锥面自锁螺母冲压模具及其冲头的制作方法

本实用新型涉及加工模具技术领域，具体涉及一种锥面自锁螺母冲压模具及其冲头。

背景技术：

自锁螺母作为一种常用的紧固件，主要功能就是防松、抗振。在航空航天等行业中使用的自锁收口螺母，其收口是采用挤压的方法来对该螺母的收口部位进行挤压，使得收口部位的螺孔沿径向产生塑性变形，并使收口部位的螺孔径向尺寸小于与之连接的螺杆的径向尺寸，从而使该螺母连接的螺杆进入到该螺母的变形螺孔时，因螺孔的变形而产生的径向压力使得螺母紧密地与螺杆连接在一起而达到防松的目的。

自锁螺母收口所采用的挤压变形方式通常包括两大类：面接触收口和点接触收口。面接触收口包括椭圆收口和矩形收口，主要通过工装将螺母的螺纹端挤压成椭圆形、矩形。点接触收口包括两点式收口和三点式收口，主要通过顶针来使螺母的螺纹段挤压变形。

对于符合GB/T6184、GB/T6185、GB/T6185.1标准的这一类的全金属六角锁紧螺母，其收口部位为锥面，对这些自锁螺母进行收口时，使用具有三个方形凸点的简易模具来对螺母的锥面进行冲压，因为需要冲压的自锁螺母尺寸较小，加工出具有三个方形凸点的模具较为困难，并且模具在加工完成后能够加工的自锁螺母类型较少，模具的通用性差。另外，模具无法自动找正，加工出的自锁螺母质量一致性较差。

授权公告号为CN203804087U，授权公告日为2014.09.03的中国专利公开了一种自锁螺母收口装置，为解决现有技术中对于多种规格的自锁螺母进行收口时加工困难或不能同时兼容的问题，其中的技术方案是：该收口装置包括一个圆形基座及三个结构相同的用于收拢时对夹在其中的自锁螺母进行收口的压头，所述压头间隔度均匀地设于圆形基座的圆周上，所述圆形基座内设有驱动所述压头同步进行径向运动的驱动机构，所述驱动机构与所述压头驱动连接，压头为长条形块状体，压头的侧壁与压头上表面平行地向内延伸并向下弯折形成了一个台阶，在压头朝向圆形基座圆心的夹持端由其侧壁分别向内倾斜而形成斜面，所述斜面之间设有弧面。在对自锁螺母进行收口时，驱动机构同时带动三个压头进行同步的径向运动，对夹在圆形基座中心的自锁螺母进行挤压，压头上的弧面与需要收口的螺母接触，并给螺母施加压力，使螺母的收口部的螺孔沿径向产生塑性变形，使收口部位的螺孔径向尺寸收缩变小，从而达到收口的目的。

但其中存在的问题是，对于自锁螺母进行挤压收口，该装置的结构较为复杂，并且在其中引入了需要实现三个压头同时动作的驱动结构，增加了技术人员在进行收口加工时的装配任务量，不仅如此，使用单独的收口装置对自锁螺母进行收口加工，增加了生产成本，经济性不高，在进行大规模生产中，该装置容易磨损，需要付出人力财力对其进行检修更换。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于冲压锥面自锁螺母的冲头，相较于现有技术中的冲压装置，结构简单，制造生产的成本较低，并且便于装配，减少了技术人员的额外工作量，同时该冲头能够与不同规格的冲床进行匹配，兼容性强且动作可靠；本实用新型另外的目的在于提供一种使用该冲头的模具，模具包括上模和下模，能够使锥面自锁螺母在进行冲压的过程中实现自动找正，提高所加工出的锥面自锁螺母的质量。

为实现上述目的，本实用新型中的锥面自锁螺母冲压模具采用如下技术方案：

技术方案1：锥面自锁螺母冲压模具，包括上模和下模，所述上模上设有冲头，下模具有对锥面自锁螺母进行支撑的支撑结构，所述冲头的底部端面均布有三个用于对锥面自锁螺母进行冲压的冲压面，所述冲压面倾斜设置并在冲头的底部形成凹陷；所述冲压面与冲头的回转轴线所形成的夹角不小于锥面自锁螺母的锥面与锥面自锁螺母的回转轴线所形成的夹角。

其有益效果在于：依靠上模和下模之间的相互运动来冲压放置在上模与下模之间的锥面自锁螺母，技术成熟便于实现，不需要引入其他的结构，便于成产且成本较低。使用均匀布置的冲压面来对自锁螺母的锥面进行冲压，能够使锥面发生塑性形变从而使自锁螺母收口，相较于点式冲压，冲压面能够保证锥面自锁螺母的变形力度更加强，形变量更大。冲压面沿着径向延伸并且冲压面的高度由外侧到内侧降低，使冲压面的外侧最早与锥面自锁螺母接触，并且在冲压过程中外侧产生的压痕最深，靠近锥面自锁螺母内侧的压痕较浅，冲压的效果较好，适用于各种自锁螺母的顶面，并且不需要改变冲压面的规格，冲压面能够覆盖在多种尺寸的锥面自锁螺母上，通用性强，并且三个冲压面能够在对锥面自锁螺母冲压的过程中，同时对锥面自锁螺母进行顶压，冲压面所形成的锥面角度不小于自锁螺母的锥面角度，在上模下移的过程中，冲压面能够引导锥面自锁螺母向上模的中心处移动，实现自动找正对中的功能，不需要对锥面自锁螺母进行额外的找正操作，并且上模与下模能够实现自动找正，提高了加工的效率，能够使该模具适用于大范围的加工生产。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述冲压面为三角形结构，所述冲压面的顶角交于一点。

其有益效果在于：将冲压面设置为三角形结构，三角形结构能够在对锥面自锁螺母进行冲压时对其进行引导，使其对中，并且三角形结构与锥面自锁螺母的接触面能够随着冲压过程的进行而逐渐增加，能够适配更多型号的锥面自锁螺母，提高了冲头的适用性。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述冲压面为平面。

其有益效果在于：将冲压面设为平面，相较于与锥面自锁螺母进行贴合的锥面，能够在与锥面自锁螺母接触的表面上冲压体积的锥面，产生变形程度更高的凹坑，使锥面自锁螺母的收口部分产生更多的形变，从而保证了对锥面自锁螺母的冲压收口效果。

技术方案4：在技术方案1-3任一项的基础上，所述冲压面由线切割加工而成。

其有益效果在于：冲压面由线切割加工而成，线切割加工由数控系统控制，能够加工出复杂的型腔，并且精度较高，能够保证三个冲压面的一致性，并且加工程序简单，便于制造。

技术方案5：在技术方案4的基础上，在冲头中由线切割加工出的加工面包括在冲头的底部沿冲头的回转轴线切割的直切面和沿倾斜方向切割并与所述直切面相交的斜切面，所述冲压面由所述斜切面的一部分形成。

其有益效果在于：利用线切割技术在冲头底部加工出直切面和斜切面，能够保证两个切面的精度，并且由两个切面形成冲压面，没有其他弯折结构，便于技术人员进行加工。

技术方案6：在技术方案1的基础上，所述支撑结构包括供锥面自锁螺母穿设的定位销和用于固定所述定位销的固定板。

其有益效果在于：锥面自锁螺母固定在定位销上，便于技术人员实现对锥面自锁螺母的良好定位，同时设置有固定定位销的固定板，能够保证定位销的连接强度，从而保证锥面自锁螺母在进行冲压收口的过程中的稳定性，并且采用定位销与固定板这种组合安装的形式，装配便捷，劳动强度低。

技术方案7：在技术方案6的基础上，所述固定板上设有供定位销插入的通孔，所述定位销上设有分别与待加工的锥面自锁螺母的底面以及固定板挡止配合的外凸缘。

其有益效果在于：在固定板上设置与定位销插入的通孔，能够实现定位销与通孔的销轴配合，并且配合强度高，在定位销的周面上设有能与承载锥面自锁螺母的以及与固定插入到固定板内的部分定位销的外凸缘，便于实现对定位销的固定和装卡。

技术方案8：在技术方案7的基础上，所述定位销被所述外凸缘分隔为上部定位销和下部定位销，所述上部定位销的径向尺寸小于待加工的锥面自锁螺母内螺孔的径向尺寸。

其有益效果在于：将上部定位销的径向尺寸设置为小于锥面自锁螺母内螺孔的径向尺寸，使定位销与自锁螺母之间存在游动量，便于使上模上的斜面结构来引导锥面自锁螺母在下模中移动，实现自动找正对中。

为实现上述目的，本实用新型中用于冲压锥面自锁螺母的冲头采用如下技术方案：

技术方案1：用于冲压锥面自锁螺母的冲头，所述冲头的底部端面均布有三个用于对锥面自锁螺母进行冲压的冲压面，所述冲压面倾斜设置并在冲头的底部形成凹陷；所述冲压面与冲头的回转轴线所形成的夹角不小于锥面自锁螺母的锥面与锥面自锁螺母的回转轴线所形成的夹角。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述冲压面为三角形结构，所述冲压面的顶角交于一点。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述冲压面为平面。

技术方案4：在技术方案1-3任一项的基础上，所述冲压面由线切割加工而成。

技术方案5：在技术方案4的基础上，在冲头中由线切割加工出的加工面包括在冲头的底部沿冲头的回转轴线切割的直切面和沿倾斜方向切割并与所述直切面相交的斜切面，所述冲压面由所述斜切面的一部分形成。

附图说明

图1为本实用新型中锥面自锁螺母冲压模具的装配结构图；

图2为图1中的A向视图；

图3为本实用新型中锥面自锁螺母式冲压模具的上模结构示意图；

图4为本实用新型中与锥面自锁螺母冲压模具配合的锥面自锁螺母正视图；

图5为本实用新型中与锥面自锁螺母冲压模具配合的锥面自锁螺母俯视图；

图6为本实用新型中与锥面自锁螺母冲压模具配合的已加工后的锥面自锁螺母正视图；

图7 为本实用新型中与锥面自锁螺母冲压模具配合的已加工后的锥面自锁螺母俯视图；

图8为本实用新型中锥面自锁螺母式冲压模具的上模第二种实施例的结构示意图；

图9为本实用新型中锥面自锁螺母式冲压模具的上模第三种实施例的结构示意图。

图中：1.上模；11.冲压面；121.斜切面；122.直切面；13.凸台；2.下模；3.锥面自锁螺母；31.锥形顶面；32.螺孔；33.压痕；4.定位销；41.上部定位销；42.外凸缘；43.下部定位销。

具体实施方式

如图1至图7所示，为本实用新型中使用锥面自锁螺母冲压模具的一种实施例：使用机床连接本实用新型中的锥面自锁螺母冲压模具来对符合GB/T6184、GB/T6185、GB/T6185.1且规格≥M12的锥面自锁螺母进行收口加工，机床包括驱动模具动作的驱动系统和设置在驱动系统上来对锥面自锁螺母进行收口冲压的模具，其中锥面自锁螺母冲压模具包括上模1和下模2，上模1由机床中的驱动系统带动可以上下运动来冲压放置在下模2上的锥面自锁螺母3，来使锥面自锁螺母3的锥形顶面31发生塑性形变，使其中的螺纹径向尺寸收缩以此来达到螺母收口自锁的效果。

如图1所示为机床上模具的装配示意图，其中上模1的主体为圆柱体，在上模1的底部设置有对锥面自锁螺母3进行收口冲压作业的冲头，在冲头的正下方设置有用于承载锥面自锁螺母3的下模2，下模2的主体为固定板，在固定板上开设有通孔，在通孔内插设有能够固定锥面自锁螺母3的定位销4，定位销4的外周面上设有与固定板上通孔边缘进行挡止配合的外凸缘42，在外凸缘42 的上侧为上部定位销41，上部定位销41的外周面能够与锥面自锁螺母3内的螺孔32挡止配合，实现对锥面自锁螺母3水平面移动和竖直面转动的限位，外凸缘42能够实现对锥面自锁螺母3上下移动的限制，并且上部定位销41的径向尺寸小于螺孔32的径向尺寸，使上部定位销41与螺孔32之间存在一定的游动量，便于在锥面自锁螺母3在收口冲压的过程中实现自动找正对中。

如图2和图3所示，技术人员使用线切割加工技术，在上模1的底部加工出由三个带有冲压面11的凸台13组成的冲头。三个冲压面11之间相隔120°，均匀地布置在上模1的底部，并且以上模1的回转轴线为起点，由起点处沿着径向向外侧延伸布置，冲压面11的高度沿着由起点向外侧延伸的方向逐渐增高，三个冲压面11的外形为由三角形的平面，且三个冲压面11的顶角都相交于上模1的回转轴线。

在每两个冲压面11之间，还存在有由线切割加工形成的斜切面121和直切面122。斜切面121与冲头的回转轴线存在一个夹角，而直切面沿着冲头的回转轴线进行切割，使冲头的回转轴线落入到直切面122内，斜切面121与直切面122由于相交形成了一个交线，这个沿着水平方向延伸的交线与冲头的回转轴线垂直。凸台13上设有与锥形自锁螺母3的锥形顶面31接触并能滑动配合的冲压面12，如图4和图5所示，要进行收口冲压的锥形自锁螺母3的锥面角度为120°±1°，所以在本例中将冲压面11所形成的锥面角度设置为130°，使锥形自锁螺母3能够依靠锥形顶面31与导向面12相对滑动，来调整自身在上模1与下模2之间的距离，以此来实现自动找正对中。

在技术人员使用本实用新型中的机床来对锥面自锁螺母3进行收口冲压时，直接将锥面自锁螺母3套入到定位销4的上部定位销41内，此时锥面自锁螺母3仅受到了外凸缘42的限制，不能沿竖直方向直动，上部定位销41的径向尺寸小于锥面自锁螺母3的螺孔32，使锥面自锁螺母3能够在水平面上运动，但是伸入锥面自锁螺母3的螺孔32内的上部定位销41限制了锥面自锁螺母3的移动，此时完成了锥面自锁螺母3的装卡。

驱动上模1向下对锥面自锁螺母3进行冲压，在上模1底部的冲头可以在锥面自锁螺母3的锥形顶面31的锥口处压出三道压痕33以此来实现收口自锁。其中冲头的凸台13先接触到锥面自锁螺母3，并且冲压面11的高度要高于旁边的斜切面121，冲压面11与锥面自锁螺母3的锥形顶面31接触，由于冲压面11的锥面角度要大于锥面自锁螺母3上部的锥面角度，能够引导锥面自锁螺母3与冲压面11相对滑动，因为均匀设置有三个冲压面11，在上模下压的过程中，三个冲压面11一起作用，使锥面自锁螺母3由原来的位置向上模1的回转轴线靠拢，并在冲压面11与锥面自锁螺母3的锥形顶面31完全接触后，锥面自锁螺母3内的上部定位销41没有限制其自身的水平面运动，锥面自锁螺母3能够通过上模1和下模2的配合实现自动找正对中。由于冲压面11的延伸布置，能够实现自动找正对中的螺母种类并不受限，提高了模具的通用性。

当锥面自锁螺母3在上模1下压的过程中实现自动找正对中后，冲压面11与锥面自锁螺母3的锥形顶面31的弧形顶边接触，并在锥形顶面31冲压出与冲压面11外形轮廓吻合的压痕33，如图6和图7所示，由于冲压面11的外形为三角形平面，所以在锥面自锁螺母3上冲压出内侧为较深较宽的压痕，外侧较为浅较窄的压痕。当使用本模具来加工不同规格的自锁螺母时，由于冲压面11的延伸式的结构，规格越大的自锁螺母表面上的压痕宽度越大长度越长，能够形成与自身规格匹配的压痕，以此来保证收口冲压的效果，从而实现自锁的功能。

本实用新型中锥面自锁螺母式冲压模具的上模第二种实施例如图8所示，与上述实施例的不同之处仅在于：冲压面11的设置为不同于上述实施例中的平面结构，而是采用锥面结构来使冲压面11与待加工的锥面自锁螺母进行更好的吻合，以此达到更好的对中效果。

本实用新型中锥面自锁螺母式冲压模具的上模第三种实施例如图9所示，与上述实施例的不同之处仅在于：在加工冲压面11时，任意两个冲压面11之间不再留有斜切面121和直切面122，提高了冲头的美观性。

在其他实施例中，冲压面的类型还可以替换为其他形式，例如将冲压刃设为宽度一致的结构，冲压面表面能够在自锁螺母的锥面设压出压痕以此来改变螺母内螺孔尺寸或螺纹走向。

在其他实施例中，冲压面所形成的顶角还可以设置为其他大于需要进行加工的锥面自锁螺母锥面角度的数值，不仅局限于130°；或者将冲压面所形成的角度设置为与待加工的锥面自锁螺母的顶角相同的角度。

在其他实施例中，上模中的冲压面还可以采用其他电火花加工方式。

在其他实施例中，冲压面还替换为其他形式，例如直接将冲压面设置为为由上模回转轴线向外伸展的斜面结构，不在设置凸台，能够加工的自锁螺母规格增加，提高了模具的通用性。

在其他实施例中，下模的布置形式还可以替换为其他形式，例如将定位销与下模设置为一体式结构。

用于冲压锥面自锁螺母的冲头的实施例与上述锥面自锁螺母冲压模具实施例中冲头的结构和工作过程相同，因此不再重复说明。