一种用于成型螺钉的冷镦装置、冷镦工艺以及螺钉的制作方法

本发明涉及了紧固件制造领域，特别涉及一种用于成型螺钉的冷镦装置与冷镦工艺。

背景技术：

一般地，在生产中间大、两端小的冷镦件时，通常需要先对材料进行冷镦成型头部，之后需要对材料进行车加工或者冲床二次加工成型中间的大法兰部。这样采用两种生产工艺使得生产工艺复杂并且工序多，制造时间长。另外，冷镦和冲床合模工序需要进行配合，因此对冷镦和合模的工序质量要求更高，对尺寸的要求更加严格，从而导致产品的合格率降低，调整也极为困难。在现有技术中，生产中间有大法兰部的产品，制造工艺复杂，人工成本高，并且制造时间长，产品的合格率低，因此亟需解决现有技术中的上述技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种用于成型中间具有法兰部的冷镦装置，该冷镦装置能够一次冷镦成型。

一种用于成型螺钉的冷镦装置，其中，所述螺钉具有杆部和头部，所述杆部的一端部分设置为螺纹搓牙杆，所述杆部的另一端与所述头部连接，所述杆部在所述螺纹搓牙杆和所述头部之间设置有法兰部；所述冷镦装置用于将线材冷镦成所述螺钉；

所述冷镦装置包括：

用于将所述线材的尾部形成圆弧倒角的第一模具；

用于将所述线材的尾部形成所述螺纹搓牙杆的第二模具；

用于预成型所述头部的第三模具；

用于成型所述头部以及所述头部内的槽型的第四模具；

用于检测所述第四模具槽型内是否存在断裂的第五模具；

以及用于成型所述法兰部的第六模具。

进一步地，所述第一模具至所述第六模具由主模和冲模组成；所述主模包括：主模模壳、设置在所述主模模壳中的主模模仁、主模垫块和主模顶针，其中，所述主模模仁中设置有主模型腔，所述主模顶针由所述主模模仁伸入至所述主模型腔内；所述冲模包括：冲模模壳、设置在所述冲模壳中的冲模模仁、冲模顶针和冲模垫块，其中，所述冲模模仁的底部设置有冲模型腔，所述冲模顶针由所述冲模模仁伸入至所述冲模型腔内；所述主模型腔与所述冲模型腔相对应；所述分片式开合模结构包括四片开合模。

进一步地，所述第六模具的主模采用分片式开合模结构，所述四片开合模结构的外周设置有前模仁壳，所述前模仁壳的内径由顶端至末端逐渐变小。

进一步地，所述第六模具的主模还包括主模弹簧，所述主模弹簧设置在所述前模仁壳的下方，并且在所述主模模壳的内侧。

进一步地，所述第一模具、所述第二模具和所述第四模具的冲模采用固定式冲模；所述第三模具的冲模采用活动式冲模，所述第三模具的冲模还包括冲模弹簧。

进一步地，所述第一模具至所述第六模具的主模均包括主模顶针保护套，所述主模顶针保护套包绕所述主模顶针的周圈设置，用于保护所述主模顶针；所述第六模具的主模顶针保护套包括保护套a和保护套b，所述保护套b设置在所述保护套a的下方。

进一步地，所述保护套a包括衬套和顶杆，所述衬套的内壁为梅花孔结构，所述顶杆的横截面为梅花形，所述顶杆设置在所述主模顶针的下方，所述衬套包绕所述顶杆的周圈设置；所述第六模具还包括主模顶棒，所述主模顶棒设置在所述保护套a的下方，所述保护套b包绕所述主模顶棒的周圈设置。进一步地，所述第五模具的冲模还包括断针检测机构，所述断针检测机构包括设置在所述冲模模壳中的空腔、与所述冲模顶针平行设置的探测器，所述空腔设置在所述探测器和所述冲模顶针上方，所述空腔中设置一杠杆，所述杠杆的一端具有转轴，所述杠杆的另一端往所述探测器的方向延伸；所述第五模具的主模和冲模正常合模时，即当所述槽型中不包括模具时，所述探测器与所述杠杆之间的距离为标准距离；当所述槽型中包括模具时，所述冲模顶针抵触所述杠杆，使得所述杠杆转动从而所述杠杆远离所述探测器，此时，所述探测器与所述杠杆之间的距离大于所述标准距离。

本发明还包括了一种用于成型螺钉的冷镦工艺，包括以下步骤：

对线材进行整形，所述第一模具对所述线材进行处理，使得所述线材的尾部成型圆弧倒角，完成整料及束尾得到第一模料；

所述第二模具对所述第一模料进行正挤压，使得所述第一模料的尾部成型螺纹搓牙杆，得到第二模料；

所述第三模具对所述第二模料进行处理，使得所述第二模料预成型头部，得到第三模料；

所述第四模具对所述第三模料进行处理，使得所述第三模料成型头部及所述头部内的槽型，得到第四模料；

所述第五模具对所述第四模料进行检测，判断所述槽型内是否存在有断裂的模具，不包含断裂的模具形成第五模料；

所述第六模具对所述第五模料进行处理，使得所述第五模料成型所述法兰部。

本发明还包括根据上述冷镦方式制备的螺钉，所述头部为圆形或方形，所述槽型为内六角梅花，所述法兰部的直径大于所述头部的直径，所述头部的直径大于所述杆部的直径，所述杆部的直径大于所述螺纹搓牙杆的直径，所述螺纹搓牙杆的长度大于所述法兰部的长度。

本发明的有益效果如下：

1、产品采用全冷镦工艺一次成型中间具有法兰部的螺钉，减少了冲床二次加工，减少了工序间的尺寸配合，提高了生产效率；

2、冷镦装置包括预成型圆弧倒角的第一模具，减少了第二模具在成型螺纹搓牙杆时，主模所受的正挤压强束的压力；

3、冷镦装置包括断针检测机构，能够保证了进入第六主模的线材不含断裂的模具，使得第六主模不会被破坏；

4、冷镦装置增加了主模顶针保护套结构，保证了主模顶针不会断裂导致撞机；

5、冷镦装置的第六模具的主模采用了分片式开合模结构，能够成型螺钉中间的法兰部。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中冷镦装置示意图；

图2是本发明实施例中第一模具的示意图；

图3是本发明实施例中第三模具的示意图；

图4是本发明实施例中第五模具的示意图；

图5a是本发明实施例中第六模具的示意图；

图5b是本发明实施例中第六模具的四片开合模的示意图；

图5c是本发明实施例中第六模具的主模顶针以及保护套a的示意图；

图6是本发明实施例中冷镦工位图；

图7a是本发明实施例中螺钉的主视图；

图7b是本发明实施例中螺钉的俯视图。

以上附图的附图标记：第一模具-11；第二模具-12；第三模具-13；第四模具-14；第五模具-15；第六模具-16；主模-101；主模顶棒-1010；主模模壳-1011；主模模仁-1012；主模前模仁-1012a；主模后模仁-1012b；主模垫块-1013；主模顶针-1014；主模型腔-1015；主模弹簧-1016；主模顶针保护套-1017；保护套a-1017a；衬套-1017a-1；顶杆-1017a-2；保护套b-1017b；四片开合模-1018；前模仁壳-1019；压盖-1019a；冲模-102；冲模模壳-1021；冲模模仁-1022；冲模顶针-1023；冲模垫块-1024；冲模型腔-1025；冲模弹簧-1026；空腔-1027；杠杆-1028；转轴-1029；探测器-1020；线材-20；第一模料-21；圆弧倒角-211；第二模料-22；杆部-221；螺纹搓牙杆-222；第三模料-23；头部-231；第四模料-24；槽型-241；第五模料-25；第六模料-26；法兰部-261；螺钉-30。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。

为达到上述目的，本发明提供一种用于成型螺钉30的冷镦装置，其中，螺钉30具有杆部221和头部231，杆部221的一端部分设置为螺纹搓牙杆222，杆部221的另一端与头部231连接，杆部221在螺纹搓牙杆222和头部231之间设置有法兰部261；冷镦装置用于将线材20冷镦成螺钉30。

如图1所示，冷镦装置包括：位于第一工位的第一模具11，第一模具11用于将线材20的尾部形成圆弧倒角211；位于第二工位的第二模具12，第二模具12用于将线材20的尾部形成螺纹搓牙杆222；位于第三工位的第三模具13，第三模具13用于预成型头部231；位于第四工位的第四模具14，第四模具14用于成型头部231以及头部231内的槽型241；位于第五工位的第五模具15，第五模具15用于检测槽型241内是否存在断裂的第四模具14；以及位于第六工位的第六模具16，第六模具16用于成型法兰部261。

本发明中的冷镦装置能够一次性成型中间具有法兰部261的螺钉30，减少了现有技术中冲床的二次加工的步骤。并且，由于省略了冲床加工的步骤，无需冷镦与冲床合模工序的配合，降低了尺寸配合的要求，提高了生产效率。

该冷镦装置还包括：切料机构、顶出机构和传送机构。其中，切料机构设置在顶出机构上，切料机构的模腔内安装有切模和剪模，用于切断材料。六个模具集成在冷镦机内，顶出机构位于冷镦机的一侧，用于将模腔内的产品顶出。传送机构在顶出机构以及六个模具之间移动送料。具体地，切料机构采用剪刀等设备对线材20或者盘条进行裁剪，顶出机构持续且将固定长度的线材20顶出。剪刀剪下线材20后，传送机构将线材20移送至冷镦机的模具中。通常为了确保冷镦机的流水式运行，通常在每相邻的两组设备之间设置一组传送机构。传送机构依次从切料机构传送到第一模具11直至第六模具16。通常，传送机构采用夹子。

第一模具11至第六模具16均由主模101和冲模102组成。

如图2和图3所示，以第一模具11、第三模具13为例进行说明。主模101包括主模模壳1011、设置在主模模壳1011中的主模模仁1012、设置在主模模仁1012下方的主模垫块1013以及主模顶针1014。其中，主模模仁1012具有主模前模仁1012a和主模后模仁1012b，主模前模仁1012a和主模后模仁1012b中设置有主模型腔1015，主模顶针1014穿设过主模垫块1013伸入至主模型腔1015内，主模顶针1014的下方设置有主模顶棒1010。

另外，第一模具11至第六模具16的主模101均包括主模顶针保护套1017，主模顶针保护套1017包绕主模顶针1014的周圈设置，用于保护主模顶针1014。

冲模102包括冲模模壳1021、设置在冲模模壳1021中的冲模模仁1022、冲模顶针1023和冲模垫块1024。其中，冲模模仁1022的底部设置有冲模型腔1025，冲模顶针1023伸入至冲模型腔1025内。主模型腔1015与冲模型腔1025相对应，用于固定线材20。

第一模具11至第六模具16相同的结构部分不再赘述，下面主要阐述区别结构特征。

第一模具11、第二模具12和第四模具14采用固定式冲模。第三模具13的冲模102采用活动式冲模，第三模具13的冲模102还包括冲模弹簧1026。

第五模具15的冲模102还包括断针检测机构，如图4所示，断针检测机构包括设置在冲模模壳1021中的空腔1027、与冲模顶针1023平行设置的探测器1020，该空腔1027设置在探测器1020和冲模顶针1023的上方。空腔1027中设置有一杠杆1028，杠杆1028的一端具有转轴1029，杠杆1027的另一端往探测器1020的方向延伸。探测器1020用于检测杠杆1028距探测器1020的距离。当第五模具15的主模101和冲模102正常合模时，即经第四模具14形成的槽型241中不包含断裂的模具，探测器1020和杠杆1028之间的距离为标准距离；当槽型241中含有断裂的模具时，冲模顶针1023抵触杠杆1028，使得杠杆1028绕转轴1029转动从而使得杠杆1028远离探测器1020，此时，探测器1020与杠杆1028之间的距离大于标准距离。从而可以根据探测器1020与杠杆1028之间的实际距离判断槽型241中是否含有断裂的模具。如果槽型241中含有断裂的模具则停止下一成型工序，进行检查并排除隐患后再进入下一工序；如果槽型241中不包含断裂的模具则继续下一成型工序。

由于成型产品的形状特点，即螺钉30的螺纹搓牙杆222较细，使得主模顶针1014容易受到压力导致主模顶针1014断裂。特别是经过第四模具14成型后具有槽型241，槽型241具有凹陷的部分使得断裂的模具容易卡在该凹陷的部分。如果包含断裂的模具的产品进入下一模具中，容易导致第六模具16被损坏。本发明中增加了断针检测机构，能够检测出是否含有断裂的模具，从而防止模具被撞坏。

由于第六模具16用于成型螺钉30中间的法兰部261，采用一般的主模101无法达到要求，因此在本实施方式中，第六模具16的主模101采用分片式开合模结构，如图5a-5c所示。

该分片式开合模结构采用四片开合模1018，每片开合模在线材20未进入主模型腔1015前各自相互分离，当杆部221进入主模型腔1015中时，每片开合模向杆部221靠拢夹紧杆部221。具体的，四片开合模1018的外周包绕设置有前模仁壳1019，前模仁壳1019的内径由顶端至末端逐渐变小。在本实施例中，前模仁壳1019的顶端部分的内壁呈漏斗状。在其它实施方式中，前模仁壳1019的顶端部分的内壁可以为斜面或锥形体等。前模仁壳1019的上方设置有压盖1019a，压盖1019a与前模仁壳1019固定连接，压盖1019a用于防止四片开合模1018脱离。四片开合模1018的下方设置有主模后模仁1012b，主模后模仁1012b的外周包绕设置有主模垫块1013，在前模仁壳1019和主模垫块1013的外周包绕设置有主模模壳1011。杆部221进入主模型腔1015中时，第六模具16的冲模102作用于四片开合模1018的顶端使其沿轴向方向向下运动，四片开合模1018在漏斗状的前模仁壳1019的内壁的作用下相互靠拢，从而夹紧杆部221。由于需要制备的螺钉30具有尺寸较大的法兰部261，普通的主模无法满足制造需求。因此，本发明采用分片式开合模结构，本实施例中采用四片开合模1018对杆部221进行夹持，另外，前模仁壳1019的内径由顶端至末端逐渐变小，使得前模仁壳1019的内壁对线材20有导向作用并且使四片开合模1018向中间收紧从而获得更好的夹紧效果。

如图5a所示，第六模具16的主模101中还设置有主模弹簧1016，主模弹簧1016设置在前模仁壳1019的下方，并且在主模模壳1011的内侧。由于第六模具16在冲模的过程中，四片开合模1018在压力的作用下会往下运动，从而使得主模模壳1011内的模具部分脱离主模模壳1011，该脱离部分的模具失去主模模壳1011的限制，导致该部分模具相互分离，从而造成成型产品具有毛刺，产品质量不合格。因此为了解决这一问题，本发明在前模仁壳1019的下方增加设置主模弹簧1016，使得在冲模过程中，主模弹簧1016被压缩获得弹力。四片开合模1018在主模弹簧1016的弹力作用下向上运动，从而使得主模模壳1011内的模具能够完全被主模模壳1011包绕限制，避免了该部分模具相互分离，从而能够降低成型产品的毛刺，提升产品的合格率。

第六模具16的主模顶针1014具有双重顶针保护套结构。由于第六模具16在成型中间的法兰部261时，主模顶针1014会受到巨大的压力，所以第六模具16的主模顶针1014需要采用更加牢固的保护套结构来保护。具体的，第六模具16的主模顶针保护套包括保护套a1017a和保护套b1017b。如图5c所示，保护套a1017a又包括衬套1017a-1和顶杆1017a-2。衬套1017a-1的内壁为梅花孔结构，顶杆1017a-2的横截面为梅花形，顶杆1017a-2设置在主模顶针1014的下方，衬套1017a-1包绕顶杆1017a-2的周圈设置。第六模具16还包括主模顶棒1010，主模顶棒1010设置在保护套a1017a的下方，保护套b1017b包绕主模顶棒1010的周圈设置。保护套b1017b设置在保护套a1017a的下方。保护套a1017a和保护套b1017b保证第六模具16在成型法兰部261时不会发生主模顶针1014断裂导致撞机的情况。

另外，第六模具16采用冲模顶针1023扶小孔接料，即第六模具16的冲模先接触杆部221的头部231或槽型241以保证主模不会把产品的头部231先夹入开合模结构中。

结合图6所示，本发明还包括一种用于成型螺钉30的冷镦工艺，采用上述冷镦装置制备螺钉30。该冷镦工艺包括以下步骤：

对线材20进行整形，线材20在第一工位，第一模具11对线材20进行处理，第一模具11的冲模顶针1023推动线材20进入主模型腔1015，使得线材20的尾部成型圆弧倒角211，完成整料及束尾得到第一模料21；

第一模料21位于第二工位，第二模具12对第一模料21进行正挤压强束，第二模具12的冲模顶针1023推动第一模料21进入主模型腔1015，使得第一模料21的尾部成型螺纹搓牙杆222，得到第二模料22；

第二模料22位于第三工位，第三模具13对第二模料22进行处理，第三模具13的冲模先包住第二模料22的一端，第三模具13的冲模将第二模料22的另一端推入主模型腔1015中，然后，第三模具13的冲模顶针1023推动第三模料23完全进入主模型腔1015中，使得第二模料22预成型螺钉30的头部231，得到第三模料23；

第三模料23位于第四工位，第四模具14对第三模料23进行处理，将第三模料23推入主模型腔1015中，使得第三模料23成型头部231及头部231内的槽型241，得到第四模料24；在本实施例中，槽型241为内六角梅花，在其他实施例中，根据实际产品的需要，也可以是其他的孔型。

第四模料24位于第五工位，第五模具15对第四模料24进行检测，判断槽型241内是否存在有断裂的模具，不包含断裂的模具形成第五模料25；

第五模料25位于第六工位，第六模具16对第五模料25进行处理，第六模具16的冲模使得第五模料25成型法兰部261，得到第六模料26。

本冷镦工艺中成型螺纹搓牙杆222之前先在线材20的尾部预成型一圆弧倒角211，顺利解决了第二工位的大比例强束正挤压，使得第二模具12成型螺纹搓牙杆222更加容易。

本发明中，采用全冷镦一次成型中间具有法兰部261的螺钉30，相比于现有技术，减少了二次冲床加工，同时也减少了工序间的尺寸配合，使得产品的合格率更高，产生效率更高。

本发明还提供一种由上述冷镦工艺冷镦成型的螺钉30，如图7a和7b所示。螺钉30包括一体成型的杆部221和头部231，杆部221的一端为螺纹搓牙杆222，杆部221的另一端与头部231相连，在螺纹搓牙杆222和杆部221之间具有法兰部261。头部231内还包括槽型241，在本实施方式中，头部231为圆形或方形，槽型241为内六角梅花；法兰部261的直径大于头部231的直径，头部231的直径大于杆部221的直径，杆部221的直径大于螺纹搓牙杆222的直径，螺纹搓牙杆222的长度大于法兰部261的长度。

本发明中应用了具体实施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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。