本发明涉及新能源汽车配件生产领域,具体涉及一种双头螺栓大倒角冷镦成型工艺及模具。
背景技术:
1、新能源汽车代表着汽车行业的未来发展方向,它们不仅有助于减少环境污染,提高能源利用效率,还能带来更经济、更智能的驾驶体验。随着技术的不断进步和政策的持续支持,新能源汽车的市场份额将持续增长,成为主流交通工具之一。新能源汽车中电池包、电机、减速器、悬挂系统、传动系统及车身连接等场景中均需要用到双头倒角螺栓。双头倒角螺栓的倒角设计可以方便对准和插入,提高装配效率,并且可以分散应力,减少紧固过程中的局部应力集中,提高连接可靠性。
2、按照gb/t 901-2000《双头螺柱》、gb/t 3103.1-2000《紧固件公差螺栓、螺钉和螺柱》、gb/t 1231-2006《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》、gb/t3098.1-2010《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》等通用标准要求,螺栓头部倒角尺寸通常为(1mm×45°)或(2mm×45°),倒角宽度通常为1-2mm,具有这样倒角的双头螺栓在生产时完成切料后先在冷镦工序的一序完成两端的缩杆,减小杆径,二序通过模具对缩杆后的两端直接冷镦成型倒角,因为倒角尺寸较小,镦压过程杆端变形小,通过冷镦能够较为容易将缩径后的杆端镦压成型,也不会对模具及冷镦设备造成损坏。
3、但是现在需求一种大倒角双头螺栓,其一端倒角宽度达到5mm,远大于常规螺栓,超出现行标准要求,属于非标产品,仍采用常规技术形成该大倒角需要远超常规的镦压力才能使杆料端部完成变形,同时镦压力作用到模具上极易造成模具的压裂损坏,所以现有技术中没有针对这种螺栓产品的成熟的加工技术。现在只能通过常规技术缩杆后再装夹到车床上,对端部进行车加工形成宽度达到5mm的大倒角,但是这样每次只能装夹一个工件进行加工,并且装夹需要耗费较多时间来保证批量加工过程中不同产品的加工精度,单个加工效率较低,要保证产能需要工人高强度的劳动,这样产品的加工质量和产能受到人工因素的影响较大,一定程度上限制了大倒角双头螺栓产品的供货。
技术实现思路
1、本发明意在提供双头螺栓大倒角冷镦成型工艺,以解决现有技术中双头螺栓大倒角通过车加工成型,加工质量和产能受到人工因素的影响较大的问题。
2、为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:双头螺栓大倒角冷镦成型工艺,包括以下步骤:
3、a、切料,将盘料钢材截取为定长度的杆料,杆料直径为双头螺栓外径的97%;
4、b、一序,在多工位冷镦机上用一序下模对杆料的下端冷镦成型毛坯大倒角,毛坯大倒角宽度为成型大倒角宽度的120%,毛坯大倒角小端直径为成型尺寸,一序过程中保持杆料直径不变;
5、c、二序,用二序上模将一序加工后杆料的上段进行缩杆并在上端形成倒角,过程中保持毛坯大倒角不变形;
6、d、三序,用二序上模保持杆料上段、上端不变形,用三序下模将二序加工后的杆料下段进行缩杆,并将毛坯大倒角镦压为成型大倒角。
7、优选的,作为一种改进,所述步骤b中在多工位冷镦机上用一根冲针将杆料冲压进一序下模完成一序成型,冲针的端部设有圆台,圆台直径为杆料直径的50%-60%,圆台高度与毛坯大倒角宽度一致。
8、优选的,作为一种改进,所述步骤c中杆料上段缩杆至双头螺栓外径的92%-93%,杆料下段直径镦压至双头螺栓外径的1.01倍。
9、优选的,作为一种改进,所述步骤c中控制杆料长度为双头螺栓长度的1.02倍。
10、优选的,作为一种改进,所述步骤d中控制杆料下段直径为双头螺栓直径的93%-94%。
11、本方案的原理及优点是:实际应用时,下料过程就开始对杆料的直径进行控制,为后续一序、二序的变形预留变形量,然后一序过程中通过对模具的全新设计和专用的冲针,在不改变杆料直径的情况下先在端部成型具有变形余量的毛坯大倒角,这样的方式模具受到的径向压力小,冲针的结构设计使得宽度达到5mm以上的毛坯大倒角能够顺利成型;然后再经过二序,对一序中冲针接触的一端进行缩杆,缩杆过程中将一序冲针在杆料端部形成的凹坑拉平,同时另一端的毛坯大倒角保持不变,杆径小幅增加,这样二序上模作为缩杆模受到的径向力可控,不容易造成二序模具的损坏,杆料端部缩杆成型容易。再通过三序将两端缩杆并修正倒角至最终尺寸,三序的变形量相对更小,在冷镦过程中能够顺利的成型,并且不会对模具施加过大的压力,可避免模具的损伤。这样的冷镦工艺相比传统的双头螺栓冷镦工艺而言,对螺栓头部宽度大于5mm的大倒角,能够在保证模具使用寿命的前提下有效成型,能有效避免大变形所需镦压力过大造成的模具损坏,相比先冷镦缩杆然后车加工的方式而言,本方案通过冷镦直接成型,不需要再次通过人工装加到车床上进行机加工,生产效率更高,并且原材料的利用率更高,减少了车加工铁屑造成的浪费。
12、双头螺栓大倒角冷镦成型模具,用于完成上述双头螺栓大倒角冷镦成型工艺,包括一序下模、二序上模、二序下模和三序下模,一序下模、二序上模、二序下模和三序下模均包括模芯和模套,模芯为硬质合金钢,模套为硬度44-48hrc的工具钢。
13、优选的,作为一种改进,模芯与模套的过盈量为模芯实际外径的0.3%-0.5%。
14、优选的,作为一种改进,所述一序下模的模芯粗糙度为0.4,一序下模的模芯设有贯穿的一序成型孔,一序成型孔包括顶针孔和一序过渡孔,顶针孔与一序过渡孔之间连通有锥形的一序倒角孔。
15、优选的,作为一种改进,所述二序下模与一序下模结构相同,但二序下模的二序过渡孔长度小于一序过渡孔长度,所述二序上模的模芯设有贯穿的二序成型孔,二序成型孔包括从上至下依次设置的顶针孔、二序缩杆孔和二序过渡孔。
16、优选的,作为一种改进,所述三序下模的模芯设有贯穿的三序成型孔,三序成型孔包括从上至下依次设置的三序过渡孔、三序成型孔、三序倒角孔和顶针孔。
17、本方案的原理及优点是:实际应用时,模芯与模套的材质均选用较高强度的材料,装配时通过对配合过盈量的控制确保模芯与模套之间连接稳定,一序下模用于对杆料一端先成型毛坯大倒角,其粗糙度的控制保证了杆料在受压后能够顺畅的变形,不会形成表面拉伤,一序下模的一序成型孔直径与杆料下料直径相同,限制杆料在一序过程中的径向变形,进而保证杆料端部在一序倒角孔中能够有效成型毛坯大倒角。二序下模的二序过渡孔长度设计使得在二序加工过程中杆料上端能够有效在二序上模中完成缩杆,二序上模中顶针孔的直径与杆料缩杆后的杆径相同,且配套采用平头的顶针,在二序过程中完成缩杆的同时修正杆料端部一序加工后留下的凹坑。三序下模配套有三序上模,与常规双头螺栓两端同步冷镦倒角相同,三序下模和三序上模同步对已经一端缩杆、另一端形成有毛坯大倒角的杆料进行两端同步冷镦,使得缩杆的端部形成常规倒角,而毛坯大倒角的一端则在缩杆的同时完成大倒角的成型。这样的模具组合配合对应的冷镦成型工艺,能够直接冷镦成型双头螺栓大倒角,模具结构设计合理,使用过程中不容易出现损坏,能够长时间进行大倒角双头螺栓的生产加工,满足生产需要。