專利名稱：一種u形螺栓的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種U形螺栓的加工方法。
背景技術(shù)：
U形螺栓被廣泛應(yīng)用在配管施工，管道安裝和建筑五金等領(lǐng)域內(nèi)，它是作為一種緊 固件使用。由于各類管道和結(jié)構(gòu)件繁多，所以U形螺栓的規(guī)格和品種也隨之增多?？此坪?jiǎn) 單的U形螺栓，但要保證兩螺栓中心距P，配合管徑A (包括圓度)，高度H和C諸尺寸的精 度要求卻并非簡(jiǎn)單！由于材質(zhì)的不同及沖壓的回彈等多種因素，按照常規(guī)的工藝制作落 料——螺栓加工一沖彎，無(wú)法完全保證尺寸中心間距P，彎徑A (包括圓度)，高度H及螺紋 長(zhǎng)度C的要求，甚至產(chǎn)品扭曲變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種U形螺栓的加工方法，該方法加工制成的U形螺栓，能保證中心 間距P，彎徑A (包括圓度)，高度H及螺紋長(zhǎng)度C的尺寸精度要求，不會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)品扭曲變形。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種U形螺栓的加工方法，包含步驟1，落料，將圓鋼直料在沖床上切割成若干段短料；步驟2，搓絲，將步驟1得到的短料的兩端搓絲加工成具有齒形螺紋的短料；步驟3，沖彎，將兩端具有齒形螺紋的短料定位入模具內(nèi)，通過(guò)沖壓成形彎制成U 形螺栓工件；所述的沖彎步驟進(jìn)一步包含步驟3. 1，彎曲成形，將兩端具有齒形螺紋的短料定位入模具內(nèi)，彎制成U形螺栓 工件；步驟3. 2，整形，通過(guò)整形模具，使得步驟3. 1彎曲成形的U形螺栓工件再次成形， 達(dá)到螺栓工件的規(guī)格要求。所述的步驟3. 1的彎曲成形工序采用液壓機(jī)通過(guò)液壓成形方法完成。所述的整形模具是根據(jù)步驟3. 1所得U形螺栓工件的回彈角設(shè)計(jì)的。所述的步驟2的搓絲步驟中，采用搓絲板對(duì)短料進(jìn)行搓絲加工；所述的搓絲板包含固定搓絲板和活動(dòng)搓絲板，所述的固定搓絲板和活動(dòng)搓絲板都 具有齒形刀具面。所述的固定搓絲板上還設(shè)置有斜面，該斜面為短料進(jìn)行滾動(dòng)搓絲加工的導(dǎo)入部 位。所述固定搓絲板的斜面與其平面之間具有導(dǎo)入角α，該角度α的范圍為1° 2° 30'；所述斜面的投影長(zhǎng)度L為L(zhǎng)= O 4) Jidt (d+為螺紋中徑)。所述的搓絲步驟還進(jìn)一步包含在搓絲過(guò)程中，加入金屬切削液。所述的步驟1落料之前還包含拉絲和調(diào)直開(kāi)料步驟；所述的拉絲步驟是指進(jìn)料圓鋼材料采用拉絲機(jī)，經(jīng)拉絲程序得到盤狀圓鋼絲材，該盤狀圓鋼絲材的直徑符合螺栓外徑d的要求；所述的調(diào)直開(kāi)料步驟是指將上述盤狀的圓鋼絲材，經(jīng)過(guò)調(diào)直切斷機(jī)，切割成圓鋼直料。所述的U形螺栓的加工方法還包含步驟4，對(duì)步驟3. 2整形完成的U形螺栓采用三價(jià)鉻鍍鋅。所述的U形螺栓的加工方法還包含步驟5，檢驗(yàn)對(duì)U形螺栓成品實(shí)施檢驗(yàn)，具體指對(duì)U形螺栓的中心間距P，包括圓 度的彎徑A，高度H，螺紋長(zhǎng)度C的精度進(jìn)行檢驗(yàn)。本發(fā)明采用搓絲步驟、液壓彎曲成形及整形步驟，使得制作的產(chǎn)品不論外觀質(zhì)量， 還是尺寸精度都達(dá)到客戶需求；而且每次連續(xù)生產(chǎn)中產(chǎn)品的一次合格率都能大于98%。


附圖1為本發(fā)明的U形螺栓的加工方法制作的U形螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明的U形螺栓的加工方法的搓絲板進(jìn)行搓絲操作的原理圖；附圖3為現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)常規(guī)沖壓成形的螺栓的示意圖；附圖4為本發(fā)明的U形螺栓的加工方法完成整形步驟制作的U形螺栓的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步地說(shuō)明本發(fā)明的U形螺栓(如圖1所示)的加工方法，具體包含以下步驟步驟1，拉絲指進(jìn)料圓鋼材料(碳鋼或不銹鋼)先在拉絲機(jī)上拉絲操作一次，即 粗拉程序，然后仍在拉絲機(jī)上套上定尺寸的拉絲模(φ6.8 φ8.3φ11.2)再拉一次，得到滿 足尺寸精度和光度要求的盤狀圓鋼絲材，該盤狀圓鋼絲材的直徑符合附圖1所示的螺栓外 徑d的要求；且該絲材表面具有一定光亮度；步驟2，調(diào)直開(kāi)料將上述盤狀的圓鋼絲材，經(jīng)過(guò)調(diào)直切斷機(jī)，切割成圓鋼直料；步驟3，落料將所述的圓鋼直料，按U形螺栓產(chǎn)品各種規(guī)格的展開(kāi)尺寸，在16-25T 沖床上，切割成若干段短料10(精度士 0. 25mm)；步驟4，搓絲上述每根短料的兩端，在搓絲機(jī)上加工成所需的螺紋，如英制螺栓 規(guī)格為5/16" ,3/8"和1/2〃的螺紋；檢測(cè)時(shí)，除檢查螺紋長(zhǎng)度的精度C士 Imm和螺紋的齒 形是否整齊外，還通過(guò)螺紋止通規(guī)檢驗(yàn)螺栓的螺紋齒形是否合格，即能否與通規(guī)端正確嚙合。圖2為搓絲板的工作原理和壓入部位，所述的搓絲板包含固定搓絲板20和活動(dòng)搓 絲板30，所述的固定搓絲板20和活動(dòng)搓絲板30都具有齒形刀具面21。所述的固定搓絲板 20上略帶斜面，用于對(duì)短料10進(jìn)行滾動(dòng)搓絲操作；所述固定搓絲板20的斜面與水平面呈 一定導(dǎo)入角α，該角度α的范圍為Γ 2。30'；所述斜面的投影長(zhǎng)度L為L(zhǎng) = Q 4) Jid中，d中為螺紋中徑。把短料10設(shè)置在固定搓絲板20的壓入部位(即斜面下端)，活動(dòng)搓絲板30壓置 在短料10上，該活動(dòng)搓絲板30通過(guò)曲柄連桿裝置(圖中未示)驅(qū)動(dòng)，沿箭頭方向(如圖2所示)向前直線運(yùn)動(dòng)，以推動(dòng)短料10向前滾動(dòng)。短料10由壓入部位進(jìn)入校準(zhǔn)部位(即固 定搓絲板的平面部分)，通過(guò)搓絲板上下滾動(dòng)，達(dá)到加工螺紋的目的，最終至退出部位(注 搓絲板機(jī)構(gòu)的另一半與圖1對(duì)稱未畫出)，工件約滾動(dòng)三圈半，整個(gè)齒形才擠壓完整，即搓 絲完成。對(duì)不銹鋼產(chǎn)品，由于材料韌性遠(yuǎn)比一般鋼材大，所以在滾壓齒形的過(guò)程中易于發(fā) 熱而粘料，為降低發(fā)熱并保證齒形面的光整，在搓絲加工過(guò)程中加入冷卻液，該冷卻液是一 種柴油和機(jī)油混合的稱之為金屬切削液，購(gòu)自廣州雷諾化學(xué)科技有限公司。步驟5，彎曲成形將兩端已搓絲完成的短料定位入模具內(nèi)，通過(guò)液壓成形彎制成 特定規(guī)格的U形螺栓工件。對(duì)于回彈量很大的材料如碳鋼，不銹鋼等要彎曲成U形工件，采用一次彎曲成形 是很困難的，尤其在相對(duì)彎曲半徑很小的情況下，材料彎曲時(shí)處于三向應(yīng)力狀態(tài)，如按此應(yīng) 力狀態(tài)去推導(dǎo)所獲得的回彈量是相當(dāng)復(fù)雜的，所以回彈量通常由工藝試驗(yàn)來(lái)確定。實(shí)踐中， 采用沖壓彎曲是不合理的，因?yàn)闆_制不僅速度快，而且在彎曲模內(nèi)成形時(shí)由于單位長(zhǎng)度的 零件受力狀態(tài)類似于簡(jiǎn)支梁承受“集中載荷”，成形過(guò)程中最大彎矩就發(fā)生在工件中央(即 沖床壓力中心)，而工件兩端載荷分布小，所以當(dāng)卸載后工件兩端由于彈性彎曲變形的消失 而復(fù)直，這樣沖制出來(lái)的U形螺栓工件其回彈角很大，且工件中央部位還發(fā)生帶尖狀和印 痕。本發(fā)明采用帶頂缸的40T液壓機(jī)，通過(guò)液壓成形加工U形螺栓。這樣，工件在液壓 機(jī)上并有頂出缸的作用，其受力狀態(tài)類似于承受“分布載荷”，成形過(guò)程中的彎矩值基本相 同，均勻的壓力使材料緊貼在模壁上，而且使工件兩端的變形也處于壓應(yīng)力值較高的應(yīng)力 狀態(tài)，因而不僅提高了工件的成形準(zhǔn)確性；而且避免了材料與凸模或凹模之間的相對(duì)滑動(dòng) 而產(chǎn)生材料變薄，中央帶尖狀和印痕等疵病，保證了工件的料厚均勻，表面光滑。步驟6，整形步驟5工序彎曲成形是一次成形，本步驟的整形是二次成形，最終達(dá) 到中心間距P值的精度要求。本步驟的整形則采取25T沖床，所用的整形模具是根據(jù)一次彎曲成形后的回彈角 而精心設(shè)計(jì)的。從圖3得知彎曲過(guò)程中，工件兩端的B區(qū)域仍處于彈性彎曲變形；當(dāng)脫模 卸載后彈性變形的消失而引起兩側(cè)不平行，即產(chǎn)生回彈角β。所以整形模就是對(duì)B區(qū)域進(jìn) 行整形，由操作工對(duì)模具進(jìn)行調(diào)整。整形后的工件如圖4所示。U形螺栓有很多中規(guī)格，有些規(guī)格的產(chǎn)品只需一次成形；但對(duì)彎徑(包括圓度)Α > 50mm(見(jiàn)圖1)，中心間距P > 72 74mm(見(jiàn)圖1)的大尺寸產(chǎn)品，則需進(jìn)一步通過(guò)整形達(dá) 到合格成品。步驟7，鍍鋅為滿足國(guó)際上環(huán)保要求ROHS要求，對(duì)上述整形后的螺栓采用三價(jià)鉻 鍍鋅，鋅層厚度6 10 μ m，鍍鋅后的鋅層質(zhì)量檢驗(yàn)除外觀色澤，膜厚測(cè)定外，還定期做鹽霧試驗(yàn)。步驟8，檢驗(yàn)采用綜合專用檢具對(duì)鍍鋅后的成品實(shí)施全面檢測(cè)。檢驗(yàn)項(xiàng)目除外觀 要求外，對(duì)U形螺栓的中心間距P，彎徑A (包括圓度)，高度H，螺紋長(zhǎng)度C，及，所述與螺栓 裝配成組件的螺母與螺栓之間的配合，如圖1所示。本發(fā)明的方法制成的U形螺栓精度為2A級(jí)的5/16" 3/8" 1/2"英制螺紋，區(qū)別 于市場(chǎng)上常用的普通精度為6g級(jí)的公制螺紋M8 MlO M12 ；而配套成組件的螺母是單倒角的，對(duì)受力面積也有所增加。本發(fā)明合理采用了搓絲、液壓彎曲成形和整形這三道工藝措施，因而制作的產(chǎn)品 不論外觀質(zhì)量，還是尺寸精度都達(dá)到客戶需求；而且每次連續(xù)生產(chǎn)中產(chǎn)品的一次合格率都 能大于98%。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種U形螺栓的加工方法，包含步驟1，落料，將圓鋼直料在沖床上切割成若干段短料(10)；步驟2，搓絲，將步驟1得到的短料(10)的兩端搓絲加工成具有齒形螺紋的短料；步驟3，沖彎，將兩端具有齒形螺紋的短料定位入模具內(nèi)，通過(guò)沖壓成形彎制成U形螺 栓工件；其特征在于，所述的沖彎步驟進(jìn)一步包含步驟3. 1，彎曲成形，將兩端具有齒形螺紋的短料定位入模具內(nèi)，彎制成U形螺栓工件；步驟3. 2，整形，通過(guò)整形模具，使得步驟3. 1彎曲成形的U形螺栓工件再次成形，達(dá)到 螺栓工件的規(guī)格要求。
2.如權(quán)利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的步驟3.1的彎曲成形 工序采用液壓機(jī)通過(guò)液壓成形方法完成。
3.如權(quán)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據(jù)步驟 3. 1所得U形螺栓工件的回彈角設(shè)計(jì)的。
4.如權(quán)利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的步驟2的搓絲步驟 中，采用搓絲板對(duì)短料(10)進(jìn)行搓絲加工；所述的搓絲板包含固定搓絲板00)和活動(dòng)搓絲板(30)，所述的固定搓絲板00)和活 動(dòng)搓絲板(30)都具有齒形刀具面01)。
5.如權(quán)利要求4所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的固定搓絲板00)上 還設(shè)置有斜面，該斜面為短料(10)進(jìn)行滾動(dòng)搓絲加工的導(dǎo)入部位。
6.如權(quán)利要求5所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述固定搓絲板00)的斜 面與水平面之間具有導(dǎo)入角α，該角度α的范圍為Γ 2° 30'；所述斜面的投影長(zhǎng)度 L為L(zhǎng)=Q 4)Jid+ (d中為螺紋中徑)。
7.如權(quán)利要求4所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的搓絲步驟還進(jìn)一步包 含在搓絲過(guò)程中，加入金屬切削液。
8.如權(quán)利要求1所述的U形螺栓的加工方法，其特征在于，所述的步驟1落料之前還包 含拉絲和調(diào)直開(kāi)料步驟；所述的拉絲步驟是指進(jìn)料圓鋼材料采用拉絲機(jī)，經(jīng)拉絲程序得到盤狀圓鋼絲材，該盤 狀圓鋼絲材的直徑符合螺栓外徑d的要求；所述的調(diào)直開(kāi)料步驟是指將上述盤狀的圓鋼絲材，經(jīng)過(guò)調(diào)直切斷機(jī)，切割成圓鋼直料。
9.如權(quán)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 還包含步驟4，對(duì)步驟3. 2整形完成的U形螺栓采用三價(jià)鉻鍍鋅。
10.如權(quán)利要求1或權(quán)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 螺栓的加工方法還包含步驟5，檢驗(yàn)對(duì)U形螺栓成品實(shí)施檢驗(yàn)，具體指對(duì)U形螺栓的中心間距P，包括圓度的 彎徑A，高度H，螺紋長(zhǎng)度C的精度進(jìn)行檢驗(yàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種U形螺栓的加工方法，包含步驟1，落料，將圓鋼直料在沖床上切割成若干段短料；步驟2，搓絲，將步驟1得到的短料的兩端搓絲加工成具有齒形螺紋的短料；步驟3，沖彎，將兩端具有齒形螺紋的短料定位入模具內(nèi)，通過(guò)沖壓成形彎制成U形螺栓工件；所述的沖彎步驟進(jìn)一步包含步驟3.1，彎曲成形，將兩端具有齒形螺紋的短料定位入模具內(nèi)，彎制成U形螺栓工件；步驟3.2，整形，通過(guò)整形模具，使得步驟3.1彎曲成形的U形螺栓工件再次成形，達(dá)到螺栓工件的規(guī)格要求。采用本發(fā)明的加工方法制作的U形螺栓產(chǎn)品不論外觀質(zhì)量，還是尺寸精度都達(dá)到客戶需求；而且每次連續(xù)生產(chǎn)中產(chǎn)品的一次合格率都能大于98％。
文檔編號(hào)B21D7/00GK102145443SQ20101010656
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者張榮昌, 金國(guó)安 申請(qǐng)人:上海新申金屬制品有限公司