螺栓大倒角冷镦模具及工艺的制作方法

本发明属于螺栓加工技术领域，具体涉及一种螺栓大倒角冷镦模具及工艺。

背景技术

标准螺栓螺纹端倒角都是根据gb/t2的要求，螺纹端倒角都比较小，可以通过冷镦一次成型。随着技术的发展，为了便于零件装配以及更好的导向，需要加大螺栓的螺纹端倒角，将螺纹端倒角设计成原来的至少2倍以上(通常可为3倍左右)的大倒角。现有技术中通常采用螺栓冷镦后通过二次车削加工来实现螺纹端大倒角，然而这样会额外增加工序，提高了螺栓加工的时间以及生产成本。如果不采用车削加工，直接对螺栓进行大倒角的话也会遇到不少问题，比如会因倒角过大超过而失败，也很可能会导致螺栓杆部长度变短且长度不一，倒角处的形状也比较难看不规整，甚至还可能导致模具损坏。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种通过两段式倒角实现大倒角结构、能免去车削工序、避免螺栓杆部长度发生异常变化、避免模具损坏、节省时间和生产成本的螺栓大倒角冷镦模具及工艺。

螺栓大倒角冷镦模具，包括主模a和主模b，所述主模a的工序在主模b之前，所述主模a和主模b的中部分别设有通孔，所述通孔包括位于前侧的成型腔和位于后侧的顶杆容置腔；所述主模a的成型腔和顶杆容置腔之间设有第一倒角部，所述主模b的成型腔和顶杆容置腔之间设有第二倒角部；所述第二倒角部末端的模具内径不小于螺栓公称直径的50％，所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差的50％-80％。

进一步地，所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差的60％-70％。

进一步地，所述第一倒角部的倒角角度为30°-60°，所述第二倒角部的倒角角度为22.5°-45°，所述第一倒角部的倒角角度不小于第二倒角部的倒角角度。

进一步地，所述第一倒角部的倒角角度大于第二倒角部的倒角角度。

螺栓大倒角冷镦工艺，包括前述任一种螺栓大倒角冷镦模具，当工艺流程进行到主模a的工序时，螺栓进入主模a的成型腔进行成型的同时在第一倒角部的作用下进行第一次倒角，该工序结束后由位于顶杆容置腔内的顶杆将螺栓顶出进入下一道工序；当工艺流程进行到主模b的工序时，螺栓进入主模b的成型腔进行成型的同时在第二倒角部的作用下进行第二次倒角，该工序结束后由位于顶杆容置腔内的顶杆将螺栓顶出。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、通过采用在三序四序中加入两段式倒角操作，将大倒角分解成两次倒角操作，不但可以免除车削工序，节省时间和生产成本，还能解决直接大倒角可能引起的杆部长度变短以及倒角形状不规整的问题，进一步还能防止模具损坏。

2、通过采用第一次倒角的角度不小于第二次倒角的角度，可以进一步提升倒角时的稳定性，显著降低螺栓杆部发生异常形变的几率，有效延长模具的寿命。

附图说明

图1为现有工序与本发明工序的对比图；

图2为本发明主模a结构示意图；

图3为与图2中的主模a对应的现有技术的模具结构示意图；

图4为本发明主模b结构示意图；

图5为与图4中的主模b对应的现有技术的模具结构示意图；

其中，1主模a，2主模b，3成型腔，4顶杆容置腔，5第一倒角部，6第二倒角部。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

螺栓大倒角冷镦模具，包括主模a1和主模b2，所述主模a1的工序在主模b2之前，所述主模a1和主模b2的中部分别设有通孔，所述通孔包括位于前侧的成型腔3和位于后侧的顶杆容置腔4；所述主模a1的成型腔3和顶杆容置腔4之间设有第一倒角部5，所述主模b2的成型腔3和顶杆容置腔4之间设有第二倒角部。

根据多次实验结果进行总结，为了通过两次倒角达到较好的大倒角成型效果，所述第二倒角部末端的模具内径应不小于螺栓公称直径的50％，所述螺栓公称直径与第一倒角部5末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部6末端的模具内径之差的50％-80％，在这个范围内，所述两段式倒角就可以有效避免螺栓杆部长度发生异常变化以及防止模具损坏。所述倒角部末端是指倒角部与顶杆容置腔相连的位置。作为优选，所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差的60％-70％。这个范围内为实验总结的最优化的取值范围。

第一倒角部末端的模具内径大小的设置对于两次倒角合成大倒角的效果起到重要作用，如果第一倒角部末端的模具内径过小，则第一次倒角时容易出问题；如果第一倒角部末端的模具内径过大，则第二次倒角时容易出问题，只有在前述的合适的范围内才能兼顾前后两次倒角的成型的效果。

螺栓大倒角冷镦工艺，包括前述螺栓大倒角冷镦模具，当工艺流程进行到主模a的工序时，螺栓进入主模a的成型腔进行成型的同时在第一倒角部的作用下进行第一次倒角，该工序结束后由位于顶杆容置腔内的顶杆将螺栓顶出进入下一道工序；当工艺流程进行到主模b的工序时，螺栓进入主模b的成型腔进行成型的同时在第二倒角部的作用下进行第二次倒角，该工序结束后由位于顶杆容置腔内的顶杆将螺栓顶出。

螺栓的大倒角冷镦工艺，以六角法兰面螺栓为例，如图1所示，传统生产工艺中经过切料、头部预成型、光冲外接圆成型、杆部缩径、缩挤六角头、镦挤六角头法兰面等工序，再通过二次车削加工进行大倒角。而本发明提供的一种新的螺栓大倒角工艺，以三模四冲工艺为例，可在三序(即图1中的杆部缩径和缩挤六角头工序)过程中同时进行第一次倒角，并在四序(即图1中的镦挤六角头法兰面工序)过程中进行第二次倒角。

这样一来，可以不经过二次车削加工工序而直接冷镦成型大倒角。由于要通过两个主模来实现两段式倒角，因此所述螺栓大倒角工艺需要在包括两个及以上主模的工艺上进行改进。在多于两个主模的情况下，进行两次倒角的倒角部并不限于设置在特定的主模上，可以根据具体情况灵活设置，只要保证第一次倒角所在工序在第二次倒角所在工序之前即可。下面以具体螺栓为例来说明如何进行两次倒角。

实施例1：

以m12六角法兰面螺栓为例，在三序中的第一次倒角时，所使用的主模(如图2所示)与传统生产工艺的三序所用的主模(如图3所示)相比，在缩径挤压部之后增加了第一倒角部，所述第一倒角部的倒角角度为45°，第一倒角部末端的模具内径为9mm。

在四序中的第二次倒角时，所使用的主模(如图4所示)与传统生产工艺的四序所用的主模(如图5所示)相比，在挤压部之后增加了第二倒角部，所述第二倒角部的倒角角度为45°，第二倒角部末端的模具内径为7mm。所述第二倒角部末端的模具内径与螺栓成型后的螺纹端端面直径相对应。所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差为60％。

实施例2：

以m12六角法兰面螺栓为例，在三序中的第一次倒角时，所使用的主模(如图2所示)与传统生产工艺的三序所用的主模(如图3所示)相比，在缩径挤压部之后增加了第一倒角部，所述第一倒角部的倒角角度为60°，第一倒角部末端的模具内径为8.5mm。

在四序中的第二次倒角时，所使用的主模(如图4所示)与传统生产工艺的四序所用的主模(如图5所示)相比，在挤压部之后增加了第二倒角部，所述第二倒角部的倒角角度为45°，第二倒角部末端的模具内径为7mm。所述第二倒角部末端的模具内径与螺栓成型后的螺纹端端面直径相对应。所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差为70％。

实施例3：

以m12六角法兰面螺栓为例，在三序中的第一次倒角时，所使用的主模(如图2所示)与传统生产工艺的三序所用的主模(如图3所示)相比，在缩径挤压部之后增加了第一倒角部，所述第一倒角部的倒角角度为45°，第一倒角部末端的模具内径为9.5mm。

在四序中的第二次倒角时，所使用的主模(如图4所示)与传统生产工艺的四序所用的主模(如图5所示)相比，在挤压部之后增加了第二倒角部，所述第二倒角部的倒角角度为45°，第二倒角部末端的模具内径为7mm。所述第二倒角部末端的模具内径与螺栓成型后的螺纹端端面直径相对应。所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差为50％。

螺纹大倒角冷镦工艺，以六角螺栓为例，传统生产工艺中经过切料、头部预成型、光冲外接圆成型、切六角头等工序，再通过二次车削加工进行大倒角。而本发明提供的一种新的螺栓大倒角工艺，以三模三冲工艺为例，可在一序(即头部预成型工序)过程中同时进行第一次倒角，并在二序(即光冲外接圆成型工序)过程中进行第二次倒角。

在多于两个主模的情况下，进行两次倒角的倒角部并不限于设置在特定的主模上，可以根据具体情况灵活设置，只要保证第一次倒角所在工序在第二次倒角所在工序之前即可。下面以具体螺栓为例来说明如何进行两次倒角。

实施例4：

以m10六角螺栓为例，在一序中第一次倒角时，所使用的主模与传统生产工艺的一序所用的主模相比，在挤压部之后增加了第一倒角部，所述第一倒角部的倒角角度为30°，第一倒角部末端的模具内径为7mm。

在四序中的第二次倒角时，所使用的主模与传统生产工艺的二序所用的主模相比，在挤压部之后增加了第二倒角部，所述第二倒角部的倒角角度为22.5°，第二倒角部末端的模具内径为5mm。所述第二倒角部末端的模具内径与螺栓成型后的螺纹端端面直径相对应。所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差为60％。

实施例5：

以m10六角螺栓为例，在一序中第一次倒角时，所使用的主模与传统生产工艺的一序所用的主模相比，在挤压部之后增加了第一倒角部，所述第一倒角部的倒角角度为45°，第一倒角部末端的模具内径为6mm。

在四序中的第二次倒角时，所使用的主模与传统生产工艺的四序所用的主模相比，在挤压部之后增加了第二倒角部，所述第二倒角部的倒角角度为30°，第一倒角部末端的模具内径为5mm。所述第二倒角部末端的模具内径与螺栓成型后的螺纹端端面直径相对应。所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差为80％。

实施例6：

以m10六角螺栓为例，在一序中第一次倒角时，所使用的主模与传统生产工艺的一序所用的主模相比，在挤压部之后增加了第一倒角部，所述第一倒角部的倒角角度为30°，第一倒角部末端的模具内径为6.8mm。

在四序中的第二次倒角时，所使用的主模与传统生产工艺的四序所用的主模相比，在挤压部之后增加了第二倒角部，所述第二倒角部的倒角角度为30°，第一倒角部末端的模具内径为5mm。所述第二倒角部末端的模具内径与螺栓成型后的螺纹端端面直径相对应。所述螺栓公称直径与第一倒角部末端的模具内径之差为所述螺栓公称直径与第二倒角部末端的模具内径之差为64％。

上述实施例虽然采用的六角法兰面螺栓和六角螺栓，但其结论可以推广到其他螺栓上去。更进一步来说，还可以将大倒角分解为三次甚至更多次倒角操作，只要保证每次倒角操作都有一个独立的主模负责(即倒角次数不大于主模个数)即可。在上述实施例中第一次倒角角度优选在30°-60°之间，第二次倒角角度优选在22.5°-45°之间，倒角角度选择这个范围能够提高倒角的稳定性。另外，每次倒角的角度不小于下次倒角的角度可以进一步提升倒角时的稳定性，显著降低螺栓杆部发生异常形变的几率，有效延长模具的寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。