CN109773111A - 汽车排气管连接法兰的冷镦工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，主要包括以下步骤，依次通过切断模以及第一至第六冷镦模具冷镦得到连接法兰初坯，再将连接法兰初坯使用法兰洗液清洗浸泡，并在260～280℃预热炉内烘干；再将其移动至退火炉中，在790～850℃下保温4～6h，期间对连接法兰坯料每间隔45s施加2min的高能脉冲电流；以110～130℃/min的速度冷却到480℃，再采用喷氢冷却方式冷却至室温，再通过车削加工得到连接法兰的成品。本发明的冷镦工艺有效的提高连接法兰的生产效率，提高钢材的利用率，降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体是涉及一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺。
背景技术
现有400系不锈钢以较好的耐高温性和耐腐蚀性广泛应用于汽车排气***，由于汽车排气***连接部位必须按照发动机动力总成整体布置，所以造成连接法兰外形尺寸异形件比较多。如果通过螺栓自由安装方式或者螺栓和法兰焊接后实现法兰组件装配。前者装配因为法兰孔径和螺栓外径配合间隙在1mm左右，容易造成对装法兰装配面偏差，影响密封效果和产品组装外观质量；后者通过焊接方式连接，对焊接操作工序专业性要求较高，且容易形成焊接部位虚焊漏焊，造成焊接螺栓脱落；焊接后螺栓安装位置受热变形，变形量不可控制，必须通过后续整形工序达到安装尺寸精度，但是整形工序可能会造成焊接部位脱焊，此变量不可控，从而造成客户装配环节问题。
而且400系不锈钢材质HRB硬度100左右机加工刀具损耗过高，采用棒料加工材料利用率保持在25～30％，材料利用率偏低，材料成本过大，制造成本过高。因此，现需要一种新型的连接法兰的制造工艺来提高产品制造的效率和制造精度，降低制造成本，提高材料的利用率。
发明内容
本发明解决的技术问题是:为提高连接法兰的生产效率，降低制造成本，提高钢材的利用率，提供了一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺。
本发明的技术方案是:一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，主要包括以下步骤：
S1：通过切料模将原棒料制作得到圆柱形坯料；
S2：通过第一冷镦模具将圆柱形坯料冷镦成圆锥形，留0.5～1mm加工余量，得到第一半成品坯料；
S3：通过第二冷镦模具将第一半成品坯料的冷镦成倒圆台形，并将上端挤压出预成型法兰，得到第二半成品坯料；
S4：通过第三冷镦模具将第二半成品坯料的两端挤压出倒角以及上定位槽和下定位槽，得到第三半成品坯料；
S5：通过第四冷镦模具将第三半成品坯料的的下定位槽挤压形成第一深孔，得到第四半成品坯料；
S5：通过第五冷镦模具将第四半成品坯料的上定位槽反挤压形成第二深孔，只剩下中间一小段的未贯通部分，得到第五半成品坯料；
S6：通过第六冷镦模具将第五半成品坯料的未贯通部分冲压连通形成贯通孔，并将预成型法兰冷镦形成法兰，下端挤压出圆角，留0.5～1mm加工余量，得到连接法兰初坯；采用冷镦工艺，材料利用率能够提高到40％以上，极大地提高了材料的利用率，机械性能好，由于金属纤维未被切断，因此强度要比切削加工的优越得多。
S7：将连接法兰初坯使用法兰洗液清洗浸泡2～3次，并在260～280℃预热炉内烘干；再将其移动至退火炉中，在790～850℃下保温4～6h，期间对连接法兰坯料每间隔45s施加2min的高能脉冲电流；以110～130℃/min的速度冷却到480℃，再采用喷氢冷却方式冷却至室温，再通过车削加工得到连接法兰。经过热处理产品毛坯的硬度控制在HRB80左右，提高了车屑加工的效率，通过预热、退火处理、并施加高能脉冲电流降低铁素体不锈钢的HRB，处理效果显著，可控性强，减少了刀具车屑得损耗。
进一步地，所述原棒料为400系不锈钢。
进一步地，所述切料模、第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模具、第五冷镦模具和第六冷镦模具均涂覆有镀层，镀层厚度为30微米，所述镀层的制备方法为：取镍盐水溶液1L，并调节镀液的pH值至8.3，将16g纳米金刚石粉、7g纳米二氧化钛粉、3g纳米石墨粉共振混合后加入镍盐水溶液中，并滴加1.2g/L的烷基酚聚氧乙烯醚，进行超声波混合后形成镀层液；然后将工件碱洗、酸洗后干燥，在温度60℃下施镀1h，然后以2℃/min速度升温至76℃，静置2～3min后取出工件，清洗烘干即得到镀层；所述电镀参数为恒定电流密度15A/dm2，所述镍盐水溶液为含有230～380g/L的硫酸镍、20g～45g/L氨基磺酸镍和3g～7g/L油酰氧基乙磺酸钠。将各模具表层涂覆镀层，提高切料、冷镦的精确度，由于铁素体不锈钢硬度的原因，采用传统非处理的材料进行模具制作及使用，在冷镦中易出现精度偏差，而且冷镦的难度较大，因此，采用上述镀层液对模具表层进行30微米的镀层，显著提高了冷镦工序中冷镦的效率以及连接法兰坯料的精度和成品率。
进一步地，所述切料模的切断凹膜与割料刀之间的间隙大小为z＝(5～15％)d0，其中，d0为毛坯直径；切料模的刀板上的刃口直径d的尺寸，是以线材的最大直径公称尺寸，其公差取H10。
进一步地，所述第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模、第五冷镦模、第六冷镦模的凹模的孔径与坯料直径之间有一定的间隙，其所需要的单边最小间隙为0.01～0.10mm，与线材直径、与线材进入凹模的长度成正比。
进一步地，所述高能脉冲电流的参数为：脉冲宽度30～450μs，频率55～450Hz，电压30～720V。在该范围数值下进行高能脉冲电流的施加，可以促进铁素体不锈钢退火的处理效果，使HRB更易控制在80左右。
进一步地，所述法兰洗液包括以下重量份的成分：卵磷脂0.2～0.5份，烷基醇酰胺0.8～1.6份，纳米陶瓷粉末0.01～0.03份，氨基磺酸0.4～0.7份，二巯基噻二唑0.2～0.6，酒石酸0.08～0.35份，二丙二醇单甲醚6～15份，蒸馏水90～165份。卵磷脂能起到稳定分散的作用；烷基醇酰胺在溶液中稳定性高，相容性好，洗涤效果好；纳米陶瓷粉末能起到促进各物质分散的作用，并且在高能脉冲电流时辅助增强其作用效果；氨基磺酸能有效去除金属表面杂质；二巯基噻二唑可以保护金属，抑制金属的腐蚀；酒石酸可辅助增强氨基磺酸的效果；二丙二醇单甲醚可有效的溶解各溶剂，并使其均匀分散，提高法兰洗液的作用效果，在该配比下所制备的法兰洗液不影响残留，清洗效果优，并且可提高后续热处理的效果。
进一步地，所述连接法兰和螺栓通过压装铆合连接；所述螺栓包括下部设有螺纹紧固组件，所述螺纹紧固组件的另一侧设有铆接变形柱，所述铆接变形柱中部设有凹孔，铆接变形柱外圆周壁上设有防滑齿，所述螺纹紧固组件由下部分的下转动圈和上部分的上转动圈组成，所述下转动圈圆周处周向设有多个钉孔，所述钉孔均置有一个防滑钉，所述上转动圈与下转动圈的钉孔位置对应处均设有一个弧形凹槽，用于转动下压防滑钉，其中，螺纹紧固组件径长大于铆接变形柱径长。通过变更螺栓和法兰连接方式，从而优化法兰组件生产工艺，采用螺栓和连接法兰连接压装铆合工艺，取消了法兰钻进装配和焊接工序，提高了法兰螺栓组件的安装尺寸精度，同时加装了螺纹紧固组件，可对铆接处固定做进一步增强，使用操作简单，制造成本低，相对于传统的铆合连接方式更不易脱落。
更进一步地，所述螺栓采用专用压装滚花带齿螺栓，螺旋性能等级要求螺栓等级为8.8级～10.9级。
上述连接法兰和螺栓压装铆合的工作原理为：使用压铆模具，将螺栓的铆接变形柱朝下设置，在压铆模具和螺栓之间放置连接法兰的法兰盘，将螺栓向下压铆，这时螺栓的铆接变形柱穿透法兰盘，然后继续向下压铆，在螺栓的铆接变形柱接触到压铆模具的时候，由于向下的作用力，使得螺栓的铆接变形柱的前端沿压铆模具的平面向外实现形变，最后使得螺栓的铆接变形柱向四周翻起，并通过防滑齿咬合在法兰盘下底面，然后使用扳手等工具转动上转动圈，使弧形凹槽随着转动将防滑钉向下挤压，扎入法兰盘表面，进一步增强防脱落效果。
本发明的有益效果是:该工艺的设计使钢材利用率高达85～95％，生产率高，成型效率高出几十倍以上；机械性能好，由于金属纤维未被切断，因此强度要比切削加工的优越得多；采用冷镦工艺，材料利用率能够提高到40％以上，极大地提高了材料的利用率，后续经过热处理产品毛坯的硬度控制在HRB80左右，提高了车屑加工的效率；冷镦工艺直接将产品成型接近产品成品尺寸，留0.5～1mm加工余量，极大地缩短加工时间；再通过合理控制法兰安装孔制造精度，通过变更螺栓和法兰连接方式，从而优化法兰组件生产工艺，采用螺栓和法兰连接压装铆合工艺，取消了法兰钻进装配和焊接工序，提高了法兰螺栓组件的安装尺寸精度。
附图说明
图1是本发明的圆柱形坯料的结构示意图。
图2是本发明的第一半成品坯料的结构示意图。
图3是本发明的第二半成品坯料的结构示意图。
图4是本发明的第三半成品坯料的结构示意图。
图5是本发明的第四半成品坯料的结构示意图。
图6是本发明的第五半成品坯料的结构示意图。
图7是本发明的连接法兰初坯的结构示意图。
图8是本发明的连接法兰成品的结构示意图。
图9是本发明的螺栓、螺纹紧固组件以及铆接变形柱的整体结构示意图。
图10是本发明的下转动圈俯视结构示意图。
图11是本发明的上转动圈仰视结构示意图。
图12是本发明的下转动圈与上转动圈配合关系局部剖面图。
图13是本发明的压铆后结构示意图。
其中，1-圆柱形坯料、2-第一半成品坯料、3-第二半成品坯料、4-第三半成品坯料、5-第四半成品坯料、6-第五半成品坯料料、7-连接法兰初坯、8-上定位槽、81-第二深孔、9-下定位槽、91-第一深孔、10-预成型法兰、101-法兰、11-贯通孔、12-连接法兰、13-螺栓、14-螺纹紧固组件、141-上转动圈、1411-弧形凹槽、142-下转动圈、1421-钉孔、1422-防滑钉、15-铆接变形柱、151-凹孔、152-防滑齿。
具体实施方式
实施例1
如图1～8所示，一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，主要包括以下步骤：
S1：通过切料模将原棒料制作得到圆柱形坯料1；
S2：通过第一冷镦模具将圆柱形坯料1冷镦成圆锥形，留0.5～1mm加工余量，得到第一半成品坯料2；
S3：通过第二冷镦模具将第一半成品坯料2的冷镦成倒圆台形，并将上端挤压出预成型法兰10，得到第二半成品坯料3；
S4：通过第三冷镦模具将第二半成品坯料3的两端挤压出倒角以及上定位槽8和下定位槽9，得到第三半成品坯料4；
S5：通过第四冷镦模具将第三半成品坯料4的的下定位槽9挤压形成第一深孔91，得到第四半成品坯料5；
S5：通过第五冷镦模具将第四半成品坯料5的上定位槽8反挤压形成第二深孔81，只剩下中间一小段的未贯通部分，得到第五半成品坯料6；
S6：通过第六冷镦模具将第五半成品坯料6的未贯通部分冲压连通形成贯通孔11，并将预成型法兰冷镦10形成法兰101，下端挤压出圆角，留0.5～1mm加工余量，得到连接法兰初坯7；采用冷镦工艺，材料利用率能够提高到40％以上，极大地提高了材料的利用率，机械性能好，由于金属纤维未被切断，因此强度要比切削加工的优越得多。
S7：将连接法兰初坯7使用法兰洗液清洗浸泡2次，并在260℃预热炉内烘干；再将其移动至退火炉中，在790℃下保温4h，期间对连接法兰坯料每间隔45s施加2min的高能脉冲电流，高能脉冲电流的参数为：脉冲宽度30μs，频率55Hz，电压30V。在该范围数值下进行高能脉冲电流的施加，可以促进铁素体不锈钢退火的处理效果，使HRB控制在82；以110℃/min的速度冷却到480℃，再采用喷氢冷却方式冷却至室温，再通过车削加工得到连接法兰12。经过热处理产品毛坯的硬度控制在HRB82，提高了车屑加工的效率，通过预热、退火处理、并施加高能脉冲电流降低铁素体不锈钢的HRB，处理效果显著，可控性强，减少了刀具车屑得损耗。法兰洗液包括以下重量份的成分：卵磷脂0.2份，烷基醇酰胺0.8份，纳米陶瓷粉末0.01份，氨基磺酸0.4份，二巯基噻二唑0.2，酒石酸0.08份，二丙二醇单甲醚6份，蒸馏水90份。卵磷脂能起到稳定分散的作用；烷基醇酰胺在溶液中稳定性高，相容性好，洗涤效果好；纳米陶瓷粉末能起到促进各物质分散的作用，并且在高能脉冲电流时辅助增强其作用效果；氨基磺酸能有效去除金属表面杂质；二巯基噻二唑可以保护金属，抑制金属的腐蚀；酒石酸可辅助增强氨基磺酸的效果；二丙二醇单甲醚可有效的溶解各溶剂，并使其均匀分散，提高法兰洗液的作用效果，在该配比下所制备的法兰洗液不影响残留，清洗效果优，并且可提高后续热处理的效果。
原棒料为400系不锈钢。切料模、第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模具、第五冷镦模具和第六冷镦模具均涂覆有镀层，镀层厚度为30微米，镀层的制备方法为：取镍盐水溶液1L，并调节镀液的pH值至8.3，将16g纳米金刚石粉、7g纳米二氧化钛粉、3g纳米石墨粉共振混合后加入镍盐水溶液中，并滴加1.2g/L的烷基酚聚氧乙烯醚，进行超声波混合后形成镀层液；然后将工件碱洗、酸洗后干燥，在温度60℃下施镀1h，然后以2℃/min速度升温至76℃，静置2min后取出工件，清洗烘干即得到镀层；电镀参数为恒定电流密度15A/dm2，镍盐水溶液为含有230g/L的硫酸镍、20g/L氨基磺酸镍和3g/L油酰氧基乙磺酸钠。将各模具表层涂覆镀层，提高切料、冷镦的精确度，由于铁素体不锈钢硬度的原因，采用传统非处理的材料进行模具制作及使用，在冷镦中易出现精度偏差，而且冷镦的难度较大，因此，采用上述镀层液对模具表层进行30微米的镀层，显著提高了冷镦工序中冷镦的效率以及连接法兰坯料的精度和成品率。切料模的切断凹膜与割料刀之间的间隙大小为z＝1mm，其中，d0为10cm；切料模的刀板上的刃口直径d的尺寸，是以线材的最大直径公称尺寸，其公差取H10。第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模、第五冷镦模、第六冷镦模的凹模的孔径与坯料直径之间有一定的间隙，其所需要的单边最小间隙为0.05mm。
实施例2
如图1～8所示，一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，主要包括以下步骤：
S1：通过切料模将原棒料制作得到圆柱形坯料1；
S2：通过第一冷镦模具将圆柱形坯料1冷镦成圆锥形，留0.5～1mm加工余量，得到第一半成品坯料2；
S3：通过第二冷镦模具将第一半成品坯料2的冷镦成倒圆台形，并将上端挤压出预成型法兰10，得到第二半成品坯料3；
S4：通过第三冷镦模具将第二半成品坯料3的两端挤压出倒角以及上定位槽8和下定位槽9，得到第三半成品坯料4；
S5：通过第四冷镦模具将第三半成品坯料4的的下定位槽9挤压形成第一深孔91，得到第四半成品坯料5；
S5：通过第五冷镦模具将第四半成品坯料5的上定位槽8反挤压形成第二深孔81，只剩下中间一小段的未贯通部分，得到第五半成品坯料6；
S6：通过第六冷镦模具将第五半成品坯料6的未贯通部分冲压连通形成贯通孔11，并将预成型法兰冷镦10形成法兰101，下端挤压出圆角，留0.5～1mm加工余量，得到连接法兰初坯7；采用冷镦工艺，材料利用率能够提高到40％以上，极大地提高了材料的利用率，机械性能好，由于金属纤维未被切断，因此强度要比切削加工的优越得多。
S7：将连接法兰初坯7使用法兰洗液清洗浸泡3次，并在275℃预热炉内烘干；再将其移动至退火炉中，在830℃下保温5h，期间对连接法兰坯料每间隔45s施加2min的高能脉冲电流，高能脉冲电流的参数为：脉冲宽度320μs，频率410Hz，电压680V。在该范围数值下进行高能脉冲电流的施加，可以促进铁素体不锈钢退火的处理效果，使HRB控制在79；以120℃/min的速度冷却到480℃，再采用喷氢冷却方式冷却至室温，再通过车削加工得到连接法兰12。经过热处理产品毛坯的硬度控制在HRB79，提高了车屑加工的效率，通过预热、退火处理、并施加高能脉冲电流降低铁素体不锈钢的HRB，处理效果显著，可控性强，减少了刀具车屑得损耗。法兰洗液包括以下重量份的成分：卵磷脂0.38份，烷基醇酰胺1.2份，纳米陶瓷粉末0.02份，氨基磺酸0.5份，二巯基噻二唑0.4，酒石酸0.23份，二丙二醇单甲醚9份，蒸馏水137份。卵磷脂能起到稳定分散的作用；烷基醇酰胺在溶液中稳定性高，相容性好，洗涤效果好；纳米陶瓷粉末能起到促进各物质分散的作用，并且在高能脉冲电流时辅助增强其作用效果；氨基磺酸能有效去除金属表面杂质；二巯基噻二唑可以保护金属，抑制金属的腐蚀；酒石酸可辅助增强氨基磺酸的效果；二丙二醇单甲醚可有效的溶解各溶剂，并使其均匀分散，提高法兰洗液的作用效果，在该配比下所制备的法兰洗液不影响残留，清洗效果优，并且可提高后续热处理的效果。
原棒料为400系不锈钢。切料模、第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模具、第五冷镦模具和第六冷镦模具均涂覆有镀层，镀层厚度为30微米，镀层的制备方法为：取镍盐水溶液1L，并调节镀液的pH值至8.3，将16g纳米金刚石粉、7g纳米二氧化钛粉、3g纳米石墨粉共振混合后加入镍盐水溶液中，并滴加1.2g/L的烷基酚聚氧乙烯醚，进行超声波混合后形成镀层液；然后将工件碱洗、酸洗后干燥，在温度60℃下施镀1h，然后以2℃/min速度升温至76℃，静置3min后取出工件，清洗烘干即得到镀层；电镀参数为恒定电流密度15A/dm2，镍盐水溶液为含有315g/L的硫酸镍、30g/L氨基磺酸镍和5g/L油酰氧基乙磺酸钠。将各模具表层涂覆镀层，提高切料、冷镦的精确度，由于铁素体不锈钢硬度的原因，采用传统非处理的材料进行模具制作及使用，在冷镦中易出现精度偏差，而且冷镦的难度较大，因此，采用上述镀层液对模具表层进行30微米的镀层，显著提高了冷镦工序中冷镦的效率以及连接法兰坯料的精度和成品率。切料模的切断凹膜与割料刀之间的间隙大小为z＝1mm，其中，d0为10cm；切料模的刀板上的刃口直径d的尺寸，是以线材的最大直径公称尺寸，其公差取H10。第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模、第五冷镦模、第六冷镦模的凹模的孔径与坯料直径之间有一定的间隙，其所需要的单边最小间隙为0.05mm。
实施例3
如图1～8所示，一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，主要包括以下步骤：
S1：通过切料模将原棒料制作得到圆柱形坯料1；
S2：通过第一冷镦模具将圆柱形坯料1冷镦成圆锥形，留0.5～1mm加工余量，得到第一半成品坯料2；
S3：通过第二冷镦模具将第一半成品坯料2的冷镦成倒圆台形，并将上端挤压出预成型法兰10，得到第二半成品坯料3；
S4：通过第三冷镦模具将第二半成品坯料3的两端挤压出倒角以及上定位槽8和下定位槽9，得到第三半成品坯料4；
S5：通过第四冷镦模具将第三半成品坯料4的的下定位槽9挤压形成第一深孔91，得到第四半成品坯料5；
S5：通过第五冷镦模具将第四半成品坯料5的上定位槽8反挤压形成第二深孔81，只剩下中间一小段的未贯通部分，得到第五半成品坯料6；
S6：通过第六冷镦模具将第五半成品坯料6的未贯通部分冲压连通形成贯通孔11，并将预成型法兰冷镦10形成法兰101，下端挤压出圆角，留0.5～1mm加工余量，得到连接法兰初坯7；采用冷镦工艺，材料利用率能够提高到40％以上，极大地提高了材料的利用率，机械性能好，由于金属纤维未被切断，因此强度要比切削加工的优越得多。
S7：将连接法兰初坯7使用法兰洗液清洗浸泡3次，并在280℃预热炉内烘干；再将其移动至退火炉中，在850℃下保温6h，期间对连接法兰坯料每间隔45s施加2min的高能脉冲电流，高能脉冲电流的参数为：脉冲宽度450μs，频率450Hz，电压720V。在该范围数值下进行高能脉冲电流的施加，可以促进铁素体不锈钢退火的处理效果，使HRB控制在80；以130℃/min的速度冷却到480℃，再采用喷氢冷却方式冷却至室温，再通过车削加工得到连接法兰12。经过热处理产品毛坯的硬度控制在HRB80，提高了车屑加工的效率，通过预热、退火处理、并施加高能脉冲电流降低铁素体不锈钢的HRB，处理效果显著，可控性强，减少了刀具车屑得损耗。法兰洗液包括以下重量份的成分：卵磷脂0.5份，烷基醇酰胺1.6份，纳米陶瓷粉末0.03份，氨基磺酸0.7份，二巯基噻二唑0.6，酒石酸0.35份，二丙二醇单甲醚15份，蒸馏水165份。卵磷脂能起到稳定分散的作用；烷基醇酰胺在溶液中稳定性高，相容性好，洗涤效果好；纳米陶瓷粉末能起到促进各物质分散的作用，并且在高能脉冲电流时辅助增强其作用效果；氨基磺酸能有效去除金属表面杂质；二巯基噻二唑可以保护金属，抑制金属的腐蚀；酒石酸可辅助增强氨基磺酸的效果；二丙二醇单甲醚可有效的溶解各溶剂，并使其均匀分散，提高法兰洗液的作用效果，在该配比下所制备的法兰洗液不影响残留，清洗效果优，并且可提高后续热处理的效果。
原棒料为400系不锈钢。切料模、第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模具、第五冷镦模具和第六冷镦模具均涂覆有镀层，镀层厚度为30微米，镀层的制备方法为：取镍盐水溶液1L，并调节镀液的pH值至8.3，将16g纳米金刚石粉、7g纳米二氧化钛粉、3g纳米石墨粉共振混合后加入镍盐水溶液中，并滴加1.2g/L的烷基酚聚氧乙烯醚，进行超声波混合后形成镀层液；然后将工件碱洗、酸洗后干燥，在温度60℃下施镀1h，然后以2℃/min速度升温至76℃，静置3min后取出工件，清洗烘干即得到镀层；电镀参数为恒定电流密度15A/dm2，镍盐水溶液为含有380g/L的硫酸镍、45g/L氨基磺酸镍和7g/L油酰氧基乙磺酸钠。将各模具表层涂覆镀层，提高切料、冷镦的精确度，由于铁素体不锈钢硬度的原因，采用传统非处理的材料进行模具制作及使用，在冷镦中易出现精度偏差，而且冷镦的难度较大，因此，采用上述镀层液对模具表层进行30微米的镀层，显著提高了冷镦工序中冷镦的效率以及连接法兰坯料的精度和成品率。切料模的切断凹膜与割料刀之间的间隙大小为z＝1mm，其中，d0为10cm；切料模的刀板上的刃口直径d的尺寸，是以线材的最大直径公称尺寸，其公差取H10。第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模、第五冷镦模、第六冷镦模的凹模的孔径与坯料直径之间有一定的间隙，其所需要的单边最小间隙为0.05mm。
如图13所示，连接法兰12和螺栓13通过压装铆合连接；如图9所示，螺栓13包括下部设有螺纹紧固组件14，螺纹紧固组件14的另一侧设有铆接变形柱15，铆接变形柱15中部设有凹孔151，铆接变形柱15外圆周壁上设有防滑齿152，螺纹紧固组件14由下部分的下转动圈142和上部分的上转动圈141组成，如图10所示，下转动圈142圆周处周向设有多个钉孔1421，钉孔1421均置有一个防滑钉1422，如图11、12所示，上转动圈141与下转动圈142的钉孔1421位置对应处均设有一个弧形凹槽1411，用于转动下压防滑钉1422，其中，螺纹紧固组件14径长大于铆接变形柱15径长。通过变更螺栓和法兰连接方式，从而优化法兰组件生产工艺，采用螺栓和连接法兰连接压装铆合工艺，取消了法兰钻进装配和焊接工序，提高了法兰螺栓组件的安装尺寸精度，同时加装了螺纹紧固组件，可对铆接处固定做进一步增强，使用操作简单，制造成本低，相对于传统的铆合连接方式更不易脱落。螺栓采用专用压装滚花带齿螺栓，螺旋性能等级要求螺栓等级为10.9级。
连接法兰和螺栓压装铆合的工作原理为：使用压铆模具，将螺栓13的铆接变形柱15朝下设置，在压铆模具和螺栓13之间放置连接法兰12的法兰盘，将螺栓13向下压铆，这时螺栓13的铆接变形柱15穿透法兰盘，然后继续向下压铆，在螺栓13的铆接变形柱15接触到压铆模具的时候，由于向下的作用力，使得螺栓13的铆接变形柱15的前端沿压铆模具的平面向外实现形变，最后使得螺栓13的铆接变形柱15向四周翻起，并通过防滑齿152咬合在法兰盘下底面，然后使用扳手等工具转动上转动圈141，使弧形凹槽1411随着转动，将防滑钉1422向下挤压，扎入法兰盘表面，进一步增强防脱落效果。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：
S1：通过切料模将原棒料制作得到圆柱形坯料(1)；
S2：通过第一冷镦模具将圆柱形坯料(1)冷镦成圆锥形，得到第一半成品坯料(2)；
S3：通过第二冷镦模具将第一半成品坯料(2)的冷镦成倒圆台形，并将上端挤压出预成型法兰(10)，得到第二半成品坯料(3)；
S4：通过第三冷镦模具将第二半成品坯料(3)的两端挤压出倒角以及上定位槽(8)和下定位槽(9)，得到第三半成品坯料(4)；
S5：通过第四冷镦模具将第三半成品坯料(4)的的下定位槽(9)挤压形成第一深孔(91)，得到第四半成品坯料(5)；
S5：通过第五冷镦模具将第四半成品坯料(5)的上定位槽(8)反挤压形成第二深孔(81)，只剩下中间一小段的未贯通部分，得到第五半成品坯料(6)；
S6：通过第六冷镦模具将第五半成品坯料(6)的未贯通部分冲压连通形成贯通孔(11)，并将预成型法兰冷镦(10)形成法兰(101)，下端挤压出圆角，留0.5～1mm加工余量，得到连接法兰初坯(7)；
S7：将连接法兰初坯(7)使用法兰洗液清洗浸泡2～3次，并在260～280℃预热炉内烘干；再将其移动至退火炉中，在790～850℃下保温4～6h，期间对连接法兰坯料每间隔45s施加2min的高能脉冲电流；以110～130℃/min的速度冷却到480℃，再采用喷氢冷却方式冷却至室温，再通过车削加工得到连接法兰(12)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述原棒料为400系不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述切料模、第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模具、第五冷镦模具和第六冷镦模具均涂覆有镀层，镀层厚度为30微米，所述镀层的制备方法为：取镍盐水溶液1L，并调节镀液的pH值至8.3，将16g纳米金刚石粉、7g纳米二氧化钛粉、3g纳米石墨粉共振混合后加入镍盐水溶液中，并滴加1.2g/L的烷基酚聚氧乙烯醚，进行超声波混合后形成镀层液；然后将工件碱洗、酸洗后干燥，在温度60℃下施镀1h，然后以2℃/min速度升温至76℃，静置2～3min后取出工件，清洗烘干即得到镀层；所述电镀参数为恒定电流密度15A/dm2，所述镍盐水溶液为含有230～380g/L的硫酸镍、20g～45g/L氨基磺酸镍和3g～7g/L油酰氧基乙磺酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述切料模的切断凹膜与割料刀之间的间隙大小为z＝(5～15％)d0，其中，d0为毛坯直径；切料模的刀板上的刃口直径d的尺寸，是以线材的最大直径公称尺寸，其公差取H10。
5.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述第一冷镦模具、第二冷镦模具、第三冷镦模具、第四冷镦模、第五冷镦模、第六冷镦模的凹模的孔径与坯料直径之间有一定的间隙，其所需要的单边最小间隙为0.01～0.10mm，与线材直径、与线材进入凹模的长度成正比。
6.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述高能脉冲电流的参数为：脉冲宽度30～450μs，频率55～450Hz，电压30～720V。
7.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述镍盐水溶液中含有的镍盐为硫酸镍和氨基磺酸镍。
8.根据权利要求1所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述连接法兰(12)和螺栓(13)通过压装铆合连接；所述螺栓(13)包括下部设有螺纹紧固组件(14)，所述螺纹紧固组件(14)的另一侧设有铆接变形柱(15)，所述铆接变形柱(15)中部设有凹孔(151)，铆接变形柱(15)外圆周壁上设有防滑齿(152)，所述螺纹紧固组件(14)由下部分的下转动圈(142)和上部分的上转动圈(141)组成，所述下转动圈(142)圆周处周向设有多个钉孔(1421)，所述钉孔(1421)均置有一个防滑钉(1422)，所述上转动圈(141)与下转动圈(142)的钉孔(1421)位置对应处均设有一个弧形凹槽(1411)，用于转动下压防滑钉(1422)，其中，螺纹紧固组件(14)径长大于铆接变形柱(15)径长。
9.根据权利要求8所述的一种汽车排气管连接法兰的冷镦工艺，其特征在于，所述螺栓采用专用压装滚花带齿螺栓，螺旋性能等级要求螺栓等级为8.8级～10.9级。
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