摘要：在全面分析現行六角頭螺栓的制造方法基礎上，研制了新的減少廢料工藝。它結合了傳統方法（螺栓頭切邊）和無飛邊沖壓的優點。在切成六面體前采用改變了結構的螺栓毛坯中間頭，和利用新的工藝解決辦法，可減少廢料，獲得高質量產品，且可大大節約金屬。

一、前言

在多工位自動冷鐓機上制造螺栓的傳統工藝，通過切邊來形成六面體，從而可保證獲得高質量的螺栓頭，但增加了材料的消耗。切邊時的金屬廢料為六角頭重量的30%，將近廢料總重的66%。但是，在切邊時可修補工具和調整裝備的誤差，將表面層的缺陷去除到飛邊內。沖壓用精軋型材不需進行退火工序，為了實行這種方法就要有結構簡單的鐓粗工具。不切飛邊的螺栓六角頭沖壓方法（無飛邊沖壓），在有關文獻中已有介紹。該方法假定可分成三組：鐓粗六面體，縮徑六面體，鐓粗和縮徑六面體的復合?？稍陔p工位和多工位自動冷鐓機上完成。

二、采用無飛邊沖壓螺栓的缺點

盡管有較好的經濟依據，飛邊沖壓螺栓還存在一系列顯著缺點，例如：鐓粗工具的耐用度低；由于不利的金屬流動條件，六面體的形成不齊整，在倒角上存在裂紋；對原始軋材的要求較高，在準備沖壓用精軋型材時必須進行兩次退火工序。

除此之外，在沖壓時必須保證精確切邊（為保持螺栓頭的體積不變）和毛坯按工位精確移位，因為螺栓頭在頂出時可能轉動，使預先鐓完的六面體邊與后續鐓粗工位上工具的六角邊可能不完全重合。這導致沿邊切除已鐓完的六面體使產品報廢。

由此，引起研制新工藝過程制造螺栓的必要性，這工藝結合了帶切邊的鐓粗頭與切邊（工具簡單，螺栓頭的形狀和幾何尺寸精確）和無飛邊鐓粗（節約金屬）的優點。

在工藝過程中保持切邊工序時，節約金屬是靠減小切邊前圓柱頭的直徑來保證的。

從圖1可見，被切邊的金屬體積與圓柱頭的直徑D和高度有關。螺栓頭的高度由相應的標準規定，因此變量取直徑D，由下式確定：

D=D₁+e+△

式中：D₁——六面體的外接圓直徑；e——螺栓頭軸線相對螺桿軸線的偏移量（由標準規定）；△——桶形的參數。

在這種情況，節約金屬可以靠減小直徑D（在D₁范圍內）來保證，主要用減小桶形度來達到。桶形度是在鐓粗圓柱頭過程中由于凹、凸模的間隙內金屬的自由流動，以及在金屬與工具接觸表面上摩擦力的作用而形成的。

實驗確定，桶形參數△首先取決于毛坯自由鐓粗部分的長度與其直徑之比l₀/d₀（圖1），以及沖壓時毛坯自由端的夾住條件。因此，在校正鐓粗的工藝參數時和改變夾住條件時，可達到最小的桶形度和降低金屬的消耗。

在傳統的螺栓制造工藝中，圓柱頭在凸模內的夾住是在鐓粗的最后瞬間按六面體的外接圓直徑實現的，此前產生自由鐓粗過程。因此，在該情況，夾住實際上是在成形螺栓頭的最后工序上展平早先形成的桶形度的。最好是在預成形和終成形螺栓頭之間的某一中間工序上實現夾住。

多工位沖壓可利用三個工序來形成螺栓頭，因此中間工序應保證最好的夾住條件和最好的形成螺栓頭。設計夾具的主要條件是在小于外接圓直徑的孔內保證夾住圓錐頭。這時，為了展平金屬沿螺栓頭高度的流動，最好按推面夾住。符合這條件的是帶銷的彈壓凸模，銷的直徑小于外接圓的直徑。

中間頭應做成截錐形狀，其高度等于螺栓頭的高度，錐體小底的直徑等于六面體外接圓的直徑，錐角α=3-5°無端面倒角。

在一個或二個工序內鐓粗螺栓頭的可能性取決于l₀/d₀比值。從工作經驗和列出的算式中得知，M20以上螺紋恭城直徑的螺栓，l₀/d₀比值可以再一個工序內形成螺栓頭，而螺紋直徑較小的螺栓，可在兩個工序內形成。因此，已研制了兩個方案的少廢料沖壓螺栓，其與傳統工藝的主要區別是存在帶α小角的截錐形狀的中間頭。

三、少廢料沖壓螺栓頭新工序

圖2所示為M20以下螺紋公稱直徑的六角頭螺栓新工藝過程。包括了下列工序：1.切斷毛坯；2.預鐓螺栓頭；3.鐓粗截錐形狀的螺栓頭；4.縮徑螺栓頭上的倒角和縮徑螺桿；5.將螺栓頭切邊成六面體；6.滾螺紋和形成倒角。

用該法成形螺栓頭是在鐓粗自動機的兩次沖擊內進行的，而縮徑螺栓頭上倒角與縮徑螺桿相重合。這時，倒角的縮徑終了與沖足端面相重合。

為了制造螺紋公稱直徑M20以上的螺栓，研制了圖2，b所示的工藝過程，其包括下列工序：1.切斷毛坯；2.鐓粗截錐形狀的螺栓頭；3.縮徑螺栓頭上的倒角；4.縮徑螺桿；5.將螺栓頭切邊成六面體；6.滾螺紋并形成倒角。

正如早先所指出，新工藝與傳統工藝的主要區別是存在到小錐角3-5°的截錐狀中間頭（圖2，a，工序3；圖2，b，工序2）。

后續的縮徑螺栓頭上倒角工序，可大大降低成形力。

應該注意：當α=3-5°和錐體上、下底的直徑落差不大時，可取消用凸模從凹模中推出的。Α角不應增大到大于5°，這將導致錐體大底直徑的增大，也就是導致金屬消耗的提高。