专利名称：用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺及专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属锻压加工领域，更具体的说涉及一种用盘元线材由多工位冷镦机一体成型铆用凸脐螺母的工艺及专用设备。
背景技术：
如图IA所示，其为凸脐911螺母91与垫圈92铆合后形成的一种高级特殊紧固件 9，其广泛应用于航空、汽车和拖拉机等行业。随着成本压力日益增大，目前国内汽车厂正逐步加大国产化零部件的力度，上述紧固件9亦成为需要大批量生产的零部件，为了生产上述紧固件9，就必须先设计并加工出铆合用的凸脐911 (如图IB所示)及具有该凸脐911的螺母91。如图2A至图2F所示，该铆用凸脐螺母91的传统工艺是采用车床加工的方式，即应用车床对六角棒料93车外倒角931，并经切断后形成切料94，其次对切料94车凸脐911 外径dl以及凸脐911高度hl，接着进行钻孔95及车内倒角96、车凸脐911内角97等车削加工，并加工出如图IB所示的铆用凸脐螺母91，此工艺虽能加工出形状满足要求的铆用凸脐螺母91，但是仍然存在如下缺陷
一、垫圈92容易脱落该铆合后凸脐912为垫圈92与螺母91组合后确保压脱力所需的最终形状，但因车削破坏金属流线导致压置凸脐911最终变形后极易压裂，反之变形不足又易产生垫圈92脱落现象。二、材料利用率极低由于其采用车削的加工方式，其大部分材料都经加工后变成了废料。三、外观不良由于其采用车削的加工方式，故容易产生毛刺。四、棒料价格较昂贵，生产效率低，刀具易损，加工成本高。劳动强度大，安全环保性差。五、铆合压脱力、机械强度等均无保障。有鉴于此，本发明人针对成型铆用凸脐螺母91传统工艺中的上述缺陷深入研究， 遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，以解决现有技术成型出来的铆用凸脐螺母具有垫圈容易脱落、材料利用率极低以及外观不良等问题。为了达成上述目的，本发明的解决方案是
一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，包括如下步骤
①切料由自动送料装置送料，并由切模截断胚料；
②整形依产品形状及模具受力情形定出实际所需工位数，进行锻平胚料受剪面；
③凸脐外圆预备成型正挤凸脐外圆预成形；④凸脐外圆最终成型预冲孔及外形预备镦挤至凸脐外圆最终成型；
⑤凸脐内角及高度最终成型其经由前后双重冲击而实现凸脐内角及高度的最终成
型；
⑥预冲孔连皮最终成型预冲孔的连皮最终成型至所需尺寸；
⑦冲孔将预成型孔的连皮冲除至所需孔尺寸；
其中，该步骤②至步骤⑦是采用两工位或两工位以上的多工位冷镦机设备将坯料通过模具冷镦成型。进一步，在步骤①中，该自动送料装置基于铆用凸脐螺母成型后体积与线材体积相等的特性，并基于线材直径而计算出送料长度。进一步，在步骤②至步骤④中，其均是通过将坯料设置在相应冲模的模口内，并经由前冲棒冲击而成型，该步骤②至步骤④中前冲棒前端具有长度逐渐变大的冲头。进一步，在步骤⑤中，其前后双重冲击是采用一弹性模装置来实现，该弹性模装置包括模壳、第四冲模、第四前冲棒、第四后冲棒以及第一弹簧，该模壳内形成有容腔，该第四冲模可滑动地设置在容腔内，该第四冲模内形成有供坯料容设的模口，并该模口的两端分别供第四前冲棒和第四后冲棒穿设，该第一弹簧一端呈固定状，另一端抵靠在第四冲模的后端。进一步，该弹性模装置容设在一固定模内，该固定模内部形成有相互连通的第一空腔和第二空腔，该第一空腔和第二空腔的连通处形成有凸筋，该第一弹簧即容设第一空腔中并抵靠在凸筋上而呈固定状，该弹性模装置还包括均容设在第二空腔中的驱动杆、第二弹簧以及后冲螺杆，该驱动杆与第四后冲棒的后端固定相连，该第二弹簧一端抵靠在凸筋上，另一端抵靠在驱动杆上而使驱动杆复位，该驱动杆后端形成有细杆，该后冲螺杆套设在细杆上并外周形成有外螺纹，该第二空腔上还形成有能与外螺纹配合的内螺纹。进一步，该模壳容腔的前端设置有避免第四冲模脱出的凸缘部。本发明的另一目的在于提供一种专用于上述工艺中步骤⑤的弹性模装置，其能确保坯料顺利成型并能顺利脱模。其具体的技术方案为
一种弹性模装置，其中，包括模壳、第四冲模、第四前冲棒、第四后冲棒以及第一弹簧， 该模壳内形成有容腔，该第四冲模可滑动地设置在容腔内，该第四冲模内形成有供坯料容设的模口，并该模口的两端分别供第四前冲棒和第四后冲棒穿设，该第一弹簧一端呈固定状，另一端抵靠在第四冲模的后端。进一步，该弹性模装置容设在一固定模内，该固定模内部形成有相互连通的第一空腔和第二空腔，该第一空腔和第二空腔的连通处形成有凸筋，该第一弹簧即容设第一空腔中并抵靠在凸筋上而呈固定状，该弹性模装置还包括均容设在第二空腔中的驱动杆、第二弹簧以及后冲螺杆，该驱动杆与第四后冲棒的后端固定相连，该第二弹簧一端抵靠在凸筋上，另一端抵靠在驱动杆上而使驱动杆复位，该驱动杆后端形成有细杆，该后冲螺杆套设在细杆上并外周形成有外螺纹，该第二空腔上还形成有能与外螺纹配合的内螺纹。进一步，该模壳容腔的前端设置有避免第四冲模脱出的凸缘部。采用上述结构后，本发明利用盘元线材并由多工位冷镦机一体成型出铆用凸脐螺母，具体是将盘元线材通过自动送料装置以精确的步进方式送料，然后由模具经切断、整形、凸脐外圆预备成型、凸脐外圆最终成型、凸脐内角及高度最终成型、预冲孔连皮最终成型、冲孔的连续冷镦挤最终成型铆用凸脐螺母，产品在连续冷镦挤过程中迅速且精确地成型，其相对于现有采用车床加工的方式来说，能实现生产的自动化、标准化，具有更快的生产速度，且线材的利用率高，达到降低废料的制造要求，提升产品质量和经济效率。
图IA为现有技术中紧固件的结构示意图IB为用于成型图IA所示紧固件所需的铆用凸脐螺母的结构示意图； 图2A至图2F为现有技术成型图IB所示铆用凸脐螺母的工序示意图； 图3A至图3G为本发明涉及成型工艺较佳实施例中工序流程的示意图； 图4为本发明涉及弹性模装置的结构示意图。图中
切料AB模壳4M容腔41M凸缘部411M第四冲模4D第四前冲棒4P第四后冲棒4A第一弹簧4H驱动杆4Z细杆41Z第二弹簧4T后冲螺杆4L固定模41第一空腔411第二空腔421凸筋431紧固件9螺母91凸脐911铆合后凸脐912垫圈92六角棒料93外倒角931切料94外径dl高度hi孔95内倒角96内角97。
具体实施例方式为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。请参阅图3A至图3G所示，其用盘元冷拔六角线材依次经由切断、整形、凸脐外圆预备成型、凸脐外圆最终成型、凸脐内角及高度最终成型、预冲孔连皮最终成型而成型出如图IB所示的铆用凸脐螺母。为了让本发明阅读者能更明白本发明的具体实施，在铆用凸脐螺母的各个成型工序之间，具有自动送料、自动夹送等操作，由此在详细说明本发明制造流程之前，先对自动送料，自动夹送装置等操作做一说明。I、对于自动送料
冷镦机自动送料装置主要包括有凸轮、进料摇杆、棘轮、棘爪及输料轮等元件。凸轮驱动进料摇杆使棘爪作动棘轮转动一角度θ，该棘轮转动θ时，输料轮将同步转动θ角而送料，则输料轮将分成2 π / θ等分送料，设输料轮的有效工作直径为D，则每次的送料长度为 JiD+ (2 π / θ ) =D θ /2。 设T形焊接螺母第五胚料(5Β)的体积为V，线材的直径为d，送料长度为1，
贝Ij V=TTdVcxi,故 ι=%/π<ι2
由于送料长度为D θ/2，
所以，只要将相关数据代人，便知θ数值，如此通过精确控制送料摇臂的转动角度Θ， 便可使送料准确无误。II、对于自动夹送
在连续锻造过程中，为配合自动生产，故生产过程中，需要具备自动夹送的功能。为此， 在每一生产流程中，均设有专用转运夹，做为各流程间的衔接，而为配合各不同锻造流程的操作要求，该等专用夹具可分平移夹具及翻转夹具两种。平移夹具锻造过程中，使胚料保持同一方位进入次一流程，使用该平移夹具。翻转夹具锻造过程中，需使胚料翻转180度，变化其原来方位进入次一流程时， 使用该翻转夹具。其原理是在转运夹的中心轴装设一导齿轮与设备夹送装置的中心齿轮啮合，当夹具平移时，该导齿轮被带动旋转，从而转运夹旋转180度以符合工艺需要。了解上述自动化操作方式后，能更明白发现本生产流程的连续性与创新性，下面对本发明涉及的工艺流程进行详细阐述
①切料步骤首先是盘元六角线材由多工位冷镦成型机的自动送料装置以步进方式送入内刀模口，然后由外刀将线材切断，切料AB如图3Α所示。切断后外刀夹夹着切料AB平移送至第1冲模的模口 ID ；该自动送料装置基于铆用凸脐螺母成型后体积与线材体积相等的特性，并基于线材直径而计算出送料长度，具体的方案如前文中自动送料处地描述；
②整形步骤依产品形状及模具受力情形定出实际所需工位数，进行锻平胚料受剪面； 具体如图3Β所示，其由第一前冲棒IP将切料AB压入第一冲模ID的模口进行冷镦整形成胚料1Β，由第一后冲棒IA将胚料IB顶出第一冲模ID的模口，进入第一转运夹，再由第一转运夹夹着胚料IB翻转送至第二冲模2D的模口 ；
③凸脐外圆预备成型正挤凸脐外圆预成形；具体如图3C所示，第二前冲棒2Ρ将胚料 IB压入第二冲模2D的模口进行冷镦挤预备成型凸脐外圆为胚料2Β，由第二后冲棒2Α将胚料2Β顶出第而冲模的模口 2D，进入第二转运夹，再由第二转运夹夹着胚料2Β平移送至第三冲模3D的模口 ；
④凸脐外圆最终成型预冲孔及外形预备镦挤至凸脐外圆最终成型；具体如图3D所示，该第三前冲棒3Ρ将胚料2Β压入第三冲模3D的模口进行冷镦挤最终成型凸脐外圆为胚料3Β，由第三后冲棒3Α将胚料;3Β顶出第三冲模的模口 3D，进入第三转运夹，再由第三转运夹夹着胚料3Β平移送至第四冲模的模口 4D ；
⑤凸脐内角及高度最终成型其经由前后双重冲击而实现凸脐内角及高度的最终成型；具体如图3Ε所示，第四前冲棒4Ρ将胚料;3Β压入第四冲模4D进行冷镦挤最终成型凸脐内角及高度为胚料4B;
⑥预冲孔连皮最终成型预冲孔的连皮最终成型至所需尺寸；具体如图3F所示，第五前冲棒5P将胚料4B压入第五冲模5D进行冷镦挤最终成型预冲孔连皮至尺寸为胚料5B，由第五后冲棒5A将胚料5B顶出第五冲模5D的模口，进入第五转运夹，再由第五转运夹夹着胚料5B翻转平移送至第六冲模6D的模口 ；
⑦冲孔将预成型孔的连皮冲除至所需孔尺寸；具体如图3G所示，第六前冲棒6P将胚料5B压入第六冲模6D进行冲孔，即成成品6B，经脱料盘将6B脱出第六前冲棒6P后被输送带送至检验料斗，其连皮由6A冲断后从6D内孔排出后被输送带送至废料斗。 具体的，在步骤②至步骤④中，其均是通过将坯料设置在相应冲模的模口内，并经由前冲棒冲击而成型，该步骤②至步骤④中前冲棒前端具有长度逐渐变大的冲头，其用于逐步成型出铆用凸脐螺母的外型，当然为了适应不同铆用凸脐螺母，其还可以设置为更多道工序，例如，该凸脐外圆预备成型并非限定于具体实施例中一次冲压，其可以根据实际情形而设置为多次，以便于其顺利成型。如图3E所示，因为坯料:3B的凸脐外圆未进入第四冲模4D的后孔时其凸脐端面就先接触第四后冲棒4A的端面，此时坯料凸脐部受第四后冲棒4A的反挤压导致凸脐外圆涨大超出第四冲模4D后孔的内径尺寸，即无法使凸脐顺利压入第四冲模4D的后孔进行镦挤成型；
另外，当第四后冲棒4A将胚料4B顶出第四冲模4D的模口，进入第四转运夹时，因第四后冲棒4A芯头挤入坯料凸脐较深而脱模力大于第四转运夹夹紧力，造成第四转运夹刚夹住的坯料又被第四后冲棒4A带回第四冲模4D，就会与下一行程第三转运夹夹着胚料:3B平移送至第四冲模时累积2件坯料造成冷镦挤过载而撞车。针对上述两个技术难题，本发明开发出一种弹性模装置，如图4所示，该弹性模装置包括模壳4M、第四冲模4D、第四前冲棒4A、第四后冲棒4A以及第一弹簧4H，该模壳4M内形成有容腔41M，该第四冲模4D可滑动地设置在容腔41M内，该第四冲模4D内形成有供坯料容设的模口，并该模口的两端分别供第四前冲棒4A和第四后冲棒4A穿设，该第一弹簧4H 一端呈固定状，另一端抵靠在第四冲模4D的后端。具体的，该弹性模装置容设在一固定模 41内，该固定模41内部形成有相互连通的第一空腔411和第二空腔421，该第一空腔411 和第二空腔421的连通处形成有凸筋431，该第一弹簧4H即容设第一空腔411中并抵靠在凸筋431上而呈固定状。优选地，为了能同时解决第二个问题，该弹性模装置还包括均容设在第二空腔421 中的驱动杆4Z、第二弹簧4T以及后冲螺杆4L，该驱动杆4Z与第四后冲棒4A的后端固定相连，该第二弹簧4T 一端抵靠在凸筋431上，另一端抵靠在驱动杆4Z上而使驱动杆4Z复位， 该驱动杆4Z后端形成有细杆41Z，该后冲螺杆4L套设在细杆41Z上并外周形成有外螺纹， 该第二空腔421上还形成有能与外螺纹配合的内螺纹。另外，具体的，该模壳4M容腔41M 的前端设置有避免第四冲模4D脱出的凸缘部411M。这样，该弹性模装置的第四冲模4D可以在模壳4M (用螺丝紧固定于固定模41)内前后滑动(具体是设置键与键槽的配合结构来实现)，由后冲螺杆4L调整好第四后冲棒4A 的前后位置，第一弹簧4H预先顶出第四冲模4D相对于第四后冲棒4A端面的一固定行程， 当第四前冲棒4P将胚料;3B压入第四冲模4D时，其凸脐外圆就可先完全进入第四冲模4D的后孔后凸脐端面才接触第四后冲棒4A的端面，此时坯料凸脐部受第四后冲棒4A的反挤压后凸脐的外圆及内角就会顺利地在第四冲模4D后孔内最终成型为坯料4B ；
当第四前冲棒4P开始退出时，该弹性模装置的第一弹簧4H会立即顶回第四冲模4D并带着坯料4B先脱离第四后冲棒4A的芯头，再由本弹性模装置的驱动杆4Z压缩第二弹簧4T 带动第四后冲棒4A将胚料4B顶出第四冲模4D的模口，进入第四转运夹，再由第四转运夹夹着胚料4B平移送至第五冲模5D的模口。综上所述，本发明利用盘元线材并由多工位冷镦机一体成型出铆用凸脐螺母，具体是将盘元线材通过自动送料装置以精确的步进方式送料，然后由模具经切断、整形、凸脐外圆预备成型、凸脐外圆最终成型、凸脐内角及高度最终成型、预冲孔连皮最终成型、冲孔的连续冷镦挤最终成型铆用凸脐螺母，产品在连续冷镦挤过程中迅速且精确地成型，其相对于现有采用车床加工的方式来说，能实现生产的自动化、标准化，具有更快的生产速度， 且线材的利用率高，达到降低废料的制造要求，提升产品质量和经济效率。上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
权利要求
1.一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，其特征在于，包括如下步骤①切料由自动送料装置送料，并由切模截断胚料；②整形依产品形状及模具受力情形定出实际所需工位数，进行锻平胚料受剪面；③凸脐外圆预备成型正挤凸脐外圆预成形；④凸脐外圆最终成型预冲孔及外形预备镦挤至凸脐外圆最终成型；⑤凸脐内角及高度最终成型其经由前后双重冲击而实现凸脐内角及高度的最终成型；⑥预冲孔连皮最终成型预冲孔的连皮最终成型至所需尺寸；⑦冲孔将预成型孔的连皮冲除至所需孔尺寸；其中，该步骤②至步骤⑦是采用两工位或两工位以上的多工位冷镦机设备将坯料通过模具冷镦成型。
2.如权利要求1所述的一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，其特征在于， 在步骤①中，该自动送料装置基于铆用凸脐螺母成型后体积与线材体积相等的特性，并基于线材直径而计算出送料长度。
3.如权利要求1所述的一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，其特征在于， 在步骤②至步骤④中，其均是通过将坯料设置在相应冲模的模口内，并经由前冲棒冲击而成型，该步骤②至步骤④中前冲棒前端具有长度逐渐变大的冲头。
4.如权利要求1所述的一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，其特征在于， 在步骤⑤中，其前后双重冲击是采用一弹性模装置来实现，该弹性模装置包括模壳、第四冲模、第四前冲棒、第四后冲棒以及第一弹簧，该模壳内形成有容腔，该第四冲模可滑动地设置在容腔内，该第四冲模内形成有供坯料容设的模口，并该模口的两端分别供第四前冲棒和第四后冲棒穿设，该第一弹簧一端呈固定状，另一端抵靠在第四冲模的后端。
5.如权利要求4所述的一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，其特征在于， 该弹性模装置容设在一固定模内，该固定模内部形成有相互连通的第一空腔和第二空腔， 该第一空腔和第二空腔的连通处形成有凸筋，该第一弹簧即容设第一空腔中并抵靠在凸筋上而呈固定状，该弹性模装置还包括均容设在第二空腔中的驱动杆、第二弹簧以及后冲螺杆，该驱动杆与第四后冲棒的后端固定相连，该第二弹簧一端抵靠在凸筋上，另一端抵靠在驱动杆上而使驱动杆复位，该驱动杆后端形成有细杆，该后冲螺杆套设在细杆上并外周形成有外螺纹，该第二空腔上还形成有能与外螺纹配合的内螺纹。
6.如权利要求4所述的一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺，其特征在于， 该模壳容腔的前端设置有避免第四冲模脱出的凸缘部。
7.一种专用于如权利要求1的工艺中步骤⑤的弹性模装置，其特征在于，包括模壳、第四冲模、第四前冲棒、第四后冲棒以及第一弹簧，该模壳内形成有容腔，该第四冲模可滑动地设置在容腔内，该第四冲模内形成有供坯料容设的模口，并该模口的两端分别供第四前冲棒和第四后冲棒穿设，该第一弹簧一端呈固定状，另一端抵靠在第四冲模的后端。
8.如权利要求7所述的弹性模装置，其特征在于，该弹性模装置容设在一固定模内，该固定模内部形成有相互连通的第一空腔和第二空腔，该第一空腔和第二空腔的连通处形成有凸筋，该第一弹簧即容设第一空腔中并抵靠在凸筋上而呈固定状，该弹性模装置还包括均容设在第二空腔中的驱动杆、第二弹簧以及后冲螺杆，该驱动杆与第四后冲棒的后端固定相连，该第二弹簧一端抵靠在凸筋上，另一端抵靠在驱动杆上而使驱动杆复位，该驱动杆后端形成有细杆，该后冲螺杆套设在细杆上并外周形成有外螺纹，该第二空腔上还形成有能与外螺纹配合的内螺纹。
9.如权利要求7所述的弹性模装置，其特征在于，该模壳容腔的前端设置有避免第四冲模脱出的凸缘部。
全文摘要
本发明公开一种用盘元线材一体成型铆用凸脐螺母的工艺及其专用装置，该工艺包括①切料由自动送料装置送料，由切模截断坯料；②整形依产品形状及模具受力情形定出实际所需工位数，进行锻平坯料受剪面；③凸脐外圆预备成型正挤凸脐外圆预成形；④凸脐外圆最终成型预冲孔及外形预备镦挤至凸脐外圆最终成型；⑤凸脐内角及高度最终成型经由前后双重冲击而实现凸脐内角及高度的最终成型；⑥预冲孔连皮最终成型预冲孔的连皮最终成型至所需尺寸；⑦冲孔将预成型孔的连皮冲除至所需孔尺寸；其中，该步骤②至步骤⑦是采用多工位冷镦机设备将坯料通过模具冷镦成型。本发明能实现生产的自动化和标准化，具有生产速度快和线材利用率高的特点。
文档编号B21K1/70GK102335713SQ20111018365
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者吴荣彬, 苏标庚 申请人:厦门恒耀金属有限公司