專利名稱：一種深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型方法及專用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種雙線螺栓的冷墩成型模具，特別適用于加工較深內(nèi)六方孔螺栓。
背景技術(shù)：
雙線螺栓用于飛機(jī)的倉(cāng)口蓋處，屬一種快速連接方式。主要用于民用航空領(lǐng)域和軍用航空、航天等領(lǐng)域?，F(xiàn)以1Q/J10-0049-1開槽螺栓為例，選用的材料為40CrNiMoA，目前的加工工藝路線為車削-車削(去凸頭)_磨削-熱鐓-磨削-車削-車削(平頭部端面并打孔)_沖孔(內(nèi)六方)_……，采用這種方法加工的螺栓，由于螺栓頭部的六方孔深度較深，一般孔的深度是六方尺寸的1倍以上，加工時(shí)，頭部的金屬流線被切斷，從而影響產(chǎn)品的強(qiáng)度和其它機(jī)械性能的要求，而且內(nèi)六方底孔處有多余堆積物，表面處理后內(nèi)六方底部發(fā)黑，影響產(chǎn)品的美觀。此外，加工較深內(nèi)六方孔螺栓零件，如果采用普通的冷墩方法，在加工過(guò)程中，零件會(huì)從陰模中帶出，粘在陽(yáng)模上，無(wú)法正常加工，而且會(huì)把模具打壞，甚至造成機(jī)床的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問(wèn)題為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種加工孔深與孔徑比大于1倍以上的較深內(nèi)六方孔螺栓的冷鐓成型方法及專用模具。技術(shù)方案本發(fā)明所述深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型方法是通過(guò)使用專用成型模具，經(jīng)過(guò)初鐓、鐓制內(nèi)六方預(yù)成形凹坑和最終內(nèi)六方成型步驟完成較深內(nèi)六方孔螺栓的冷鐓成型的。1、冷墩成型方法采用冷鐓成形方法加工孔深與孔徑比大于1倍以上的較深內(nèi)六方孔螺栓零件，其工藝步驟為(1)、坯料尺寸的確定坯料的直徑尺寸主要考慮在冷墩時(shí)，零件桿部不變部分應(yīng)該能夠較容易放入模具，而頭部在鐓制過(guò)程中變形部分有可以形成零件的最終的尺寸，經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，采用本發(fā)明所述鐓制方法，其頭部的鐓鍛比在0. 8 0. 9之間，因此，所選擇的坯料直徑尺寸應(yīng)等于螺栓最終的桿徑的80 90%。O)、初鐓將毛坯鐓出略帶錐形的球頭體，其目的是整形由于切料時(shí)造成的凸凹不平痕跡。(3)、鐓制內(nèi)六方預(yù)成形凹坑將初鐓毛坯送至本發(fā)明所設(shè)計(jì)的專用陰模和陽(yáng)模之間，通過(guò)陽(yáng)模的運(yùn)動(dòng)把毛坯推入陰模型腔內(nèi)進(jìn)行擠壓，鐓制出中心深度約0. 2 0. 6mm、直徑最大處比待成型零件的頭部直徑小0.5 1mm、直徑開口角度120°的內(nèi)六方預(yù)成形凹坑。在陰、陽(yáng)模的作用下，在頭部
3鐓出內(nèi)六方預(yù)成形凹坑，其目的是在內(nèi)六方成形時(shí)，便于金屬流動(dòng)，為最后內(nèi)六方成形減少阻力，降低內(nèi)六方?jīng)_頭負(fù)荷。G)、內(nèi)六方成型通過(guò)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的專用沖頭的運(yùn)動(dòng)把毛坯在陰模型腔內(nèi)進(jìn)行擠壓，擠出孔深與孔徑比大于1倍以上的較深內(nèi)六方孔凹穴。在此工序中，為了防止在鐓制過(guò)程材料粘在專用沖頭上被帶出，，需要在陰模的型腔留出一定的空間膨脹，因此，專用陰模的型腔內(nèi)有一個(gè)擴(kuò)大孔。在此工序中，在專用陰、陽(yáng)模和沖頭的作用下，完成內(nèi)六方成型，確保產(chǎn)品尺寸合格。2、成型模具本發(fā)明所述深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型模具主要包括陽(yáng)模、內(nèi)六方?jīng)_頭和陰模三部分。所述陽(yáng)模由模芯和模套組成，陽(yáng)模模芯壓入陽(yáng)模模套內(nèi)，陽(yáng)模模套的中心位置有一與陽(yáng)模模芯同軸的通孔，用于放置頂桿，這樣可以通過(guò)頂桿方便地將陽(yáng)模模芯從陽(yáng)模模套內(nèi)取出。陽(yáng)模模芯端面設(shè)有凹坑，凹坑開口的直徑最大處比待成型零件的頭部直徑小 0. 5 1mm，凹坑中心設(shè)有突出的錐型頭部，該錐型頭部的錐度為120°。所述內(nèi)六方?jīng)_頭選用的材料為合金鋼，沖頭的頭部端面為圓錐體，其錐度為 120°，后部為六方體，從圓錐體過(guò)渡到六方體處，有一個(gè)韌帶區(qū)Li，該韌帶區(qū)Ll的作用主要是為了減小沖擊過(guò)程中的阻力，韌帶區(qū)Ll 一般設(shè)置為0. 6 1. 2mm，此外，為了提高沖頭的表面硬度，在沖頭的工作區(qū)域L部分的表面采用鍍鈦處理。所述陰模的中心位置有一同軸的通孔，該通孔為臺(tái)階孔，前部孔dl的孔徑小，后部孔d2的孔徑大，兩孔孔徑之差為0. 04 0. 06mm,前后兩孔之間設(shè)有韌帶區(qū)L2，該韌帶區(qū) L2的長(zhǎng)度一般設(shè)為1.5 3. Omm之間(見(jiàn)圖5)。這種設(shè)計(jì)方法是由于加工較深內(nèi)六方孔時(shí)，由于孔的深度是六方尺寸的1倍以上，加工時(shí)，內(nèi)六方?jīng)_頭與零件內(nèi)六方孔之間的摩擦力若大于零件從陰模中拔出的拉力，就會(huì)造成零件從陰模中被帶出，粘在陽(yáng)模上，無(wú)法正常工作。本發(fā)明將陰模中的通孔設(shè)計(jì)成臺(tái)階孔，加大了陰模后部的孔徑，零件在鐓制過(guò)程中， 其后端桿部的變形在大孔內(nèi)膨脹，零件就不會(huì)從陰模中被帶出了。有益效果采用冷鐓加工工藝和采用機(jī)械加工工藝相比較，其最大優(yōu)點(diǎn)是頭部的金屬流線未被切斷，從而提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和其它機(jī)械性能指標(biāo)。內(nèi)六方底孔處無(wú)多余堆積物，消除因表面處理后造成的內(nèi)六方底部發(fā)黑現(xiàn)象，產(chǎn)品的外表美觀。本發(fā)明的加工方法在簡(jiǎn)化加工工序的同時(shí)保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)也為生產(chǎn)此類產(chǎn)品的冷鐓成型模具及加工方法開辟一條新路。


圖1是雙線螺栓零件示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是本發(fā)明所述陽(yáng)模結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所述內(nèi)六方?jīng)_頭結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明所述陰模結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明所述雙線螺栓零件初鐓后的形狀示意圖；圖7是本發(fā)明所述雙線螺栓零件內(nèi)六方預(yù)成形凹坑鐓制后的形狀示意圖；圖8是本發(fā)明所述雙線螺栓零件內(nèi)六方成型后的形狀示意圖。圖中1-陽(yáng)模模芯，2-陽(yáng)模模套，3-陰模前模芯，4-陰模后模芯，5-陰模外套， Ll-內(nèi)六方?jīng)_頭上的韌帶區(qū)，L2-陰模型腔內(nèi)臺(tái)階孔的韌帶區(qū)，dl-陰模型腔內(nèi)臺(tái)階孔的前部孔，d2-陰模型腔內(nèi)臺(tái)階孔的后部孔，L-內(nèi)六方?jīng)_頭的工作區(qū)域。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1現(xiàn)以加工雙線螺栓1Q/J10-0049-1為例。從圖1和2可以看出，此種產(chǎn)品的內(nèi)六方孔很深，內(nèi)六方孔的深度為5士0.24mm，六方尺寸為3.63』。5，孔深是內(nèi)六方尺寸的1. 4 倍。以前是機(jī)械加工方法得到內(nèi)六方尺寸，現(xiàn)采用在冷鐓機(jī)上冷鐓成形方法進(jìn)行加工。首先進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)陽(yáng)模，由陽(yáng)模模芯1和陽(yáng)模模套2組成。陽(yáng)模模芯1選用的材料為Crl2M0V，要求達(dá)到熱處理硬度為HRC58 62° ；陽(yáng)模模套2選用的材料為工具鋼(TlOA)或彈簧鋼制造 (65Mn)，要求達(dá)到熱處理硬度為HRC45 50°。陽(yáng)模模芯1端面設(shè)有凹坑，凹坑開口的直徑最大處開口為Φ9.3πιπι，凹坑中心設(shè)有突出的錐型頭部，該錐型頭部的錐度為120°，錐型頭部最大直徑為Φ5. 2mm,圓弧部分有倒圓，如圖3所示。內(nèi)六方?jīng)_頭，選用的材料為W6Mo5Cr4V2合金鋼，熱處理HRC64 66，沖頭的頭部端面為圓錐體，其錐度為120°，后部為六方體，韌帶區(qū)Ll設(shè)置為1mm，在內(nèi)六方?jīng)_頭的工作區(qū)域L部分的表面采用鍍鈦處理。如圖4所示。陰模在設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮加工的六方孔深度較深，陰模設(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)，以便于維護(hù)時(shí)的拆卸，因此陰模由前模芯3、后模芯4和外套5組成，陰模前模芯3和陰模后模芯4均壓入陰模外套5內(nèi)，通過(guò)陰模外套5組合成一體，陰模前模芯3選用的材料為合金材料GY20 或YG25，硬度達(dá)到HRA彡87，陰模后模芯4選用的材料為Crl2MoV，硬度達(dá)到HRC58 62， 陰模外套5選用的材料為30CrMnSiA，硬度達(dá)到HRC36 42，在陰模前模芯3、陰模后模芯 4的中心位置有一同軸的通孔，該通孔為臺(tái)階孔，前部孔dl孔徑Φ6. ^mm,后部孔d2孔徑 Φ6. 3mm，兩孔孔徑之差為0. 02mm，前后兩孔之間設(shè)有韌帶區(qū)L2，該韌帶區(qū)L2的長(zhǎng)度設(shè)為 2. 5mm,(見(jiàn)圖 5)。雙線螺栓的具體加工過(guò)程如下(1)、坯料尺寸的確定坯料的直徑尺寸主要考慮在冷墩時(shí)，零件桿部不變部分應(yīng)該能夠較容易放入模具，而頭部在鐓制過(guò)程中變形部分有可以形成零件的最終的尺寸，經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，采用本發(fā)明所述鐓制方法，其頭部的鐓鍛比在0. 8 0. 9之間，因此，所選擇的坯料螺栓頭部鐓鍛比為0.86，螺栓的桿徑尺寸為φ 6.34 ？_。，按上述原則，選擇坯料直徑為Φ 6.24 %3。(2)、初鐓將毛坯鐓出略帶錐形的球頭體，其目的是整形由于切料時(shí)造成的凸凹不平痕跡。(3)、鐓制內(nèi)六方預(yù)成形凹坑
將初鐓毛坯送至本發(fā)明所設(shè)計(jì)的專用陰模和陽(yáng)模之間，通過(guò)陽(yáng)模的運(yùn)動(dòng)把毛坯推入陰模型腔內(nèi)進(jìn)行擠壓，鐓制出中心深度約0. 2 0. 6mm、直徑最大處比待成型零件的頭部直徑小0.5 1mm、直徑開口角度120°的內(nèi)六方預(yù)成形凹坑。在陰、陽(yáng)模的作用下，在頭部鐓出內(nèi)六方預(yù)成形凹坑，其目的是在內(nèi)六方成形時(shí)，便于金屬流動(dòng)，為最后內(nèi)六方成形減少阻力，降低內(nèi)六方?jīng)_頭負(fù)荷。0)、內(nèi)六方成型通過(guò)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的專用沖頭的運(yùn)動(dòng)把毛坯在陰模型腔內(nèi)進(jìn)行擠壓，擠出孔深與孔徑比為1.4倍的內(nèi)六方孔凹穴。在此工序中，在專用陰、陽(yáng)模和沖頭的作用下，完成內(nèi)六方成型，確保產(chǎn)品尺寸合格。采用冷鐓加工工藝和采用機(jī)械加工工藝相比較，其最大優(yōu)點(diǎn)是頭部的金屬流線未被切斷，從而提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和其它機(jī)械性能指標(biāo)。內(nèi)六方底孔處無(wú)多余堆積物，消除因表面處理后造成的內(nèi)六方底部發(fā)黑現(xiàn)象，產(chǎn)品的外表美觀。本發(fā)明的加工方法在簡(jiǎn)化加工工序的同時(shí)保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)也為生產(chǎn)此類產(chǎn)品的冷鐓加工工藝及模具設(shè)計(jì)開辟一條新路。
權(quán)利要求
1.深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型方法，適于加工孔深與孔徑比大于1倍以上的內(nèi)六方孔螺栓，其特征在于該冷墩成型方法工藝步驟為(1)、確定坯料尺寸，坯料的直徑尺寸等于螺栓最終桿徑的80 90% ；O)、初鐓，將毛坯鐓出略帶錐形的球頭體，對(duì)由于切料時(shí)造成的凸凹不平痕跡進(jìn)行整形；(3)、鐓制內(nèi)六方預(yù)成形凹坑，將初鐓毛坯送至本發(fā)明所設(shè)計(jì)的專用陰模和陽(yáng)模之間， 通過(guò)陽(yáng)模的運(yùn)動(dòng)把毛坯推入陰模型腔內(nèi)進(jìn)行擠壓，鐓制出中心深度約0. 2 0. 6mm，直徑開口角度120°的內(nèi)六方預(yù)成形凹坑；G)、內(nèi)六方孔成型，通過(guò)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的專用沖頭的運(yùn)動(dòng)把毛坯在陰模型腔內(nèi)進(jìn)行擠壓，擠出孔深與孔徑比大于1倍以上的內(nèi)六方孔凹穴，最終完成內(nèi)六方孔成型。
2.深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型模具包括陽(yáng)模、內(nèi)六方?jīng)_頭和陰模三部分，其特征在于 所述陽(yáng)模由陽(yáng)模模芯⑴和陽(yáng)模模套⑵組成，陽(yáng)模模芯⑴壓入陽(yáng)模模套⑵內(nèi)，陽(yáng)模模套O)的中心位置有一與陽(yáng)模模芯(1)同軸的通孔；所述內(nèi)六方?jīng)_頭的頭部端面為圓錐體，后部為六方體，從圓錐體過(guò)渡到六方體處，有一個(gè)韌帶區(qū)Ll ；所述陰模的中心位置有一同軸的臺(tái)階狀通孔，前部孔徑小，后部孔徑大，前后兩孔之間設(shè)有韌帶區(qū)L2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型模具，其特征在于所述陽(yáng)模模芯(1)端面設(shè)有凹坑，凹坑開口的直徑最大處比待成型零件的頭部直徑小0.5 1mm，凹坑中心設(shè)有突出的錐型頭部，該錐型頭部的錐度為120°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型模具，其特征在于所述內(nèi)六方?jīng)_頭頭部端面圓錐體錐度為120°，韌帶區(qū)Ll的長(zhǎng)度為0. 6 1. 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型模具，其特征在于所述內(nèi)六方?jīng)_頭選用的材料為合金鋼，在沖頭的工作區(qū)域表面采用鍍鈦處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型模具，其特征在于所述陰模臺(tái)階狀通孔前后兩孔孔徑之差為0. 04-0. 06mm，韌帶區(qū)L2的長(zhǎng)度為1. 5 3. 0mm。
全文摘要
本發(fā)明提供深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型方法，適于加工孔深與孔徑比大于1倍以上的內(nèi)六方孔螺栓，深內(nèi)六方孔螺栓的冷墩成型方法是通過(guò)使用專用成型模具，經(jīng)過(guò)初鐓、鐓制內(nèi)六方預(yù)成形凹坑和最終內(nèi)六方成型步驟完成較深內(nèi)六方孔螺栓的冷鐓成型的。專用成型模具包括陽(yáng)模、內(nèi)六方?jīng)_頭和陰模三部分，所述陽(yáng)模由陽(yáng)模模芯(1)和陽(yáng)模模套(2)組成，陽(yáng)模模芯(1)壓入陽(yáng)模模套(2)內(nèi)，陽(yáng)模模套(2)的中心位置有一與陽(yáng)模模芯(1)同軸的通孔；所述內(nèi)六方?jīng)_頭的頭部端面為圓錐體，后部為六方體，從圓錐體過(guò)渡到六方體處，有一個(gè)韌帶區(qū)L1；所述陰模的中心位置有一同軸的臺(tái)階狀通孔，前部孔徑小，后部孔徑大，前后兩孔之間設(shè)有韌帶區(qū)L2。
文檔編號(hào)B21K1/46GK102554108SQ201010609019
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者易福珍, 羅華庚 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件制造有限責(zé)任公司