端与第一杆部顶端固定连接，第一杆部末端与第二杆部顶端固定连接，四方颈部呈方柱状延伸，其外径大于第一杆部外径，第一杆部外径大于第二杆部外径，方颈螺栓成型模具，包括顺序设置的剪料工位、一工位、二工位、三工位以及四工位，解决了现有技术中四方螺栓冷镦过程无四方颈部切边、颈部有凹陷、精度低的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于螺栓加工技术领域，具体地说，尤其涉及一种方颈螺栓及成型模具以及成型工艺。
背景技术
方颈螺栓的传统加工方法，是在生产过程中通过成型头部盘头的同时挤压成型挤压四方颈部，使方颈螺栓制成。这种加工方法生产出来的四方颈部螺栓的四方颈部饱满，对角有塌陷，在和对手件装配时容易打滑，满足不了大扭矩的安装方法，而且这种加工方法的冷锻模具中的四方颈部模具在承受巨大横向受力的同时也受纵向力，容易爆模，降低模具寿命，导致生产成本高效率低，产品品质也大幅下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种冷镦过程切边颈部、颈部无凹陷、精度高的方颈螺栓及成型模具以及成型工艺。
为了实现上述技术目的，本发明方颈螺栓及其成型模具以及成型工艺采用的技术方案为：
一种方颈螺栓，包括四方颈部，所述四方颈部一端与头部中心固定连接，另一端与第一杆部顶端固定连接，所述第一杆部末端与第二杆部顶端固定连接，所述四方颈部呈方柱状延伸，其外径大于第一杆部外径，所述第一杆部外径大于第二杆部外径。
优选的，所述四方颈部边缘为弧性过渡，其表面刻设有弧形过渡纹。
优选的，所述第一杆部和第二杆部均为变径杆体，包括大径端和小径端，大径端长度大于小径端长度。
一种方颈螺栓成型模具，包括顺序设置的剪料工位、一工位、二工位、三工位以及四工位；
所述剪料工位包括剪切材料的内剪切模、外剪切模以及控制材料剪短长度的机台挡料装置，所述外剪切模中部设有与材料外围相匹配的轴心孔，所述轴心孔延伸至所述内剪切模内，所述轴心孔底部抵触有垫台，所述垫台底部设有沿所述内剪切模内部横向设置的抵柱；
所述一工位包括相配合的第一冲模和第一主模，所述第一冲模端部开设有腔室，所述腔室内设有与腔壁紧密贴合的顶杆，所述顶杆端部连接有冲棒，所述冲棒穿过腔室后伸入处于所述第一冲模另一端部的冲模垫块内，所述冲棒底部设有截面成梯形的头部槽口，所述头部槽口用于预墩坯料成型粗蘑菇头部，所述第一主模内设有第一主模垫块，所述第一主模垫块端部开设有粗墩螺栓第一杆部的第一整形口，所述第一整形口底部抵触有末端延伸至第一垫模内的第一主模顶针，所述第一垫模与第一主模首尾连接为一体，所述第一主模顶针沿第一垫模内部延伸至外部；
所述二工位包括相配合的第二冲模和第二主模，所述第二冲模包括第二冲模壳，所述第二冲模壳内腔端部设有第二冲模仁，所述第二冲模仁端面开设有将坯料端部墩成弧状的弧形槽口，所述第二主模包括第二主模壳，所述第二主模壳内部依次设有第二主模和第二垫模，所述第二主模端部设有第二主模垫块，所述第二主模垫块内开设有粗墩螺栓第二杆部的第二整形口，所述第二整形口底部设有贯穿第二主模和第二垫模至外部的第二主模顶针，所述第二整形口端部与第二主模壳相持平，所述第二整形口两侧对设有嵌入第二主模壳内的圆型模片，所述圆型模片与第二主模壳端部相持平；
所述三工位包括相配合的第三冲模和第三主模，所述第三冲模包括第三冲模壳，所述第三冲模壳内腔端部设有第三冲模仁，所述第三冲模仁端面开设有成型头部飞边的微弧槽口，所述第三主模包括第三主模壳，所述第三主模壳内部依次设有第三主模和第三垫模，所述第三主模端部设有第三主模垫块，所述第三主模垫块内开设有剪切四方颈部和第二杆部端口的第三整形口，所述第三整形口底部设有贯穿第三主模和第三垫模至外部的第三主模顶针，所述第三整形口端部设有剪切螺栓颈部的四方模片，所述四方模片嵌设于第三主模壳内，且端部与第三主模壳相持平；
所述四工位包括相配合的第四冲模和第四主模，所述第四冲模包括第四冲模壳，所述第四冲模壳内腔一端设有圆型切边模，另一端开设有出料口，所述圆型切边模中部设有变径进料口，所述第四主模包括第四主模壳，所述第四主模壳内部依次设有切边顶模和第四垫模，所述切边顶模端部开设有用于放置粗螺栓的置料口，所述置料口底部设有贯穿切边顶模和第四垫模至外部的第四主模顶针。
优选的，所述一工位用于粗墩坯料头部和杆部，所述二工位用于整形头部和挤压生成第一杆部，所述三工位用于成型头部飞边，剪切四方颈部边角以及挤压生成第二杆部，所述四工位用于对头部进行切边并出料。
优选的，所述一工位、二工位、三工位以及四工位之间经坯料运转夹子进行工位运转。
优选的，所述第四主模顶针前端紧密抵触坯料末端，末端设有驱使其向切边顶模行进的气压装置。
优选的，所述气压装置还分别设置于所述第一主模顶针末端端部、所述第二主模顶针末端端部、所述第三主模顶针末端端部。
优选的，所述抵柱底部变径后与所述内剪切模底部固定连接。
一种方颈螺栓成型工艺，包括以下步骤：
a.备好坯料，坯料的直径与螺栓的头部直径相同，坯料的长度等于螺栓的头部、四方颈部、第一杆部以及第二杆部的长度之和；
b.将坯料一端置入轴心孔内，另一端抵触于机台挡料装置端部，外剪切模上的剪切刀对坯料剪断，使其符合长度要求；
c.坯料经运转夹子运转至第一整形口内，第一冲模和第一主模处于合模状态，第一主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第一冲模行进，粗墩螺栓的蘑菇状头部和杆部；
d.粗墩后坯料运转至第二整形口内，第二冲模和第二主模处于合模状态，第二主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第二冲模行进，将坯料头部墩成弧状头部和第一杆部；
e.随后将坯料运转至第三整形口，第三冲模和第三主模处于合模状态，第三主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第三冲模行进，同时四方模片对头部后端剪切成四方状，第三整形口将坯料末端挤压成第二杆部，微弧槽口对头部前端挤压飞边；
f.将坯料运转至置料口内，第四冲模和第四主模处于合模状态，第四主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向冲模仁行进，飞边被迅速打掉，同时成形后的四方螺栓由出料口排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在三工位中将四方颈部成形和第二杆部末端成形一体设置为第三整形口，即冷墩螺栓整体的过程中对四方颈部切边，改善四方颈部冲压模的受力情况，令其仅受纵向力，处于模具钢度范围内，延长模具寿命；
2、本发明中螺栓颈部呈四方状，且经切边成形，较常规挤压成形，避免了饱满四方颈部有塌陷的问题，满足螺栓大扭矩安装不打滑的要求；
3、本发明采用冷墩协同剪切加工螺栓的方式，使螺栓加工成形过程中无变形，保证螺栓精度，同时也避免常规车削带来的加工缺陷。
附图说明
图1是本发明中方颈螺栓的主视图；
图2是本发明中方颈螺栓的俯视图；
图3是本发明中方颈螺栓成型模具中剪切工位的结构示意图；
图4是本发明中方颈螺栓成型模具中一工位的结构示意图；
图5是本发明中方颈螺栓成型模具中二工位的结构示意图；
图6是本发明中方颈螺栓成型模具中三工位的结构示意图；
图7是本发明中方颈螺栓成型模具中四工位的结构示意图；
图8是本发明中方颈螺栓成型过程示意图。
图中：1.四方颈部；2.头部；3.第一杆部；4.第二杆部；5.剪切工位；6.一工位；7.二工位；8.三工位；9.四工位；
501.内剪切模；502.外剪切模；503.机台挡料装置；504.轴心孔；505.垫台；506.抵柱；
601.第一冲模；602.第一主模；603.顶杆；604.冲棒；605.冲模垫块；606.头部槽口；607.第一主模垫块；608.第一整形口；609.第一垫模；610.第一主模顶针；
701.第二冲模壳；702.第二冲模仁；703.弧形槽口；704.第二主模壳；705.第二主模；706.第二垫模；707.第二主模垫块；708.第二整形口；709.第二主模顶针；710.圆型模片；
801.第三冲模壳；802.第三冲模仁；803.微弧槽口；804.第三主模壳；805.第三主模；806.第三垫模；807.第三主模垫块；808.第三整形口；809.第三主模顶针；810.四方模片；
901.第三冲模壳；902.圆型切边模；903.出料口；904.变径进料口；905.第四主模壳；906.切边顶模；907.第四垫模；908.置料口；909.第四主模顶针。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对发明进一步说明：
如图1—图2所示，一种方颈螺栓，包括四方颈部1，所述四方颈部1一端与头部2中心固定连接，另一端与第一杆部3顶端固定连接，所述第一杆部3末端与第二杆部4顶端固定连接，所述四方颈部1呈方柱状延伸，其外径大于第一杆部3外径，所述第一杆部3外径大于第二杆部4外径。
所述四方颈部1边缘为弧性过渡，其表面刻设有弧形过渡纹。
所述第一杆部3和第二杆部4均为变径杆体，包括大径端和小径端，大径端长度大于小径端长度。
如图3—图8所示，一种方颈螺栓成型模具，包括顺序设置的剪料工位5、一工位6、二工位7、三工位8以及四工位9；
所述剪料工位5包括剪切材料的内剪切模501、外剪切模502以及控制材料剪短长度的机台挡料装置503，所述外剪切模502中部设有与材料外围相匹配的轴心孔504，所述轴心孔504延伸至所述内剪切模501内，所述轴心孔504底部抵触有垫台505，所述垫台505底部设有沿所述内剪切模501内部横向设置的抵柱506，所述抵柱506底部变径后与所述内剪切模501底部固定连接；
所述一工位6包括相匹配的第一冲模601和第一主模602，所述第一冲模601端部开设有腔室，所述腔室内设有与腔壁紧密贴合的顶杆603，所述顶杆603端部连接有冲棒604，所述冲棒604穿过腔室后伸入处于所述第一冲模601另一端部的冲模垫块605内，所述冲棒604底部设有截面成梯形的头部槽口606，所述头部槽口606用于预墩坯料成型粗蘑菇头部，所述第一主模602内设有第一主模垫块607，所述第一主模垫块607端部开设有粗墩螺栓第一杆部3的第一整形口608，所述第一整形口608底部抵触有末端延伸至第一垫模609内的第一主模顶针610，所述第一垫模609与第一主模602首尾连接为一体，所述第一主模顶针610沿第一垫模609内部延伸至外部；
所述二工位7包括相匹配的第二冲模和第二主模，所述第二冲模包括第二冲模壳701，所述第二冲模壳701内腔端部设有第二冲模仁702，所述第二冲模仁702端面开设有将坯料端部墩成弧状的弧形槽口703，所述第二主模包括第二主模壳704，所述第二主模壳704内部依次设有第二主模705和第二垫模706，所述第二主模705端部设有第二主模垫块707，所述第二主模垫块707内开设有粗墩螺栓第二杆部4的第二整形口708，所述第二整形口708底部设有贯穿第二主模705和第二垫模706至外部的第二主模顶针709，所述第二整形口708端部与第二主模壳704相持平，所述第二整形口708两侧对设有嵌入第二主模壳704内的圆型模片710，所述圆型模片710与第二主模壳704端部相持平；
所述三工位8包括相匹配的第三冲模和第三主模，所述第三冲模包括第三冲模壳801，所述第三冲模壳801内腔端部设有第三冲模仁802，所述第三冲模仁802端面开设有成型头部飞边的微弧槽口803，所述第三主模包括第三主模壳804，所述第三主模壳804内部依次设有第三主模805和第三垫模806，所述第三主模805端部设有第三主模垫块807，所述第三主模垫块807内开设有剪切四方颈部1第二杆部4端口的第三整形口808，所述第三整形口808底部设有贯穿第三主模805和第三垫模806至外部的第三主模顶针809，所述第三整形口808端部设有剪切螺栓颈部的四方模片810，所述四方模片810嵌设于第三主模壳804内，且端部与第三主模壳804相持平；
所述四工位9包括相匹配的第四冲模和第四主模，所述第四冲模包括第四冲模壳901，所述第四冲模壳901内腔一端设有圆型切边模902，另一端开设有出料口903，所述圆型切边模902中部设有变径进料口904，所述第四主模包括第四主模壳905，所述第四主模壳905内部依次设有切边顶模906和第四垫模907，所述切边顶模906端部开设有用于放置粗螺栓的置料口908，所述置料口908底部设有贯穿切边顶模906和第四垫模907至外部的第四主模顶针909。
本发明在螺栓冷墩成形过程中，利用四方模片剪切四方颈部，即冷墩工艺和剪切工艺相结合的方式，令模具在对四方颈部成形过程中仅受到纵向力，无须采用横向力进行约束，整个受力处于模具刚度范围内，从而降低对模具的损耗，延长模具的使用寿命，同时采用剪切工艺，不仅保证螺栓四方颈部的饱满性，而且避免了挤压过程中颈部产生凹陷的问题，提高了螺栓的成型品质。
所述一工位6用于粗墩坯料头部2和杆部，所述二工位7用于整形头部2和挤压生成第一杆部3，所述三工位8用于成型头部2飞边，剪切四方颈部1边角以及挤压生成第二杆部4，所述四工位9用于对头部2进行切边并出料，所述一工位6、二工位7、三工位8以及四工位9之间经坯料运转夹子进行工位运转。其中坯料运转夹子(图中未画)为常规技术，在此不做赘述。
所述第四主模顶针909前端紧密抵触坯料末端，末端设有驱使其向切边顶模906行进的气压装置，所述气压装置还分别设置于所述第一主模顶针610末端端部、所述第二主模顶针709末端端部、所述第三主模顶针809末端端部。气压装置为现有技术，用于推动各主模顶针行进。
一种方颈螺栓成型工艺，包括以下步骤：
a.备好坯料，坯料的直径与螺栓的头部直径相同，坯料的长度等于螺栓的头部、四方颈部、第一杆部以及第二杆部的长度之和；
b.将坯料一端置入轴心孔内，另一端抵触于机台挡料装置端部，外剪切模上的剪切刀对坯料剪断，使其符合长度要求；
c.坯料经运转夹子运转至第一整形口内，第一冲模和第一主模处于合模状态，第一主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第一冲模行进，粗墩螺栓的蘑菇状头部和杆部；
d.粗墩后坯料运转至第二整形口内，第二冲模和第二主模处于合模状态，第二主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第二冲模行进，将坯料头部墩成弧状头部和第一杆部；
e.随后将坯料运转至第三整形口，第三冲模和第三主模处于合模状态，第三主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第三冲模行进，同时四方模片对头部后端剪切成四方状，第三整形口将坯料末端挤压成第二杆部，微弧槽口对头部前端挤压飞边；
f.将坯料运转至置料口内，第四冲模和第四主模处于合模状态，第四主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向冲模仁行进，飞边被迅速打掉，同时成形后的四方螺栓由出料口排出。
综上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种方颈螺栓，其特征在于：包括四方颈部，所述四方颈部一端与头部中心固定连接，另一端与第一杆部顶端固定连接，所述第一杆部末端与第二杆部顶端固定连接，所述四方颈部呈方柱状延伸，其外径大于第一杆部外径，所述第一杆部外径大于第二杆部外径。
2.根据权利要求1所述方颈螺栓，其特征在于：所述四方颈部边缘为弧性过渡，其表面刻设有弧形过渡纹。
3.根据权利要求1所述方颈螺栓，其特征在于：所述第一杆部和第二杆部均为变径杆体，包括大径端和小径端，大径端长度大于小径端长度。
4.一种方颈螺栓成型模具，包括顺序设置的剪料工位、一工位、二工位、三工位以及四工位；
所述剪料工位包括剪切材料的内剪切模、外剪切模以及控制材料剪短长度的机台挡料装置，所述外剪切模中部设有与材料外围相匹配的轴心孔，所述轴心孔延伸至所述内剪切模内，所述轴心孔底部抵触有垫台，所述垫台底部设有沿所述内剪切模内部横向设置的抵柱；
所述一工位包括相配合的第一冲模和第一主模，所述第一冲模端部开设有腔室，所述腔室内设有与腔壁紧密贴合的顶杆，所述顶杆端部连接有冲棒，所述冲棒穿过腔室后伸入处于所述第一冲模另一端部的冲模垫块内，所述冲棒底部设有截面成梯形的头部槽口，所述头部槽口用于预墩坯料成型粗蘑菇头部，所述第一主模内设有第一主模垫块，所述第一主模垫块端部开设有粗墩螺栓第一杆部的第一整形口，所述第一整形口底部抵触有末端延伸至第一垫模内的第一主模顶针，所述第一垫模与第一主模首尾连接为一体，所述第一主模顶针沿第一垫模内部延伸至外部；
所述二工位包括相配合的第二冲模和第二主模，所述第二冲模包括第二冲模壳，所述第二冲模壳内腔端部设有第二冲模仁，所述第二冲模仁端面开设有将坯料端部墩成弧状的弧形槽口，所述第二主模包括第二主模壳，所述第二主模壳内部依次设有第二主模和第二垫模，所述第二主模端部设有第二主模垫块，所述第二主模垫块内开设有粗墩螺栓第二杆部的第二整形口，所述第二整形口底部设有贯穿第二主模和第二垫模至外部的第二主模顶针，所述第二整形口端部与第二主模壳相持平，所述第二整形口两侧对设有嵌入第二主模壳内的圆型模片，所述圆型模片与第二主模壳端部相持平；
所述三工位包括相配合的第三冲模和第三主模，所述第三冲模包括第三冲模壳，所述第三冲模壳内腔端部设有第三冲模仁，所述第三冲模仁端面开设有成型头部飞边的微弧槽口，所述第三主模包括第三主模壳，所述第三主模壳内部依次设有第三主模和第三垫模，所述第三主模端部设有第三主模垫块，所述第三主模垫块内开设有剪切四方颈部和第二杆部端口的第三整形口，所述第三整形口底部设有贯穿第三主模和第三垫模至外部的第三主模顶针，所述第三整形口端部设有剪切螺栓颈部的四方模片，所述四方模片嵌设于第三主模壳内，且端部与第三主模壳相持平；
所述四工位包括相配合的第四冲模和第四主模，所述第四冲模包括第四冲模壳，所述第四冲模壳内腔一端设有圆型切边模，另一端开设有出料口，所述圆型切边模中部设有变径进料口，所述第四主模包括第四主模壳，所述第四主模壳内部依次设有切边顶模和第四垫模，所述切边顶模端部开设有用于放置粗螺栓的置料口，所述置料口底部设有贯穿切边顶模和第四垫模至外部的第四主模顶针。
5.根据权利要求4所述方颈螺栓成型模具，其特征在于：所述一工位用于粗墩坯料头部和杆部，所述二工位用于整形头部和挤压生成第一杆部，所述三工位用于成型头部飞边，剪切四方颈部边角以及挤压生成第二杆部，所述四工位用于对头部进行切边并出料。
6.根据权利要求5所述方颈螺栓成型模具，其特征在于：所述一工位、二工位、三工位以及四工位之间经坯料运转夹子进行工位运转。
7.根据权利要求4所述方颈螺栓成型模具，其特征在于：所述第四主模顶针前端紧密抵触坯料末端，末端设有驱使其向切边顶模行进的气压装置。
8.根据权利要求7所述方颈螺栓成型模具，其特征在于：所述气压装置还分别设置于所述第一主模顶针末端端部、所述第二主模顶针末端端部、所述第三主模顶针末端端部。
9.根据权利要求1所述方颈螺栓成型模具，其特征在于：所述抵柱底部变径后与所述内剪切模底部固定连接。
10.一种方颈螺栓成型工艺，包括以下步骤：
a.备好坯料，坯料的直径与螺栓的头部直径相同，坯料的长度等于螺栓的头部、四方颈部、第一杆部以及第二杆部的长度之和；
b.将坯料一端置入轴心孔内，另一端抵触于机台挡料装置端部，外剪切模上的剪切刀对坯料剪断，使其符合长度要求；
c.坯料经运转夹子运转至第一整形口内，第一冲模和第一主模处于合模状态，第一主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第一冲模行进，粗墩螺栓的蘑菇状头部和杆部；
d.粗墩后坯料运转至第二整形口内，第二冲模和第二主模处于合模状态，第二主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第二冲模行进，将坯料头部墩成弧状头部和第一杆部；
e.随后将坯料运转至第三整形口，第三冲模和第三主模处于合模状态，第三主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向第三冲模行进，同时四方模片对头部后端剪切成四方状，第三整形口将坯料末端挤压成第二杆部，微弧槽口对头部前端挤压飞边；
f.将坯料运转至置料口内，第四冲模和第四主模处于合模状态，第四主模顶针经气压装置冲击后推动坯料向冲模仁行进，飞边被迅速打掉，同时成形后的四方螺栓由出料口排出。
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