专利名称：螺栓的加工方法及所用模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺栓的加工方法及所用的模具，特别是涉及细长螺栓的加工方法及所用模具。
背景技术：
目前，细长螺栓加工多采用先热镦螺栓头部，得到螺栓头部符合尺寸要求的螺栓毛坯，再在车床上车削螺杆，得到所需精度和尺寸要求的光螺杆，再在光螺杆上进行螺纹加工，得到成品螺栓。光螺杆的加工多在车床上进行，由于螺杆细而长，为防止车削螺杆时螺杆因热胀冷缩变形和切削时弹性变形，通常采用活顶尖、跟刀架、中心架等辅助装置对螺杆进行辅助支承。在此，活顶尖主要用来解决因热胀冷缩引起螺杆伸长的定位问题。而采用跟刀架、中心架的目的是为了预防细长螺杆中间部位由于刚性差，在车削过程中因切削力导致弹性变形，使得加工完成后的螺杆成腰鼓形。由于跟刀架、中心架具有为几十毫米的自身宽度，在加工的过程中螺杆上有几十毫米得不到加工，形成切削死点，为了削除切削死点， 必须经第二次装夹后对螺杆再进行第二次车削，因此采用上述先热镦螺栓头部形成螺栓毛坯而后对螺杆进行车削加工的方法得到的细长光螺杆的尺寸精度和直线度均低，不能满足需要，且此方法由于需采用精车对光螺杆部分进行加工，所以生产效率低，很难实现大批量生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术螺栓加工方法，所得到的光螺杆尺寸精度低、螺杆直线度低、生产率低的不足，提供一种不仅生产效率高，且得到的光螺杆尺寸精度高、生产效率高的细长螺栓的加工方法及所用的模具。本发明采用如下技术方案实现本发明的目的本发明的第一个目的，是提供一种加工螺栓用的模具，包括上模和下模，所述上模设置有与螺栓头部相匹配的上模型腔，所述下模由设置有轴心孔的下模套、下模套固定装置及垫块组成，所述垫块的外径与所述轴心孔的内径相匹配，所述下模套在所述的轴肩处分成固定连接的两段，上段为下模垫，下段为加长模套，所述加长模套由对接的上模芯和下模芯及加长模套外套组成，所述上模芯和所述下模芯设置在所述加长模套外套内并分别与所述加长模套外套过盈配合连接，所述加长模套外套的长度小于等于所述上模芯和所述下模芯的长度之和，而大于所述上模芯的长度；所述下模套的长度大于所述螺栓的螺杆的长度，所述轴心孔的直径与所述螺杆的直径相同，所述的轴心孔的公差偏所述螺杆直径公差的上偏差；所述下模套固定装置由压盖、设置在下模套外圆周的轴肩组成，所述压盖的内腔与所述轴肩的外型相匹配，在所述压盖的顶部设置有内径与所述下模套的外径相匹配的压盖孔；所述下模垫的内径比所述加长模套的内径小；
所述的垫块的长度与所述的螺杆的长度之和大于所述的下模套的长度；所述下模套的顶部设置有合金模芯，所述合金模芯与所述下模套过盈配合连接；本发明的另一个目的，是提供一种螺栓的加工方法，采用热镦模具进行热镦，由所述热镦模具的上模成型所述螺栓的头部，同时由所述热镦模具的下模成型所述螺栓的杆部，得到头部和杆部均符合设计要求的螺栓毛坯；采用上述模具之一所述的上模作为所述的热镦模具的上模，采用上述模具之一所述的下模作为所述的热镦模具的下模，按如下步骤进行镦制
A、准备备好杆件，所述杆件的直径与所述螺杆的直径相同，所述杆件的公差等级与所述螺杆的公差等级相同，所述杆件的长度等于所述螺杆的长度与螺栓头部用料长度之和；B、将杆件的螺栓头部用料部分加热；C、将杆件置入所述的轴心孔内，螺栓头部用料部分朝上，将所述的垫块置于所述的轴心孔内，并用所述垫块给所述杆件定位，使所述杆件位于所述轴心孔内的长度与所述螺杆的长度相等；D、开启设备，使所述上模型腔与所述轴心孔接合，形成与所述螺栓外型相匹配的整体型腔，镦制杆件，得到光杆螺栓；E、加工螺纹，得到成品螺栓；进一步地，所述杆件的直径公差偏所述螺杆直径公差的下偏差；进一步地，所述的垫块部分位于所述的轴心孔内。采用本发明的方法加工螺栓，具有如下优越性热镦后即得到光螺杆螺栓，可在此光螺杆螺栓上直接进行螺纹加工，得到成品螺栓，无需再对螺杆进行车削加工，可避免车削带来的加工缺陷，能很好保证螺杆尺寸精度、形状公差要求，无需再对螺杆进行进一步加工，效率高，可实现大批量生产。采用本发明的方法加工螺栓能获得精度等级为hl2、直线度公差为IT13的螺杆。本发明的模具结构简单、制造方便，安装定位操作简便，能防止螺杆在加工过程中变形，可一次获得光螺杆螺栓，减少了加工工序，提高了工作效率。
图I是本发明螺栓加工所用模具实施例结构示意图；图2是在杆件装入本发明下模后热镦前模具工作状态实施例示意图；图3是采用本发明模具热镦螺栓加工状态实施例示意图；图4是下模垫实施例结构示意图；图5是加长模套实施例结构示意图；图6是螺栓实施例设计图。附图标记说明5-上模6-压盖7-下模板8-加长模套9_垫块10-上模型腔11_调整垫块13-合金模芯14-下模垫15-加长模套外套16-上模芯17-下模芯18-下模套19-轴心孔20-轴肩21-杆件22-机床滑块
具体实施例方式本发明加工方法中可用压力机或冲床作为热镦设备，原材料为直径和长度均符合一定要求的光杆件21。该杆件21的直径与细长螺栓的螺杆的直径相等，杆件21的直径公差与螺杆直径公差相同，最好位于螺杆直径公差的下偏差内。长度为螺杆用料长度及螺栓头部用料长度之和。螺栓头部用料利用体积不变的原理换算得到。可以采用两种方法得到所需的杆件21。第一种是按单件用料长度下料，用贯穿磨削的方法制得长度和直径都符合要求的杆件21 ；第二种方法是采用拉拔的方法得到直径符合要求的长杆件，再按单件长度切料，得到长度和直径都符合要求的杆件21。本发明的模具由两部分组成，一部分为使螺栓头部成型的上模5，另一部分是使细长螺杆成型的下模。上模5具有与螺栓头部形状相匹配的上模型腔10，上模型腔10的上方 为通孔，以便用调整垫块11调节螺栓头部高度。下模由设置有轴心孔19的下模套18、下模套固定装置及垫块9组成，下模套18的长度大于细长螺杆的长度，轴心孔19的直径与细长螺杆的直径相等，公差与螺杆的直径相等。轴心孔19的直径公差最好偏细长螺杆直径公差的上偏差。垫块9的外径与轴心孔19的内径相匹配，能伸进到轴心孔内。下模套固定装置由设置在下模套外圆周的轴肩20和压盖6组成，压盖6的内腔与轴肩20的形状相匹配，在压盖6的顶部设置有压盖孔，压盖孔的内径与下模套18的外径相匹配。为了防止因反复热墩引起下模套18顶部的轴心孔变形，延长下模套18的使用寿命，下模套顶部内设置有合金模芯13，合金模芯孔与下模套轴心孔同轴，构成下模的轴心孔19，合金模芯13与下模套18过盈配合连接。为了便于下模套18的加工，在轴肩20处将下模套18分成上、下连接的两部分，上部为下模垫14，下部为加长模套8，该加长模套8由上模芯16和下模芯17及设置在上模芯和下模芯外的加长模套外套15组成。加长模套外套15的长度小于等于上模芯和下模芯的长度之和而大于上模芯的长度。上模芯16和下模芯17均与加长模套外套过盈配合连接。这样，利用加长模套外套15将上模芯16和下模芯17连接起来，也可防止热镦过程中上模芯和下模芯变形。热墩时，将上模5固紧在机床滑块22上，将下模套18设置在机床下模板7的内孔中，通过轴肩20初步将下模套18定位到模板7上，压盖6扣在轴肩20外，压盖上插入螺栓将下模套18固紧在下模板7上。将杆件21的螺栓头部用料部分加热，螺栓头部用料部分朝上，将杆件21从轴心孔的上方置于轴心孔19内，并使杆件21在轴心孔19内的长度等于细长螺杆的长度，将垫块9从轴芯孔19的底部置于轴心孔19内对杆件21定位，垫块9的长度应能使垫块在轴心孔外有一定的长度，垫块9用支撑部件支撑。开启机床，使机床滑块22下移，上模5同步下移，使上模型腔10和轴心孔19合成一体形成与螺栓外型和尺寸相同的型腔，在滑块22的压力下完成热镦。当下模分体设置时，为了防止在加工过程中下模垫14的轴心孔与加长模套8的轴心孔错位，致使杆件21不能顺畅放入轴心孔19内，上模芯16的轴心孔的内径大于等于下模垫14的轴心孔的内径，最好上模芯16的轴心孔的内径大于下模垫14轴心孔的内径O. 03 O. 05MM。加长模套外套15可延长上模芯和下模芯的变形时间，延长模具的使用寿命O下模的长度视细长螺杆的长度而定，总长度要比细长螺杆长，通常长10 20丽，便于垫块9伸入到轴心孔19内。垫块9伸入到轴心孔19内后要留在轴心孔19外一段长度。这样，在热镦时，下模不会受到轴向压力的作用，可延长下模的使用寿命，保持下模的精度。而且方便取出螺栓。下模的轴心孔19的直线度要高于细长螺杆成品的螺杆的直线度，按一般模具加工标准加工即可。下模垫14的轴心孔直径视待加工的杆件的直径和材料的热膨胀系数来确定，在保证杆件加热后能放进下模垫轴心孔的前提下，下模垫轴心孔的直 径尽量小，因为在热镦的过程中轴心孔会越来越大，实施例下面以加工一个具体细长螺杆的螺栓为例，对本发明作详细介绍。想得到的成品螺栓的尺寸如图6所示，其细长螺杆的直径为Φ IO0015，细长螺杆长度为320mm。I、按单件用料长度下料一采用贯穿磨削得到直径为Φ H' tf5的杆件21 ；2、根据图6所示的螺栓头部尺寸，选择合适的上模5 ；选用高度为270 mm的加长模套8放入下模板7的下模板通孔内，再在加长模套8上放置高度为70 mm的下模垫14，将垫块9放入轴心孔19内，用垫块9调节好杆件21在轴心孔19内的长度，杆件21在轴心孔内的长度为320 mm，在轴肩20上压紧压盖6并用螺栓将压盖与下模板7固定好，开启机床，使机床滑块下移，上模型腔10和下模轴心孔19合成整体型腔，即完成镦制。镦制后的螺栓,头部螺杆部的对称度< O. 25 mm，直线度< O. 2 mm,完全能满足国家标准的规定。用此方法镦制具有细长螺杆的螺栓，一套模具一般能加工8000件合格的螺栓，加工过程呈对模具进行整型维修，一个合金模垫可加工I. 5 2万件产品，一个加长模套可加工几十万件产品。
权利要求
1.一种加工螺栓用的模具，包括上模(5)和下模，其特征在于所述上模(5)设置有与螺栓头部相匹配的上模型腔(10)，所述下模由设置有轴心孔(19)的下模套(18)、下模套固定装置及垫块(9)组成，所述垫块(9)的外径与所述轴心孔(19)的内径相匹配，所述下模套(18)在所述的轴肩处分成固定连接的两段，上段为下模垫(14)，下段为加长模套(8)，所述加长模套(8)由对接的上模芯(16)和下模芯(17)及加长模套外套(15)组成，所述上模芯(16)和所述下模芯(17)设置在所述加长模套外套(15)内并分别与所述加长模套外套(15)过盈配合连接，所述加长模套外套(15)的长度小于等于所述上模芯(16)和所述下模芯(17)的长度之和，而大于所述上模芯(16)的长度。
2.如权利要求I所述的一种加工螺栓用的模具，其特征在于，所述下模套(18)的长度大于所述螺栓的螺杆的长度，所述轴心孔(19)的直径与所述螺杆的直径相同，所述的轴心孔(19)的公差偏所述螺杆直径公差的上偏差。
3.如权利要求I所述的一种加工螺栓用的模具，其特征在于，所述下模套固定装置由压盖(6)、设置在下模套(18)外圆周的轴肩(20)组成，所述压盖(6)的内腔与所述轴肩(20)的外型相匹配，在所述压盖(6)的顶部设置有内径与所述下模套(18)的外径相匹配的压盖孔。
4.如权利要求I所述的一种加工螺栓用的模具，其特征在于，所述下模垫(14)的内径比所述加长模套(8)的内径小。
5.如权利要求I所述的一种加工螺栓用的模具，其特征在于，所述的垫块(9)的长度与所述的螺杆的长度之和大于所述的下模套(18)的长度。
6.如权利要求1-5各项之一所述的一种加工螺栓用的模具,其特征在于,所述下模套(18)的顶部设置有合金模芯(13)，所述合金模芯(13)与所述下模套(18)过盈配合连接。
7.一种螺栓的加工方法，其特征在于，采用热镦模具进行热镦，由所述热镦模具的上模成型所述螺栓的头部，同时由所述热镦模具的下模成型所述螺栓的杆部，得到头部和杆部均符合设计要求的螺栓毛坯。
8.如权利要求7所述的螺栓的加工方法，其特征在于，采用如权利要求1-7各项之一所述的上模作为所述的热镦模具的上模，采用如权利要求1-7各项之一所述的下模作为所述的热镦模具的下模，按如下步骤进行镦制 A、准备备好杆件(21)，所述杆件(21)的直径与所述螺杆的直径相同，所述杆件(21)的公差等级与所述螺杆的公差等级相同，所述杆件(21)的长度等于所述螺杆的长度与螺栓头部用料长度之和； B、将杆件(21)的螺栓头部用料部分加热； C、将杆件(21)置入所述的轴心孔(19)内，螺栓头部用料部分朝上，将所述的垫块(9)置于所述的轴心孔(19)内，并用所述垫块(9)给所述杆件(21)定位，使所述杆件(21)位于所述轴心孔(19)内的长度与所述螺杆的长度相等； D、开启设备，使所述上模型腔(10)与所述轴心孔(19)接合，形成与所述螺栓外型相匹配的整体型腔，镦制杆件(21)，得到光杆螺栓； E、加工螺纹，得到成品螺栓。
9.如权利要求8所述的螺栓的加工方法，其特征在于，所述杆件(21)的直径公差偏所述螺杆直径公差的下偏差。
10.如权利要求8所述的螺栓的加工方法，其特征在于，所述的垫块(9)部分位于所述的轴心孔(19)内。
全文摘要
本发明针对现有技术细长螺栓的加工方法，所得到的光螺杆尺寸精度低、螺杆直线度低、生产率低的不足，提供一种螺栓的加工方法及所用的模具，其模具包括上模和下模，所述上模设置有与螺栓头部相匹配的上模型腔，所述下模由设置有轴心孔的下模套、下模套固定装置及垫块组成，所述垫块的外径与所述轴心孔的内径相匹配，本发明的加工方法采用所述的模具，本发明的加工方法及模具，不仅生产效率高，且得到的光螺杆尺寸精度高。
文档编号B21J13/02GK102764843SQ201210291040
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者姚国燕, 杨徐帆, 王涛, 陆勤标, 陈菊, 顾建平 申请人:浙江中航来宝精工科技有限公司