[发明专利]一种超大头长杆螺栓制造方法与模具结构

说明书

技术领域

本发明属于冷镦成型与紧固件加工制造技术领域，涉及一种超大头长杆螺栓制造方法；特别适用于镦锻比≥4.5时超大头长杆螺栓制造。

背景技术

众所周知，镦锻比是坯料需要变形的长度与坯料直径的比，一般材料镦锻比达3时，镦粗容易产生双鼓形，镦锻比大于3，坯料易产生失稳纵向弯曲；镦锻比过大超4.5，镦锻坯料出现纵弯现象，压扁后出现夹层，造成产品的缺陷。

对于镦锻比≥4.5时的超大头长杆螺栓，通常采取增大材料规格，加粗螺栓杆部直径，增加车工序来完成螺栓的加工。在专利申请201210291040.7《螺栓的加工方法及所用模具》的背景技术中也述及采用的方法是：细长螺栓加工多采用先热镦螺栓头部，得到螺栓头部符合尺寸要求的螺栓毛坯，再在车床上车削螺杆，得到所需精度和尺寸要求的光螺杆，再在光螺杆上进行螺纹加工，得到成品螺栓。缺点是生产效率低，有屑加工材料利用率低。

已知的专利申请201210291040.7《螺栓的加工方法及所用模具》开公的细长螺栓加工方法是不同于本发明的一种热镦加工制造方法。缺点是热镦能耗大、生产制造成本高。

镦粗较大变形量，一般采用尽可能大的变形比，同时避免金属纤维纵向弯曲；通常在镦粗模端部增加一个圆柱形定位导向型腔，以增加坯料在变形中的稳定性；在一定范围内定位腔高度增大，定位导向作用增强，消除镦锻侧弯；但圆柱形定位导向型腔使坯料粘膜倾向加大；《金属加工(冷加工)》 2014年05期论文《螺栓冷镦缺陷分析与模具改进》中披露了现有冷镦技术，圆柱形定位导向夹持高度在1.8—2.3之间；镦粗较大变形量时，圆柱形定位导向型腔高度小，定位导向不稳；镦锻比1.6—2.4时, 脱模斜度为10°；镦锻比4.0—4.3时, 脱模斜度为3°--4°；锥形部分过高，易镦锻失稳；脱模斜度小，为消除定位腔高度增大坯料粘膜，镦粗模采用圆柱形定位导向型腔并增加弹簧顶杆结构；镦粗模结构复杂；

寻求生产效率高、节能、可实现大镦锻比、且不产生坯料纵弯现象、制造成本低的超大头长杆螺栓制造方法，一直是本领域工程技术人员探索研究的课题。

发明内容

本发明公开了一种超大头长杆螺栓制造方法，以解决现有技术中超大头长杆螺栓制造有屑加工生产效率低、材料利用率低；热镦加工制造能耗大、生产制造成本高；冷镦大镦锻比时镦模锻角小，镦粗模的圆柱形定位导向高度受限，镦粗模增加弹簧顶杆结构复杂等问题。

超大头长杆螺栓包括螺栓螺杆部分和螺栓大头部分。

本发明一种超大头长杆螺栓制造方法，按如下步骤进行冷镦塑性成型；包括：

第一步：对线材坯料切料，准备杆件毛坯；线材坯料的截面面积等于终成型杆径截面面积的1.5-1.8倍，线材坯料直径小于待制造螺栓大头直径；线材坯料切料后杆件体积等于终成型产品体积。

第二步：螺栓螺杆部分预缩细，对杆件坯料的下部待制造螺杆部分预缩细；直径减小的面积比为20-25%。

第三步：螺栓螺杆部分缩细成形，对杆件坯料的下部预缩细待制造螺杆部分进一步缩细；直径减小的面积比为20-25%；杆件的直径等于待制造螺栓的滚丝坯径直径。

第四步：头部镦粗双锥体预成形，双锥体包括上正锥体和下倒锥体；上正锥体预留圆柱形定位导向夹持高度3毫米； 上正锥体脱模斜度为8°--15°；下倒锥体脱模斜度为12°--15°；上正锥体高度比下倒锥体高度小1～7.5mm。下倒锥体占双锥体体积一半以上，在静模中成形，减少了动模中锥形模所受的横向力，增加头部成型的稳定性。

第五步：头部镦粗柱状体预成形。圆柱型上面具有倒角，圆柱型下部具有坡角；柱状体预成形直径小于终成形直径0.5mm，柱状体上面倒角15°，圆柱型下部和毛坯杆部直连接，水平坡角为10°。

第六步：头部镦粗终成形，柱状体上部镦粗六方终成形，柱状体下部镦粗凸缘终成形。

本发明第四步头部镦粗双锥体预成形模具，包含静模、动模；动模包括模套、浮动模、弹簧、垫、支承销；浮动模、弹簧、垫依次安装在模套内；弹簧安装在浮动模与垫之间；支承销一端垫相接触，另一端安装在浮动模的支承销孔中；浮动模与模套、支承销滑动配合，垫与模套紧固连接；浮动模上具有上正锥体冷镦腔，静模上具有下倒锥体冷镦腔。

本发明第四步头部镦粗双锥体预成形模具，浮动模上的上正锥体冷镦腔脱模斜度为8°--15°；静模上的下倒锥体冷镦腔脱模斜度为12°--15°。