本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺及其球头螺栓。
背景技术：
汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓是螺纹部分固定在车身上、球头部分连接伸缩顶杆，为保证球头螺栓在不同环境下长久性循环使用而不失效，球头螺栓与伸缩顶杆配合需非常精确，且能在长期而循环的升起伸缩顶杆过程中，仍能起到稳定而顺畅的关键性连接作用。其工作原理：锁住后备箱时，锁具相当一个力，拉住后备箱盖，此时活塞伸缩顶杆是无法抵抗这个拉力的，当锁具解除时，伸缩顶杆没有了拉力束缚，就可以把盖子慢慢自动顶起，在掀起已经开锁的后备箱盖时，相当于活塞伸缩顶杆在帮忙顶起盖子。如果伸缩顶杆与球头螺栓连接配合间隙不精密，当伸缩顶杆升起时会受到阻力、会有很刺耳的声音、或者很难打开和关不上后备箱，结果是后备箱液压系统伸缩顶杆在使用寿命上明显降低。如伸缩顶杆与球头螺栓连接精度配合间隙好，在打开后备箱时会很顺畅、自然的自动慢慢升起，提升用户体验。
因球头螺栓结构特殊且精度要求高(球头直径
综上可知，现有的螺栓加工的方法在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
技术实现要素：
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺及其球头螺栓，能够节约生产成本，提高加工效率且产品的疲劳程度高。
为了实现上述目的，本发明提供一种汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺，包括步骤如下：
a、将加工原料根据球头螺栓的预定形状规格制备成螺栓加工料；
b、将所述螺栓加工料进行冷镦加工，使所述球头螺栓中部的角头部冷镦成型，所述角头部两端的球头部和螺杆部镦粗预成型；
c、对完成冷镦加工的所述螺栓加工料进行合模加工，使所述球头螺栓的所述球头部合模成型，并且所述球头部与所述角头部之间的连接处进一步镦粗成型；
d、对完成合模加工的所述螺栓加工料进行搓丝加工，使所述螺杆部的螺纹成型。
根据所述的制作工艺，所述步骤d之后包括：
e、对完成搓丝加工的所述螺杆部的所述螺纹的表面进行行星式涂覆加工。
根据所述的制作工艺，所述步骤b包括：
b1、对所述螺栓加工料第一次正挤压，所述螺栓加工料的中部冷镦鼓起，所述螺栓加工料在所述球头部的一端第一次镦粗预成型，所述螺栓加工料的中部向两端平滑弧形过渡；
b2、对所述螺栓加工料第二次正挤压，所述螺栓加工料的中部两端向内挤压靠拢并进一步鼓起，所述螺栓加工料在所述球头部的一端第二次镦粗预成型，所述螺栓加工料在所述螺杆部的一端第一次镦粗预成型；
b3、对所述螺栓加工料第三次正挤压，所述螺栓加工料的中部环绕的角头预成型，所述螺栓加工料在所述球头部的一端第三次镦粗预成型，所述螺栓加工料在所述螺杆部的一端第二次镦粗预成型；
b4、对所述螺栓加工料第四次正挤压，所述螺栓加工料的中部的所述角头部成型，所述螺栓加工料在所述球头部的一端第四次镦粗预成型，所述螺栓加工料在所述螺杆部的一端第三次镦粗预成型。
根据所述的制作工艺，所述螺栓加工料呈圆柱状；
在所述步骤b1中，所述螺栓加工料在所述球头部的一端的直径由5.82mm镦粗到5.84mm；
在所述步骤b2中，所述螺栓加工料在所述球头部的一端的直径由5.84mm镦粗到5.86mm；
在所述步骤b3中，所述螺栓加工料在所述球头部的一端的直径由5.86mm镦粗到5.88mm；
在所述步骤b4中，所述螺栓加工料在所述球头部的一端的直径由5.88mm镦粗到5.9mm。
根据所述的制作工艺，所述步骤b4还包括：
所述螺栓加工料的两端部冷镦加工成圆底梯形状。
根据所述的制作工艺，所述步骤d包括：
将所述球头螺栓的所述螺杆部设于固定搓丝板和活动搓丝板的作用面之间，所述活动搓丝板相对所述固定搓丝板做往复运动以使所述螺杆部的螺纹成型。
根据所述的制作工艺，所述步骤c包括：
将完成冷镦加工的所述螺栓加工料放入球头夹合模内，并与所述夹合模内的球头胚料正挤压以使得所述球头螺栓的所述球头部成型。
根据所述的制作工艺，所述夹合模包括对称的两个子模具，两个所述子模具上下对称连接以形成用于容置所述完成冷镦加工的所述螺栓加工料的的所述球头部的密闭空腔。
根据所述的制作工艺，所述角头部为六角头结构。
为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种利用上述所述的制作工艺加工的球头螺栓。
本发明在球头、螺栓形状部分采用冷挤压技术完成，保证产品与伸缩顶杆精确配合，且能在长期而循环的升起伸缩顶杆过程中，仍能起到稳定而顺畅的关键性连接作用；采用冷镦加工后，内部金属流线连续、疲劳强度高，且球头的加工效率高、成本低，为整车厂节约了部分产品成本。另外，球头螺栓的螺纹部分在表面处理工序采用行星式涂覆方式替代离心式涂覆方式，使表面涂覆层均匀覆盖在螺栓的表面，解决了摩擦系数散差过大和螺栓装配扭力散差过大的问题，实现螺纹联接的装配质量可靠。
附图说明
图1为本发明第一实施例中所述汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺的流程图；
图2为本发明第二实施例中所述汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺的流程图；
图3为本发明第一或第二实施例中的所述螺栓加工料结构示意图；
图4为本发明第一或第二实施例中的所述螺栓加工料经所述步骤b1加工后的结构示意图；
图5为本发明第一或第二实施例中的所述螺栓加工料经所述步骤b2加工后的结构示意图；
图6为本发明第一或第二实施例中的所述螺栓加工料经所述步骤b3加工后的结构示意图；
图7为本发明第一或第二实施例中的所述螺栓加工料经所述步骤b4加工后的结构示意图；
图8为本发明第一或第二实施例中的所述螺栓加工料经所述步骤c加工后的结构示意图；
图9为本发明第一或第二实施例中的所述步骤a所采用的模具加工示意图；
图10为本发明第一或第二实施例中的所述步骤b1所采用的模具加工示意图；
图11为本发明第一或第二实施例中的所述步骤b2所采用的模具加工示意图；
图12为本发明第一或第二实施例中的所述步骤b3所采用的模具加工示意图；
图13为本发明第一或第二实施例中的所述步骤b4所采用的模具加工示意图；
图14为本发明第一或第二实施例中的所述合模具的所述子模具的结构示意图；
图15为图14中的a-a剖面图；
图16为本发明第一或第二实施例中的所述步骤d所采用的搓丝加工结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1、图3～图8，在本发明第一实施例中，所述汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺，包括步骤如下：
s101、将加工原料根据球头螺栓的预定形状规格制备成螺栓加工料10；
s102、将所述螺栓加工料10进行冷镦加工，使所述球头螺栓中部的角头部105冷镦成型，所述角头部105两端的球头部105和螺杆部镦粗预成型；
s103、对完成冷镦加工的螺栓加工料10进行合模加工，使所述球头螺栓的球头部105合模成型，并且球头部105与角头部105之间的连接处进一步镦粗成型；
s104、对完成合模加工的螺栓加工料10进行搓丝加工，使所述螺杆部的螺纹成型。
采用冷镦加工生产达到产品尺寸精度要求。其优点在于：加工效率高，产品制造成本低；锻造模具磨损非常缓慢，产品尺寸精度易于保证；产品金属流线连续，疲劳强度也高于切削加工件。其中，球头螺栓的预定形状规格可包括生产实际所需材料直径、长度、牌号，准备材料等，如图2，加工原料呈圆柱状，本实施例将加工原料放入切料模20内，通过切料模20将加工原料制备成预定规格长度的螺栓加工料10，被切断的螺栓加工料10的体积与生产一个球头螺栓所需材料的体积一致。
图2示出本发明第二实施例所述汽车后备箱伸缩杆联接的球头螺栓的制作工艺，包括步骤如下：
s101、将加工原料根据球头螺栓的预定形状规格制备成螺栓加工料10；
s102、将所述螺栓加工料10进行冷镦加工，使所述球头螺栓中部的角头部105冷镦成型，所述角头部105两端的球头部105和螺杆部镦粗预成型；
s103、对完成冷镦加工的螺栓加工料10进行合模加工，使所述球头螺栓的球头部105合模成型，并且球头部105与角头部105之间的连接处进一步镦粗成型；
s104、对完成合模加工的螺栓加工料10进行搓丝加工，使所述螺杆部的螺纹成型；
s105、对完成搓丝加工的所述螺杆部的所述螺纹的表面进行行星式涂覆加工。
通过表面涂覆以满足产品的表面防腐蚀性能、摩擦系数、外观要求。因螺纹联接是汽车制造技术中使用最广泛的连接方式，螺纹联接质量直接影响到汽车装配质量和可靠性。而传统汽车产品的螺纹联接一般基于经验设计，对螺纹紧固件没有明确的摩擦性能要求，容易出现螺栓轴向预紧力分散，联接可靠性较差，经常发生松动、断裂等质量问题。
采用扭矩法装配球头螺栓时，扭矩系数宏观反应轴向夹紧力与拧紧扭矩的线性关系；而摩擦系数是一个材料常数，当接触面的材料、表面状态一致时，摩擦系数基本不变。国家标准gb/t16823.3-2010《螺纹紧固件紧固通则》中指出，扭矩的计算公式为：t＝kffd，其中，t为拧紧扭矩，k为扭矩系数，f为螺栓轴向夹紧力，d为螺纹公称直径；扭矩系数的计算公式为：k＝1/2d(p/π+μsd2secα'+μwd)w＝k1+k2+k3，其中，p为螺距，μs为螺纹摩擦系数，α'为螺纹牙型半角，μw为支撑面摩擦系数，d为端面有效摩擦直径；由此可以看出，紧固件的摩擦系数散差与扭矩系数散差呈同方向变化的。在批量装配螺栓的条件下，各个螺栓的摩擦系数存在散差，若摩擦系数散差过大，则可能导致扭矩系数散差过大，轴向预紧力分散，螺栓联接会过早地失效。
为解决摩擦系数散差r(r＝μmax-μmin)过大问题，μmax为摩擦系数最大值，μmin为摩擦系数最小值，在表面处理工序采用行星式涂覆方式替代离心式涂覆方式，使表面涂覆层均匀覆盖在螺栓的表面；其中，行星式即为公转与自转的结合方式，而离心式仅为公转的方式。实际模拟装配，实测各项数据，变更前后的摩擦系数测试结果如下表1～4；其中，表1为变更前离心式涂覆方式的摩擦系数测试结果，表2为变更前离心式涂覆方式的摩擦系数数据统计，表3为变更后行星式涂覆方式的摩擦系数测试结果，表4为变更后行星式涂覆方式的摩擦系数数据统计；其测试结果显示变更前后摩擦系数的散差范围由r＝0.039缩小为r＝0.012；因此采用行星式涂覆方式可有效解决螺纹的摩擦系数散差r过大的问题。
表1
表2
表3
表4
具体的是，所述步骤b包括：
b1、对所述螺栓加工料10第一次正挤压，所述螺栓加工料10的中部冷镦鼓起，如图4所示，其中部为鼓起的第一结构101，所述螺栓加工料10在球头部105的一端第一次镦粗预成型，所述螺栓加工料10的中部向两端平滑弧形过渡。
b2、对所述螺栓加工料10第二次正挤压，所述螺栓加工料10的中部两端向内挤压靠拢并进一步鼓起，如图5所示，其中部为鼓起的第二结构102，所述螺栓加工料10在球头部105的一端第二次镦粗预成型，所述螺栓加工料10在螺杆部的一端第一次镦粗预成型。
b3、对所述螺栓加工料10第三次正挤压，所述螺栓加工料10的中部环绕的角头预成型，如图6所示，其中部位第三结构103，所述螺栓加工料10在球头部105的一端第三次镦粗预成型，所述螺栓加工料10在螺杆部的一端第二次镦粗预成型。
b4、对所述螺栓加工料10第四次正挤压，所述螺栓加工料10的中部的所述角头部104成型，本实施例的所述角头部104优选为六角头结构。如图7所示，所述螺栓加工料10在球头部105的一端第四次镦粗预成型，所述螺栓加工料10在所述螺杆部的一端第三次镦粗预成型。所述步骤b4还包括：所述螺栓加工料10的两端部冷镦加工成圆底梯形状。
所述步骤c包括：
将完成冷镦加工的所述螺栓加工料10放入球头夹合模内，并与所述夹合模内的球头胚料正挤压以使得所述球头螺栓的球头部105成型。所述夹合模包括对称的两个子模具40，两个所述子模具40上下对称连接以形成用于容置所述完成冷镦加工的所述螺栓加工料10的所述球头部106的密闭空腔。如图14～15，每个子模具40上设有对应的凹槽401，当两个子模具对称连接时，两个凹槽401密封形成容置球头部106的密闭空腔。
图8为经合模加工后的所述螺栓加工料10，其一端的球头部105经合模加工成型；此球头螺钉采用的是无切削冷挤压成型，故进行工艺设计时，首先对产品用料进行准确的计算，然后确定产品工艺所需材料的直径，并计算出产品体积和用料长度。再根据产品的结构等要素，结合成型工位数合理分配各工位的变形量，确定各工位型腔的工艺参数，最后根据工艺参数确定各工位模具的型腔尺寸。结合上述具体步骤流程，本发明具体产品加工工序如下：
1、切料工位：加工原料经送料轮送入切料模20，由切料模20切断后，夹钳(即机械手)将所切材料(即螺栓加工料10)传送至第一冷镦工位；其中，切断的材料的体积与所需材料的体积一致。
2、第一冷镦工位：这一工位是初镦，所采用第一冷镦模具31如图10所示；当夹钳把切料工位切好的螺栓加工料10传送至第一冷镦工位的阴模口时，第一冷镦工位预冲模芯把切好的螺栓加工料10推入第一工位阴模，在冷镦力作用下，材料在模腔中进行全密闭式正挤压，经过这一工位的变形，材料在模腔中镦至预定工艺尺寸，即连接螺钉六角部分的第一预成型。
3、第二冷镦工位：这一工位是预成型，所采用第二冷镦模具32如图11所示；夹钳把按工艺要求生产的第一冷镦工位产品传送至第二冷镦工位。通过这一工位，材料在在模腔中进行全密闭式正挤压完成了螺钉六角部分的进一步预成型，并使头部的形状尺寸符合工艺设计的要求，为下一工位圆弧的最终成型做好准备；螺杆部采用正挤压，使杆部镦粗到预定工艺尺寸。
4、第三冷镦工位：这一工位也属于预成型，所采用第三冷镦模具33如图12所示；是产品六角部分第三次预成型工位，夹钳把按工艺要求生产的第二冷镦工位产品传送至第三冷镦工位。通过这一工位，材料在模腔中进行全密闭式正挤压，完成了六角部分的第二次预成型，使六角部分的形状尺寸符合工艺设计的要求，为第四工位六角终成型做好准备。
5、第四冷镦工位：这一工位是产品六角部分的终成型工位，所采用第四冷镦模具34如图13所示；夹钳把按工艺要求生产的第三冷镦工位产品传送至第四冷镦工位。通过这一工位，材料在模腔中进行全密闭式正挤压，完成了六角部分的终成型，使六角部分的形状尺寸符合工艺设计和客户的要求，螺杆部采用正挤压，球头部105则镦粗到工艺要求的尺寸，为第五工位球头部分的终成型做好准备。
6、合模工位：此工位是球头部分的终镦工位，夹钳把按工艺要求生产的第四冷镦工位产品传送至合模工位。这一工位，材料在模腔中进行全密闭式正挤压，完成球头的终成型。此工位采用球头夹合模为球头部分成型时所用，生产时，将2件子模具40，按上下对称结构组合在一起固定在机床上，两个凹槽401形成密闭模腔，球头部分坯料在此密闭球形部分中被正挤压成型。至此，球头螺栓的六角头、球头部分和螺杆部搓丝前坯料的镦制过程全部完成。螺杆部采用正挤压，从第一冷镦工位到第四冷镦工位逐步镦粗，使杆部镦粗到最终工艺要求的尺寸，即螺杆部尺寸达到螺纹搓丝前的坯径，待其他工序完成后传送至搓丝部位完成螺纹的辗制，至此，头部圆弧部分和杆部搓丝前坯料的镦制过程全部完成。
而所述螺杆部的搓丝加工如图16所示，将所述球头螺栓的所述螺杆部设于固定搓丝板52和活动搓丝板51的作用面之间，所述活动搓丝板51相对固定搓丝板52做往复运动以使所述螺杆部的螺纹成型。搓丝工序一般在往复式搓丝机上进行，所用模具为两块搓丝板，一块固定、一块活动；活动搓丝板51比固定搓丝板52要长一些。两块搓丝板的工作面面对面的安装，活动搓丝板51在外力作用下每做一次向前的行程，便在一个螺杆部上挤压出螺纹。
所述螺栓加工料10呈圆柱状；
在所述步骤b1中，所述螺栓加工料10在球头部105的一端的直径由5.82mm镦粗到5.84mm；
在所述步骤b2中，所述螺栓加工料10在球头部105的一端的直径由5.84mm镦粗到5.86mm；
在所述步骤b3中，所述螺栓加工料10在球头部105的一端的直径由5.86mm镦粗到5.88mm；
在所述步骤b4中，所述螺栓加工料10在球头部105的一端的直径由5.88mm镦粗到5.9mm。
在本发明的其他实施例中，还提供利用上述任一实施例中的制作工艺制成的球头螺栓，具体的制作工艺及球头螺栓的结构在上述多个实施例中已经具体描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明在球头、螺栓形状部分采用冷挤压技术完成，保证产品与伸缩顶杆精确配合，且能在长期而循环的升起伸缩顶杆过程中，仍能起到稳定而顺畅的关键性连接作用；采用冷镦加工后，内部金属流线连续、疲劳强度高，且球头的加工效率高、成本低，为整车厂节约了部分产品成本。另外，球头螺栓的螺纹部分在表面处理工序采用行星式涂覆方式替代离心式涂覆方式，使表面涂覆层均匀覆盖在螺栓的表面，解决了摩擦系数散差过大和螺栓装配扭力散差过大的问题，实现螺纹联接的装配质量可靠。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。