CN106313478B - 一种变深变距螺杆及其净形锻制螺槽的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变深变距螺杆，它包含螺牙和螺槽，螺牙和螺槽的表面通过液锻机挤压流动形成连续金属纤维。本发明还涉及一种净形锻制螺槽的工艺方法，分为三个步骤：步骤一：制作锻模，将螺杆上的螺旋槽数设为N，每n槽为一次槽深h和槽宽l的渐变梯级，每一梯级设置一对锻模；步骤二：安装锻模，上锻模和下锻模中心截面上的螺旋凸起形状在螺距T内延螺旋升角相互错开180°；步骤三：锻压，以螺杆坯件旋转360°，螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽。本发明中的螺槽由锻制而成，能够保持铸坯表面材料纤维的连续性并使组织紧密，且净形锻制无需切削加工，故螺杆的各种性能均得到很好的优化，使用寿命也得到了很大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺杆及其制造工艺，尤其涉及一种螺距及槽深连续变化的螺杆及其净形锻制螺槽的工艺方法，属于锻造成型技术领域。
背景技术
螺杆是机械装备中不可或缺的重要部件，一般为等深等距螺槽的螺杆，用途非常广泛。如机床上使用的传动丝杠，用于推动拖板等部件沿机床轨道前后运动，有的运用在机床传动机械形式，这些应用非常成功效果也非常好。但是在一些特定领域的应用就存在一定问题，例如：塑料挤出机，由于使用的等距等深螺槽的螺杆作为挤出杆，经常会在塑料制品中形成孔或气泡，导致产品成为次品。经过探索和研究证明，选用变深变距螺槽的螺杆作为挤出杆，能有效解决上述问题。但是采用传统方法制作变深变距螺槽的螺杆，一是制作过程非常复杂，二是经切削加工螺槽的螺杆，破坏了坯件表面连续纤维的组织结构，迫使中心部位较为疏松的材料承担较大的抗力，从而使螺杆抗扭能力及耐磨性严重下降，具体表现在：1、对机床的要求较高；2、切削加工量大；3、对操作工人的技能要求高；4、生产周期较长，加工成本高；5、材料的利用率很低，会产生较多的废弃物；6、螺杆轴芯部的材料性能较差。综上所述，传统塑料机螺杆的切削加工形式，不符合现代“能源消耗最少、排量最少、材料利用率最高、生产效率最高、工序流程最短、交货期最短、产品质量最优、生产成本最低的绿色锻造理念。因此，设计出一种变深变距螺槽的螺杆和一种能将原坯件连续纤维保留于螺杆表面的制作方法是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变深变距螺杆及其净形锻制螺槽的工艺方法，旨在通过本工艺，提升螺杆强度、增加螺杆的韧性和耐磨性能，利用锻造成型，实现无切削，颠覆性地改变传统生产方式。
为了实现上述目的，本发明釆取以下技术方案实施：一种变深变距螺杆，它包含有：螺牙、螺槽，其特征在于：
所述螺牙和螺槽的表面为连续金属纤维；
所述连续金属纤维的表面为挤压流动形成。
一种净形锻制螺槽的工艺方法，分为三个步骤：
步骤一：制作锻模
设：螺杆的大径为D；螺杆上的螺旋槽数为N，每n槽为一次槽深h和槽宽l的渐变梯级，则整个螺杆分为N/n=X个渐变梯级；第一梯级的螺旋槽深为h1、螺旋槽宽为l1、螺旋升角为λ1；第二梯级相对于第一梯级的槽深渐变量为△h2（设定值）、槽宽渐变量为第一梯级中的单个螺旋槽锻压后的伸长量△l2；依此类推，第X梯级相对于第X-1梯级的槽深渐变量为△hx（设定值）、槽宽渐变量为第X-1梯级中的单个螺旋槽锻压后的伸长量△lx，由此，第二梯级的螺旋槽深为h2= h1+△h2、螺旋槽宽为l2 = l1+△l2、螺旋升角为λ2（λ2＞λ1）依此类推，第X梯级的螺旋槽深为hX= hX-1+△hX、螺旋槽宽为lX= l X-1+△lX、螺旋升角为λX（λX＞λX-1）；其特征在于：
所述每一梯级设置一对锻模，每对锻模由一只上锻模和一只下锻模组成；
所述每对锻模中的上锻模和下锻模在螺杆轴向中心平面上分别制有截面为相同螺旋升角和相同槽宽的螺旋凸起形状，且每对上锻模和下锻模上还统一置有螺杆大径为D的内圆柱弧面；
所述第一梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深h1、螺旋槽宽l1、螺旋升角λ1为设定值的基础之上；
所述第二梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深h2= h1+△h2、螺旋槽宽l2=l1+△l2、螺旋升角为λ2；
所述X梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深hX= hX-1+△hX、螺旋槽宽lX=l X-1+△lX、螺旋升角为λX（λX＞λX-1）。
步骤二：按装锻模
所述的上锻模和下锻模按装在导向模套内，导向模套固定在锤头下方的砧座上，上锻模和下锻模之间设有弹簧，其特征在于：
所述的上锻模和下锻模中心截面上的螺旋凸起形状在螺距内延螺旋升角相互错开180°。
步骤三：锻压
一工步：将第一梯级的上锻模和下锻模按装在导向模套内，导向模套固定在锤头下方的砧座上，对坯件加热至锻压温度；
二工步：将加热至锻压温度的螺杆坯件放置在上锻模和下锻模之间，并设定锻模的单边锻压深度为第一梯级的螺旋槽深h1；
三工步：以螺杆坯件旋转360°螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽；
四工步：将第二梯级的上锻模和下锻模按装在导向模套内，导向模套固定在锤头下方的砧座上；
五工步：从第二梯级起对坯件进行第二次锻压，且设定单边锻压深度为△h1；
六工步：以螺杆坯件旋转360°，螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽；
依此类推，依序锻压X梯级所有螺旋槽。
所述螺旋升角在N槽内均匀变化；
所述螺旋升角在N槽内随机变化。
本发明的有益贡献是：螺杆螺槽由锻制而成，螺杆外表的材质较好，保持了铸坯表面材料纤维的连续性且组织紧密，使机械性能好的的材料分布于整个螺杆的表面，且螺槽净形锻制无需切削加工，故螺杆的各种性能均得到很好的优化，使用寿命也得到了很大程度上的提高，由于螺杆长期保持在原有精度的基础之上，因而使用在塑料机中使产出物料优良，制品性能更好。
附图说明
附图1为本发明变深变距螺杆的主视结构示意图；
附图2为本发明导向模套固定在液锻机上的主视结构示意图；
附图3为附图2中A-A截面的剖视结构示意图；
附图4为附图2中B-B截面的剖视结构示意图；
附图5为附图2的左视结构示意图；
附图6为本发明锻压第一梯级螺槽的工作状态图；
附图7为本发明锻压第二梯级螺槽的工作状态图；
附图8为本发明锻压第X梯级螺槽的工作状态图。
在附图中：1变深变距螺杆、101螺牙、102螺槽、2液锻机、3锤头、4导向模套、5上锻模、501螺旋凸起形状、6下锻模、601螺旋凸起形状、7砧座、8弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步解释说明：
如附图1、2、3、4、5所示，变深变距螺杆1包括螺牙101和螺槽102，螺牙101和螺槽102的表面通过液锻机2上的锤头3挤压上锻模5和下锻模6形成连续金属纤维。
制作变深变距螺杆1分为三个步骤：
步骤一、制作锻模
设：螺杆的大径为D；螺杆上的螺旋槽数为N槽，每n槽为一次槽深h和槽宽l的渐变梯级，则整个螺杆分为N/n=X个渐变梯级，第一梯级的螺旋槽深为h1、螺旋槽宽为l1、螺距为t1、螺旋升角为λ1；第二梯级相对于第一梯级的槽深渐变量为△h2（设定值）、槽宽渐变量为第一梯级中的单个螺旋槽锻压后的伸长量△l2；依此类推，第X梯级相对于第X-1梯级的槽深渐变量为△hX（设定值）、槽宽渐变量为第X-1梯级中的单个螺旋槽锻压后的伸长量△lX。由此，第二梯级的螺旋槽深为h2 = h1+△h2、螺旋槽宽为l2 = l1+△l2、螺旋升角为λ2（λ2＞λ1）依此类推，第X梯级的螺旋槽深为hX= hX-1+△hX、螺旋槽宽为lX= lX-1+△lX、螺旋升角为λX（λX＞λX-1）；则：每一梯级设置一对锻模，每对锻模由一只上锻模5和一只下锻模6组成；每对锻模中的上锻模5和下锻模6在螺杆轴向中心平面上分别制有截面为相同螺旋升角和相同槽宽的螺旋凸起形状501的601，且每对上锻模5和下锻模6上还统一置有螺杆大径为D的内圆柱弧面；
第一梯级锻模中的上锻模5和下锻横6上的螺旋凸起形状501和601形成于螺旋槽深h1、螺旋槽宽l1、螺旋升角λ1为设定值的基础之上；第二梯级锻模上的上锻模5和下锻横6上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深h2= h1+△h2、螺旋槽宽l2= l1+△l2、螺旋升角为λ2；以此类推X梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深hX= hX-1+△hX、螺旋槽宽lX= lX-1+△lX、螺旋升角为λX （λX＞λX-1）。
步骤二：按装锻模
将上锻模5和下锻模6按装在导向模套4内，导向模套4固定在锤头3下方的砧座7上，上锻模5和下锻模6之间设有弹簧8，上锻模5和下锻模6中心截面上的螺旋凸起形状501和601，在螺距内延螺旋升角相互错开180°；
步骤三：锻压
如附图6所示，
一工步：将第一梯级的上锻模5和下锻模6按装在导向模套4内，导向模套4固定在锤头3下方的砧座7上，对坯件加热至锻压温度；
二工步：将加热至锻压温度的螺杆坯件放置在上锻模5和下锻模6之间，并设定锻模的单边锻压深度为第一梯级的螺旋槽深h1；
三工步：以螺杆坯件旋转360°，螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽；
如附图7所示，
四工步：将第二梯级的上锻模5和下锻模6按装在导向模套4内，导向模套4固定在锤头3下方的砧座7上；
五工步：从第二梯级起对坯件进行第二次锻压，且设定单边锻压深度为△h2；
六工步：以螺杆坯件旋转360°，螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽；
如附图8所示，依照上述工步类推，依序锻压X梯级所有螺旋槽。
本发明中变深变距螺杆的螺旋升角λ在N槽内可以均匀变化，也可以随机变化。
Claims (3)
1.一种变深变距螺杆及其净形锻制螺槽的工艺方法，所述的螺杆包含有：螺牙、螺槽；所述螺牙和螺槽的表面为连续金属纤维；所述连续金属纤维的表面为挤压流动形成，其特征在于：净形锻制螺槽的工艺方法分为三个步骤：
步骤一：制作锻模
设：螺杆的大径为D；螺杆上的螺旋槽数为N，每n槽为一次槽深h和槽宽l的渐变梯级，则整个螺杆分为N/n=X个渐变梯级；第一梯级的螺旋槽深为h1、螺旋槽宽为l1、螺旋升角为λ1；第二梯级相对于第一梯级的槽深渐变量设定值为△h2、槽宽渐变量为第一梯级中的单个螺旋槽锻压后的伸长量△l2；依此类推，第X梯级相对于第X-1梯级的槽深渐变量设定值为△hx、槽宽渐变量为第X-1梯级中的单个螺旋槽锻压后的伸长量△lx，由此，第二梯级的螺旋槽深为h2= h1+△h2、螺旋槽宽为l2 = l1+△l2、螺旋升角为λ2，其中λ2＞λ1，依此类推，第X梯级的螺旋槽深为hX= hX-1+△hX、螺旋槽宽为lX= l X-1+△lX 、螺旋升角为λX其中λX＞λX-1；
每一所述梯级设置一对锻模，每对锻模由一只上锻模和一只下锻模组成；
所述每对锻模中的上锻模和下锻模在螺杆轴向中心平面上分别制有截面为相同螺旋升角和相同槽宽的螺旋凸起形状，且每对上锻模和下锻模上还统一置有螺杆大径为D的内圆柱弧面；
所述第一梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深h1、螺旋槽宽l1、螺旋升角λ1为设定值的基础之上；
所述第二梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深h2= h1+△h2、螺旋槽宽l2= l1+△l2、螺旋升角λ2为设定值的基础之上；
所述X梯级锻模上的螺旋凸起形状，形成于螺旋槽深hX= hX-1+△hX、螺旋槽宽lX= l X-1+△lX、螺旋升角λX为设定值的基础之上，其中λX＞λX-1，
步骤二：按装锻模
所述的上锻模和下锻模按装在导向模套内，导向模套固定在锤头下方的砧座上，上锻模和下锻模之间设有弹簧；
所述的上锻模和下锻模中心截面上的螺旋凸起形状在螺距内延螺旋升角相互错开180°，
步骤三：锻压
一工步：将第一梯级的上锻模和下锻模按装在导向模套内，导向模套固定在锤头下方的砧座上，对坯件加热至锻压温度；
二工步：将加热至锻压温度的螺杆坯件放置在上锻模和下锻模之间，并设定锻模的单边锻压深度为第一梯级的螺旋槽深h1；
三工步：以螺杆坯件旋转360°螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽；
四工步：将第二梯级的上锻模和下锻模按装在导向模套内，导向模套固定在锤头下方的砧座上；
五工步：从第二梯级起对坯件进行第二次锻压，且设定单边锻压深度为△h2；
六工步：以螺杆坯件旋转360°，螺杆坯件沿轴线移动一个螺距的函数关系，依序锻压所有螺旋槽，
依此类推，依序锻压X梯级所有螺旋槽。
2.根据权利要求1所述的一种变深变距螺杆及其净形锻制螺槽的工艺方法，其特征还在于所述螺旋升角在N槽内均匀变化。
3.根据权利要求1所述的一种变深变距螺杆及其净形锻制螺槽的工艺方法，其特征还在于所述螺旋升角在N槽内随机变化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20170111 Assignee: ZHONGKEJUXIN CLEAN ENERGY & HOT FORGING EQUIPMENT RESEARCH AND DEVELOPMENT Co.,Ltd. Assignor: ZHONGJUXIN OCEAN ENGINEERING EQUIPMENT Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980045713 Denomination of invention: A Process Method for Deepening and Pitch Changing Screw and Its Net Shape Forged Groove Granted publication date: 20181130 License type: Common License Record date: 20231107 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |