本发明涉及螺母冷镦加工,具体而言,涉及一种高锁螺母多工位冷镦成型的方法。
背景技术:
1、冷镦加工是一种通过金属塑性变形获得所需零件形状和性能的工艺,广泛应用于螺母、螺栓等标准件的生产。在冷镦过程中,金属丝材经过镦粗或挤细变形,实现形状改变和材料强化。高锁螺母作为关键紧固件,常应用于航空航天、高端装备等对连接可靠性要求严苛的场景,其结构通常包含六方部位、收口台部位及法兰盘部位,且对整体硬度及各部位硬度一致性要求极高,尤其是长规格高锁螺母,因用料长度大,加工难度远高于普通规格螺母。
2、传统高锁螺母冷镦成型多采用单工位或两工位工艺,该类工艺存在明显缺陷:
3、(1)硬度一致性差:传统工艺对长规格毛坯的变形控制不足,金属丝材冷镦时应力分布不均,收口台等关键部位与毛坯两端变形量差异显著,导致成品各部位硬度偏差大,无法通过性能试验,难以满足使用需求。
4、(2)变形控制精度低:单工位或两工位工艺需在单次或两次加工中完成多部位成型,易出现“局部过度变形”或“局部变形不足”,不仅影响硬度,还导致产品尺寸精度波动大,不合格率较高。
5、(3)材料利用率低:为避免局部成型缺陷,传统工艺需预留更大加工余量,“大料小变形”模式造成材料浪费严重;
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提出一种高锁螺母多工位冷镦成型的方法,旨在解决上述技术问题。
2、为实现上述目的,本发明提出一种高锁螺母多工位冷镦成型的方法,基于配备可180°自由翻转夹钳的螺母成型机实施,每个工位所采用的阴模分别包括模套与合金模芯,该方法包括以下步骤:
3、s1、第一工位加工:夹钳夹持切料后的毛坯,使毛坯一端对准第一工位合金模芯成型腔,通过阳模冲头施压,对毛坯一端进行涨粗即倒角整形;
4、s2、第二工位加工:夹钳带动毛坯翻转180°,使毛坯另一端对准与第一工位规格一致的第二工位合金模芯成型腔,重复步骤s1的涨粗即倒角整形操作;
5、s3、第三工位加工:夹钳将经步骤s2加工后的毛坯输送至第三工位,通过第三工位合金模芯与阳模冲头配合,对毛坯进行二次涨粗,同时镦小步骤s1、s2形成的倒角;
6、s4、第四工位加工:夹钳将经步骤s3加工后的毛坯输送至第四工位,通过第四工位合金模芯与阳模冲头配合,对毛坯的收口台成型部位和六方成型部位进行挤细处理;
7、s5、第五工位加工:夹钳将经步骤4加工后的毛坯输送至第五工位,通过第五工位合金模芯与阳模冲头配合,对毛坯经步骤s4挤细后的六方部位进一步挤细成型形成外六方,获得高锁螺母成品。
8、优选的,步骤s1、s2中所述夹钳的翻转角度精度控制在±1°范围内。
9、优选的,各个工位上的合金模芯的型腔口部均设置有倒圆角。
10、具体地,第一、二以及三工位上的合金模芯的型腔口部倒圆角半径为mm;第四工位上的合金模芯的型腔口部倒圆角半径为r0.8mm;第五工位上的合金模芯的型腔口部倒圆角半径为mm。
11、优选的,各个工位上的合金模芯与各自对应的模套之间采用过盈配合,过盈量为0.35mm。
12、优选的,各个工位上的合金模芯的外周面为锥面,用于与模套上的锥孔相配合,且合金模芯上的锥面的单边锥度为1°,公差为0°~+0.15°;所述阴模还包括模垫,所述模垫安装在所述模套的中心沉孔内,且所述合金模芯的一端面抵靠在所述模垫的一端面上。
13、优选的,步骤s4中所述第四工位合金模芯的成型腔包括依次衔接的收口台成型孔、缩颈孔和缩颈扩大孔;所述收口台成型孔与缩颈孔之间通过20°±1°的锥孔过渡连接;所述缩颈扩大孔与缩颈孔之间通过60°的锥孔过渡连接。
14、优选的,以所述收口台成型孔的中心轴线为基准d,以第四工位合金模芯的左端面为基准e,则第四工位合金模芯的右端面相对于基准d的垂直度为0.02,相对于基准e的平行度为0.02,缩颈孔相对于基准d的同轴度为0.02。
15、优选的,步骤s5中所述第五工位合金模芯的成型腔包括依次衔接的收口台容置孔和外六方成型孔;所述外六方成型孔的棱边处允许的圆角最大值为r0.3mm;以收口台容置孔的中心轴线为基准f,以第五工位合金模芯的左端面为基准g;则第五工位合金模芯的右端面相对于基准f的垂直度为0.02;相对于基准g的平行度为0.02;外六方成型孔的轴线相对于基准f的同轴度为φ0.02。
16、优选的,以第一、二工位合金模芯的成型腔的中心轴线为基准b,则第一、二工位合金模芯右端面相对于基准b的垂直度为0.02,左端面相对于右端面的平行度为0.02;以第三工位合金模芯的成型腔的中心轴线为基准c,则第三工位合金模芯右端面相对于基准c的垂直度为0.02,左端面相对于右端面的平行度为0.02。
17、由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果如下:
18、(1)硬度一致性显著提升:通过“两工位对称涨粗→三工位二次强化→四工位关键部位挤细→五工位挤细成型外六方”的分步工艺,实现毛坯各部位变形量均匀可控,应力分布均衡;经试验验证,采用本方法加工的高锁螺母,有效减小收口台部位与两端部位的硬度差值,硬度一致性较传统工艺得到大幅提升,产品试验合格率大幅提高。
19、(2)尺寸精度稳定可控:五工位分步成型减少单次加工变形量,每个工位仅聚焦1至2项成型目标,如涨粗、倒角、挤细,配合高精度模具与夹钳翻转精度,可以进去控制成品关键尺寸公差,产品不合格率显著降低。
20、(3)材料利用率大幅提高:本方法通过小料大变形模式,各工位可以精准控制变形量,无需预留过多加工余量,材料利用率得到极大的提升。
1.一种高锁螺母多工位冷镦成型的方法,其特征在于,基于配备可180°自由翻转夹钳的螺母成型机实施,每个工位所采用的阴模分别包括模套与合金模芯,该方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1、s2中所述夹钳的翻转角度精度控制在±1°范围内。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各个工位上的合金模芯的型腔口部均设置有倒圆角。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,第一、二以及三工位上的合金模芯的型腔口部倒圆角半径为mm;
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各个工位上的合金模芯与各自对应的模套之间采用过盈配合,过盈量为0.35mm。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各个工位上的合金模芯的外周面为锥面,用于与模套上的锥孔相配合,且合金模芯上的锥面的单边锥度为1°,公差为0°~+0.15°;所述阴模还包括模垫,所述模垫安装在所述模套的中心沉孔内,且所述合金模芯的一端面抵靠在所述模垫的一端面上。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s4中所述第四工位合金模芯的成型腔包括依次衔接的收口台成型孔、缩颈孔和缩颈扩大孔;
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,以所述收口台成型孔的中心轴线为基准d,以第四工位合金模芯的左端面为基准e,则第四工位合金模芯的右端面相对于基准d的垂直度为0.02,相对于基准e的平行度为0.02;缩颈孔相对于基准d的同轴度为0.02。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s5中所述第五工位合金模芯的成型腔包括依次衔接的收口台容置孔和外六方成型孔;所述外六方成型孔的棱边处允许的圆角最大值为r0.3mm;
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以第一、二工位合金模芯的成型腔的中心轴线为基准b,则第一、二工位合金模芯右端面相对于基准b的垂直度为0.02,左端面相对于右端面的平行度为0.02;