一种犁形螺栓加工方法及加工模具与流程

1.本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种犁形螺栓加工方法。本发明还涉及一种犁形螺栓加工模具。


背景技术：

2.犁形螺栓包括杆部、端部以及过渡连接杆部和端部的四方部；犁形螺栓比标准紧固件性能更好，通常用于工程机械平地机铲刀等的固定，固定效果好，用量大。由于螺栓成型时头部变形量大，现在多采用红打工艺，红打工艺易于成型，但也有一定的缺点，比如坯料外层组织由于化学变化而产生的缺陷，如氧化皮、脱碳、增碳等；还有内部组织结构异常变化产生的缺陷，如过烧、过热、未热透等；以及由于温度在坯料内部分布不均，引起应力过大而产生的裂纹等。此外，红打效率低，且红打成形短杆件时杆部容易涨大，通常需要额外增加磨削坯径工序，增加成本。因此现在犁形螺栓也有部分采用冷镦工艺成形，采用冷镦成形，但由于冷镦步骤不规范导致加工困难且模具极易开裂。
3.如何改善犁形螺栓的加工工艺、提高其成型质量成为本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种犁形螺栓加工方法及加工模具，改善犁形螺栓了加工工艺，提高了犁形螺栓的成型质量，同时减少了加工模具的损坏。
5.为实现上述目的，本发明提供一种犁形螺栓加工方法，包括：
6.对待加工线材进行冷镦挤压缩径以形成圆柱状的杆部，所述杆部包括第一杆部和第二杆部，所述第一杆部的直径大于所述第二杆部的直径；
7.沿所述第一杆部贴合所述第二杆部的一端以预设长度束四方以形成四方部，且在所述束四方时对所述四方部的周部进行泄压操作；
8.挤压与所述四方部相邻的所述第一杆部的剩余段形成头部。
9.可选地，所述对待加工线材进行冷镦挤压缩径以形成圆柱状的杆部的步骤为：对待加工线材进行封闭式正挤压缩径，其中，正挤压指挤压力垂直待加工线材的外表面的挤压方式。
10.可选地，所述泄压操作包括排气和排油。
11.可选地，所述挤压与所述四方部相邻的所述第一杆部的剩余段形成头部的步骤包括：
12.采用沿所述第一杆部的周向均匀分开的分块式膜仁向心挤压所述第一杆部和所述第二杆部，且所述第一杆部和所述第二杆部采用分段挤压成型。
13.本发明还提供一种犁形螺栓加工模具，应用上述犁形螺栓加工方法，包括：
14.用以挤压待加工线材形成所述杆部的第一模具，用以挤压所述第一杆部、束四方的第二模具和用以加工定型所述头部和所述四方部的第三模具；
15.所述第二模具开设有用以泄压的卸压孔。
16.可选地，所述第二模具开设有用以束四方的四方型孔，所述卸压孔设于所述第二模具与所述四方型孔的棱角的对应部位。
17.可选地，所述第三模具包括开设有通孔的外模具以及设于所述通孔内用以挤压形成所述头部、所述四方部和所述第二杆部的膜仁，所述膜仁为沿所述第一杆部的周向均匀分开的分块式膜仁。
18.可选地，所述膜仁沿所述四方部和所述第二杆部的过渡处分块设置，还包括设于所述分块式膜仁的外周、用以将所述分块式膜仁汇集预紧的预应力圈，所述预应力圈和所述分块式膜仁过盈配合。
19.可选地，所述分块式模仁包括位于所述头部和所述四方部的外周、且沿所述头部和所述四方部的周向分块设置、以拼接成筒状的第一子壳体，和位于所述第二杆部的外周、与所述第一子壳体相邻设置的、筒状的第二子壳体。
20.可选地，所述第一子壳体具体为四个，四个所述第一子壳体沿所述四方部的棱角处分块设置。
21.相对于上述背景技术，本发明所提供犁形螺栓加工方法采用了冷镦的方式，有效避免了红打成形产生的质量缺陷；且为了避免模具开裂，本发明首先将待加工线材加工压缩成直径不同第一杆部和第二杆部，第二杆部的直径较小充当螺杆，第一杆部的直径相对较大，用来镦压形成犁形螺栓的头部和四方部，第一杆部和第二杆部的长度和直径可根据待加工犁形螺栓的尺寸确认，保证第一杆部的长度不小于头部与四方部的长度之和即可。通过对第一杆部靠近第二杆部的一段进行束四方，在束四方的同时进行泄压，排出模具内气体和油，避免模具开裂，最后将第一杆部的剩余部分挤压形成头部，完成犁形螺栓的加工，通过头部和四方部的分段式加工，避免整体挤压时应力集中导致加工模具的膜仁开裂。本发明所提供的犁形螺栓加工模具适用于上述加工方法，具有相同的有益效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例所提供的犁形螺栓加工方法的流程图；
24.图2为本发明实施例所提供的第一模具的示意图；
25.图3为本发明实施例所提供的第二模具的正视图；
26.图4为本发明实施例所提供的第二模具的侧视图；
27.图5为本发明实施例所提供的第三模具的示意图；
28.图6为本发明实施例所提供的犁形螺栓加工方法对应的加工样品图。
29.其中：
30.1-第一模具、11-第一压缩孔、12-第二压缩孔、2-第二模具、21-卸压孔、22-四方型孔、3-第三模具、31-外模具、32-膜仁、33-预应力圈、4-第一杆部、5-第二杆部、6-四方部、7-头部。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
33.请参考图1至图6，图1为本发明实施例所提供的犁形螺栓加工方法的流程图，图2为本发明实施例所提供的第一模具的示意图，图3为本发明实施例所提供的第二模具的正视图，图4为本发明实施例所提供的第二模具的侧视图，图5为本发明实施例所提供的第三模具的示意图，图6为本发明实施例所提供的犁形螺栓加工方法对应的加工样品图。
34.为了降低犁形螺栓的加工成本，避免红打过程中胚料内部分布不均等引起的犁形螺栓成型质量不高，本发明特别提供了一种适用于冷镦工艺的犁形螺栓加工方法。
35.该方法具体包括以下三步：步骤s1，对待加工线材进行冷镦挤压缩径形成圆柱状的杆部，通过将待加工线材装填至一定的模具内，利用模具进行挤压，使得待加工线材的侧壁受到模具的挤压变形，直径缩小。形成的杆部具体包括直径较小的第一杆部4和直径较大的第二杆部5，其中第二杆部5用来充当犁形螺栓的螺杆部分，通常比第一杆部4长，第一杆部4则用于后续镦压形成犁形螺栓的四方部6和头部7。
36.步骤s2则是对第一杆部4与第二杆部5相邻的部分的预设长度进行挤压束四方，所谓束四方则是采横截面为四方型孔22的模具对第一杆部4的预设长度短挤压约束，然后通过进一步的挤压形成四方部6，由于四方部6是犁形螺栓的头部7和螺杆过渡段，且束四方是对第一杆部4上的第一杆部4和第二杆部5相邻的部分进行挤压，挤压的长度根据犁形螺栓的规格也即四方部6的长度调整；在束四方的同时，为避免第一杆部4受到的模具的压力过大开裂，在束四方的同时伴随着泄压操作，所谓泄压操作主要是针对束四方的模具而言的。
37.最后进行步骤s3，当束四方型孔22形成四方部6后，第一杆部4远离第二杆部5或螺杆的一端还未进行挤压，此剩余段主要用于加工形成犁形螺栓的头部7，通过对剩余段进行挤压可形成如图6所示的两面凸的圆形头部7，头部7可根据需要镦压成合适的形状。
38.在上述实施例中，步骤s1对待加工线材进行冷镦挤压缩径形成杆部，通常采用封闭式正挤压缩径，封闭式正挤压缩径是指通过对待加工现在进行周向密封，施加垂直其外表面也即侧面的压力进行压缩，从而提高对待加工线材压缩的均匀性，使得杆部各段均有相同或相近的力学性能，有助于提高犁形螺栓的成型质量。
39.步骤s2中泄压操作具体指将束四方模具内的气体或者油从模具内排出，可预先在束四方模具的侧壁开设卸压孔21等，在束四方模具对第一杆部4的局部段进行挤压时，模具内的空气或者起润滑和降温作用的油脂能够从束四方模具内排出，避免在束四方过程中出现模具因待加工线材的反作用力及气体或油脂的压力过大造成模具开裂的情形。
40.更具体地说，在对头部7和四方部6进行镦压时采用了分块式膜仁分段挤压。举例来说，分块式膜仁为沿第一杆部4周向均匀分开的四部分，四部分拼接后形成完整的壳状，对第一杆部4和第二杆部5进行分段挤压避免应力集中，分段挤压可采用将分块式膜仁沿第一杆部4和第二杆部的过渡处分开的形式，也即此时膜仁32可包括八个部分，四个部分拼接
形成用以挤压头部7和四方部6的筒状的第一子壳体，四个部分拼接形成用以挤压第二杆部5的第二子壳体。从而实现对第一杆部4和第二杆部5利用膜仁32的不同部分进行挤压，避免采用整体式的膜仁32对二者一次性挤压造成膜仁32过渡部分应力集中开裂。特别强调的，第二子壳体不仅可以采用周向分块设置，还可以采用筒状一体式壳体，便于加工成型。
41.本发明还公开一种应用上述犁形螺栓加工方法的犁形螺栓加工模具，该犁形螺栓加工模具包括三部分：用来对待加工线材进行挤压形成包括第一杆部4和第二杆部5的杆部的第一模具1；用来对第一杆部4靠近第二杆部5的一端进行挤压束四方的第二模具2；以及用来最终加工定型头部7和四方部6的第三模具3。
42.第一模具1、第二模具2和第三模具3请参考图2至图5，为了形成上述第一杆部4和第二杆部5，第一模具1为一体设置的整体件，第一模具1开设有用来容置压缩待加工线材的压缩孔，压缩孔包括同轴开设的第一压缩孔11和第二压缩孔12，第一压缩孔11的直径大于第二压缩孔12的直径，当待加工线材从第一压缩孔11进入时，第一压缩孔11对线材进行初步预压缩，之后逐渐进入第二压缩孔12，经第二压缩孔12压缩后形成第二杆部5，待加工线材位于第一压缩孔11内的部分形成第一杆部4；第一压缩孔11和第二压缩孔12的直径及长度参考待加工犁形螺栓的规格设置，不同规格的第一模具1用来生产不同型号的犁形螺栓。
43.通过在整体件上开设周向封闭的压缩孔，使得线材在压缩孔内移动时，压缩孔的侧壁对待加工线材周部施加垂直其表面的正挤压力，有助于提高杆部的成型质量。第一压缩孔11和第一压缩孔11之间通常平滑过渡连接，如设置第一压缩孔11和第二压缩孔12的过渡段沿第一压缩孔11至第二压缩孔12的方向均匀渐缩。
44.第二模具2则开设用来束四方的、横截面为四方型的四方型孔22，在束四方时，需将待加工线材从第二杆部5一端穿过四方型孔22，直至第一杆部4的预设长度段穿过四方型孔22，由于束四方是针对第一杆部4的局部段而非针对第二杆部5，四方型孔22的尺寸大于第二杆部5的直径且小于第一杆部4的直径，也即第二模具2的四方型孔22仅起到对第一杆部4的压缩作用，而不起到对第二杆部5的压缩；为避免第二模具2在束四方是开裂，第二模具2开设有卸压孔21，该卸压孔21具体可开设在第二模具2与四方部6的棱角处对应的部位，卸压孔21对称开设在第二模具2上，通常四个棱角处对应部位均开设卸压孔21，排出模具内气体及油脂，降低第二模具2开裂的风险。显然，卸压孔21不仅可以开设在第二模具2与四方部6棱角处的对应部位。卸压孔22还可以开设在第二模具2与四方部6的侧面的对应部位。
45.第三模具3同样开设有容纳并压缩束四方后的待加工线材的通孔，通孔的规格尺寸与待加工线材的规格对应匹配，如包括直径较小、与第二杆部5(犁形螺栓的螺杆)对应的通孔段和直径较大的四方通孔段等。有所不同的是，第三模具3包括设于上述通孔的外模具31和用以挤压形成头部7乃至对四方部6进行进一步加工的膜仁32。膜仁32采用周向分块式膜仁，也即膜仁32包括多个子壳体，多个子壳体设置在上述通孔内、且能够沿第一杆部4的周向拼接形成用来挤压头部7和四方部6的壳状，如采用四个子壳体拼接成用来挤压形成头部7和四方部6的第一子壳体，四个子壳体沿四方部6的棱角处分块设置，减少了棱角处的应力集中。
46.为了避免膜仁32在第一杆部4和第二杆部5的过渡处形成应力集中，导致膜仁32开裂，膜仁32不仅采用周向分块，还沿第一杆部4的轴向分块设置，单个膜仁子壳体在第一杆部4和第二杆部的过渡处分成两块，其中一块用来和周向上对应的子壳体拼接形成进一步
挤压四方部6和头部7的第一子壳体，另一块和周向对应子壳体拼接形成挤压第二杆部5的筒状的第二子壳体。
47.进一步地，分块式膜仁的多个子壳体不仅通过外模具31的通孔实现限位，还借助预应力圈33束缚形成完整的壳体，预应力圈33将多个子壳体沿周向固定为完整的壳体，预应力圈33和分块式膜仁的子壳体过盈连接。只需将经第二模具2加工后的待加工线材从第二杆部5的一端打入膜仁32壳体内，使得第一杆部4的末端全部没入膜仁32壳体内，即完成对头部7及四方部6的加工成型，从而完成对犁形螺栓的冷镦加工。膜仁32通过沿犁形螺栓的周向及轴向分块设置，既有助于犁形螺栓头部7的成型，又避免了膜仁32在四方部6和头部7的过渡处产生应力集中，有效避免了膜仁32及第三模具3的损坏。犁形螺栓经各步或各模具加工后的形状如图6所示。
48.在另一种具体实施例中，第三模具3的分块式模仁采用了用来挤压头部7的部分分块设置，用来束四方的部分整体设置的方式。换句话说，模仁32包括相邻设置的第一子壳体和第二子壳体，第一子壳体沿头部7的周向分为四块，四块第一子壳体拼接形成挤压头部7的壳体；第二子壳体则采用一体式的筒状壳体，筒状壳体的内壁为四方形，用来挤压形成四方部6。第一子壳体和第二子壳体相邻设置，二者过渡处平滑设置，此时，预应力圈33设置在第一子壳体的周部。
49.特别的，第一子壳体沿四方部6对应的棱角处分块设置，减少了模仁32在棱角处造成的应力集中。
50.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
51.以上对本发明所提供的犁形螺栓加工方法和加工模具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。