内六方花形槽紧固件成型模具制造技术

本实用新型专利技术创造提供了一种内六方花形槽紧固件成型模具，包括组合式精冲模具，所述组合式精冲模具由精冲芯和精冲套组成，所述精冲芯和精冲套采用过盈配合的方式组装在一起。还包括初冲模具，能够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。本实用新型专利技术创造能够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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造涉及紧固件加工
，具体涉及一种内六方花形槽紧固件的成型模具。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术创造为解决现有技术中的问题，首先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。本专利技术创造的方法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(d。)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(D。)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(H。)的1.4?1.5倍。其中，所述d。和d分别影响目标内六方花形槽倒角α内圆直径(L 2)和外圆直径(L1),，由于LjP L i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d。和d的大小及差值是保证LjP L i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d。较大容易使精冲后内六方花形槽侧壁不平整；d。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1^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。d。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 —方面能够调整精冲时精冲头的合理受力，保证L2、L1W及倒角α深度(h。)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LpL1以及h。的位置出现偏差。其中，所述D、γ和H的设计使得精冲时内六方花形槽外周的平面在压力方向上得到适应性调整，在保证内六方花形槽内部尺寸的同时，使产品头部的尺寸得以满足规格设计的要求。由于精冲时内六方花形槽外周受到的压力较小，因此D和D。的差异不宜过大，同时为减小产品边缘部分的应力以及适应D与D。之间的尺寸调整，在外周平台边缘设计一圈具有较小角度的外周平台棱边，T过小不利于消除应力，T过大不利于D与D。之间的尺寸调整，即产品成型后内六方花形槽外周不利于形成平滑的平面。合适H的取值范围使得产品头部在精冲时D、γ调整的同时满足头部厚度H。的规格要求。进一步，在内六方花形槽紧固件成型过程中，初冲过程变形量较大，占全部变形量的70%以上。本专利技术创造提供的一种内六方花形槽紧固件成型模具，包括组合式精冲模具，所述组合式精冲模具由精冲芯和精冲套组成，所述精冲芯和精冲套采用过盈配合的方式组装在一起，过盈量为0.04?0.07mm。其中，所述精冲芯横切面的花形尺寸与目标内六方花形槽横切面的花形尺寸一致，且所述精冲芯露出精冲套的部分的各纵向尺寸与目标内六方花形槽各相应位置的纵向深度一致。其中，合适的过盈量是组合式精冲模具实现精冲功能的重要指标，为保证在模具使用过程中精冲芯不被挤入精冲套或拔出，精冲芯与精冲套之间要有足够大的结合力；同时，还要保证在精冲芯磨损导致槽深变浅时，精冲芯要能够从精冲套中压出一部分而不损坏；另外，合适的结合力也同样是使精冲芯自精冲套中压出部分不会因挤压而发生尺寸变形的重要保证。本专利技术创造还提供了一种内六方花形槽紧固件成型模具，包括初冲模具，用于使产品在初冲作用下获得所述具有特定结构的预成型结构槽，所述初冲模具包括分别用于成型所述中部凹台、凹台侧壁、外周平台、外周平台棱边的中部凸台、凸台侧壁、外周凹平台、外周凹平台棱边。其中，所述中部凸台的直径(d。)是目标内六方花形凹圆弧对边宽度⑶的0.6?0.8倍，所述凸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，所述中部凸台与凸台侧壁的夹角(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°，所述外周凹平台棱边外边缘的直径⑶为成型产品头部直径(D。)的0.85?0.95倍，所述外周凹平台与外周凹平台棱边的夹角(γ)为18°?22°。进一步，所述精冲芯表面具有一层镀银保护层，能够进一步提高其耐腐蚀性及使用寿命。进一步，所述精冲芯优选的采用进口 M42高速钢，该材料具有更好的韧性和强度，提高精冲芯抗变形、抗磨损性能。本专利技术创造提供的内六方花形槽紧固件成型模具，经过两步变形操作，一方面能够通过初冲的预成型提高产品的加工过程稳定性，产品尺寸一致性好，精确度高；另一方面能够降低整个变形过程的应力，提高模具的使用寿命，同时为组合式精冲模具的使用提供了可能性。本专利技术创造提供的内六方花形槽紧固件成型方法和内六方花形槽紧固件成型模具还具有下述优势:(I)使用寿命高，组合式精冲模具使用寿命是整体式精冲寿命15倍以上。整体式精冲由于经常出现断头现象和头部磨损导致槽深变浅的现象，平均使用寿命不足1000件，而组合式精冲模具平均使用寿命在15000件以上。这是因为，组合式精冲的精冲芯和精冲套为分体式，不会在连接处产生应力集中，有效的避免了断头现象的发生；当精冲芯发生自然失效导致槽深T变浅时，可将精冲芯从精冲套中压出一部分来补偿槽深，实现了精冲的循环使用。(2)由于组合式精冲模具节约了因精冲破坏而频繁更换模具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内六方花形槽紧固件成型模具，其特征在于，包括组合式精冲模具，所述组合式精冲模具由精冲芯和精冲套组成，所述精冲芯和精冲套采用过盈配合的方式组装在一起。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨知硕，林忠亮，韩应付，赵英凯，王丽丽，
申请(专利权)人：航天精工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12