模內攻牙技術在沖壓自動化生產中的應用

文/黃劍輝·東莞市森川機械工具有限公司

模內攻牙技術在沖壓自動化生產中的應用

文/黃劍輝·東莞市森川機械工具有限公司

黃劍輝，森川公司總經理，2002年主持完成國內第一臺模內攻牙機的研發工作，填補了國內模內攻牙技術的空白。并帶領團隊開發出水平、斜攻、可調、可變行程等各類模內攻牙新專用技術，擁有17個專利、5個專有技術。

隨著勞動力成本上漲，勞動密集型企業的“人口紅利”正在逐年縮減，向機械化和自動化要“技術紅利”已成為一方經濟發展的關鍵。

目前國內沖壓行業對需加工成形螺紋的五金件，多數生產廠家還停留在單沖或連續沖壓產品后，再進行二次工序如人工、自動攻牙機攻牙等浪費資源的傳統加工工藝上。而模內攻牙技術能夠配合沖床設備的自動化生產，實現沖壓與攻牙一體化生產。無論是減員、增效還是提質，模內攻牙技術給五金生產企業帶來的改變都是巨大的。圖1所示是模內攻牙機的工作原理。

圖1 模內攻牙機的工作原理圖

傳統攻牙與模內攻牙兩種生產方式的對比

傳統攻牙生產方式

傳統攻牙生產方式一般以單沖或自動化沖壓成形工序、搬運工序、人工攻牙或自動攻牙工序加工完成，造成生產成本高、效率低、品質一致性得不到保障。其成本包括：沖壓加工成本、搬運成本和攻牙成本。

模內攻牙生產方式

模內攻牙生產方式由沖壓“成形+攻牙”一體化自動化完成，其生產速度快、效率高、螺紋品質穩定。其成本包括：沖壓加工成本、模內攻牙機投資，而模內攻牙機屬一次投資成本。

加工成本數據對比

傳統攻牙與模內攻牙兩種生產方式的成本對比見表1。

表1 生產成本對比

模內攻牙技術概述

一般來說，塑性好的材料，如低碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、黃銅板、紫銅板等都可采用這種方法加工螺紋。

模內攻牙技術采用的絲錐類別為無屑擠壓絲錐，如圖2所示。擠壓絲錐是利用金屬塑性變形原理來加工內螺紋的一種新型螺紋刀具，無切削刃和容屑槽，但有一條或多條潤滑油槽，絲錐的外形呈多菱形，是一種無屑加工工藝。用擠壓絲錐擠出的螺紋表面光潔度高，螺紋的金屬纖維不斷裂，并在表面形成一層冷硬層，可提高螺紋的強度和耐磨性。它從根本上解決了攻絲的排屑困難問題，因無屑排出，更有利于螺紋的裝配。攻絲時不需要切削金屬，而是通過金屬塑性流動形成螺紋，因此其直徑要比螺紋小徑大，擠壓成形的螺紋牙形呈U形。

圖2 擠壓絲錐

模內攻牙技術的特點

模內攻牙技術的特點是：

⑴絲錐更換快速，只需1min就可以完成。

⑵安裝分固定式、浮動式和懸掛式三種方式（圖3），可根據客戶要求隨意準確定位安裝。

⑶根據產品要求特性，可以成形左旋或右旋螺紋。

⑷六點同心的筒夾技術，保證了螺紋成形的高精度。

⑸采用雙保險的模內攻牙保護裝置，使沖壓攻牙安全快速。

⑹配置與沖床同期信號的絲錐霧化冷卻潤滑系統WD-10，省油，冷卻效果好。

⑺攻牙速度快，每分鐘可達120孔，效率高。

⑻通過更換不同規格的導程組件，在同一臺機身上可以成形不同的螺紋尺寸。

圖3 安裝方式

⑼機型精巧，不占模具空間，不影響制模成本，彈性安裝設計。

⑽循環密閉式潤滑，操作保養方便。

⑾有單孔式、多孔式、水平式、組合式、伺服驅動式系列機型，可滿足各種應用條件。

效果影響因素

如果不考慮產品工藝等因素，影響模內攻牙效果的主要因素為：攻牙速度、絲錐壽命、模具設計與安裝、攻牙油的選擇。

⑴攻牙速度。一般影響模內攻牙速度的因素有以下6個：螺紋底孔、攻牙深度、送料角度、產品材質、絲錐品質、冷卻效果。

⑵絲錐壽命。影響絲錐壽命的因素主要有以下9個：螺紋底孔、螺紋深度、攻牙速度、產品材質、送料精度、絲錐品質、冷卻效果、正確安裝、國家標準。

⑶模具設計與安裝。模內攻牙技術的導入前提是模具必須有安裝空間。這就要求所有導入此技術的廠家在改變生產工藝的同時，也要對現有模具進行變革。新開發連續五金模具在設計時模芯分為兩段留安裝空間，原模具有設計預留維修空步的工序位置改裝或多工序模具有設計預留工位均可導入安裝模內攻牙機技術。

⑷攻牙油的選擇。生產中要根據材料選擇合適的攻牙油。另外，在加工深孔時我們可適當增加擠壓絲錐上的潤滑油槽數，以利于潤滑。

模內攻牙技術在刨刀片生產中的實例應用

國內刨刀片企業的生產工藝以前只停留在人工結合半自動的加工狀態。其傳統的加工方式，繁多的工藝消耗了大量的資源和利潤空間，生產進度慢，品質不穩定。針對這種現狀，很多企業開始了技術變革的步伐并取得優越的成效。

圖4為原來刨刀片產品加工的成品圖片，產品料厚3.8mm，材質Q235。其加工工序多，工藝復雜。而采用模內攻牙技術自動化沖壓整合系統，只需要2道沖壓生產工序就能完成該產品的加工。模內攻牙自動化沖壓系統采用卷料進行粗坯連續沖壓落料后，用機器人焊接機進行粗坯焊接刀片成產品預料；預料經自動化生產線（沖壓+模內攻牙）加工完成成品生產。

圖4 原刨刀片產品加工的成品圖片

采用新工藝后，產品在沖壓加工后其長度尺寸的變化量小于0.2mm，側彎（鑲鋼棱邊）的彎曲量小于0.1mm（沖壓前后的變化量），平面彎曲小于0.2mm，各孔的沖裁斷面最小保證材料厚度的1/3為光面，2/3為斷面，無撕裂、粘料等外觀缺陷，沖壓塌角高度小于0.3mm，同時螺紋加工后絲牙飽滿，無平牙、亂牙等情況出現。其正常量產后達到6000 件/8小時以上，遠遠高于老工藝的1500件/8小時。生產效率大幅提升，生產成本和資源損耗得到很好的控制，進一步提升企業的產品競爭力。圖5為新工藝生產出來的成品。

圖5 新工藝生產出來的成品圖片

通過新舊工藝的實測對比和生產回訪報告，無論產品外觀、尺寸精度、生產效率、穩定性、車間生產環境還是設備維護工作均達到一個新的技術層面。

結束語

模內攻牙機作為一門技術導入到五金沖壓行業，它與沖床、送料系統、模具、擠壓絲錐、攻牙冷卻媒介等均有一定程度的配合關系。模內攻牙作為一門新的五金沖壓件螺紋加工技術，經過這么多年實際應用的驗證，已快速進入市場成為自動化加工設備行列的一份子。