半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模及其加工方法
【专利摘要】本发明涉及半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模及其加工方法。采用的技术方案是：硬质合金阴模，由合金芯子、中套和外体构成；合金芯子中心设有通孔Ⅰ，合金芯子插入中套内并与中套过盈配合，然后再整体插入外体内，并与外体过盈配合，外体上设有通孔Ⅱ，通孔Ⅰ与通孔Ⅱ同轴。由合金芯子、中套和外体组合后构成的工作端面为斜面，具有30′-1°向心角。合金芯子的通孔Ⅰ工作面一端具有圆角。采用本发明的方法加工的硬质合金阴模，加工出的铆钉产品满足使用以及设计精度等各种要求。
【专利说明】半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明创造属于模具加工方法领域，具体地涉及一种用于加工半扁圆头、平锥头 铆钉用的硬质合金阴模的加工方法。
【背景技术】
[0002] 铆钉和螺栓等标准件主要用来紧固零件，因而其用途广泛，数量需求量很大，铆钉 等标准件一般都是在冷镦机上通过阴模、阳模冷镦机冲压而成的，可以实现批量生产，根据 被加工材料的不同其需要的阴模的外形、材质等也不同。如果是钢材质的铆钉需要的阴模 其模芯应为硬质合金，因其担负着承受金属变形抗力较大，而普通的钢芯子阴模一般用来 加工铝料等材质的铆钉。通过硬质合金阴模、阳模在冷镦机上的使用使零件最终达到成型 的重要作用。所以，合金阴模的制造精度和使用寿命对产品的质量、成本有着直接的影响。
【发明内容】
[0003] 本发明创造的目的是提供一种适用于半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模的加 工方法，采用本发明创造的方法加工的硬质合金阴模，加工出的铆钉产品满足使用以及设 计精度等各种要求。
[0004] 本发明创造采用的技术方案是：一种半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模，由合 金芯子、中套和外体构成；合金芯子中心设有通孔I，合金芯子插入中套内并与中套过盈配 合，然后再整体插入外体内，并与外体过盈配合，外体上设有通孔II，通孔I与通孔II同轴。
[0005] 上述的半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模，由合金芯子、中套和外体组合后构 成的工作端面为斜面，具有30' -Γ向心角。
[0006] 上述的半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模，合金芯子的通孔I工作面一端具 有圆角。
[0007] -种半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模的加工方法，步骤如下：
[0008] 1)加工合金芯子
[0009] 1. 1)备料；取中心具有内孔的合金芯子料；
[0010] 1. 2) -次钳工工序：用两个顶尖抵住合金芯子的两端的孔，研中心内孔；
[0011] 1. 3) -次电解磨工序：用电解磨床自带的顶尖，拨杆，用卡箍装夹，磨外圆见光；
[0012] 1. 4)线切工序：以外圆找正用夹具装夹，线切孔，留0. 08-0. 10mm的余量，保持孔 的圆度和圆柱度在Φ 0.02-0. 03mm之内；
[0013] 1. 5)二次钳工工序：用涨套粗研通孔I，留0. 04mm余量，保证圆柱度在0. 02mm之 内，涨套套在一个带小锥度的棒上，在研通孔I时，渐进通孔I，随着长度的深入锥度增加 涨套尺寸渐进涨开实现涨孔；
[0014] 1. 6)三次钳工工序：采用若干不同直径尺寸的研磨棒精研通孔I至要求，所述的 研磨棒的长度L5 =所需研磨孔的长度Ll+55mm ;
[0015] 1. 7)二次电解磨工序：用磨床自带的卡箍装夹，磨外圆，并磨合金芯子一端，使 合金芯子一端具有长度L2 = 5mm且锥度为5°的圆锥形，同时保证与通孔I的同轴度在 Φ 0. 025mm 之内；
[0016] 1. 8)三次电解磨工序：磨合金芯子两端，保证平行度在0. 02mm之内并且与孔轴线 的垂直度在Φ 〇.〇3mm之内；
[0017] 1. 9)四次钳工工序：用油石粗打通孔I工作面一端的圆角的1/2及锥度为5°的 圆锥形一端；
[0018] 2)加工中套
[0019] 2. 1)备料；
[0020] 2. 2) -次车工工序：用车床自带的三爪卡盘装夹，车外圆，留0.3-0. 4mm的余量， 内孔按合金芯子外圆留〇. 4-0. 5mm的余量,长度方向上留l-2mm余量；
[0021] 2. 3)热处理工序：淬回火至HRC53-58 ;
[0022] 2. 4)吹砂工序：吹砂
[0023] 2. 5) -次平磨工序：用平口钳子装夹磨出一端基准面；
[0024] 2. 6)内孔磨工序：以平磨磨出的基准面为基准，与合金芯子配磨内孔成对交付；
[0025] 3)合金芯子与中套配合
[0026] 3. 1) -次钳工工序：中套于450°C中温盐炉中保温30分钟后取出，迅速将合金芯 子压入中套内孔中；
[0027] 3. 2)车工工序：车去压合后两端的多余部分；
[0028] 3.3)外磨工序：以合金芯子的孔为基准，磨中套外圆，并磨中套一端，使中套一端 具有长度L3 = 5mm且锥度为5°的圆锥形，同时保证与通孔I的同轴度在Φ0. 025mm之内；
[0029] 3.4)平磨工序：以磨出的外圆为基准，磨两端与合金芯子保持齐平，保证两端的 平行度在〇.〇2mm之内并且与孔轴线的垂直度在Φ 0.03mm之内；
[0030] 3. 5)二次钳工工序：用油石打圆中套上锥度为5°的圆锥形一端；
[0031] 4)加工外体（3)
[0032] 4. 1)备料；
[0033] 4. 2) -次车工工序，粗车外圆，留2mm余量，按中套外圆粗车内孔留2mm余量，长度 加长5mm，其余不加工；
[0034] 4. 3)热处理工序：对外体进行调质HRC37-41 ;
[0035] 4. 4)吹砂工序：吹砂；
[0036] 4. 5)二次车工工序：精车内孔，内孔直径与中套外径配合留0. 09-0. 11mm余量，内 孔的口端与底端保证垂直于孔轴线的垂直度在Φ0. 015mm之内，其余不车；
[0037] 4. 6)平磨工序：上平口钳子磨尾端与口端，保证平行度在0.015mm之内；
[0038] 5)中套⑵与外体⑶的配合
[0039] 5. 1) -次钳工工序：将外体置于450°C盐炉中保温30分钟后取出，迅速将中套压 入外体至外体底部；
[0040] 5.2) -次车工工序：用车床自带的夹具以通孔I中心为基准，钻铰通孔II， 留0. 01-0. 04mm余量，通孔I和通孔II同轴，车外圆至要求，保证与通孔I的同轴度在 Φ0. 05mm内，车两端面长，留磨量0. 2-0. 3mm余量；
[0041] 5. 3) -次钳工工序：采用若干不同尺寸的研磨棒精研通孔II至要求；
[0042] 5. 4)凹心磨：磨由合金芯子（1)、中套⑵和外体（3)组合后构成的工作端面（6)， 磨工作端面的向心角为30' -Γ ;
[0043] 5. 5)平磨工序：平磨尾端保证平行并与孔轴线的垂直度在Φ0. 03mm内，保持长度 方向至尺寸；
[0044] 5. 6)二次钳工工序：用油石研磨抛光通孔I工作面一端的圆角及工作端面向心 角至要求。
[0045] 本发明创造的有益效果是：本发明创造采用硬质合金作为芯子，使得阴模冷镦模 在承受冲击或强冲击的耐磨工作条件下，有较好的抗冲击韧性，断裂韧性，疲劳强度以及良 好的耐磨性。本发明创造的工作端面具有向心角（一般为30'?Γ )，而该向心角可以在 冷镦加工时，使工件（一般为钢丝）被冲压的更彻底，保证加工出的铆钉端面更加齐平。本 发明创造工作端面的通孔I上制有圆角，使产品满足使用以及设计精度等各种要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0046] 图1是一种半扁圆头铆钉的结构示意图。
[0047] 图2是半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模的结构示意图。
[0048] 图3是合金芯子加工示意图。
[0049] 图4是中套加工示意图。
[0050] 图5是合金芯子和中套压芯后结构不意图。
[0051] 图6是外体加工示意图。
[0052] 图7是涨套的使用示意图。
[0053] 图8是孔用研磨棒的外形示意图。
[0054] 图9是铆钉加工过程的示意图（加工前）。
[0055] 图10是铆钉加工过程的示意图（加工后）。
【具体实施方式】
[0056] 实施例1 一种半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模
[0057] 如图2所示，一种半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模：由合金芯子（1)、中套 ⑵和外体（3)构成。
[0058] 合金芯子（1)中心设有通孔I (4)，合金芯子（1)插入中套⑵内并与中套⑵过 盈配合，然后再整体插入外体（3)内，并与外体（3)过盈配合，外体（3)上设有通孔II (5)， 通孔I (4)与通孔II (5)同轴。
[0059] 由合金芯子（1)、中套（2)和外体（3)组合后构成的工作端面（6)为斜面，具有 30' -Γ向心角。
[0060] 合金芯子（1)的通孔I (4)工作面一端具有圆角。
[0061] 实施例2 -种半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模的加工方法
[0062] 加工实施例1的硬质合金阴模的方法。合金芯子的材质为YG20或者YG25硬质合 金，中套的材质为T8A，外体的材质为30CrMnSiA。加工方法如下：
[0063] 1)如图3所示，加工合金芯子（1)
[0064] 1. 1)备料；取中心具有内孔（一般为Φ 1)的合金芯子料，材质完好，无裂纹，无砂 眼；
[0065] 1. 2) -次钳工工序：用两个顶尖抵住合金芯子的两端的孔，目的是去一下杂质， 研中心内孔；
[0066] 1. 3) -次电解磨工序：用电解磨床自带的顶尖，拨杆，用卡箍夹装夹，磨外圆见 光；电解磨床是专门磨合金的磨床，用的是金刚石砂轮1A1/T2 ;
[0067] 1.4)线切工序：以外圆找正用专用的夹具装夹，线切孔，留0.08-0. 10mm的余量， 保持孔的圆度和圆柱度在Φ 0.02-0. 03mm之内；
[0068] 1. 5)二次钳工工序：用如图7所示的涨套粗研通孔I (4)，留0. 04mm余量，保证圆 柱度在0.02mm之内，涨套（7)套在一个带小锥度的棒（8)上，在研通孔I时，渐进通孔I， 随着长度的深入锥度增加涨套尺寸渐进涨开实现涨孔；
[0069] 1. 6)三次钳工工序：精研通孔I (4)至要求，在专门研磨用的立式机床，手拿合金 芯子，用最小尺寸的孔用研磨棒（如图8所示）装夹在立式研磨床上，工作时，研磨棒蘸研 磨膏接触芯子内孔，随着尺寸增大，更换研磨棒，追着研磨棒尺寸的递进到最终尺寸达到研 磨孔到设计尺寸的目的，研磨完成。研磨棒的长度L5 =所需研磨孔的长度Ll+55mm(夹量 和研磨棒运动时的活动区域）；
[0070] 1. 7)二次电解磨工序：用磨床自带的卡箍装夹，磨外圆（直径D1)，并磨合金芯子 一端，使合金芯子一端具有长度L2 = 5mm且锥度为5°的圆锥形，同时保证与通孔I的同轴 度在Φ 0.025mm之内；
[0071] 1. 8)三次电解磨工序：磨合金芯子两端，保证平行度在0. 02mm之内并且与孔轴线 的垂直度在Φ 〇.〇3mm之内；
[0072] 1. 9)四次钳工工序：用油石粗打通孔I工作面一端的圆角（R)的1/2及锥度为 5°的圆锥形一端（5°尾角）；
[0073] 2)如图4所示，加工中套（2)
[0074] 2. 1)备料：剪切下料；材质完好，无裂纹，无砂眼；
[0075] 2. 2) -次车工工序：用车床自带的三爪卡盘装夹，车外圆（直径D2)，留 0.3-0. 4mm的余量，内孔按合金芯子外圆（直径D1)留0.4-0. 5mm的余量，长度方向上留 l-2mm余量；
[0076] 2. 3)热处理工序：淬回火至HRC53-58 ;
[0077] 2. 4)吹砂工序：吹砂
[0078] 2. 5) -次平磨工序：用平口钳子装夹磨出一端基准面；
[0079] 2. 6)内孔磨工序：以平磨磨出的基准面为基准，与合金芯子配磨内孔成对交付；
[0080] 3)如图5所示，合金芯子⑴与中套⑵配合
[0081] 3. 1) -次钳工工序：中套于450°C中温盐炉中保温30分钟后取出，迅速将合金芯 子压入中套内孔中；
[0082] 3. 2)车工工序：车去压合后两端的多余部分；
[0083] 3.3)外磨工序：以合金芯子的孔为基准，磨中套外圆（直径D2)，并磨中套一端， 使中套一端具有长度L3 = 5mm且锥度为5°的圆锥形，同时保证与通孔I的同轴度在 Φ 0. 025mm 之内；
[0084] 3.4)平磨工序：以磨出的外圆为基准，磨两端与合金芯子保持齐平，保证两端的 平行度在〇.〇2mm之内并且与孔轴线的垂直度在Φ 0.03mm之内；
[0085] 3. 5)二次钳工工序：用油石打圆中套上锥度为5°的圆锥形一端（5°尾角）；
[0086] 4)如图6所示，加工外体（3)
[0087] 4. 1)备料：锯切下料；材料完好无破损裂纹；
[0088] 4.2) -次车工工序，粗车外圆（直径D0)，留2mm余量，按中套外圆（直径D2)粗 车内孔留2mm余量，长度加长5mm，其余不加工；
[0089] 4. 3)热处理工序：对外体进行调质HRC37-41，调质是淬火加高温回火的双重热处 理。高温回火的目的是消除淬火产生的内应力，以取得预期的力学性能。调质可以使钢的 性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能；
[0090] 4. 4)吹砂工序：吹砂；
[0091] 4.5)二次车工工序：精车内孔（直径D2)，内孔直径与中套外径配合留 0. 09-0. 11mm余量，内孔的口端与底端保证垂直于孔轴线的垂直度在Φ 0. 015mm之内，其余 不车；
[0092] 4. 6)平磨工序：上平口钳子磨尾端与口端，保证平行度在0.015mm之内；
[0093] 5)最后的配合
[0094] 5. 1) -次钳工工序：将外体置于450°C盐炉中保温30分钟后取出，迅速将中套压 入外体至外体底部；
[0095] 5.2) -次车工工序：用车床自带的夹具以通孔I中心为基准，钻铰通孔II， 留0. 01-0. 04mm余量，通孔I和通孔II同轴，车外圆至要求，保证与通孔I的同轴度在 Φ0. 05mm内，车两端面长，留磨量0. 2-0. 3mm余量；
[0096] 5. 3) -次钳工工序：采用如图8所示的，若干不同尺寸的研磨棒精研通孔II至要 求；
[0097] 5. 4)凹心磨：磨由合金芯子（1)、中套（2)和外体（3)组合后构成的工作端面（6)， 磨工作端面的向心角为30' -Γ，保证与孔轴线的跳动在Φ0. 05mm之内；
[0098] 5. 5)平磨工序：平磨尾端保证平行并与孔轴线的垂直度在0. 03mm内，保持长度方 向至尺寸；
[0099] 5. 6)二次钳工工序：用油石研磨抛光通孔I工作面一端的圆角及工作端面向心 角至要求。
[0100] 工作过程如下：如图9所示，加工时，将钢丝（9)放入阴模的通孔中，阴模与阳模 (10)配合，在冷镦机上通过阴模、阳模冷镦机冲压，冲压后如图10所示，完成如图1所示的 铆钉的加工。
【权利要求】
1. 一种半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模，其特征在于：由合金芯子（1)、中套（2) 和外体（3)构成；合金芯子（1)中心设有通孔I (4)，合金芯子（1)插入中套（2)内并与中 套（2)过盈配合，然后再整体插入外体（3)内，并与外体（3)过盈配合，外体（3)上设有通 孔II (5)，通孔I (4)与通孔II (5)同轴。
2. 如权利要求1所述的半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模，其特征在于：由合金芯 子（1)、中套⑵和外体⑶组合后构成的工作端面（6)为斜面，具有30' -Γ向心角。
3. 如权利要求2所述的半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模，其特征在于：合金芯子 (1)的通孔I (4)工作面一端具有圆角（R)。
4. 一种权利要求3所述的半扁圆头、平锥头铆钉用硬质合金阴模的加工方法，其特征 在于：步骤如下： 1) 加工合金芯子（1) 1. 1)备料；取中心具有内孔的合金芯子料； 1. 2) -次钳工工序：用两个顶尖抵住合金芯子两端的孔，研中心内孔； 1.3) -次电解磨工序：用电解磨床自带的顶尖，拨杆，用卡箍装夹，磨外圆见光； 1. 4)线切工序：以外圆找正用夹具装夹，线切孔，留0. 08-0. 10_的余量，保持孔的圆 度和圆柱度在Φ 0.02-0. 03mm之内； 1. 5)二次钳工工序：用涨套粗研通孔I (4)，留0. 04mm余量，保证圆柱度在0. 02mm之 内，涨套套在一个带小锥度的棒上，在研通孔I时，渐进通孔I，随着长度的深入锥度增加 涨套尺寸渐进涨开实现涨孔； 1. 6)三次钳工工序：采用研磨棒精研通孔I至要求，所述的研磨棒的长度L5 =所需研 磨孔的长度Ll+55mm ; 1.7) 二次电解磨工序：用磨床自带的卡箍装夹，磨外圆，并磨合金芯子一端，使合 金芯子一端具有长度L2 = 5mm且锥度为5°的圆锥形，同时保证与通孔I的同轴度在 Φ 0. 025mm 之内； 1.8) 三次电解磨工序：磨合金芯子两端，保证平行度在0.02mm之内并且与孔轴线的垂 直度在Φ0. 03mm之内； 1. 9)四次钳工工序：用油石粗打通孔I工作面一端的圆角的1/2及锥度为5°的圆锥 形一端； 2) 加工中套（2) 2. 1)备料； 2. 2) -次车工工序：用车床自带的三爪卡盘装夹，车外圆，留0. 3-0. 4mm的余量，内孔 按合金芯子外圆留0. 4-0. 5mm的余量，长度方向上留l-2mm余量； 2. 3)热处理工序：淬回火至HRC53-58 ; 2. 4)吹砂工序：吹砂 2. 5) -次平磨工序：用平口钳子装夹磨出一端基准面； 2. 6)内孔磨工序：以平磨磨出的基准面为基准，与合金芯子配磨内孔成对交付； 3) 合金芯子（1)与中套（2)配合 3. 1) -次钳工工序：中套于450°C中温盐炉中保温30分钟后取出，迅速将合金芯子 (1)压入中套内孔中； 3. 2)车工工序：车去压合后两端的多余部分； 3.3)外磨工序：以合金芯子的孔为基准，磨中套外圆，并磨中套一端，使中套一端具有 长度L3 = 5mm且锥度为5°的圆锥形，同时保证与通孔I的同轴度在Φ 0.025mm之内； 3. 4)平磨工序：以磨出的外圆为基准，磨两端与合金芯子保持齐平，保证两端的平行 度在0.02mm之内并且与孔轴线的垂直度在Φ 0.03mm之内； 3. 5)二次钳工工序：用油石打圆中套上锥度为5°的圆锥形一端； 4) 加工外体（3) 4. 1)备料； 4. 2) -次车工工序，粗车外圆，留2mm余量，按中套外圆粗车内孔留2mm余量，长度加长 5mm，其余不加工； 4. 3)热处理工序：对外体进行调质HRC37-41 ; 4. 4)吹砂工序：吹砂； 4. 5)二次车工工序：精车内孔，内孔直径与中套外径配合留0. 09-0. 11mm余量，内孔的 口端与底端保证垂直于孔轴线的垂直度在Φ0. 〇15mm之内，其余不车； 4.6)平磨工序：上平口钳子磨尾端与口端，保证平行度在0.015mm之内； 5) 中套⑵与外体（3)的配合 5. 1) -次钳工工序：将外体置于450°C盐炉中保温30分钟后取出，迅速将中套压入外 体至外体底部； 5.2) -次车工工序：用车床自带的夹具以通孔I中心为基准，钻铰通孔II，留 0. 01-0. 04mm余量，通孔I和通孔II同轴，车外圆至要求，保证与通孔I的同轴度在 Φ0. 05mm内，车两端面长，留磨量0. 2-0. 3mm余量； 5. 3) -次钳工工序：采用研磨棒精研通孔II至要求； 5. 4)凹心磨：磨由合金芯子（1)、中套⑵和外体（3)组合后构成的工作端面（6)，磨 工作端面的向心角为30' -Γ ; 5. 5)平磨工序：平磨尾端保证平行并与孔轴线的垂直度在Φ0. 03mm内，保持长度方向 至尺寸； 5. 6)二次钳工工序：用油石研磨抛光通孔I工作面一端的圆角及工作端面向心角至 要求。
【文档编号】B21J13/02GK104057007SQ201410268428
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】张筠, 江秋林, 李春柏, 佟丹 申请人:沈阳飞机工业（集团）有限公司