СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БОЛТОВ С ФЛАНЦЕМ
METHOD TO PRODUCE BOLTS WITH FLANGES

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении болтов с шестигранной головкой с фланцем безотходной холодной штамповкой.
Известен способ изготовления болтов с фланцем, включающий отрезку заготовки, прямое выдавливание стержня, предварительную высадку головки и фланца, окончательную высадку головки и фланца (см. Ковка и штамповка. Холодная объемная штамповка. Справочник под редакцией Навроцкого Г.А., т.3. - М.: Машиностроение, 1987, с.259, рис.49).
Недостатком известного способа является низкое качество изготавливаемых болтов вследствие неполного оформления ребер шестигранника и наличия радиальных наплывов металла на фланце болта.
8
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ изготовления болтов с фланцем, включающий отрезку заготовки, предварительную высадку цилиндрической головки, редуцирование головки на шестигранник, окончательное оформление шестигранной головки и фланца (см. №2222408, МПК В21К 1/46, 2004).
Недостатком известного способа является низкое качество изготавливаемых болтов за счет образования наплывов металла на торцевой поверхности их фланца, которые возникают из-за отсутствия четкого разделения объемов между шестигранной и конусной частями головки после редуцирования, а также различных площадей осевых сечений конусной части. Кроме того, при редуцирования головки на шестигранник существует вероятность залипания заготовки в формообразующем инструменте, что приводит к снижению стойкости инструмента. Диаметр фланца болтов, изготавливаемых по известному способу, незначительный, вследствие чего болты обладают низкими стопорящими свойствами.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении качества и стопорящих свойств изготавливаемых фланцевых болтов при одновременном повышении стойкости формообразующего инструмента.
Техническая задача решается тем, что в способе изготовления болтов с фланцем, включающем отрезку заготовки, предварительную высадку цилиндрической головки, редуцирование головки на шестигранник, окончательное оформление шестигранной головки и фланца, согласно изобретению при редуцировании на шестигранник часть цилиндрической головки формируют в виде шестигранной усеченной пирамиды с углом наклона граней α, равным 1-3°, а под шестигранной частью формируют выпуклый участок, имеющий в качестве образующей параболу, обеспечивающую равенство площадей осевых сечений, указанный участок выполняют сопряженным с шестигранной частью головки по радиусу R, величину которого определяют из соотношения:
R=(0,01-0,1)D,
где R - радиус сопряжения шестигранной части головки с выпуклой;
D - диаметр основания головки после редуцирования на шестигранник;
при этом объем выпуклого участка головки равен объему фланца болта, а фланец окончательно формируют с углом наклона β, равным 15-25°, и рабочим торцом, сопряженным со стержнем болта по радиусу, выбранному из условия:
1
R=(0,03-0,08)d,
1
где R - радиус сопряжения рабочего торца фланца болта со стержнем;
d - диаметр стержня болта.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен технологический процесс изготовления болтов с фланцем.
Выполнение части головки болта в виде усеченной шестигранной пирамиды с углом наклона граней α, равным 1-3°, при редуцировании цилиндрической головки на шестигранник уменьшает вероятность залипания заготовки в инструменте и облегчает ее выталкивание, что приводит к повышению стойкости формообразующего инструмента и, как следствие, повышению качества болтов.
Выполнять угол наклона граней головки α меньше 1° нецелесообразно вследствие увеличения вероятности залипания заготовки в формообразующем инструменте. Выполнять угол наклона граней головки α больше 3° нецелесообразно, так как это приведет к увеличению нагрузки на инструмент при окончательном формировании головки болта, а следовательно, к снижению его стойкости.
Под шестигранной частью головки формируют выпуклый участок, имеющий в качестве образующей параболу, обеспечивающую равенство площадей осевых сечений, указанный участок выполняют сопряженным с шестигранной частью головки по радиусу R, величину которого определяют из соотношения:
R=(0,01-0,1)D,
где R - радиус сопряжения шестигранной части головки с выпуклой;
D - диаметр основания головки после редуцирования на шестигранник.
Исполнение части заготовки в виде выпуклого участка при редуцировании цилиндрических заготовок известно (см. №2222407 B27J 13/02, B21J 5/08 2004). В известном исполнении в качестве образующей редуцирующего инструмента выбрана дуга окружности. Это обеспечивает захват смазочного материала и предотвращает налипание материала заготовки на поверхность формообразующего инструмента, что приводит к повышению стойкости инструмента.
Существенным отличием от известного исполнения является выбор в качестве образующей параболы и наличие радиуса сопряжения между участками, вследствие чего обеспечивается плавное течение металла и выравнивается деформация по сечению заготовки, что приводит к повышению качества болтов и повышению стойкости формообразующего инструмента.
Кроме того, указанный участок головки имеет равные площади осевых сечений за счет плавного изменения формы параболы, вследствие чего обеспечивается равномерность течения металла в радиальном направлении при формировании фланца и исключается возможность образования наплывов металла на его торцевой поверхности, что обеспечивает повышение качества изготавливаемых болтов.
Выполнять сопряжение шестигранной и выпуклой частей головки радиусом (R), меньшим (0,01)D, нецелесообразно, так как это не обеспечит плавный переход между шестигранной и выпуклой частями головки и приведет к ухудшению условий течения металла, а следовательно, к снижению качества болтов и стойкости формообразующего инструмента. Выполнять сопряжение шестигранной части головки с выпуклой радиусом (R), большим (0,1)D, нецелесообразно, так как это приведет к нерациональному увеличению переходной зоны между шестигранной и выпуклой частями головки, увеличению нагрузки на инструмент при окончательном формировании головки болта, а следовательно, к снижению качества болтов и стойкости формообразующего инструмента.
Объем выпуклого участка головки равен объему фланца болта. Указанное равенство дает возможность изготовления болтов с необходимым диаметром фланца и исключает образование наплывов на его торцевой поверхности, что повышает качество болтов.
Окончательное формирование фланца болта с углом наклона β, равным 15-25°, при равных затратах материала позволяет увеличить опорную поверхность фланца и повысить стопорящие свойства болтов.
1
Фланец болта окончательно формируют с сопряжением рабочего торца со стержнем болта по радиусу (R), что увеличивает прочностные характеристики болтов при работе в соединении и ведет к повышению их качества.
1
1
Выполнять радиус (R) сопряжения рабочего торца фланца болта со стержнем менее (0,03)d нецелесообразно, так как это приведет к снижению прочности болтов. Выполнять радиус (R) сопряжения рабочего торца фланца болта со стержнем более (0,08)d нецелесообразно, так как это приведет к уменьшению рабочей поверхности фланца болтов и снижению их стопорящих свойств.
Способ изготовления болта с фланцем M10 осуществляется следующим образом. Отрезают заготовку диаметром 9,55 мм, длиной 67 мм, затем производят предварительную высадку головки до диаметра 15,6 мм, после этого предварительно редуцируют шестигранную головку до S=13 мм с углом наклона граней 2° и радиусом сопряжения шестигранной и выпуклой частей головки, равным 0,9 мм. После окончательно формируют шестигранник и фланец диаметром 20,8 мм с углом наклона 25° и радиусом сопряжения рабочего торца фланца со стержнем, равным 0,5 мм.
Данный способ обеспечивает повышение качества и стопорящих свойств изготавливаемых фланцевых болтов при одновременном повышении стойкости формообразующего инструмента.