CN102145443A - 一种u形螺栓的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种U形螺栓的加工方法，包含：步骤1，落料，将圆钢直料在冲床上切割成若干段短料；步骤2，搓丝，将步骤1得到的短料的两端搓丝加工成具有齿形螺纹的短料；步骤3，冲弯，将两端具有齿形螺纹的短料定位入模具内，通过冲压成形弯制成U形螺栓工件；所述的冲弯步骤进一步包含：步骤3.1，弯曲成形，将两端具有齿形螺纹的短料定位入模具内，弯制成U形螺栓工件；步骤3.2，整形，通过整形模具，使得步骤3.1弯曲成形的U形螺栓工件再次成形，达到螺栓工件的规格要求。采用本发明的加工方法制作的U形螺栓产品不论外观质量，还是尺寸精度都达到客户需求；而且每次连续生产中产品的一次合格率都能大于98％。
Description
技术领域
本发明涉及一种U形螺栓的加工方法。
背景技术
U形螺栓被广泛应用在配管施工，管道安装和建筑五金等领域内，它是作为一种紧固件使用。由于各类管道和结构件繁多，所以U形螺栓的规格和品种也随之增多。看似简单的U形螺栓，但要保证两螺栓中心距P，配合管径A(包括圆度)，高度H和C诸尺寸的精度要求却并非简单！由于材质的不同及冲压的回弹等多种因素，按照常规的工艺制作：落料——螺栓加工--冲弯，无法完全保证尺寸中心间距P，弯径A(包括圆度)，高度H及螺纹长度C的要求，甚至产品扭曲变形。
发明内容
本发明提供了一种U形螺栓的加工方法，该方法加工制成的U形螺栓，能保证中心间距P，弯径A(包括圆度)，高度H及螺纹长度C的尺寸精度要求，不会产生产品扭曲变形。
为了达到上述目的，本发明提供了一种U形螺栓的加工方法，包含：
步骤1，落料，将圆钢直料在冲床上切割成若干段短料；
步骤2，搓丝，将步骤1得到的短料的两端搓丝加工成具有齿形螺纹的短料；
步骤3，冲弯，将两端具有齿形螺纹的短料定位入模具内，通过冲压成形弯制成U形螺栓工件；
所述的冲弯步骤进一步包含：
步骤3.1，弯曲成形，将两端具有齿形螺纹的短料定位入模具内，弯制成U形螺栓工件；
步骤3.2，整形，通过整形模具，使得步骤3.1弯曲成形的U形螺栓工件再次成形，达到螺栓工件的规格要求。
所述的步骤3.1的弯曲成形工序采用液压机通过液压成形方法完成。
所述的整形模具是根据步骤3.1所得U形螺栓工件的回弹角设计的。
所述的步骤2的搓丝步骤中，采用搓丝板对短料进行搓丝加工；
所述的搓丝板包含固定搓丝板和活动搓丝板，所述的固定搓丝板和活动搓丝板都具有齿形刀具面。
所述的固定搓丝板上还设置有斜面，该斜面为短料进行滚动搓丝加工的导入部位。
所述固定搓丝板的斜面与其平面之间具有导入角α，该角度α的范围为1°～2°30′；所述斜面的投影长度L为L＝(2～4)πd中(d中为螺纹中径)。
所述的搓丝步骤还进一步包含：在搓丝过程中，加入金属切削液。
所述的步骤1落料之前还包含：拉丝和调直开料步骤；
所述的拉丝步骤是指进料圆钢材料采用拉丝机，经拉丝程序得到盘状圆钢丝材，该盘状圆钢丝材的直径符合螺栓外径d的要求；
所述的调直开料步骤是指将上述盘状的圆钢丝材，经过调直切断机，切割成圆钢直料。
所述的U形螺栓的加工方法还包含：
步骤4，对步骤3.2整形完成的U形螺栓采用三价铬镀锌。
所述的U形螺栓的加工方法还包含：
步骤5，检验：对U形螺栓成品实施检验，具体指对U形螺栓的中心间距P，包括圆度的弯径A，高度H，螺纹长度C的精度进行检验。
本发明采用搓丝步骤、液压弯曲成形及整形步骤，使得制作的产品不论外观质量，还是尺寸精度都达到客户需求；而且每次连续生产中产品的一次合格率都能大于98％。
附图说明
附图1为本发明的U形螺栓的加工方法制作的U形螺栓的结构示意图；
附图2为本发明的U形螺栓的加工方法的搓丝板进行搓丝操作的原理图；
附图3为现有技术通过常规冲压成形的螺栓的示意图；
附图4为本发明的U形螺栓的加工方法完成整形步骤制作的U形螺栓的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步地说明：
本发明的U形螺栓(如图1所示)的加工方法，具体包含以下步骤：
步骤1，拉丝：指进料圆钢材料(碳钢或不锈钢)先在拉丝机上拉丝操作一次，即粗拉程序，然后仍在拉丝机上套上定尺寸的拉丝模
再拉一次，得到满足尺寸精度和光度要求的盘状圆钢丝材，该盘状圆钢丝材的直径符合附图1所示的螺栓外径d的要求；且该丝材表面具有一定光亮度；
步骤2，调直开料：将上述盘状的圆钢丝材，经过调直切断机，切割成圆钢直料；
步骤3，落料：将所述的圆钢直料，按U形螺栓产品各种规格的展开尺寸，在16-25T冲床上，切割成若干段短料10(精度±0.25mm)；
步骤4，搓丝：上述每根短料的两端，在搓丝机上加工成所需的螺纹，如英制螺栓规格为5/16″、3/8″和1/2″的螺纹；检测时，除检查螺纹长度的精度C±1mm和螺纹的齿形是否整齐外，还通过螺纹止通规检验螺栓的螺纹齿形是否合格，即能否与通规端正确啮合。
图2为搓丝板的工作原理和压入部位，所述的搓丝板包含固定搓丝板20和活动搓丝板30，所述的固定搓丝板20和活动搓丝板30都具有齿形刀具面21。所述的固定搓丝板20上略带斜面，用于对短料10进行滚动搓丝操作；所述固定搓丝板20的斜面与水平面呈一定导入角α，该角度α的范围为1°～2°30′；所述斜面的投影长度L为L＝(2～4)πd中，d中为螺纹中径。
把短料10设置在固定搓丝板20的压入部位(即斜面下端)，活动搓丝板30压置在短料10上，该活动搓丝板30通过曲柄连杆装置(图中未示)驱动，沿箭头方向(如图2所示)向前直线运动，以推动短料10向前滚动。短料10由压入部位进入校准部位(即固定搓丝板的平面部分)，通过搓丝板上下滚动，达到加工螺纹的目的，最终至退出部位(注：搓丝板机构的另一半与图1对称未画出)，工件约滚动三圈半，整个齿形才挤压完整，即搓丝完成。
对不锈钢产品，由于材料韧性远比一般钢材大，所以在滚压齿形的过程中易于发热而粘料，为降低发热并保证齿形面的光整，在搓丝加工过程中加入冷却液，该冷却液是一种柴油和机油混合的称之为金属切削液，购自广州雷诺化学科技有限公司。
步骤5，弯曲成形：将两端已搓丝完成的短料定位入模具内，通过液压成形弯制成特定规格的U形螺栓工件。
对于回弹量很大的材料如碳钢，不锈钢等要弯曲成U形工件，采用一次弯曲成形是很困难的，尤其在相对弯曲半径很小的情况下，材料弯曲时处于三向应力状态，如按此应力状态去推导所获得的回弹量是相当复杂的，所以回弹量通常由工艺试验来确定。实践中，采用冲压弯曲是不合理的，因为冲制不仅速度快，而且在弯曲模内成形时由于单位长度的零件受力状态类似于简支梁承受“集中载荷”，成形过程中最大弯矩就发生在工件中央(即冲床压力中心)，而工件两端载荷分布小，所以当卸载后工件两端由于弹性弯曲变形的消失而复直，这样冲制出来的U形螺栓工件其回弹角很大，且工件中央部位还发生带尖状和印痕。
本发明采用带顶缸的40T液压机，通过液压成形加工U形螺栓。这样，工件在液压机上并有顶出缸的作用，其受力状态类似于承受“分布载荷”，成形过程中的弯矩值基本相同，均匀的压力使材料紧贴在模壁上，而且使工件两端的变形也处于压应力值较高的应力状态，因而不仅提高了工件的成形准确性；而且避免了材料与凸模或凹模之间的相对滑动而产生材料变薄，中央带尖状和印痕等疵病，保证了工件的料厚均匀，表面光滑。
步骤6，整形：步骤5工序弯曲成形是一次成形，本步骤的整形是二次成形，最终达到中心间距P值的精度要求。
本步骤的整形则采取25T冲床，所用的整形模具是根据一次弯曲成形后的回弹角而精心设计的。从图3得知：弯曲过程中，工件两端的B区域仍处于弹性弯曲变形；当脱模卸载后弹性变形的消失而引起两侧不平行，即产生回弹角β。所以整形模就是对B区域进行整形，由操作工对模具进行调整。整形后的工件如图4所示。
U形螺栓有很多中规格，有些规格的产品只需一次成形；但对弯径(包括圆度)A＞50mm(见图1)，中心间距P＞72～74mm(见图1)的大尺寸产品，则需进一步通过整形达到合格成品。
步骤7，镀锌：为满足国际上环保要求ROHS要求，对上述整形后的螺栓采用三价铬镀锌，锌层厚度6～10μm，镀锌后的锌层质量检验除外观色泽，膜厚测定外，还定期做盐雾试验。
步骤8，检验：采用综合专用检具对镀锌后的成品实施全面检测。检验项目除外观要求外，对U形螺栓的中心间距P，弯径A(包括圆度)，高度H，螺纹长度C，及，所述与螺栓装配成组件的螺母与螺栓之间的配合，如图1所示。
本发明的方法制成的U形螺栓精度为2A级的5/16″3/8″1/2″英制螺纹，区别于市场上常用的普通精度为6g级的公制螺纹M8 M10 M12；而配套成组件的螺母是单倒角的，对受力面积也有所增加。
本发明合理采用了搓丝、液压弯曲成形和整形这三道工艺措施，因而制作的产品不论外观质量，还是尺寸精度都达到客户需求；而且每次连续生产中产品的一次合格率都能大于98％。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种U形螺栓的加工方法，包含：
步骤1，落料，将圆钢直料在冲床上切割成若干段短料(10)；
步骤2，搓丝，将步骤1得到的短料(10)的两端搓丝加工成具有齿形螺纹的短料；
步骤3，冲弯，将两端具有齿形螺纹的短料定位入模具内，通过冲压成形弯制成U形螺栓工件；
其特征在于，所述的冲弯步骤进一步包含：
步骤3.1，弯曲成形，将两端具有齿形螺纹的短料定位入模具内，弯制成U形螺栓工件；
步骤3.2，整形，通过整形模具，使得步骤3.1弯曲成形的U形螺栓工件再次成形，达到螺栓工件的规格要求。
2.如权利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的步骤3.1的弯曲成形工序采用液压机通过液压成形方法完成。
3.如权利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的整形模具是根据步骤3.1所得U形螺栓工件的回弹角设计的。
4.如权利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的步骤2的搓丝步骤中，采用搓丝板对短料(10)进行搓丝加工；
所述的搓丝板包含固定搓丝板(20)和活动搓丝板(30)，所述的固定搓丝板(20)和活动搓丝板(30)都具有齿形刀具面(21)。
5.如权利要求4所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的固定搓丝板(20)上还设置有斜面，该斜面为短料(10)进行滚动搓丝加工的导入部位。
6.如权利要求5所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述固定搓丝板(20)的斜面与水平面之间具有导入角α，该角度α的范围为1°～2°30′；所述斜面的投影长度L为L＝(2～4)πd中(d中为螺纹中径)。
7.如权利要求4所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的搓丝步骤还进一步包含：在搓丝过程中，加入金属切削液。
8.如权利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的步骤1落料之前还包含：拉丝和调直开料步骤；
所述的拉丝步骤是指进料圆钢材料采用拉丝机，经拉丝程序得到盘状圆钢丝材，该盘状圆钢丝材的直径符合螺栓外径d的要求；
所述的调直开料步骤是指将上述盘状的圆钢丝材，经过调直切断机，切割成圆钢直料。
9.如权利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的U形螺栓的加工方法还包含：
步骤4，对步骤3.2整形完成的U形螺栓采用三价铬镀锌。
10.如权利要求1或权利要求9所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的U形螺栓的加工方法还包含：
步骤5，检验：对U形螺栓成品实施检验，具体指对U形螺栓的中心间距P，包括圆度的弯径A，高度H，螺纹长度C的精度进行检验。
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