一种螺栓束杆塑形模具的制作方法

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种螺栓束杆塑形模具，特别是一种用于成型高强度螺栓的束杆塑形模具。

背景技术：

螺栓成型是依金属塑性变形经冷间多工位锻造以达到零件所需形状及尺寸，具有切削量小、成本低、效率高、光洁度好的特点。其中，螺栓在制造过程中一般都会运用到束杆工艺，主要运用在生产半牙螺栓或制造中用到特殊生产工艺的时候，束杆工艺的主要原理是把大直径的线材通过模具上的环带挤压束成直径较小的线材，以达到半成品所需尺寸。而由于高强度螺栓选用的是硬度高、强度大的材料，对其进行束杆工艺的要求更为严格。

束杆技术中最重要的因素就是束杆角度和环带尺寸，其中传统的束杆角度由于机台承受力、经济效益以及市场需求等因素无法完全达成一致性，现有的束杆角度一般设置为28度，进而通过环带将线材压制成型，但这个角度具有很大的局限性：一方面线材硬度高，不同螺栓的束比不同，无法有效的将其塑形；另一方面在塑形时，由于材料受力大，会增大线材与模具之间摩擦力，模具的寿命会减小；除此之外，会导致金属流线性差，产品会普遍的出现断头、折弯等不良现象，无法成型束比较高的产品。

综上所述，为解决现有用于螺栓束杆成型的模具结构上的不足，本实用新型设计了一种设计合理、成型质量好的螺栓束杆塑形模具。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有技术存在的问题，提供了一种设计合理、成型质量好的螺栓束杆塑形模具。

本实用新型的目的可通过以下技术方案来实现：一种螺栓束杆塑形模具，包括：

模壳；

上模芯，嵌设在模壳内且上模芯的上表面与模壳上表面平齐，上模芯中部贯穿开设有第一通孔；

下模芯，嵌设在模壳内且上模芯抵靠在下模芯上，下模芯中部贯穿开设有与第一通孔同轴设置的第二通孔，第二通孔部分伸入上模芯并与第一通孔联通，第一通孔的直径大于第二通孔的直径，第一通孔的内壁通过过渡段与第二通孔的内壁相连，且过渡段的截面呈类“S”形设置，过渡段靠近第一通孔处的任意两对称设置的切线之间的夹角为α角且α角的度数为30°的倍数；

螺栓，穿设在上模芯内，当螺栓由第一通孔进入第二通孔内时过渡段对螺栓进行束杆成型。

作为本案的进一步改进，所述过渡段包括依次设置的第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧以及第四圆弧，所述第一圆弧与第一通孔内壁相连，所述第四圆弧与第二通孔内壁相连，第一圆弧通过直线段与第二圆弧相连且直线段分别与第一圆弧、第二圆弧相切，上述α角为两对称设置的直线段之间的夹角。

作为本案的又一步改进，在第二圆弧与第三圆弧之间设置有环带，且环带的直径小于第二通孔的直径。

作为本案的进一步改进，所述螺栓由依次设置的头部、直杆部以及螺杆部构成，且直杆部位于第一通孔内，螺杆部位于第二通孔内，在直杆部与螺杆部之间形成与过渡段相适配的束杆部。

作为本案的进一步改进，当束比≤0.28时，α角的度数为30°。

作为本案的又一步改进，当0.28＜束比≤0.6时，α角的度数为90°。

作为本案的进一步改进，上模芯的上表面部分向下凹陷形成平台。

作为本案的又一步改进，在上模芯与下模芯之间还安装有辅助模芯，第一通孔、第二通孔分别伸入辅助模芯，所述过渡段位于辅助模芯内。

与现有技术相比，本实用新型结构设计合理，通过螺栓不同的束比对模具上束杆的角度进行改变，增强螺栓内部的金属流线性，避免产品断裂，同时能够实现束杆角度的统一化设置；过渡段采用圆弧过渡的形式有利于束杆工作的顺利进行，增大接触面积，避免螺栓出现断裂现象，提高螺栓的成品率。

附图说明

图1是本实用新型中实施例一的结构示意图。

图2是图1的部分结构示意图。

图3是本实用新型中实施例二的结构示意图。

图4是图3的部分结构示意图。

图5是本实用新型中螺栓半成品的结构示意图。

图中，10、模壳；21、上模芯；211、第一通孔；212、平台；22、下模芯；221、第二通孔；23、过渡段；231、第一圆弧；232、第二圆弧；233、第三圆弧；234、第四圆弧；235、直线段；24、环带；25、辅助模芯；30、螺栓；31、头部；32、直杆部；33、螺杆部；34、束杆部。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

如图1、图2以及图5所示，本螺栓束杆塑形模具包括：

模壳10；

上模芯21，嵌设在模壳10内且上模芯21的上表面与模壳10上表面平齐，上模芯21中部贯穿开设有第一通孔211；

下模芯22，嵌设在模壳10内且上模芯21抵靠在下模芯22上，下模芯22中部贯穿开设有与第一通孔211同轴设置的第二通孔221，第二通孔221部分伸入上模芯21并与第一通孔211联通，第一通孔211的直径大于第二通孔221的直径，第一通孔211的内壁通过过渡段23与第二通孔221的内壁相连，且过渡段23的截面呈类“S”形设置，过渡段23靠近第一通孔211处的任意两对称设置的切线之间的夹角为α角且α角的度数为30°的倍数；

螺栓30，穿设在上模芯21内，当螺栓30由第一通孔211进入第二通孔221内时过渡段23对螺栓30进行束杆成型。

束杆技术中最重要的因素就是束杆角度和环带尺寸，其中传统的束杆角度一般设置为28度，但是具有很大的局限性：一方面线材硬度高，不同螺栓的束比不同，无法有效的将其塑形；另一方面在塑形时，由于材料受力大，会增大线材与模具之间摩擦力，模具的寿命会减小；除此之外，会导致金属流线性差，产品会普遍的出现断头、折弯等不良现象，无法成型束比较高的产品。

为此，本实用新型设计了一种螺栓束杆塑形模具，在冷锻加工中对螺栓30半成品进行束杆，具体的，通过圆弧过渡形式的过渡段23结构来实现对螺栓30的束杆成型的目的，确保螺栓30的成型质量。

本实施例中优选在模壳10内由上至下设置上模芯21、下模芯22，并在上模芯21与下模芯22内开设第一通孔211、第二通孔221供螺栓30半成品进入，当螺栓30由第一通孔211进入第二通孔221时，第一通孔211的直径大于第二通孔221的直径，同时在过渡段23的作用下，螺栓30被挤压塑形，达到束杆的目的。上模芯21、下模芯22以及模壳10三者相互嵌设并紧密贴合，确保模具整体的稳定性，也有利于螺栓30进行束杆工作。

由于不同型号规格的螺栓30进行束杆工作的束比大小不同，即螺栓30束杆后杆部上直径不同的两部分的减面率随螺栓30规格的改变而改变，而螺栓30束杆直径的变换实际是通过模具上过渡段23的结构来体现的，具体是束杆角度的变化。

此处可以认为束杆角度的变化为过渡段23靠近第一通孔211处的任意两对称设置的切线之间的α角的大小变化，本实施例中优选α角的度数为30°的倍数，这样设置更易于螺栓30内部金属的流动，金属的流线也更加自然，束杆成品的质量好；同时使模具受力减小，增加了模具的寿命，降低了制造的成本。

优选地，过渡段23包括依次设置的第一圆弧231、第二圆弧232、第三圆弧233以及第四圆弧234，第一圆弧231与第一通孔211内壁相连，第四圆弧234与第二通孔221内壁相连，第一圆弧231通过直线段235与第二圆弧232相连且直线段235分别与第一圆弧231、第二圆弧232相切，上述α角为两对称设置的直线段235之间的夹角。

本实施例中优选过渡段23在模具任一轴向截面上所呈现的实际是两对称设置的曲线结构，且该曲线呈类“S”形设置，过渡段23可以认为是由该曲线旋转一周形成。

具体的，过渡段23的结构由第一通孔211至第二通孔221为依次相连的第一圆弧231、第二圆弧232、第三圆弧233以及第四圆弧234构成，显然第一通孔211内壁与第一圆弧231相连，第四圆弧234与第二通孔221内壁相连，采用圆弧过渡的形式有利于束杆工作的顺利进行。

其中第一圆弧231通过直线段235与第二圆弧232相连且直线段235分别与第一圆弧231、第二圆弧232相切，值得一提的是第三圆弧233与第四圆弧234之间同样通过线段相连，该线段同样与第三圆弧233、第四圆弧234相切，这样设置使得第一通孔211圆弧过渡至第二通孔221较为平缓，便于对螺栓30进行束杆工作。

本实施例中优选第一圆弧231、第四圆弧234向外弯曲，而第二圆弧232、第三圆弧233则是向内弯曲，当螺栓30由第一通孔211经过过渡段23进入第二通孔221时，螺栓30主要与第一圆弧231、直线段235以及第二圆弧232接触，因而实现对螺栓30的束杆工作主要是第一圆弧231、直线段235以及第二圆弧232。此时，过渡段23任一截面上相对称的两直线段235之间的角度即为对螺栓30进行束杆的束杆角度。

进一步地，在第二圆弧232与第三圆弧233之间设置有环带24，且环带24的直径小于第二通孔221的直径。

环带24分别与第二圆弧232、第三圆弧233相切，螺栓30在经过第二圆弧232后仍与环带24接触，环带24的设置能够保证螺栓30朝着第二通孔221进一步挤压塑形，确保螺栓30束杆成型工作顺利进行。环带24的直径小于第二通孔221的直径，方便束杆后的螺栓30进入第二通孔221，同时也便于螺栓30束杆完成后退出模具。

如图5所示，优选地，螺栓30由依次设置的头部31、直杆部32以及螺杆部33构成，且直杆部32位于第一通孔211内，螺杆部33位于第二通孔221内，在直杆部32与螺杆部33之间形成与过渡段23相适配的束杆部34。

螺栓30在模具内束杆成型之后，其杆部分成直杆部32以及螺杆部33两部分，直杆部32与螺杆部33通过束杆成型后所形成的束杆部34连接在一起，束杆部34与过渡段23结构相适配。

如图1和图2所示，优选地，当束比≤0.28时，α角的度数为30°。

束比Ea指的是螺栓30束杆后的减面率，也即螺杆部33与直杆部32之间直径的比值，此处优选当束比小于或等于0.28的情况下，模具中束杆角度统一优选为30°。

如图3和图4所示，进一步地，当0.28＜束比≤0.6时，α角的度数为90°。优选当束比大于0.28并小于或等于0.6时，模具中束杆角度统一优选为90°。

除此之外，对于某些特殊结构的螺栓产品，例如在束杆位置处无角度垂直的情形，此时优选束杆角度为120°（图中未示出），相应地模具结构也会进行改变。

优选地，上模芯21的上表面部分向下凹陷形成平台212。图1和图2表示的是本实用新型中实施例一的结构示意图，优选上模芯21上设置有平台212，方便螺栓30的头部31抵靠在平台212上，能够进一步保证螺栓30在束杆成型时的稳定性，进而有利于螺栓30的束杆质量。

优选地，在上模芯21与下模芯22之间还安装有辅助模芯25，第一通孔211、第二通孔221分别伸入辅助模芯25，过渡段23位于辅助模芯25内。

图3和图4表示的是本实用新型中实施例二的结构示意图，优选上模芯21与下模芯22之间安装有辅助模芯25，且过渡段23位于辅助模芯25内。

由于此时的束比较大，即束杆程度大，螺栓30上直杆部32与螺杆部33之间的直径差值大，为确保束杆顺利进行，设置过渡段23位于辅助模芯25，螺栓30的束杆在辅助模芯25内进行，辅助模芯25限制于上模芯21与下模芯22之间，稳定性相对更好，有助于螺栓30达到理想的束杆效果。

螺栓30上直径差值大，螺栓30束杆成型后的长度相应增大，相应地，第一通孔211、第二通孔221延伸至辅助模芯25，增大空间便于螺栓30嵌入。

本螺栓束杆塑形模具通过螺栓30不同的束比对模具上束杆的角度进行改变，增强螺栓30内部的金属流线性，避免产品断裂，同时能够实现束杆角度的统一化设置；过渡段23采用圆弧过渡的形式有利于束杆工作的顺利进行，增大接触面积，避免螺栓30出现断裂现象，提高螺栓30的成品率。

本文中所描述的仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此。本实用新型所属领域的技术人员对所描述的具体实施例进行的修改或补充或采用类似的方式替换，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。