一种沉头内六角螺栓成形方法与流程

本发明属于紧固件的镦压加工领域，具体涉及一种使用多工位温镦机按一定形状初镦成形后，利用特制内六方组合模具最终镦压出沉头内六角螺栓坯件的工艺方法。

背景技术：

沉头内六角螺栓是一种独特的高强度紧固件，其头部内六角结构可提供高强度扳拧性能，在现代航空航天领域追求高机动性、高可靠性的背景下，沉头内六角螺栓显示出其独有优势。但是，由于沉头内六角螺栓多采用高强度合金钢、高温合金等材料，镦制变形抗力大，内六角成形实际变形量大。因此，镦制模具使用寿命低，生产成本较高。目前，用于镦制内六角紧固件的模具，普遍为整体式模具和弹簧夹套式组合模具。整体式模具主要存在六方尾部应力集中、使用寿命低等问题，在使用成本和效率上受到限制。弹簧夹套式组合模具又存在组合复杂、冲针易折断等问题，应用范围较小。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术中的问题，提供了一种沉头内六角螺栓成形方法，具有加工效率高、模具寿命较长、冲针套可重复使用、内六方冲压深度可调节等优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种沉头内六角螺栓成形方法，包括如下步骤：

步骤a，初镦：开启多工位温镦机的加热系统，坯料加热后，在多工位温镦机的第一工位上，将坯料进行初镦，将沉头镦压成前端部和后端部，前端部的侧面为圆锥形面，前端部的端面冲压出一个锥形坑，沉头的后端部的侧面为支承面；

步骤b，精镦：多工位温镦机的第二工位上，利用内六方组合模具沿锥形坑处冲压，将锥形坑冲压成内六方孔，经过反挤压充满上下模型腔，得到成品，成品的沉头的端面为平面，侧面为锥形面。

优选的，所述步骤a中，前端部的端面为圆形，直径为沉头最大外径的0.7～0.9，优选为0.8。

优选的，所述步骤a中，多工位温镦机的加热系统的加热功率设定为300～500w，优选为350w。

优选的，所述前端部的圆锥形面的角度为120°～150°，优选角度为140°。

优选的，所述锥形坑的坑口直径为前端部的端面直径的0.8～1，优选为0.9。

优选的，所述锥形坑的深度为1.0mm～1.8mm，优选为1.4mm。

优选的，所述支承面的角度为成品的沉头的锥形面角度的0.8～0.9，优选为0.8。

优选的，所述内六方组合模具包括六方冲针和冲针套，六方冲针插装到冲针套内。

优选的，所述六方冲针包括一体成型依次设置的突出圆台、固定杆和冲头，冲针套设有通孔，通孔的一端设有与突出圆台配合的圆柱形型腔，六方冲针的固定杆与冲针套的通孔过盈配合，冲头伸出冲针套的一端，突出圆台完全卡入圆柱形型腔内。

优选的，还包括步骤c，沉头的端面与侧面的相接处车削有环形边。

相对于现有技术，本发明所述的沉头内六角螺栓成形方法具有以下优势：头部内六方孔直接连续镦压成型，不同于断料后单件镦压的方法，能够极大提高螺栓的加工效率。此外，内六方组合模具中，六方冲针使用寿命约3500件，冲针套使用寿命预计大于3万件，冲针套可重复使用10次以上；一套内六方组合模具价格约为整体式内六方模具价格的110％，六方冲针约为整体式内六方模具价格的70％，经统计计算，使用内六方组合模具节约采购成本为整体式模具价格的20％～40％。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明需要加工的沉头内六角螺栓成品结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为初镦坯件的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为精镦坯件的结构示意图；

图6为图5的左视图；

图7为内六方组合模具的结构示意图；

图8为图7的左视图；

图9为图8的a-a面剖视图；

图10为六方冲针的结构示意图；

图11为图10的右视图；

图12为冲针套的结构示意图；

图13为图12的左视图；

图14为初冲模具型腔的结构示意图；

附图标记说明：

1-沉头；2-内六方孔；3-锥形坑；4-前端部；5-后端部；6-初冲模具型腔；7-冲针套；8-冲头；9-固定杆；10-突出圆台；11-通孔；12-圆柱形型腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以制造如图1所示结构的镦压坯件为例。该产品在镦制时加工出沉头1、内六方孔2。

如图2-14所示，一种沉头内六角螺栓成形方法，包括如下步骤：

步骤a，初镦：开启多工位温镦机的加热系统，加热功率设定为300～500w，优选为350w。坯料加热后，在多工位温镦机的第一工位上，将坯料进行初镦，将沉头1镦压成前端部4和后端部5，前端部4的侧面为圆锥形面，圆锥形面的角度为120°～150°，优选角度为140°。前端部的端面为圆形，直径为沉头1最大外径的0.7～0.9，优选为0.8。前端部4的端面由初冲模具型腔6冲压出一个锥形坑3，锥形坑3的坑口直径为前端部4的端面直径的0.8～1，优选为0.9。初冲模具型腔6如图14所示。所述锥形坑3的深度为1.0mm～1.8mm，优选为1.4mm。沉头1的后端部5的侧面为支承面，所述支承面的角度为成品的沉头1的锥形面角度的0.8～0.9，优选为0.8。这样镦制出的初镦坯径有利于精镦时内六角冲压成型。

步骤b，精镦：多工位温镦机的第二工位上，利用内六方组合模具沿锥形坑3处冲压，将锥形坑3冲压成内六方孔2，经过反挤压充满上下模型腔，得到成品，成品的沉头1的端面为平面，侧面为锥形面。

步骤c，锥形面与端面相接处车削有环形边，并进一步通过相关工序加工成如图1所示的成品。

内六方组合模具的端面拍压坯件沉头1的端面，保持沉头1端面平整。

其中，内六方组合模具包括六方冲针和冲针套7，六方冲针插装到冲针套7内。所述六方冲针包括一体成型依次设置的突出圆台10、固定杆9和冲头8，冲针套7设有通孔11，通孔11的一端设有与突出圆台10配合的圆柱形型腔12，避免较大应力集中。圆柱形型腔12直径约为突出圆台10直径105％，圆柱形型腔12的深度与突出圆台10的厚度一致。冲头8的侧面为六方面作用面。

六方冲针的固定杆9与冲针套7的通孔11过盈配合，过盈量1‰～3‰，冲头8伸出冲针套7的一端，固定杆9的尾部与突出圆台10之间以r＝1.2～1.5的圆弧连接，避免较大应力集中。突出圆台10完全卡入圆柱形型腔12内，在六方冲针压入冲针套7后，突出圆台10与冲针套7的圆柱形型腔12接触、固定。

固定杆9靠近冲头8的部分为支撑部，若需加工内六方深度更深的产品，可通过车削冲针套7靠近六方面作用面一端的端面，加长图7所示的t的长度，t为端面和六方面作用面之间的最短直线距离。

图10中，m为内六方作用面和n面之间的位置，n为支撑部上的水平面。其中m处应以圆弧r过渡，减少冲针在拔出过程中的阻力，降低冲针断头概率。n处六方对边间距尺寸约为六方面作用面对边间距尺寸的99％，增强支撑强度，保证冲切时冲针不会折断，且不会提高摩擦阻力；六方面作用面长度为0.8～1.5mm，减少摩擦阻力。

以本发明方法利用内六方组合模具、整体式内六方模具分别加工如图5所示的内六角螺栓坯件，并对比改变初冲形状及单件加工内六角产品的旧工艺验证各种方法效果，结果如表1所示。

表1四种加工方法对比表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。