专利名称：燕尾槽螺钉的加工方法及其冷镦模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种燕尾槽螺钉的加工方法及其冷镦模具。
背景技术：
发动机的起动需要外力的支持，汽车起动机就是在扮演着这个角色。大体上说，起动机用三个部件来实现整个起动过程。直流电动机引入来自蓄电池的电流并且使起动机的驱动齿轮产生机械运动；传动机构将驱动齿轮啮合入飞轮齿图，同时能够在发动机起动后自动脱开；起动机电路的通断则由一个电磁开关来控制。
发动机在以自身动力运转之前，必须借助外力旋转。发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转的过程，称为发动机的起动。发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动三种形式。人力起动采用绳拉或手摇的方式，简单但不方便，而且劳动强度大，只适用于一些小功率的发动机，在一些汽车上仅作为后备方式保留着；辅助汽油机起动主要用在大功率的柴油发动机上；电力起动方式操作简便，起动迅速，具有重复起动能力，并且可以远距离控制，因此被现代汽车广泛采用。
在电力起动机启动系统中，燕尾槽螺钉使用在起动机开关上，将铜片压入到螺钉头部燕尾槽中，开关的动触片与铜片接触导电接通开关，启动起动机。因其服役条件差，长期在高温、间隙高频率振动条件下服役，燕尾槽的设计的目的是要保证在此条件下铜片与动触片的接触稳定可靠，防止铜片从燕尾槽螺钉中松脱，以保证接触稳定可靠。
所以，燕尾槽螺钉的燕尾槽结构特殊、精度要求较高。在现有技术中，前期客户采用机械切削加工制造此部品，加工工艺棒材-加工中心(车削)_表面处理(电镀)_包装。因机械加工中心加工产品生产效率低下(约:3min/PCS)，材料利用率低(约30%)，导致其产品成本高昂；在客户进行疲劳试验过程中，发生燕尾槽变形，铜片脱落致使接触不良的，起动机无法启动的情况。所以，燕尾槽的加工若采用现有的加工中心完成，其加工成本高，效率低下，且因切削加工破坏了内部金属流线，削弱了产品的疲劳强度，难以满足客户对产品的要求。
综上可知，现有的燕尾槽螺钉的加工技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种燕尾槽螺钉的加工方法及其冷镦模具，以提高燕尾槽螺钉加工的精度和效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种燕尾槽螺钉的加工方法，所述方法包括
根据需要加工的所述燕尾槽螺钉所需的料坯线径和所用牌号切割所述料坯；
采用冷镦机通过所述燕尾槽螺钉的冷镦模具将所述料坯加工成冷镦燕尾槽螺钉半成品；所述冷镦燕尾槽螺钉半成品的头部成型，其杆部预成型；
将所述冷镦燕尾槽螺钉半成品进行调质热处理；
将调质热处理后的所述冷镦燕尾槽螺钉半成品的杆部进行搓丝，挤压螺纹成型， 获得所述燕尾槽螺钉。
根据所述的加工方法，所述冷镦模具包括
四组阳模，包括第一、第二、第三工位阳模以及切边模；
四组阴模，包括分别与所述第一、第二、第三工位阳模以及切边模对应的第一、第二、第三以及第四工位阴模，；
所述四组阳模和四组阴模固定于冷镦机上，并且通过所述冷镦机的机械手将所述料坯移动于所述四组阳模和四组阴模之间，对所述料坯依次进行燕尾槽螺钉头部和杆部的初镦、第一次预成型、第二次预成型以及终镦加工。
根据所述的加工方法，所述第一工位阳模包括
第一阳模套，固定于所述冷镦机上；
第一预冲模，设置于所述第一阳模套内，其顶端设置有一垫块；
垫块，所述垫块与所述第一预冲模之间设置有一弹性元件；
第一预冲模芯，设置于所述第一预设冲模内，其模芯头具有一凹腔；
所述第一工位阴模包括
第一阴模套，固定于所述冷镦机上；
第一阴模，设置于所述第一阴模套内，其轴心线上设置有第一阴模型腔；
第一顶杆，设置于所述第一阴模型腔内，并且与所述第一预冲模芯在同一轴心线上；
第一锁紧装置，将所述第一阴模套锁紧在所述冷镦机上；
在对所述料坯进行燕尾槽螺钉头部和杆部的初镦时，所述机械手将所述料坯送到所述第一阴模的阴模口，所述冷镦机的主滑块通过所述垫块带动所述第一预冲模芯向所述第一阴模方向移动，部分料坯进入伸出在外的第一预冲模；
当所述主滑块继续向所述第一阴模方向移动，料坯在所述第一预冲模芯作用下， 被顶入所述第一阴模型腔内，所述第一预冲模与第一阴模接触，所述第一预冲模迫使所述弹性元件压缩，而第一预冲模芯在所述主滑块带动下继续向前运动到最前点时，在所述第一预冲模芯的冲压下，所述料坯镦挤变形，完成第一工位冷镦半成品。
根据所述的加工方法，所述第二工位阳模包括
第二阳模套，固定于所述冷镦机上，其轴心线上设置有两个相通的不同孔径的空腔；
第二预冲模，设置于所述第二阳模套内，其顶端连接于所述第二阳模套的两个相通的不同孔径的空腔，其冲模面的中央处设置有向外突起的燕尾角；
模片套，装嵌在所述第二阳模套上，并且所述模片套具有第一通孔；
模片，具有第二通孔，装嵌在所述模片套的第一通孔上，并且所述第二通孔对应于所述第一通孔上；
所述第二工位阴模包括
第二阴模套，固定于所述冷镦机上；
第二阴模，设置于所述第二阴模套内，其轴心线上设置有第二阴模型腔；
第二顶杆，设置于所述第二阴模型腔内，并且与所述第二预冲模在同一轴心线上；
第一锁紧装置，将所述第二阴模套锁紧在所述冷镦机上；
在对所述第一工位冷镦半成品进行进行第一次预成型时，所述机械手将所述第一工位冷镦半成品由所述第一阴模的模口送到所述第二阴模的模口，所述冷镦机主滑块带动所述第二预冲模向所述第二阴模方向移动，在所述第二预冲模的作用下，部分第一工位冷镦半成品的材料被顶入所述第二阴模的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，所述第一工位冷镦半成品镦挤变形，完成第二工位冷镦半成品。
根据所述的加工方法，所述燕尾角呈140度；所述第二预冲模的侧端面设置有与所述第二预冲模的顶端面呈10度的倒角；并且在所述顶端面上设置有排气孔；和/或
所述第二预冲模与所述第二阳模套间为过盈配合；所述模片与模片套间采用预应力组合套模结构；
根据所述的加工方法，所述第三工位阳模包括
第三阳模套，固定于所述冷镦机上，其轴心线上设置有空腔；
第三预冲模，设置于所述第三阳模套内，其顶端连接于所述第三阳模套的空腔，其冲模面设置有两个向外突起的凸柱；
所述第三工位阴模包括
第三阴模套，固定于所述冷镦机上；
第三阴模，设置于所述第三阴模套内，其轴心线上设置有第三阴模型腔；
第三顶杆，设置于所述第三阴模型腔内，并且与所述第三预冲模在同一轴心线上；
第一锁紧装置，将所述第三阴模套锁紧在所述冷镦机上；
在对所述第二工位冷镦半成品进行第二次预成型时，所述机械手将第二工位冷镦半成品由第二阴模的模口送到第三阴模的模口，所述冷镦机主滑块带动所述第三工位阳模向所述第三阴模方向移动，在所述第三预冲模的作用下，部分第二工位冷镦半成品材料被顶入所述第三阴模的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，所述第二工位冷镦半成品镦挤变形，完成第三工位冷镦半成品。
根据所述的加工方法，所述两个向外突起的凸柱在所述第三预冲模的冲模面上的位置，对应于所述燕尾角的左右两侧，所述凸柱呈弧面形；所述第三预冲模的侧端面设置有与所述第三预冲模的冲模面顶端面呈10度的倒角；
所述第三预冲模与所述第三阳模套间采用过盈配合。
根据所述的加工方法，所述切边模包括
第四阳模套，固定于所述冷镦机上，并且在所述第四阳模套的轴心线上设置有所述燕尾槽螺钉半成品的出料口，以及在所述第四阳模套的侧端面上设置有固定螺栓的安装孔；
第四预冲模，设置于所述第四阳模套内，与所述出料口连接；所述第四预冲模与所述第四阳模套通过所述固定螺栓相互连接固定；
所述第四工位阴模包括
第四阴模套，固定于所述冷镦机上；
第四阴模，设置于所述第四阴模套内，其轴心线上设置有第四阴模型腔；
第四顶杆，设置于所述第四阴模型腔内，并且与所述切边模在同一轴心线上；
第一锁紧装置，将所述第四阴模套锁紧在所述冷镦机上；
在对所述第三工位冷镦半成品进行终镦时，所述机械手将所述第三工位冷镦半成品由所述第三阴模的模口送到所述第四阴模的模口，所述冷镦机主滑块带动切边模向所述第四阴模方向移动，在所述第四预冲模的作用下，所述第三工位冷镦半成品被顶入所述第四阴模的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，所述第三工位冷镦半成品的外六角部分多余的材料被所述切边模切下，所述切边模后退，所述燕尾槽螺钉半成品由所述第四顶杆从所述出料口顶出。
根据所述的加工方法，所述第一阴模由硬质合金材料和热作模具钢两部分过盈配合构成，并且所述第一阴模与第一阴模套间隙配合；
所述第一阴模型腔、第二阴模型腔、第三阴模型腔以及第四阴模型腔的横截面呈圆形，并且尺寸根据所述燕尾槽螺钉的杆部的加工尺寸确定；
所述第一工位冷镦半成品的头部呈两端面为平面的圆球形，其杆部呈圆柱型，并且所述头部与杆部之间具有连接台阶；
所述第二工位冷镦半成品的头部的端面上开设燕尾槽，其杆部的端面开设燕尾角；
所述第三工位冷镦半成品的头部的端面上燕尾槽的左右开设弧面型凹槽，其杆部尺寸为搓丝前的坯径；
所述燕尾槽螺钉半成品的头部冲切成燕尾槽螺钉头部的外六角。
为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种用于上述任意一项所述的加工方法的燕尾槽螺钉的冷镦模具。
本发明对燕尾槽螺钉的加工过程包括线材-冷镦-热处理-搓丝-表面处理-包装，由于采用多工位冷镦完成燕尾槽的加工，燕尾槽螺钉的相关尺寸精度完全符合设置要求。并且采用冷镦加工后，燕尾槽螺钉的燕尾槽的加工效率高，主要生产工序冷镦，其生产效率>80PCS/min，且无废料产生。由于采用了无切削加工，产品金属流线连续，产品疲劳强度，尤其是燕尾槽螺钉的燕尾槽部位的疲劳强度高，从根本上杜绝了燕尾槽螺钉的燕尾槽变形导致的铜片脱落、起动机无法启动的不良情况发生，且极大的降低了产品生产成本，其技术运用前景广泛。
图1是本发明提供的燕尾槽螺钉的加工方法流程图2A是本发明提供的第一工位阳模的结构示意图2B是本发明提供的第一工位冷镦预成型示意图3A是本发明提供的第二工位冷镦预成型示意图;3B是本发明提供的第二预冲模的结构示意图4A是本发明提供的第三工位冷镦预成型示意图4B是本发明提供的第三预冲模的结构示意图4C是图4B中第三预冲模E处的放大图5是本发明提供的第四工位冷镦预成型示意图6是本发明提供的燕尾槽螺钉的加工坯料的结构示意图7是本发明提供的第一工位冷镦半成品的结构示意图8是本发明提供的第二工位冷镦半成品的结构示意图9是本发明提供的第三工位冷镦半成品的结构示意图IOA是本发明提供的燕尾槽螺钉半成品的结构示意图IOB是本发明提供的燕尾槽螺钉半成品的左视图IOC是本发明提供的燕尾槽螺钉半成品的剖视图11是本发明一个实施例中搓丝工序的加工示意图。
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，本发明提供了一种燕尾槽螺钉的加工方法，所述方法包括
步骤SlOl中，根据需要加工的所述燕尾槽螺钉90所需的料坯线径和所用牌号切割料坯901 ；
步骤S102中，采用冷镦机通过燕尾槽螺钉90的冷镦模具100将料坯901加工成冷镦燕尾槽螺钉半成品43 ；所述冷镦燕尾槽螺钉半成品43的头部91成型，其杆部92预成型；
步骤S103中，将所述冷镦燕尾槽螺钉半成品43进行调质热处理；
步骤S104中，将调质热处理后的所述冷镦燕尾槽螺钉半成品43的杆部92进行搓丝，挤压螺纹成型，获得燕尾槽螺钉90。
参见图6，对燕尾槽螺钉90加工方法包括材料准备工序对燕尾槽螺钉90的加工材料准备，可以根据具体的燕尾槽螺钉90实际所需线径和所用牌号，准备料坯901。冷镦工序冷镦燕尾槽螺钉半成品43，即燕尾槽螺钉90的头部91成型，包括燕尾槽和杆部92预成型。热处理工序对冷镦燕尾槽螺钉半成品43调质热处理后，使燕尾槽螺钉半成品43满足螺钉机械性能要求。最后是搓丝工序对燕尾槽螺钉半成品43的杆部92挤压螺纹成型。 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1，2，一块固定、一块活动，如图11所示，活动搓丝板1比固定搓丝板2要长一些。两块搓丝板的工作面面对面的安装， 活动搓丝板1在外力作用下每做一次向前的行程，如图11中所示的运动方向，便在一个零件，即螺纹坯径上挤压出螺纹。然后是表面处理工序满足产品的表面防腐蚀性能和外观要求。最后对燕尾槽螺钉90进行总检和包装，根据工艺检测尺寸，合格后包装、发货。
在本发明一个实施例中，外六角燕尾槽螺钉90除外六角部分外，采用的是无切削冷挤压成型。故进行工艺设计时，结合外六角废料用量情况，首先对产品用料进行准确的计算，然后确定产品工艺用料的直径，并计算出燕尾槽螺钉90的头部91用料的体积以及杆部 92用料长度。再根据产品的结构等要素，结合成型工位数合理的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。
参见图2A 图6，本发明一个实施例中，冷镦模具100包括
四组阳模，包括第一、第二、第三工位阳模以及切边模10，20，30，40 ；
四组阴模，包括分别与所述第一、第二、第三工位阳模以及切边模10，20，30，40对应的第一、第二、第三以及第四工位阴模50，60，70，80 ；
四组阳模和四组阴模固定于冷镦机上，并且通过所述冷镦机的机械手将所述料坯 901移动于所述四组阳模和四组阴模之间，对料坯901依次进行燕尾槽螺钉头部91和杆部 92的初镦、第一次预成型、第二次预成型以及终镦加工。
在本发明中，燕尾槽螺钉90利用冷镦技术加工总体分为头部成型(包括燕尾槽的成型)和杆部预成型，共需要四个工位，即包括第一工位阳模10以及与其对应的第一工位阴模50，第二工位阳模20以及与其对应的第二工位阴模60，第三工位阳模30以及与其对应的第三工位阴模70，切边模40以及与其对应的第四工位阴模80。
采用冷镦模具100加工燕尾槽螺钉90首先根据所需要加工的燕尾槽螺钉90的尺寸计算需要的料坯901的尺寸，然后通过切料工位利用剪切，将原材料从圆盘料剪断为冷镦加工所需要的料坯901。
参见图2A和图2B，在本发明的一个实施例中，第一工位阳模10包括
第一阳模套11，固定于所述冷镦机上；
第一预冲模12，设置于第一阳模套11内，其顶端设置有一垫块13 ；
垫块13，垫块13与第一预冲模12之间设置有一弹性元件14 ；
第一预冲模芯15，设置于第一预设冲模12内，其模芯头具有一凹腔151 ；
第一工位阴模50包括
第一阴模套51，固定于所述冷镦机上；
第一阴模52，设置于第一阴模套51内，其轴心线上设置有第一阴模型腔521 ；
第一顶杆53，设置于第一阴模型腔521内，并且与第一预冲模芯15在同一轴心线上；
第一锁紧装置M，将第一阴模套51锁紧在所述冷镦机上；
在对所述料坯901进行燕尾槽螺钉头部91和杆部92的初镦时，所述机械手将所述料坯901送到第一阴模52的阴模口，所述冷镦机的主滑块通过垫块13带动第一预冲模芯15向第一阴模52方向移动，部分料坯901进入伸出在外的第一预冲模12 ；
当所述主滑块继续向第一阴模52方向移动，料坯901在第一预冲模芯15作用下， 被顶入第一阴模型腔521内，第一预冲模12与第一阴模52接触，第一预冲模12迫使弹性元件14压缩，而第一预冲模芯15在所述主滑块带动下继续向前运动到最前点时，在第一预冲模芯15的冲压下，所述料坯901镦挤变形，完成第一工位冷镦半成品16。如图7所示，第一工位冷镦半成品16的头部91呈两端面为平面的圆球形，其杆部92呈圆柱型，并且头部 91与杆部92之间具有连接台阶97。
在该实施例中，第一工位预冲模12采用活动组合式结构，变形前第一工位预冲模 12在弹性元件14的作用下向前伸出，固定在限定活动范围的前端；第一阴模52采用预应力组合套模结构，由硬质合金材料G50和热作模具钢H13过盈配合而成，第一阴模52由硬质合金材料和热作模具钢两部分过盈配合构成，并且第一阴模52与第一阴模套51间采用间隙配合，间隙值约为0. 02mm。第一预冲模12通过第一阳模套11固定在冷镦机上，第一阴模52通过锁紧式第一阴模套51固定在冷镦机上不动。另外，当坯料901两端已被固定在第一预冲模12和第一阴模52的同一中心轴线，机械手张开让出空间，使第一预冲模12和第一阴模52接触。
这一工位是初镦，冷镦机的机械手把工艺要求由切料工位切好的料坯901传送至第一工位。在第一工位第一工位阳模10的推挤作用下进入第一工位阴模50，在第一工位阳模10中进行半密闭式正挤压，经过第一工位阳模10的挤压，燕尾槽螺钉头部91按工艺要求完成初成型，其杆部92在第一工位阳模10的挤压下镦粗至预定工艺尺寸。第一锁紧装置M可以是锁紧螺母。
参见图3A和图:3B，第二工位阳模20包括
第二阳模套21，固定于所述冷镦机上，其轴心线上设置有两个相通的不同孔径的空腔211 ；
第二预冲模22，设置于第二阳模套21内，其顶端连接于第二阳模套21的两个相通的不同孔径的空腔211，其冲模面的中央处设置有向外突起的燕尾角221 ；
模片套23，装嵌在第二阳模套21上，并且模片套23具有第一通孔；
模片M，具有第二通孔，装嵌在模片套23的第一通孔上，并且所述第二通孔对应于所述第一通孔上；
第二工位阴模60包括
第二阴模套61，固定于所述冷镦机上；
第二阴模62，设置于第二阴模套61内，其轴心线上设置有第二阴模型腔621 ；
第二顶杆63，设置于第二阴模型腔621内，并且与第二预冲模22在同一轴心线上；
第一锁紧装置M，将第二阴模套61锁紧在所述冷镦机上；
在对所述第一工位冷镦半成品16进行进行第一次预成型时，所述机械手将所述第一工位冷镦半成品16由所述第一阴模52的模口送到第二阴模62的模口，所述冷镦机主滑块带动第二预冲模22向第二阴模62方向移动，在第二预冲模22的作用下，部分第一工位冷镦半成品16的材料被顶入第二阴模62的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时， 所述第一工位冷镦半成品16镦挤变形，完成第二工位冷镦半成品25。如图8所示，第二工位冷镦半成品25的头部91的端面上开设燕尾槽93，其杆部92的端面开设燕尾角94，以及倒角95。
在该实施例中，燕尾角呈140度；第二预冲模22的侧端面设置有与第二预冲模22 的顶端面222呈10度的倒角223 ；并且在顶端面222上设置有排气孔224 ；和/或
第二预冲模22与第二阳模套21间为过盈配合；模片M与模片套23间采用预应力组合套模结构；
第二工位阳模20采用组合式结构，通过第二阳模套21固定在冷镦机上，其中第二预冲模22与模片套23间采用过盈配合；模片M与模片套23间采用预应力组合套模结构， 即由硬质合金材料G50和热作模具钢H13过盈配合而成。这一工位的阴模结构形式、材料选用、配合方式等均与第一工位相同，仅是阴模型腔内尺寸不同。第一工位冷镦半成品16 两端已被固定在第二预冲模22和第二阴模62的同一中心轴线，机械手张开让出空间，由于主滑块仍在向前运动到最前点时，第一工位冷镦半成品16在较大的轴向正压力和径向涨力作用下完成第二工位的变形，即形成第二工位冷镦半成品25。
上述过程属于冷镦模具100加工的第二工位，这一工位是燕尾槽螺钉90预成型， 是燕尾槽螺钉90头部91的燕尾槽成型的关键工位。机械手把按工艺要求生产的第一工位产品传送至第二工位。通过这一工位，材料在阳模中采用开式复合挤压完成了燕尾槽93槽内径的冷镦预成型和头部91外径的冷镦成型，使头部91的形状尺寸符合工艺设计的要求， 为下一工位燕尾槽93的最终成型做好准备，同时也为第四工位燕尾槽螺钉90的头部91外六角冲切做好准备。杆部92采用正挤压，使杆部92镦粗到预定工艺尺寸，同时完成杆部92 末端的倒角95和凹坑94的成型。
参见图4A 图4C，在本发明的一个实施例中，第三工位阳模30包括
第三阳模套31，固定于所述冷镦机上，其轴心线上设置有空腔311 ；
第三预冲模32，设置于第三阳模套31内，其顶端连接于第三阳模套31的空腔 311，其冲模面321设置有两个向外突起的凸柱322 ；
第三工位阴模70包括
第三阴模套71，固定于所述冷镦机上；
第三阴模72，设置于第三阴模套71内，其轴心线上设置有第三阴模型腔721 ；
第三顶杆73，设置于第三阴模型腔721内，并且与第三预冲模32在同一轴心线上；
第一锁紧装置M，将第三阴模套71锁紧在所述冷镦机上；
在对第二工位冷镦半成品25进行第二次预成型时，所述机械手将第二工位冷镦半成品25由第二阴模62的模口送到第三阴模72的模口，所述冷镦机主滑块带动第三工位阳模30向第三阴模72方向移动，在所述第三预冲模32的作用下，部分第二工位冷镦半成品25材料被顶入第三阴模72的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，第二工位冷镦半成品25镦挤变形，完成第三工位冷镦半成品33。如图9所示，第三工位冷镦半成品33的头部91的端面上燕尾槽93的左右开设弧面型凹槽96，其杆部92尺寸为搓丝前的坯径。
在该实施例中，两个向外突起的凸柱322在第三预冲模32的冲模面321上的位置，对应于所述燕尾角的左右两侧，凸柱322呈弧面形；第三预冲模32的侧端面设置有与第三预冲模32的冲模面321顶端面323呈10度的倒角324 ；第三预冲模32与第三阳模套31 间过盈配合；
另外，第三工位阳模30采用组合式结构，通过第三阳模套31固定在冷镦机上，其中第三预冲模32与第三阳模套31间采用过盈配合。这一工位的阴模结构形式、材料选用、 配合方式等均与第一工位相同，仅是阴模型腔内尺寸不同。在第二工位冷镦半成品25两端已被固定在第三预冲模32和第三阴模72的同一中心轴线，机械手张开让出空间，由于主滑块仍在向前运动到最前点时，第二工位冷镦半成品25在较大的轴向正压力和径向涨力作用下完成第三工位的变形，即形成第三工位冷镦半成品33。
上述过程属于冷镦模具100加工的第三工位，这一工位属于预成型，也是产品头部91燕尾槽93成型的最终工位，机械手把按工艺要求生产的第一工位产品传送至第三工位。通过这一工位，材料在阳模中采用开式复合挤压完成了燕尾槽93的最终冷锻成型，在头部91开设弧面型凹槽96使燕尾槽93的形状尺寸符合工艺设计的要求。杆部92采用正挤压，使杆部92镦粗到最终工艺要求的尺寸，即杆部92尺寸达到螺纹搓丝前的坯径，待其12他工序完成后传送至搓丝部位完成螺纹的辗制，至此，燕尾槽93部分和杆部92搓丝前坯料 901的镦制过程全部完成。
参见图5，在本发明的一个实施例中，切边模40包括
第四阳模套41，固定于所述冷镦机上，并且在第四阳模套41的轴心线上设置有所述燕尾槽螺钉半成品43的出料口 411，以及在第四阳模套41的侧端面上设置有固定螺栓 412的安装孔；
第四预冲模42，设置于第四阳模套41内，与出料口 411连接；第四预冲模42与第四阳模套41通过固定螺栓412相互连接固定；
第四工位阴模80包括
第四阴模套81，固定于所述冷镦机上；
第四阴模82，设置于第四阴模套81内，其轴心线上设置有第四阴模型腔821 ；
第四顶杆83，设置于第四阴模型腔821内，并且与第四预冲模42在同一轴心线上；
第一锁紧装置M，将第四阴模套81锁紧在所述冷镦机上；
在对所述第三工位冷镦半成品33进行终镦时，所述机械手将所述第三工位冷镦半成品33由第三阴模72的模口送到第四阴模82的模口，所述冷镦机主滑块带动第四预冲模42向第四阴模82方向移动，在第四预冲模42的作用下，第三工位冷镦半成品33被顶入第四阴模82的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，第三工位冷镦半成品33的外六角部分多余的材料被切边模40切下，切边模40后退，燕尾槽螺钉半成品43由第四顶杆83 从出料口 411顶出。
上述过程属于冷镦模具100加工的第四工位，切边模40采用组合式结构，通过第四阳模套41固定在冷镦机上，其中第四预冲模42与第四阳模套41通过固定螺栓412相互连接固定。这一工位的阴模结构形式、材料选用、配合方式等均与第一工位相同，仅是阴模型腔内尺寸不同。另外，在第三工位冷镦半成品33两端已被固定在第四预冲模42与第四阴模82的同一中心轴线上，机械手张开让出空间，由于主滑块仍在向前，运动到最前点时， 外六角部分多余的材料被切边模40切下，随后第四预冲模42往后退，燕尾槽螺钉半成品43 在第四顶杆83顶出力的作用下顶出，多余的废料也废料出口 412方向掉下进入废料料道。
上述过程属于冷镦模具100加工的第四工位，这一工位是终镦工位，是头部91外六角成型的关键工位。机械手把按工艺要求生产的第三工位冷镦半成品33传送至第四工位，由六角阳模完成外六角的冲切，将外六角周围的废料切除，完成外六角的成型。至此，外六角燕尾槽螺钉90的头部91和杆部92搓丝前坯料的镦制过程全部完成。如图IOA 图 IOC所示，燕尾槽螺钉半成品43的头部91冲切成燕尾槽螺钉头部91的外六角。
在上述多个实施例中，第一阴模型腔521、第二阴模型腔621、第三阴模型腔721以及第四阴模型腔821的横截面呈圆形，并且其尺寸根据所述燕尾槽螺钉90的杆部92的加工尺寸确定；
为了实现本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种用于上述的加工方法的燕尾槽螺钉的冷镦模具100 ；该冷镦模具100的具体结构在上述多个实施例中已经有描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明对燕尾槽螺钉的加工过程包括线材-冷镦-热处理-搓丝-表面处理-包装，由于采用多工位冷镦完成燕尾槽的加工，燕尾槽螺钉的相关尺寸精度完全符合设置要求。并且采用冷镦加工后，燕尾槽螺钉的燕尾槽的加工效率高，主要生产工序冷镦，其生产效率彡80PCS/min，且无废料产生。由于采用了无切削加工，产品金属流线连续， 产品疲劳强度，尤其是燕尾槽螺钉的燕尾槽部位的疲劳强度高，从根本上杜绝了燕尾槽螺钉的燕尾槽变形导致的铜片脱落、起动机无法启动的不良情况发生，且极大的降低了产品生产成本，其技术运用前景广泛。
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。
权利要求
1.一种燕尾槽螺钉的加工方法，其特征在于，所述方法包括根据需要加工的所述燕尾槽螺钉所需的料坯线径和所用牌号切割所述料坯； 采用冷镦机通过所述燕尾槽螺钉的冷镦模具将所述料坯加工成冷镦燕尾槽螺钉半成品；所述冷镦燕尾槽螺钉半成品的头部成型，其杆部预成型； 将所述冷镦燕尾槽螺钉半成品进行调质热处理；将调质热处理后的所述冷镦燕尾槽螺钉半成品的杆部进行搓丝，挤压螺纹成型，获得所述燕尾槽螺钉。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述冷镦模具包括 四组阳模，包括第一、第二、第三工位阳模以及切边模；四组阴模，包括分别与所述第一、第二、第三工位阳模以及切边模对应的第一、第二、第三以及第四工位阴模，；所述四组阳模和四组阴模固定于冷镦机上，并且通过所述冷镦机的机械手将所述料坯移动于所述四组阳模和四组阴模之间，对所述料坯依次进行燕尾槽螺钉头部和杆部的初镦、第一次预成型、第二次预成型以及终镦加工。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第一工位阳模包括 第一阳模套，固定于所述冷镦机上；第一预冲模，设置于所述第一阳模套内，其顶端设置有一垫块； 垫块，所述垫块与所述第一预冲模之间设置有一弹性元件； 第一预冲模芯，设置于所述第一预设冲模内，其模芯头具有一凹腔； 所述第一工位阴模包括 第一阴模套，固定于所述冷镦机上；第一阴模，设置于所述第一阴模套内，其轴心线上设置有第一阴模型腔； 第一顶杆，设置于所述第一阴模型腔内，并且与所述第一预冲模芯在同一轴心线上； 第一锁紧装置，将所述第一阴模套锁紧在所述冷镦机上；在对所述料坯进行燕尾槽螺钉头部和杆部的初镦时，所述机械手将所述料坯送到所述第一阴模的阴模口，所述冷镦机的主滑块通过所述垫块带动所述第一预冲模芯向所述第一阴模方向移动，部分料坯进入伸出在外的第一预冲模；当所述主滑块继续向所述第一阴模方向移动，料坯在所述第一预冲模芯作用下，被顶入所述第一阴模型腔内，所述第一预冲模与第一阴模接触，所述第一预冲模迫使所述弹性元件压缩，而第一预冲模芯在所述主滑块带动下继续向前运动到最前点时，在所述第一预冲模芯的冲压下，所述料坯镦挤变形，完成第一工位冷镦半成品。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述第二工位阳模包括 第二阳模套，固定于所述冷镦机上，其轴心线上设置有两个相通的不同孔径的空腔； 第二预冲模，设置于所述第二阳模套内，其顶端连接于所述第二阳模套的两个相通的不同孔径的空腔，其冲模面的中央处设置有向外突起的燕尾角；模片套，装嵌在所述第二阳模套上，并且所述模片套具有第一通孔； 模片，具有第二通孔，装嵌在所述模片套的第一通孔上，并且所述第二通孔对应于所述第一通孔上；所述第二工位阴模包括第二阴模套，固定于所述冷镦机上；第二阴模，设置于所述第二阴模套内，其轴心线上设置有第二阴模型腔； 第二顶杆，设置于所述第二阴模型腔内，并且与所述第二预冲模在同一轴心线上； 第一锁紧装置，将所述第二阴模套锁紧在所述冷镦机上；在对所述第一工位冷镦半成品进行进行第一次预成型时，所述机械手将所述第一工位冷镦半成品由所述第一阴模的模口送到所述第二阴模的模口，所述冷镦机主滑块带动所述第二预冲模向所述第二阴模方向移动，在所述第二预冲模的作用下，部分第一工位冷镦半成品的材料被顶入所述第二阴模的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，所述第一工位冷镦半成品镦挤变形，完成第二工位冷镦半成品。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述燕尾角呈140度；所述第二预冲模的侧端面设置有与所述第二预冲模的顶端面呈10度的倒角；并且在所述顶端面上设置有排气孔；和/或所述第二预冲模与所述第二阳模套间为过盈配合；所述模片与模片套间采用预应力组合套模结构。
6.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述第三工位阳模包括 第三阳模套，固定于所述冷镦机上，其轴心线上设置有空腔；第三预冲模，设置于所述第三阳模套内，其顶端连接于所述第三阳模套的空腔，其冲模面设置有两个向外突起的凸柱； 所述第三工位阴模包括 第三阴模套，固定于所述冷镦机上；第三阴模，设置于所述第三阴模套内，其轴心线上设置有第三阴模型腔； 第三顶杆，设置于所述第三阴模型腔内，并且与所述第三预冲模在同一轴心线上； 第一锁紧装置，将所述第三阴模套锁紧在所述冷镦机上；在对所述第二工位冷镦半成品进行第二次预成型时，所述机械手将第二工位冷镦半成品由第二阴模的模口送到第三阴模的模口，所述冷镦机主滑块带动所述第三工位阳模向所述第三阴模方向移动，在所述第三预冲模的作用下，部分第二工位冷镦半成品材料被顶入所述第三阴模的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，所述第二工位冷镦半成品镦挤变形，完成第三工位冷镦半成品。
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述两个向外突起的凸柱在所述第三预冲模的冲模面上的位置，对应于所述燕尾角的左右两侧，所述凸柱呈弧面形；所述第三预冲模的侧端面设置有与所述第三预冲模的冲模面顶端面呈10度的倒角；所述第三预冲模与所述第三阳模套间采用过盈配合。
8.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述切边模包括第四阳模套，固定于所述冷镦机上，并且在所述第四阳模套的轴心线上设置有所述燕尾槽螺钉半成品的出料口，以及在所述第四阳模套的侧端面上设置有固定螺栓的安装孔；第四预冲模，设置于所述第四阳模套内，与所述出料口连接；所述第四预冲模与所述第四阳模套通过所述固定螺栓相互连接固定； 所述第四工位阴模包括 第四阴模套，固定于所述冷镦机上；第四阴模，设置于所述第四阴模套内，其轴心线上设置有第四阴模型腔； 第四顶杆，设置于所述第四阴模型腔内，并且与所述切边模在同一轴心线上； 第一锁紧装置，将所述第四阴模套锁紧在所述冷镦机上；在对所述第三工位冷镦半成品进行终镦时，所述机械手将所述第三工位冷镦半成品由所述第三阴模的模口送到所述第四阴模的模口，所述冷镦机主滑块带动切边模向所述第四阴模方向移动，在所述第四预冲模的作用下，所述第三工位冷镦半成品被顶入所述第四阴模的模口，所述主滑块继续向前运动到最前点时，所述第三工位冷镦半成品的外六角部分多余的材料被所述切边模切下，所述切边模后退，所述燕尾槽螺钉半成品由所述第四顶杆从所述出料口顶出。
9.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述第一阴模由硬质合金材料和热作模具钢两部分过盈配合构成，并且所述第一阴模与第一阴模套间隙配合；所述第一阴模型腔、第二阴模型腔、第三阴模型腔以及第四阴模型腔的横截面呈圆形， 并且尺寸根据所述燕尾槽螺钉的杆部的加工尺寸确定；所述第一工位冷镦半成品的头部呈两端面为平面的圆球形，其杆部呈圆柱型，并且所述头部与杆部之间具有连接台阶；所述第二工位冷镦半成品的头部的端面上开设燕尾槽，其杆部的端面开设燕尾角； 所述第三工位冷镦半成品的头部的端面上燕尾槽的左右开设弧面型凹槽，其杆部尺寸为搓丝前的坯径；所述燕尾槽螺钉半成品的头部冲切成燕尾槽螺钉头部的外六角。
10.一种用于权利要求1 9任意一项所述的加工方法的燕尾槽螺钉的冷镦模具。
全文摘要
本发明适用于机械加工技术领域，提供了一种燕尾槽螺钉的加工方法及其冷镦模具，所述方法包括根据需要加工的所述燕尾槽螺钉所需的料坯线径和所用牌号切割所述料坯；采用冷镦机通过所述燕尾槽螺钉的冷镦模具将所述料坯加工成冷镦燕尾槽螺钉半成品；所述冷镦燕尾槽螺钉半成品的头部成型，其杆部预成型；将所述冷镦燕尾槽螺钉半成品进行调质热处理；将调质热处理后的所述冷镦燕尾槽螺钉半成品的杆部进行搓丝，挤压螺纹成型，获得所述燕尾槽螺钉。借此，本发明提高了燕尾槽螺钉加工的精度和效率。
文档编号B21J13/02GK102501021SQ20111035443
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者郑琼娥, 陈兴万 申请人:深圳航空标准件有限公司