專利名稱：用于尖端螺釘的平面螺紋滾絲模的制作方法
背景技術：
本發明一般涉及制造螺釘用的滾絲模。更具體地說，尤其涉及用來制造具有銳利尖端螺釘的平面螺紋滾絲模。
在本發明涉及的滾絲模中，當工件在一對長形的、大體成平板狀的模具之間通過時，該工件就通過滾壓工藝轉變成成品螺釘。模具中的一個模是固定的，另一個模可相對定模移動，從而在工件上產生一種表面材料流動，由此而在螺釘上形成連續螺旋的螺紋溝槽。在特別適合于本發明的滾絲模裝置中，一對模具中的較短的模安置在固定狀態，而較長的模則沿大體上平行于一縱向基準平面的方向運動。隨著工件在此對模具間的滾動，工件主體的回轉軸線沿縱長方向運行。成品螺紋的直徑是由工件直徑和在工作行程終端處的兩模之間的距離控制的。模具的設計使得當工件滾過模具時，就能在工件上形成所期望的螺紋。
滾絲工藝可用于制造要求有銳利的螺釘尖端的手錐尖端型螺釘，及用于制造自動穿孔和自動攻絲螺釘。例如，在授予Dxion的美國專利US3,789,643中公開了一種倍角切斷模及用于滾壓螺釘的方法。該專利使用于制作手錐尖端型螺釘。手錐尖端是由一擠壓切斷斜面產生的。該斜面在開始時有高的切入率，接著又有多次逐漸的切入，切入除去滾絲過程中在尖端端頭上形成的擠壓廢料。
在本發明涉及的傳統平面螺紋滾絲模中，為了生產成品尖端螺釘，在螺釘滾絲的最后階段，對置的模具以相對滾動中心對稱的雙面結構配合作用。對于這種傳統的方法和裝置來說，例如，在自動穿孔和自動攻絲螺釘時，所要求的穩定生產和精確地形成端部將會成為問題。這是由于在螺釘形成的最終階段難以將廢料反復去除。對于制作有相當銳利角度的尖端端頭的螺釘來說，難以達到恒定一致的螺釘生產，因而本領域的熟練技術人員要求進行改進模具，以期獲得恒定地生產成品螺釘的結構方案。
發明簡述概括地說，發明的優選形式包括一對螺紋滾絲模，它們專門適合于用平面螺紋滾絲工藝高速地制造自動穿孔、自動攻絲或手錐尖端型螺釘。由于在端部形成部分實現偏離中心升高量及一種不對稱角度結構，而使本模具與傳統的、大體上對稱的模具結構不同。這樣的模具結構在成品螺釘上產生一個十分恒定的尖端，而且強化了使廢料從螺釘端頭反復去除的作用。
模具中的一個模在滾動中心處有一模具升高量，而且在模具的終端限定一雙倍的或擴大的角度尖端，與第一模配合作用在滾絲過程中生產緊固件螺紋的第二模，有一個與工件中心分隔開的模具升高量，同時在工件終端對尖端維持一個單一的或正常的預先設立的形成角。
本發明的一目的是提供一種用來形成自動穿孔螺釘尖端的新的改進的模具。
本發明的另一目的是在高速螺紋成形制造過程中提供更為恒定銳利的螺釘尖端。
本發明的又一目的是提供一對平面螺紋滾絲模具，該模具能以高效的、有效的成本方式高速地制造有恒定尖端的螺釘。
本發明的另一目的是提供一種新的，改進的平面滾絲模具對，由于形成高度恒定的尖端的結果使該模具對能生產出有恒定輪廓總長度的螺釘。
本發明的又一目的是提供一種新的、改進的平面滾絲模具對，該模具對不要求螺釘制造者在現場對模具對進行重大調整，就能生產出恒定的自動穿孔型螺釘。
本發明的其它目的和優點在結合附圖進行詳細介紹后將變得更加清楚。
附圖簡短說明

圖1是本發明一對滾絲模的側視圖，其包括一個短的定模，及一個可移動長模，用它們之間的螺釘坯件匹配地安置定位；圖2是圖1所示短定模處于終止部分的放大端向局部示意剖視圖；圖3是圖1所示長動模處于終止部分的放大端向局部示意剖視圖；圖4是沿圖1中4-4線剖切的放大局部橫剖視圖，其中兩模上的行線在長模運動前在圖1所示位置上從左端看時是垂直對準的，工件的直徑與剖切線對準，為了展示尖端的形成而將螺紋省略；
圖5是沿圖1中5-5線剖切的放大剖視圖，其中兩模上的行線在長模運動前在圖1所示位置上從左端看時是垂直對準的，工件的直徑與剖切線對準，為了展示尖端的形成而將螺紋省略；圖6是沿圖1中6-6線剖切的放大橫剖視圖，其中兩模上的行線在長模運動前在圖1所示位置上從左端看時是垂直對準的，工件直徑與剖切線對準，為了展示尖端的形成而將螺紋省略；圖7是沿圖1中7-7線剖切的放大橫剖視圖，其中兩模上的行線在長模運動前在圖1所示位置上從左端看時是垂直對準的，工件的直徑與剖切線對準，為了展示尖端的形成而將螺紋省略；圖8是沿圖1中8-8線剖切的放大橫剖視圖，其中兩模上的行線在長模運動前在圖1所示位置從左端看時是垂直對準的，工件直徑與剖切線對準，為了展示尖端的形成而將螺紋省略；圖9是圖1中短定模的俯視圖；圖10是圖9中短定模的俯視圖，為了更清楚地展示平表面，其上的螺脊及溝槽均已被除去，并示意性地分隔開以展示各不同的區域；圖11是放大的示意圖，展示用于圖2和圖3中模具的衰減點(Fadepoint)；圖12是由本發明的模具制造的一螺釘放大側視圖；圖13是一放大的示意圖，表示圖2和圖3中模具的一替換實施例的衰減點。
詳述優選實施例參看附圖，在圖中的相同標記代表相同的構件，采用定模10和動模12用于在工件20上滾制螺紋和形成尖端，從而通過往復運動平面模的方法來生產出成品自動穿孔或自動攻絲螺釘21。將工件制造成成品螺釘的各個步驟分別表示在圖4-8中的20a、20b、20c、20d及20e。往復平面模12沿圖1中箭頭方向相對定模10運動，從而確定一滾壓循環。在開始剛與模具嚙合時的工件有一頭部22及大體上為圓柱狀的柄24(見圖4)。隨著該工件在定模的起始位置和終止位置間的沿縱向滾動，就在工件上制出螺紋26及尖端28。
如圖1和9所示的定模10，每個模具都有相對的表面14、16，表面上構成有螺脊和溝槽，它們形成螺紋并確定如成品螺釘的螺距、大直徑和小直徑以及螺紋類型。在每個滾壓循環期間，模具協同作用逐漸切入工件，以形成成品螺釘。螺紋26和尖端28僅在模具被分開之前才完全形成。本發明的模具10和12專門設計用來制造具有銳利尖端的間距螺紋(space-theaded)、自動攻絲螺釘、手錐螺釘、手錐尖端螺釘或自動穿孔螺釘。如圖12中螺釘21所示。因此，模具有三種作用形成螺紋，形成尖端及除去多余材料。
一起動銷(未示出)與工件坯件結合，從而確保動模移動貼近坯件并開始進行滾壓工藝。就大多數情況來說，隨著工件坯件在每個模具的開始端32、42開始滾壓，其上的螺紋變得越來越深和越來越尖。在終止部分34、44，螺紋是平的和較淺的。當螺釘開始滾壓時開始端的螺紋是尖銳的，以便比較容易地切入，沿模具長度方向逐漸變得較寬，直到每個螺釘的螺紋寬度和深度最后達到成品螺釘螺紋的要求為止。將模具對準或匹配，使其能生產出正確最佳化的連續螺紋。最后模具成形在終止部分34、44，并且還沿模具延伸一段距離，延伸的距離應足以保證得到螺釘的正確尺寸。模具的構形使得在終止部分盡可能只做最小量的滾壓加工，以便延長模具的使用壽命。通常，沿模具的邊緣設置切除棱邊來加工螺釘的尖端。當模具的構形帶有配合形成螺紋的和形成螺釘端部的表面時，模具的C區域包括一切除或擠壓傾斜平面，該傾斜平面以很高的速度切入工件的圓柱部分。在隨后的區域中，切除斜面36、46內的傾斜角度變化，而且切除斜面連續地以較低速度與工件接觸，如圖7所示，這時擠壓出的廢料已完全形成，但還沒有與工件的圓柱部分斷開。
最終區域中，在C區域開始的尖端螺紋表面繼續在手錐尖端上充分地形成螺紋，在D區域末端手錐尖端已經完全形成。一平的表面平行于短模的基座，當相應表面抵靠支承長模時而使擠壓廢料最終脫落，而且在工件圓柱部分通過模具之間時使寬度增加。設置后錐部分38來推動擠壓廢料離開模具，切割該后切割表面，從而為擠壓廢料的掉落提供一區域，其情況如圖8所示。
參看圖2和3，定模10和動模12在模具的各自的終止部分具有特殊的構形，以便提供一種偏離中心擴大的或雙倍角結構，該結構加強了模具以高精度和重復方式除去廢料部分23的能力。如圖11所示，滾壓工件的中心線用軸線Z表示。一個模，例如一對模具中的模10有一模具升高量T10，升高量延伸到通過螺釘的滾動中心的一平面(垂直于圖11)。第二模12具有較小的模具升高量T12，此升高量延伸到與中心線Z相隔開的位置上。實現在模具表面上的這種偏離中心升高量結構，而使模具的升高量確定一個均勻間隙G。各個模10，12的模具根部螺紋距50和60在圖11和13中用虛線表示，選擇它們以實現給定螺釘的設計要求。
如圖11所示的用于9號-12號自動穿孔螺釘的有代表性的尺寸列于表1中。
表1角W 10°角X 20°角Y 10°間隙G0.003英寸LT0.016英寸LP0.160英寸R100.495英寸R120.465英寸T100.825英寸T120.795英寸R10和R12分別代表用于模10和12的根部成形尺寸。T10和T12分別代表用于模10和12的螺紋成形尺寸(模具升高量)。LT是模10和12的不對稱頂端成形部分的軸向長度。
LP是模10和12的尖端形成部分的軸向長度。相應的具有代表性的模具升高量T10和T12是這樣的，即T10＞T12。
在所介紹的實施例中，模具頂角X是初始模具角Y的兩倍。在實踐中，在模具被組裝到平模機時，偏離中心設計和專門的模具頂角配合作用，當螺釘在模具尖端區域內轉動其最后的1.5至2圈時，產生出一個恒定的相當銳利的螺釘尖端。在尖端區域表示的10°和20°角為開始螺釘尖端達到淺的螺紋深度。自然，如圖13所示，其他的角度關系也是可能的。
模10有一尖端形成表面52，該表面終結于錐形頂端形成表面54。模12有一尖端形成表面62，它終結于錐形頂端形成表面64。除了不對稱的頂端形成表面54和64外，形成表面52和62相對中心線Z大體上是對稱的。表面54確定一個由表面56和58形成的擴大的頂型腔部分，表面56和58以不同的角度W和X延伸并相交。表面58和64分別以模具頂角X和Y從一個理論上的頂點70延伸。角X大于角Y。在軸向長度LT后，表面56以相對中心線Z的一角度W延伸，W角與X角相等。角度X和長度LT的大小設計成使得兩個模10和12上的LP長度大體上相等。
如圖13所示，對于8號-9號自動穿孔螺釘的有代表性的尺寸列于表2。
表2角W 13°角X 23°角Y 13°間隙G 0.003英寸LT0.0155英寸LP0.221英寸R100.0540英寸R120.0510英寸T100.0865英寸T120.0835英寸R10和R12分別是模10和12的根部成形尺寸。T10和T12分別是模10和12各自的螺紋成形尺寸(模具升高量)。LT是模10和12的不對稱頂端成形部分的軸向長度。LP是模10和12尖端成形部分的軸向長度，再次提請注意，模10和12的模具升高量是這樣的T10＞T12。
應體會到，包括擴大的模具頂角X在內的上述方案特別適合于自動穿孔螺釘。采用所介紹的模具能提供相當有效的生產技術，并消除任何要求顧主進行的現場調整，如磨光、切槽和磨削等。這種模具特別適合于單面切除模具。通過相對螺釘移動模具中心點偏離中心，使廢料在正確預定的位置上破斷，因而實現使廢料從工件上更加穩定地斷開。
雖然為了說明而介紹了本發明的最佳實施例，但這些介紹不應看作是對本發明的限制。因為對本領域的那些熟練人員來說，在不偏離本發明的基本精神和原則的情況下可以做出各種變型、替換和適應性修改。
權利要求
1.一種用于平面螺紋型螺釘制造工藝的滾壓模具組件，包括一第一模，包括第一最終階段緊固件形成部分，該部分確定一滾動中心線，并確定一第一尖端形成表面，該形成表面相對所述中心線以第一尖端角延伸，并有第一模升高量；以及一第二模，它與第一模配合作用、通過滾壓工藝生產螺紋緊固件，所述第二模包括第二最終階段緊固件形成部分，該部分確定一第二尖端形成表面，該表面相對所述中心線以第二尖端角延伸，所述第一尖端角大于所述第二尖端角，并有第二模升高量，所述第二模升高量小于所述第一模升高量。
2.如權利要求1所述的滾壓模具組件，其中所述兩模相互配合形成一頂端形成腔，所述腔具有由通過所述中心線的平面確定的第一和第二區域，所述第一區域是由部分所述第一尖端形成表面在所述第一模上限定的，所述第二區域是由部分所述第二形成表面在第二模上限定的，所述第一區域的容積大于第二區域的容積。
3.如權利要求1所述的滾壓模具組件，其中所述第一區域由兩個軸線形成部分限定，一軸線在所述第一尖端角延伸，第二軸線則在大體上等于所述第二尖端角的第三尖端角軸向延伸。
4.如權利要求1所述的滾壓模具組件，其中所述第一尖端角大體上為第二尖端角的兩倍。
5.如權利要求1所述的滾壓模具組件，其中所述兩模配合作用形成一尖端形成腔，該腔包括大體上圍繞所述中心線對稱的第一腔部分，及大體上相對所示中心線不對稱的第二頂端部分。
6.如權利要求5所述的滾壓模具組件，其中所述頂端部分的軸向長度小于或等于第一尖端形成腔軸向長度的約10％。
7.一種用于平面螺紋型螺釘制造工藝的滾壓模具組件，包括一定模，包括一確定滾動中心線及第一尖端形成部分的第一最終階段緊固件形成部分，第一尖端形成部分具有由相對所述中心線在第一尖端角延伸的第一尖端成形表面限定的第一頂端部分；以及一動模，它與所述第一模配合作用通過滾壓工藝生產螺紋緊固件，所述第二模具有一限定第二尖端成形部分的第二最終階段成形部分，第二尖端成形部分包括由一相對所述中心線、在第二尖端成形角延伸的第二尖端成形表面限定的第二頂端部，所述第一尖端角大于第二尖端角。
8.如權利要求7所述的滾壓模具組件，其中所述第一和第二頂端部分配合作用形成一頂端腔，所述腔具有由一通過所述中心線的平面限定的第一和第二區域，所述第一區域由所述第一尖端形成表面部分地限定在所述第一模上，所述第二區域由所述第二尖端形成表面部分地限定在第二模上，所述第一區域的容積大于所述第二區域的容積。
9.如權利要求8所述的滾壓模具組件，其中所述第一區域是由大體上等于第二尖端角的第三尖端角延伸的第三表面部分地限定的。
10.如權利要求7所述的滾壓模具組件，其中所述第一尖端角大體上為第二尖端角的二倍。
11.如權利要求8所述的滾壓模具組件，其中所述第一和第二成形部分配合作用形成一環繞所述中心線軸向延伸的尖端形成腔，該腔包括大體上圍繞所述中心線對稱的第一腔部分，以及大體上相對所述中心線不對稱的第二部分。
12.如權利要求11所述的滾壓模具組件，其中所述第二部分的軸向長度小于或等于所述尖端形成腔軸向長度的約10％。
13.一種用于平面螺紋型螺釘制造工藝的滾壓模具組件，包括一第一模，包括限定一滾動中心線及具有第一模具升高量的第一最終階段緊固件形成部分，第一模具升高量延伸到通過所述中心線的平面，而且包括終結于第一錐形頂端形成部分的第一尖端形成部分，所述第一錐形頂端形成部分具有相對所述中心線以第一角度延伸的第一尖端形成表面；以及一與所述第一模配合作用通過滾壓工藝生產緊固件的第二模，所述第二模包括一第二最終階段緊固件形成部分，并具有第二模具升高量，該升高量延伸到與所述平面隔開的位置，并且第二尖端形成部分終結于第二錐形頂端形成部分中，所述第二錐形頂端形成部分具有一相對所述中心線在第二尖端角延伸的第二尖端形成表面，所述第一角大于所述第二角，而且第一模具升高量大于第二模具升高量。
14.如權利要求13所述的滾壓模具組件，其中所述第一尖端形成部分由兩軸線形成部分限定，一軸線形成部分在所述第一角度延伸，第二個則在大體上等于所述第二角度的第三角度沿軸向延伸。
15.如權利要求13所述的滾壓模具組件，其中所述第一角度大體上是所述第二角度的兩倍。
16.如權利要求1所述的滾壓模具組件，其中所述第一和第二尖端形成部分配合作用形成一尖端形成腔，該腔包括大體上圍繞所述中心線對稱的第一腔部分，以及大體上相對所述中心線不對稱的第二頂端部分。
17.如權利要求16所述的滾壓模具組件，其中所述頂端部分的軸向長度大體上小于或等于所述尖端形成腔軸向長度的10％。
18.如權利要求1所述的滾壓模具組件，其中所述第一模具有第一模尖端長度，第二模具有第二模尖端長度，所述第一和第二模尖端長度大體上相等。
全文摘要
一對用于制造自動穿孔、自動攻絲或手錐型螺釘(21)的滾絲模(10,12),采用一偏離中心的升高量和不對稱的頂端形成表面(54,56),以便加強在螺釘頂端(28)處去除廢料。
文檔編號B21H3/00GK1265613SQ98807828
公開日2000年9月6日 申請日期1998年8月6日 優先權日1997年8月8日
發明者阿瑟·E·施奈德 申請人:Pcc特制品公司