[发明专利]内六方花形槽紧固件成型方法及成型模具

说明书

技术领域

本发明创造涉及紧固件加工技术领域，具体涉及一种内六方花形槽紧固件的镦制成型方法以及成型模具。

背景技术

内六方花形槽(也叫内六角花形槽、齿轮槽)螺栓是一种新型高强紧固件，其独特的花形结构设计具有扭矩传递效果好、承扭矩大、无轴向反推力等优点，能够使头部更加轻薄，在满足板拧、拉伸疲劳等机械性能的同时最大限度的降低了结构重量，在现代飞机等宇航飞行器追求减重、高可靠性和长寿命的背景下显示出较大的优势，得到广泛的应用。

内六方花形槽是由十二段圆弧组成的对称分布的花形槽，主要尺寸包括W、B、R₁、R₂、倒角α及槽深等。与其他槽型相比，内六方花形槽槽形更加复杂，是镦制成型中的重点和难点。目前，内六方花形槽螺栓通常是在一模两冲温镦机上成型的，采用的模具为普通初冲和整体式精冲，内六方花形槽槽形完全由精冲保证，即加热的毛坯经过简易的变形后，然后由整体式精冲直接镦压成型。

但是，由于内六方花形槽螺栓多采用钛合金、高温合金等高强合金，材料变形抗力大，同时内六方花形槽槽形复杂，使得该类型产品镦制成型时，模具使用寿命低，产品加工稳定性低，生产效率低，生产成本居高不下。在上述常规的温镦成型方式下，精冲使用寿命不足1000件，这是因为，续温镦成型时，精冲受到连续高频冲击载荷(轴向载荷和横向载荷)的作用，在精冲头与精冲体过渡区产生应力集中，进而产生疲劳裂纹，导致精冲断头；精冲材料在连续高温工作时，头部在压力和摩擦力作用下自然失效，发生永久变形和磨损，使槽深T变浅，导致精冲报废。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种内六方花形槽紧固件成型方法，使得内六方花形槽加工稳定性高，提高生产效率，降低生产成本。

本发明创造所采用的技术方案是，包括以下步骤，使产品在初冲作用下获得具有特定结构的预成型结构槽，然后使所述预成型结构槽在精冲作用下获得符合标准要求的内六方花形槽，其中，所述预成型结构槽的各个平面绕其中心轴旋转对称，结构自中央向外依次为中部凹台、凹台侧壁、外周平台、外周平台棱边，所述中部凹台的直径(d₀)是目标内六方花形凹圆弧对边宽度(B)的0.6～0.8倍，所述凹台侧壁外边缘的直径(d)是目标内六方花形凸圆弧对边宽度(W)的1.4～1.6倍，所述中部凹台与凹台侧壁的夹角(β)比目标内六方花形凹圆弧纵切面方向上的倒角(α)大2°～4°。

进一步，所述外周平台棱边外边缘的直径(D)为成型产品头部直径(D₀)的0.85～0.95倍，所述外周平台与外周平台棱边的夹角(γ)为18°～22°，初冲后产品头部厚度(H)为成型产品头部厚度(H₀)的1.4～1.5倍。

其中，所述d₀和d分别影响目标内六方花形槽倒角α内圆直径(L₂)和外圆直径(L₁),，由于L₂和L₁分别与B和W密切相关，而W和B的尺寸由精冲保证，因此所述d₀和d的大小及差值是保证L₂和L₁分别与B和W具有尺寸上一致性的关键因素，影响内六方花形槽的形状和位置。若d₀较大容易使精冲后内六方花形槽侧壁不平整；d₀较小使精冲时模具受到凹台侧壁较大的不规则力的作用而磨损，同时减弱内六方花形槽纵深的精确度。d较大时容易导致精冲后倒角α外圆直径L₁偏大，与内六方花形的目标凸圆弧脱离；d较小时容易导致精冲时凸圆弧顶端受力增大，内六方花形尺寸不规则，或扭曲趋于六边形花形。d₀和d的差值较大也会使内六方花形在精冲时受力不均而尺寸稳定性变差；差值较小则使凹圆弧和凸圆弧过渡不明显，易使花形扭曲而趋于六边形。

其中，所述β一方面能够调整精冲时精冲头的合理受力，保证L₂、L₁以及倒角α深度(h₀)的成型准确度；另一方面有助于内六方花形槽内壁面上α的准确成型，降低成型应力。β过小使精冲时应力增大，β过大容易使L₂、L₁以及h₀的位置出现偏差。