一种内螺纹分步冷挤压工艺制造技术

本发明专利技术提供的一种内螺纹分步冷挤压工艺，通过对内螺纹冷挤压过程中底孔的直径公式进行计算，保证工件质量；进行分步冷挤压，大大降低了挤压过程中的扭矩，大大降低了丝锥的耗损速度，降低了工艺成本，并且分步挤压能够降低内螺纹的粗糙度，保留了每次挤压过程中的残余应力和硬化层，提高工件的疲劳强度和寿命。提高工件的疲劳强度和寿命。提高工件的疲劳强度和寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种内螺纹分步冷挤压工艺


[0001]本专利技术涉及一种内螺纹分步冷挤压工艺。

技术介绍

[0002]随着内螺纹加工向高性能，低成本、低能耗方向的发展，采用冷挤压成形工艺成为提高内螺纹机械性能，解决盲孔内螺纹残留金属屑技术的重要组成部分，在航空、航天、高速列车、重要机械工程等领域有着广泛的应用前景。
[0003]内螺纹冷挤压因其成形的螺纹精度高，表面完整性好，且保持冷挤压之后内螺纹表面及次表面的冷作硬化状态，提高了螺纹连接强度及其抗疲劳寿命。
[0004]内螺纹冷挤压成形工艺是在室温条件下，采用冷挤压丝锥在预置好的工件底孔上通过棱齿的挤压作用使金属产生塑性流动，进而形成内螺纹。
[0005]与内螺纹的切削成形相比，内螺纹冷挤压成形具有以下优点：
[0006]①
较高的螺纹加工精度，内螺纹冷挤压成形过程属于弹塑性变形，由于挤压丝锥良好的导向性，成形螺纹的形为误差小，一般材料都能达到4H或5H的加工精度。
[0007]②
较低的表面粗糙度，内螺纹冷挤压成形过程中，挤压丝锥部棱齿对内螺纹牙面非常平整，其表面粗糙度可以达到Ra0.4～Ra0.8。
[0008]③
提高了抗拉强度及抗疲劳性能，内螺纹挤压是通过金属的塑性变形使得金属产生塑性流动而填满整个牙型的过程。因此成形之后的螺纹表面组织纤维化并沿牙形分布，螺纹牙根及齿侧面存在加工硬化层及残余应力，从而大大提高了螺纹的抗拉强度及抗疲劳性能。
[0009]④
由于无切削加工内螺纹，内螺纹不存在残留的金属屑，对于盲孔内螺纹可以避免由于金属屑引起的电器元件短路事故发生。
[0010]冷挤压内螺纹在航空航天采用不广泛，仅对挤压M≤2盲孔内螺纹产品采用冷挤压工艺。而且都是在低硬度屈服强度σs≤250mPa；材料中使用。不能普遍采用的原因，有以下几点：
[0011]①
没有足够认识冷挤压内螺纹工艺提高产品疲劳强度，提高工件精度，降低粗糙度，盲孔内螺纹无金属屑等优点。
[0012]②
冷挤压内螺纹底孔径，找不到合适实用的计算方法。
[0013]③
内螺纹底孔径大小直接影响牙高率(小径尺寸)，冷挤压扭矩大小。孔径大、牙高率小、产品不合格。孔径小、牙高率合格，但扭矩大，丝锥易磨损，且易断裂无法加工。这是制约冷挤压广泛使用的主要原因。

技术实现思路

[0014]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种内螺纹分步冷挤压工艺。
[0015]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0016]本专利技术提供的一种内螺纹分步冷挤压工艺，其步骤为：
[0017]S1、计算底孔直径和工件内螺纹公称直径及螺距的函数关系；
[0018]丝锥挤压工件过程中，丝锥挤压出的螺纹金属体积V2与丝锥挤压棱齿挤入工件内壁产生的螺纹槽的体积V1相等，
[0019]V1＝V2(1)
[0020]V1＝2π
×
〔(h1/3
×
(2a1﹢b1)/(a1﹢b1))﹢d0/2〕
×
(a1﹢b1)/2
×
h1(2)
[0021]V2＝2π
×
〔(h2/3
×
(2a2﹢b2)/(a2﹢b2))﹢d1/2〕
×
(a2﹢b2)/2
×
h2(3)
[0022]a1＝0.125P(4)，
[0023]b1＝0.125P﹢0.5774(d﹣d0)(5)，
[0024]a2＝0.875P﹣0.5774(d﹣d0)(6)，
[0025]b2＝0.25P(7)，
[0026]h1＝(d﹣d0)/2(8)，
[0027]h2＝(d0﹣d1)/2(9)，
[0028]d1＝d﹣1.0825P(10)，
[0029]b1﹢a2＝P(11)
[0030]将式(2)
‑
(11)带入式(1)得到d0≈d
‑
0.60P。
[0031]S2、根据螺纹公差带数值修正底孔直径d0＝d1﹣(0.43～0.60)P，
[0032]其中，a1为螺纹槽的螺纹牙顶宽度，b2为丝锥挤压出的螺纹的牙顶宽度，h1为挤入螺纹槽的深度，h2为丝锥挤压出螺纹的螺纹高度，P为螺距，d1为螺纹小径，d为工件内螺纹公称直径；
[0033]S3、根据工件材料选择底孔直径后加工底孔；
[0034]S4、使用丝锥分步对工件内螺纹进行冷挤压加工。
[0035]所述分布加工步骤为：
[0036]S41、使用直径小于工件内螺纹公称直径且螺距与工件内螺纹螺距相同的小径丝锥对工件内螺纹进行一次冷挤压，使工件内壁金属的移位体积为完整内螺纹移位体积V1的64％～75％；
[0037]S42、使用直径等于工件内螺纹公称直径且螺距与工件内螺纹螺距相同的标准丝锥进行一次冷挤压得到完整的内螺纹。
[0038]所述步骤S41和S42中机床转速均为25r/min，挤压过程中使用冷挤压专用油。
[0039]所述S41中小径丝锥的直径通过以下方法计算：
[0040]V3＝(64％～75％)V1(12)，
[0041]V3＝2π
×
〔(h3/3
×
(2a3﹢b3)/(a3﹢b3))﹢d0/2〕
×
(a3﹢b3)/2
×
h3(13)，
[0042]h3＝(d3﹣d0)/2a3＝0.125p(14)
[0043]b3＝0.125P﹢0.5774(d3﹣d0)(15)
[0044]将(2)、(13)～(15)式带入(12)式得
[0045]d3＝d－(0.1～0.15)P。
[0046]V3为小径丝锥挤入螺纹槽的体积，a3为小径丝锥挤入螺纹槽的牙顶宽度，h3为小径丝锥挤入螺纹槽的深度，d3为小径丝锥的公称直径。
[0047]若工件底孔为通孔，使用组合丝锥进行分步加工。
[0048]组合丝锥包括小径段和标准段，所述小径段和标准段之间通过过渡段平滑连接，
小径段的另一端平滑连接有定位头，标准段的另一端连接有夹持柄。
[0049]所述小径段的直径为标准段的直径关系：d
小
＝d
标
﹣(0.1～0.15)P。
[0050]所述夹持柄为粗柄或细柄。
[0051]所述粗柄的夹持柄直径大于标准段的直径，夹持柄和标准段之间平滑连接。
[0052]所述细柄的夹持柄的直径小于标准段的直径。
[0053]本专利技术的有益效果在于：
[0054]1、通过对内螺纹冷挤压过程中底孔的直径公式进行计算，保证工件质量。
[0055]2、将挤压过程分为两次挤压，大大降低了挤压过程中的扭矩，大大降低了丝锥的耗损速度，降低了生产成本；
[0056]3、分步挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内螺纹分步冷挤压工艺，其步骤为：S1、计算工件底孔直径和工件内螺纹公称直径及螺距的函数关系；丝锥挤压工件过程中，丝锥挤压出的螺纹金属体积V2与丝锥挤压棱齿挤入工件内壁产生的螺纹槽的体积V1相等，V1＝V2(1)，V1＝2π
×
〔(h1/3
×
(2a1﹢b1)/(a1﹢b1))﹢d0/2〕
×
(a1﹢b1)/2
×
h1(2)，V2＝2π
×
〔(h2/3
×
(2a2﹢b2)/(a2﹢b2))﹢d1/2〕
×
(a2﹢b2)/2
×
h2(3)，a
1＝
0.125P(4)，b1＝0.125P﹢0.5774(d﹣d0)(5)，a2＝0.875P﹣0.5774(d﹣d0)(6)，b2＝0.25P(7)，h1＝(d﹣d0)/2(8)，h2＝(d0﹣d1)/2(9)，d1＝d﹣1.0825p(10)，b1﹢a2＝P(11)，将式(2)
‑
(11)带入式(1)得到d0≈d
‑
0.60P。S2、根据螺纹公差带数值修正底孔直径d0＝d1﹣(0.43～0.60)P，其中，a1为螺纹槽的螺纹牙顶宽度，b2为丝锥挤压出的螺纹的牙顶宽度，h1为挤入螺纹槽的深度，h2为丝锥挤压出螺纹的螺纹高度，P为内螺纹的螺距，d1为螺纹小径，d为工件内螺纹公称直径；S3、根据工件材料选择底孔直径后加工底孔；S4、使用丝锥分步对工件内螺纹进行冷挤压加工。2.如权利要求1所述的内螺纹分步冷挤压工艺，其特征在于：所述分步加工步骤为：S41、使用直径小于工件内螺纹公称直径且螺距与工件内螺纹螺距相同的小径丝锥对工件内螺纹进行一次冷挤压，使工件内壁金属的移位体积为完整内螺纹移位体积V1的64％～75％；S42、使用直径等于工件内螺纹公称直径且螺距与工件内螺纹螺距相同的标准丝锥进行一次冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭展里，
申请(专利权)人：贵阳锐鑫机械加工有限公司，
类型：发明
国别省市：