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摘要：在全面分析現(xiàn)行六角頭螺栓的制造方法基礎(chǔ)上，研制了新的減少廢料工藝。它結(jié)合了傳統(tǒng)方法（螺栓頭切邊）和無飛邊沖壓的優(yōu)點。在切成六面體前采用改變了結(jié)構(gòu)的螺栓毛坯中間頭，和利用新的工藝解決辦法，可減少廢料，獲得高質(zhì)量產(chǎn)品，且可大大節(jié)約金屬。
一、前言
在多工位自動冷鐓機(jī)上制造螺栓的傳統(tǒng)工藝，通過切邊來形成六面體，從而可保證獲得高質(zhì)量的螺栓頭，但增加了材料的消耗。切邊時的金屬廢料為六角頭重量的30%，將近廢料總重的66%。但是，在切邊時可修補(bǔ)工具和調(diào)整裝備的誤差，將表面層的缺陷去除到飛邊內(nèi)。沖壓用精軋型材不需進(jìn)行退火工序，為了實行這種方法就要有結(jié)構(gòu)簡單的鐓粗工具。不切飛邊的螺栓六角頭沖壓方法（無飛邊沖壓），在有關(guān)文獻(xiàn)中已有介紹。該方法假定可分成三組：鐓粗六面體，縮徑六面體，鐓粗和縮徑六面體的復(fù)合。可在雙工位和多工位自動冷鐓機(jī)上完成。
二、采用無飛邊沖壓螺栓的缺點
盡管有較好的經(jīng)濟(jì)依據(jù)，飛邊沖壓螺栓還存在一系列顯著缺點，例如：鐓粗工具的耐用度低；由于不利的金屬流動條件，六面體的形成不齊整，在倒角上存在裂紋；對原始軋材的要求較高，在準(zhǔn)備沖壓用精軋型材時必須進(jìn)行兩次退火工序。
除此之外，在沖壓時必須保證精確切邊（為保持螺栓頭的體積不變）和毛坯按工位精確移位，因為螺栓頭在頂出時可能轉(zhuǎn)動，使預(yù)先鐓完的六面體邊與后續(xù)鐓粗工位上工具的六角邊可能不完全重合。這導(dǎo)致沿邊切除已鐓完的六面體使產(chǎn)品報廢。
由此，引起研制新工藝過程制造螺栓的必要性，這工藝結(jié)合了帶切邊的鐓粗頭與切邊（工具簡單，螺栓頭的形狀和幾何尺寸精確）和無飛邊鐓粗（節(jié)約金屬）的優(yōu)點。
在工藝過程中保持切邊工序時，節(jié)約金屬是靠減小切邊前圓柱頭的直徑來保證的。
從圖1可見，被切邊的金屬體積與圓柱頭的直徑D和高度有關(guān)。螺栓頭的高度由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，因此變量取直徑D，由下式確定：
D=D1+e+△
式中：D1——六面體的外接圓直徑；e——螺栓頭軸線相對螺桿軸線的偏移量（由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）；△——桶形的參數(shù)。
在這種情況，節(jié)約金屬可以靠減小直徑D（在D1范圍內(nèi)）來保證，主要用減小桶形度來達(dá)到。桶形度是在鐓粗圓柱頭過程中由于凹、凸模的間隙內(nèi)金屬的自由流動，以及在金屬與工具接觸表面上摩擦力的作用而形成的。
實驗確定，桶形參數(shù)△首先取決于毛坯自由鐓粗部分的長度與其直徑之比l0/d0（圖1），以及沖壓時毛坯自由端的夾住條件。因此，在校正鐓粗的工藝參數(shù)時和改變夾住條件時，可達(dá)到最小的桶形度和降低金屬的消耗。
在傳統(tǒng)的螺栓制造工藝中，圓柱頭在凸模內(nèi)的夾住是在鐓粗的最后瞬間按六面體的外接圓直徑實現(xiàn)的，此前產(chǎn)生自由鐓粗過程。因此，在該情況，夾住實際上是在成形螺栓頭的最后工序上展平早先形成的桶形度的。最好是在預(yù)成形和終成形螺栓頭之間的某一中間工序上實現(xiàn)夾住。
多工位沖壓可利用三個工序來形成螺栓頭，因此中間工序應(yīng)保證最好的夾住條件和最好的形成螺栓頭。設(shè)計夾具的主要條件是在小于外接圓直徑的孔內(nèi)保證夾住圓錐頭。這時，為了展平金屬沿螺栓頭高度的流動，最好按推面夾住。符合這條件的是帶銷的彈壓凸模，銷的直徑小于外接圓的直徑。
中間頭應(yīng)做成截錐形狀，其高度等于螺栓頭的高度，錐體小底的直徑等于六面體外接圓的直徑，錐角α=3-5°無端面倒角。
在一個或二個工序內(nèi)鐓粗螺栓頭的可能性取決于l0/d0比值。從工作經(jīng)驗和列出的算式中得知，M20以上螺紋恭城直徑的螺栓，l0/d0比值可以再一個工序內(nèi)形成螺栓頭，而螺紋直徑較小的螺栓，可在兩個工序內(nèi)形成。因此，已研制了兩個方案的少廢料沖壓螺栓，其與傳統(tǒng)工藝的主要區(qū)別是存在帶α小角的截錐形狀的中間頭。
三、少廢料沖壓螺栓頭新工序
圖2所示為M20以下螺紋公稱直徑的六角頭螺栓新工藝過程。包括了下列工序：1.切斷毛坯；2.預(yù)鐓螺栓頭；3.鐓粗截錐形狀的螺栓頭；4.縮徑螺栓頭上的倒角和縮徑螺桿；5.將螺栓頭切邊成六面體；6.滾螺紋和形成倒角。
用該法成形螺栓頭是在鐓粗自動機(jī)的兩次沖擊內(nèi)進(jìn)行的，而縮徑螺栓頭上倒角與縮徑螺桿相重合。這時，倒角的縮徑終了與沖足端面相重合。
為了制造螺紋公稱直徑M20以上的螺栓，研制了圖2，b所示的工藝過程，其包括下列工序：1.切斷毛坯；2.鐓粗截錐形狀的螺栓頭；3.縮徑螺栓頭上的倒角；4.縮徑螺桿；5.將螺栓頭切邊成六面體；6.滾螺紋并形成倒角。
正如早先所指出，新工藝與傳統(tǒng)工藝的主要區(qū)別是存在到小錐角3-5°的截錐狀中間頭（圖2，a，工序3；圖2，b，工序2）。
后續(xù)的縮徑螺栓頭上倒角工序，可大大降低成形力。
應(yīng)該注意：當(dāng)α=3-5°和錐體上、下底的直徑落差不大時，可取消用凸模從凹模中推出的。Α角不應(yīng)增大到大于5°，這將導(dǎo)致錐體大底直徑的增大，也就是導(dǎo)致金屬消耗的提高。
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