模内攻牙技术在冲压自动化生产中的应用

文/黄剑辉·东莞市森川机械工具有限公司

模内攻牙技术在冲压自动化生产中的应用

文/黄剑辉·东莞市森川机械工具有限公司

黄剑辉，森川公司总经理，2002年主持完成国内第一台模内攻牙机的研发工作，填补了国内模内攻牙技术的空白。并带领团队开发出水平、斜攻、可调、可变行程等各类模内攻牙新专用技术，拥有17个专利、5个专有技术。

随着劳动力成本上涨，劳动密集型企业的“人口红利”正在逐年缩减，向机械化和自动化要“技术红利”已成为一方经济发展的关键。

目前国内冲压行业对需加工成形螺纹的五金件，多数生产厂家还停留在单冲或连续冲压产品后，再进行二次工序如人工、自动攻牙机攻牙等浪费资源的传统加工工艺上。而模内攻牙技术能够配合冲床设备的自动化生产，实现冲压与攻牙一体化生产。无论是减员、增效还是提质，模内攻牙技术给五金生产企业带来的改变都是巨大的。图1所示是模内攻牙机的工作原理。

图1 模内攻牙机的工作原理图

传统攻牙与模内攻牙两种生产方式的对比

传统攻牙生产方式

传统攻牙生产方式一般以单冲或自动化冲压成形工序、搬运工序、人工攻牙或自动攻牙工序加工完成，造成生产成本高、效率低、品质一致性得不到保障。其成本包括：冲压加工成本、搬运成本和攻牙成本。

模内攻牙生产方式

模内攻牙生产方式由冲压“成形+攻牙”一体化自动化完成，其生产速度快、效率高、螺纹品质稳定。其成本包括：冲压加工成本、模内攻牙机投资，而模内攻牙机属一次投资成本。

加工成本数据对比

传统攻牙与模内攻牙两种生产方式的成本对比见表1。

表1 生产成本对比

模内攻牙技术概述

一般来说，塑性好的材料，如低碳钢、不锈钢、铝及铝合金、黄铜板、紫铜板等都可采用这种方法加工螺纹。

模内攻牙技术采用的丝锥类别为无屑挤压丝锥，如图2所示。挤压丝锥是利用金属塑性变形原理来加工内螺纹的一种新型螺纹刀具，无切削刃和容屑槽，但有一条或多条润滑油槽，丝锥的外形呈多菱形，是一种无屑加工工艺。用挤压丝锥挤出的螺纹表面光洁度高，螺纹的金属纤维不断裂，并在表面形成一层冷硬层，可提高螺纹的强度和耐磨性。它从根本上解决了攻丝的排屑困难问题，因无屑排出，更有利于螺纹的装配。攻丝时不需要切削金属，而是通过金属塑性流动形成螺纹，因此其直径要比螺纹小径大，挤压成形的螺纹牙形呈U形。

图2 挤压丝锥

模内攻牙技术的特点

模内攻牙技术的特点是：

⑴丝锥更换快速，只需1min就可以完成。

⑵安装分固定式、浮动式和悬挂式三种方式（图3），可根据客户要求随意准确定位安装。

⑶根据产品要求特性，可以成形左旋或右旋螺纹。

⑷六点同心的筒夹技术，保证了螺纹成形的高精度。

⑸采用双保险的模内攻牙保护装置，使冲压攻牙安全快速。

⑹配置与冲床同期信号的丝锥雾化冷却润滑系统WD-10，省油，冷却效果好。

⑺攻牙速度快，每分钟可达120孔，效率高。

⑻通过更换不同规格的导程组件，在同一台机身上可以成形不同的螺纹尺寸。

图3 安装方式

⑼机型精巧，不占模具空间，不影响制模成本，弹性安装设计。

⑽循环密闭式润滑，操作保养方便。

⑾有单孔式、多孔式、水平式、组合式、伺服驱动式系列机型，可满足各种应用条件。

效果影响因素

如果不考虑产品工艺等因素，影响模内攻牙效果的主要因素为：攻牙速度、丝锥寿命、模具设计与安装、攻牙油的选择。

⑴攻牙速度。一般影响模内攻牙速度的因素有以下6个：螺纹底孔、攻牙深度、送料角度、产品材质、丝锥品质、冷却效果。

⑵丝锥寿命。影响丝锥寿命的因素主要有以下9个：螺纹底孔、螺纹深度、攻牙速度、产品材质、送料精度、丝锥品质、冷却效果、正确安装、国家标准。

⑶模具设计与安装。模内攻牙技术的导入前提是模具必须有安装空间。这就要求所有导入此技术的厂家在改变生产工艺的同时，也要对现有模具进行变革。新开发连续五金模具在设计时模芯分为两段留安装空间，原模具有设计预留维修空步的工序位置改装或多工序模具有设计预留工位均可导入安装模内攻牙机技术。

⑷攻牙油的选择。生产中要根据材料选择合适的攻牙油。另外，在加工深孔时我们可适当增加挤压丝锥上的润滑油槽数，以利于润滑。

模内攻牙技术在刨刀片生产中的实例应用

国内刨刀片企业的生产工艺以前只停留在人工结合半自动的加工状态。其传统的加工方式，繁多的工艺消耗了大量的资源和利润空间，生产进度慢，品质不稳定。针对这种现状，很多企业开始了技术变革的步伐并取得优越的成效。

图4为原来刨刀片产品加工的成品图片，产品料厚3.8mm，材质Q235。其加工工序多，工艺复杂。而采用模内攻牙技术自动化冲压整合系统，只需要2道冲压生产工序就能完成该产品的加工。模内攻牙自动化冲压系统采用卷料进行粗坯连续冲压落料后，用机器人焊接机进行粗坯焊接刀片成产品预料；预料经自动化生产线（冲压+模内攻牙）加工完成成品生产。

图4 原刨刀片产品加工的成品图片

采用新工艺后，产品在冲压加工后其长度尺寸的变化量小于0.2mm，侧弯（镶钢棱边）的弯曲量小于0.1mm（冲压前后的变化量），平面弯曲小于0.2mm，各孔的冲裁断面最小保证材料厚度的1/3为光面，2/3为断面，无撕裂、粘料等外观缺陷，冲压塌角高度小于0.3mm，同时螺纹加工后丝牙饱满，无平牙、乱牙等情况出现。其正常量产后达到6000 件/8小时以上，远远高于老工艺的1500件/8小时。生产效率大幅提升，生产成本和资源损耗得到很好的控制，进一步提升企业的产品竞争力。图5为新工艺生产出来的成品。

图5 新工艺生产出来的成品图片

通过新旧工艺的实测对比和生产回访报告，无论产品外观、尺寸精度、生产效率、稳定性、车间生产环境还是设备维护工作均达到一个新的技术层面。

结束语

模内攻牙机作为一门技术导入到五金冲压行业，它与冲床、送料系统、模具、挤压丝锥、攻牙冷却媒介等均有一定程度的配合关系。模内攻牙作为一门新的五金冲压件螺纹加工技术，经过这么多年实际应用的验证，已快速进入市场成为自动化加工设备行列的一份子。