锚固件 新型自锁式锚固件的冷挤压制造方法及技术领域

技术领域：

本发明涉及一种锚固件及其冷挤压制造方法。

背景技术：

随着科技的发展，国内外新技术对锚栓的要求越来越高，必须具备安全性、抗震性、防盗性、可替代性、施工和使用的方便性。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种新型、方便、自动自锁的锚栓。为此，本发明采用如下技术方案：由锚杯、螺杆和多个螺纹楔组成，锚杯上设有多角台连接孔，所述多角台为三角形、四边形或五边形，多个螺纹楔的数量与多角台连接孔的边数相等，螺纹楔的前端外表面设有与多角台连接孔的锥面相配合的斜面，螺纹楔的内表面设有螺纹面，多个螺纹楔的前端构成插入连接孔的连接结构，多个螺纹楔的内螺纹面构成与螺杆相配合的螺纹孔。在采用上述技术方案的基础上，本发明还可以采用如下进一步的技术方案

螺纹楔的后部设有可插入弹簧的凹槽，自锁锚栓上也设有可插入凹槽的弹簧。

由多个螺纹楔块组成的弹簧。多角锥连接孔的锥面上设有导向槽，螺纹楔块的斜面上设有相应的导向棱边。锚杯外表面设有多个凸起，用于夹紧。本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述自锁锚的冷挤压制造方法。为此，本发明采用以下技术方案

锚杯、螺钉、螺纹楔的原材料均为盘绕圆料。盘绕圆料先进行球化处理，再对球化处理后的材料进行表面磷化膜处理，然后精拉定径成盘绕圆料。然后对制作锚杯的盘绕圆料进行多工位冷挤压成型；对制作螺纹楔的盘绕圆料进行多工位冷挤压成型为螺纹楔毛坯，对螺纹楔毛坯再进行攻丝、车削、切削成螺纹楔；对制作螺钉的盘绕圆料进行冷挤压，然后进行滚压成型螺钉。将精拉定径后的盘绕圆料利用多工位剪切模剪切成单个螺钉毛坯；然后利用冷挤压成型机将两端面压平，形成螺钉毛坯；将螺钉毛坯滚压成型螺钉；

锚杯的制造步骤包括：

（1.1）利用多工位剪切模将精拉、定径后的圆盘料剪切成单个锚杯毛坯；

（1.2）锚杯毛坯由机械夹钳自动送入多工位冷挤压成型机的1号模具内，经冷挤压使其底部平整并在边缘处压出倒角，形成11号毛坯；

（1.3）11号毛坯翻转180°后，由机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机2号模具内，通过冷挤压，在前端冲出定位孔，后端压平，形成12号毛坯，完成压平工序；

(1.4)、将12号毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的3号模具中，通过冷挤压，用凸模从前端向后压出沉头孔，从后端压出定位孔，镦粗锚杯形状，沉头孔底部厚度与定位孔尺寸满足步骤(1.5)通过铁屑的要求，沉头孔壁厚大于锚杯多角台连接孔大口处壁厚且小于多角台连接孔小口处壁厚，从而成型13号毛坯；

（1.5）用机械夹具将13号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具内，通入铁屑，冲过沉头孔，形成14号毛坯；

(1.6)将14号毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的5号模具内，通过冲床冷挤压出锚杯内的多边锥台连接孔形状，完成锚杯的制造，同时在锚杯外侧冲出用于夹紧的突起；

螺纹楔的制造步骤包括：

（2.1）将精拉、定径后的圆盘通过多工位剪切模剪切成一根根螺纹楔毛坯；

（2.2）将螺纹楔毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的1号模具内，经冷挤压，使其底部平整并在边缘处压出倒角，形成31号毛坯；

（2.3）31号毛坯翻转180°后，由机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机2号模具内，通过冷挤压，将后端压平，并在边缘处压出倒角，形成32号毛坯，完成压平工序；

（2.4）将32号毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的3号模具中，通过冷挤压将前端压出定位孔，缩短毛坯长度，使其前部形成为圆柱体，后部形成为圆台状，圆柱体的直径与多个螺纹楔组成的组合体的最大直径相适应，从而形成33号毛坯；

（2.5）用机械夹具将33号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具中，通过冷挤压，用模具和冲头在前端冲出定位孔，形成沉头孔和后端定位孔，沉头孔直径满足攻丝后与螺丝配合的要求，沉头孔底部厚度及定位孔尺寸满足步骤（2.6）通过铁屑的要求。将毛坯拉伸至螺纹楔的长度，挤压毛坯外锥面的斜度，使外锥面与多角锥台连接孔相适应，形成34号毛坯。

（2.6）将34号毛坯通过机械夹钳自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具中，穿入铁屑，将沉头孔冲成通孔，攻丝后通孔直径满足与螺钉相配的要求，从而形成35号毛坯；

(2.7)将35号毛坯转入攻丝、车削、切断工序，制成成品螺纹楔，其中车削时，加工出可插入弹簧的凹槽。此外，在步骤(1.6)中，还同时压出多角锥连接孔锥面上的导槽，在步骤(2.5)中，还同时压出螺纹楔斜面上的导边。本发明提供的锚栓可广泛应用于建筑安装、高空高压线路安装、深水安装、狭缝安装、道路、桥梁、厂房、护栏安装、设备安装、电梯、大坝及高层建筑梁预应力张拉锚固、体育钢丝绳预应力张拉锚固、桥梁预应力张拉锚固、核电站预应力张拉锚固等混凝土结构锚固施工。 这种新型、便捷、自动自锁锚栓安装使用方便，特别是突破了高空、深水、狭缝中螺栓紧固需要旋钮操作、操作不方便的问题。这种新型、便捷、自动自锁锚栓只需要将螺杆插入锚杯内螺纹楔块围成的螺纹孔内，即可自动自锁锚固，无需借助其他专用工具，安装施工效率高。即使用于预应力张拉施工，其安装也十分简便，解决了高空、深水、狭缝中螺栓紧固需要旋钮操作的不便，工效可提高数倍以上。这种新型、便捷、自动自锁锚栓比螺栓锚固更方便，可防盗；比膨胀螺栓锚固更方便，可抗震；比预应力螺栓锚固产品在张拉施工中更方便，并具有低回缩功能。 而且其主要零件均可采用冷挤压成型，材料金相组织致密，抗拉强度高，抗震性好，加工工艺简单，能耗低，生产效率高，成本低。这种新型、方便、自动自锁的锚，特别方便在高空、深水、窄缝等场合锚固作业。本发明的制造方法具有以下有益效果：

（1）用盘料原料替代直条、破碎料，可满足多工位冷镦连续生产的要求，减少料头、料尾的损耗。同时，经多工位冷镦一次成型后，锚杯内锥、螺纹楔外锥、内孔、端面等大面积的车床加工余量减少，使原材料损耗减少30%，从而降低成本；

（2）采用多工位冷镦连续成型生产，生产速度可达60支/分钟，日均产量1000支。生产效率比棒材生产提高7-8倍，大大减少人力、物力投入成本。同时锚固件产生塑性变形，改变其内部组织结构，提高力学性能，保证锚固件的安全性和抗震性。

图1为本发明提供的自锁锚栓连接示意图，图2为螺钉制造流程图，图3为锚杯制造流程图，图4为螺纹楔制造流程图。

具体实施例参见图1-4，本发明提供的自锁锚由锚杯1、螺杆2和多个螺纹楔3组成，锚杯1上设有多边台连接孔5，所述多边形为三角形、四边形或五边形，多个螺纹楔3的数量与多边台连接孔5的边数相等，螺纹楔的前端外表面设有与多边台连接孔5锥面相适应的斜面7，螺纹楔的内表面设有螺纹面9，多个螺纹楔的前端构成插入连接孔的连接结构，多个螺纹楔的内螺纹面构成与螺杆配合的螺纹孔6。 螺纹楔的后部设有可插入弹簧的凹槽3a，自锁锚还设有弹簧10，弹簧10卡接在凹槽内，使多个螺纹楔3组合在一起。多角锥台连接孔锥面上设有导向槽8，螺纹楔的斜面7上设有相应的导向脊7a，嵌接在导向槽8内，起导向配合作用。锚杯外表面设有多个用于卡接的凸起4，凸起4可与自锁锚的外套管卡接，固定外套管。如图1所示，螺杆2可直接从锚杯一端插入锚杯内螺纹楔围成的螺纹孔6内，无需旋入，但插入后不能从此端拔出，必须旋入。这种装配方式使用方便，满足产品性能。

参见图1-4，自锁锚栓的冷挤压制造方法如下：锚杯1、螺杆2、螺纹楔3的原材料均为圆盘，首先将圆盘进行球化处理，再将球化后的毛料进行磷化膜表面处理，再进行精拉、定径加工成圆盘；然后对制作锚杯的圆盘进行多工位冷挤压成型；对制作螺纹楔的圆盘进行多工位冷挤压成型为螺纹楔毛坯35，再对螺纹楔毛坯进行攻丝、车削、切削加工成螺纹楔3；对制作螺杆的圆盘进行冷挤压成型后再轧制成螺杆，最后将锚杯1、螺纹楔3、楔形弹簧10、螺杆2组装成一套，即为自锁锚栓。 该螺钉的制造步骤为：将精拉定径后的盘料通过多工位剪切模剪切成单个螺钉毛坯21；通过冷挤压成型机将盘料的两个端面压平，形成螺钉毛坯22；将螺钉毛坯滚压成螺钉2；

锚杯的制造步骤包括：

（1.1）圆盘经精拉、定径后，利用多工位剪切模将圆盘剪切成单个锚杯毛坯A；

(1.2)将锚杯毛坯通过机械夹钳自动送入多工位冷挤压成型机的1号模具内，通过冷挤压将其底部压平111并在边缘处压出倒角112，形成11号毛坯；

（1.3）、将11号毛坯翻转180°后，通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的2号模具内，冷挤压在前端冲出定位孔121，将后端122压平，使12号毛坯成型，完成压平工序；

(1.4)、将12号毛坯通过机械夹钳自动送入多工位冷挤压成型机的3号模具中，通过冷挤压，用冲头从前端向后压出沉头孔131，从后端压出定位孔132，镦粗锚杯形状，其高度与锚杯一致，其截面外轮廓也一致，例如为圆形截面或者为与锚杯大小相同的六边形截面，沉头孔底部133的厚度与定位孔132的尺寸满足步骤(1.5)通过铁屑的要求，且沉头孔的壁厚大于锚杯多角台连接孔5大口5a处的壁厚，小于多角台连接孔5小口5b处的壁厚，形成13号毛坯；

（1.5）将13号毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具内，铁屑穿过，沉头孔冲穿，形成通孔141，14号毛坯成型；

(1.6)将毛坯No.14通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的模具No.5中，用冲床冷挤压出锚杯I中的多边截头连接孔5，完成锚杯的制造，同时在锚杯外侧冲出夹紧用的凸起4；

螺纹楔的制造步骤包括：

（2.1）圆盘经精拉、定径后，利用多工位剪切模将圆盘剪切成单螺纹楔块毛坯B；

(2.2)将螺纹楔毛坯B通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机1号模具内，通过冷挤压将其底部311压平并在边缘处压出倒角312，形成毛坯31；

（2.3）毛坯No.31翻转180°后，由机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的2号模具内，通过冷挤压将后端321压平，并在边缘322处压出倒角，形成毛坯No.32，完成压平工序；

(2.4)将32号毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的3号模具中，通过冷挤压将前端压出定位孔332，使毛坯长度缩短，其前部形成圆柱体331，后部为截头圆锥体333，圆柱体332的直径与多个螺纹楔组成的组合体的最大直径相适应，从而成型33号毛坯；

（2.5）用机械夹具将33号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具中，通过冷挤压，用模具和冲头冲压定位孔，形成前端沉头孔341、后端定位孔342，沉头孔341直径满足攻丝后与螺杆2配合的要求，沉头孔底部343厚度及定位孔341尺寸满足步骤（2.6）通过铁屑的要求。将33号毛坯拉伸至螺纹楔3的长度，挤压毛坯外锥面344的斜度，使外锥面344与多边锥台连接孔相适应，成型为34号毛坯。

（2.6）、将毛坯No.34用机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机No.4模具内，通入铁屑，将沉头孔冲成通孔，通孔351直径与攻丝相接，与螺钉2相配，形成毛坯No.35，即螺纹楔形毛坯35；

（2.7）将35号毛坯转入攻丝、车削、切削工序，制成成品螺纹楔；其中，车削时，加工出弹簧插入用的凹槽3a。另外，在步骤（1.6）中，可同时压出多角台连接孔锥面上的导向槽8，在步骤（2.5）中，也可同时压出螺纹楔3的斜面7上的导向边7a。

权利请求

1.一种自锁锚，其特征在于：它由锚杯、螺钉和多个螺纹楔组成，所述锚杯上设有多边台连接孔，所述多边形为三角形、四边形或五边形，所述多个螺纹楔的数量与多边台连接孔的边数相等，所述螺纹楔的前端外表面设有与多边台连接孔的锥面相匹配的斜面，所述螺纹楔的内表面设有螺纹面，所述多个螺纹楔的前端构成插入连接孔的连接结构，所述多个螺纹楔的内螺纹面构成与螺钉相匹配的螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的自锁锚，其特征在于：所述螺纹楔的后方设有可插入弹簧的凹槽，自锁锚还设有卡在凹槽内使多个螺纹楔组合在一起的弹簧。

3.根据权利要求1所述的自锁锚，其特征在于：所述多角台连接孔的锥面上设有导向槽，螺纹楔的斜面上设有相应的导向边。

4.根据权利要求1所述的自锁锚，其特征在于：锚杯的外表面上设有若干用于卡扣的凸起。

5.根据权利要求1所述的自锁锚的冷挤压制造方法，其特征在于：权利要求1所述的锚杯、螺杆、螺纹楔件的原料均为盘圆原料，先进行球化处理，再对球化后的原料进行磷化表面处理、精拉、定径为盘圆料，再对制作锚杯的盘圆料进行多工位冷挤压成型；对制作螺纹楔件的盘圆料进行多工位冷挤压成型为螺纹楔件毛坯锚固件，再对螺纹楔件毛坯进行攻丝、车削、切削为螺纹楔件；对制作螺杆的盘圆料进行冷挤压，再进行轧制，制成螺杆。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述螺钉的制造步骤为：将精拉定型后的盘圆料用多工位剪切模剪切成单个螺钉毛坯；再用冷挤压成型机将两端面修平、成型为螺钉毛坯；将螺钉毛坯滚压出螺纹后制成螺钉；锚杯的制造步骤为：(1.1)将精拉定型后的盘圆料用多工位剪切模剪切成单个锚杯毛坯；(1.2)将锚杯毛坯通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的1号模具中，冷挤压，将其底部修平并在边缘处压出倒角，形成11号毛坯； (1.3)将11号毛坯翻转180°后，通过机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的2号模具中，通过冷挤压在前端冲出定位孔，后端压平，形成12号毛坯，完成压平工序；(1.4)用机械夹具自动送入12号毛坯到多工位冷挤压成型机的3号模具中，通过冷挤压，用冲头从前端向后压出沉头孔，在后端压出定位孔，镦粗锚杯形状，沉头孔底部厚度及定位孔尺寸满足步骤(1.5)过铁屑的要求。 沉头孔的壁厚大于锚杯多角锥连接孔大口处的壁厚、小于多角锥连接孔小口处的壁厚，从而形成13号毛坯； (1.5)利用机械夹具将13号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具中，送出铁屑，通过沉头孔冲压，形成14号毛坯； (1.6)利用机械夹具将14号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的5号模具中，通过冷挤压，利用冲头将锚杯中多角锥连接孔的形状压出，完成锚杯的制作，同时在锚杯外侧冲压出用于夹紧的凸起； 螺纹楔的制作步骤为：(2.1)利用多工位剪切模将精拉定径后的盘形圆料剪切成单根螺纹楔毛坯；(2.2)利用机械夹具将螺纹楔毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的1号模具中，冷挤压将螺纹楔毛坯底部压平并在边缘压出倒角，形成31号毛坯；(2.3)将31号毛坯翻转180°后，利用机械夹具自动送入多工位冷挤压成型机的2号模具中，冷挤压将后端压平并在边缘压出倒角，形成32号毛坯，完成压平工序；(2.4)利用机械夹具将32号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的3号模具中。 通过冷挤压在毛坯前端压出定位孔，并缩短毛坯长度，前部形成圆柱体，后部形成圆台体，圆柱体直径与多个螺纹楔块组合的最大直径配合，形成33号毛坯；（2.5）用机械夹具将33号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具中，通过冷挤压，用模具和冲头在前端冲出定位孔，在后端形成沉头孔和定位孔，沉头孔直径满足攻丝后与螺丝配合的要求，沉头孔底部厚度及定位孔尺寸满足步骤（2.6）中过铁屑的要求。 将毛坯拉长至螺纹楔的长度，挤压毛坯外锥面的斜度，使外锥面与多角台座连接孔相配合，制成34号毛坯；(2.6)用机械夹具将34号毛坯自动送入多工位冷挤压成型机的4号模具中，清除铁屑，将沉头孔冲成通孔，攻丝后通孔直径满足与螺钉匹配的要求，制成35号毛坯；(2.7)将35号毛坯转入攻丝、车削、切削工序，制成成品螺纹楔；其中，车削时加工出可插入弹簧的凹槽。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在步骤（1.6）中，在多边锥台连接孔的锥面上也压出导向槽，在步骤（2.5）中，在螺纹楔的斜面上也压出导向边。

全文摘要

本发明提供了一种新型、方便、自动自锁的锚栓及其制造方法。自锁锚栓由锚杯、螺杆和多个螺纹楔组成，锚杯上设有多角台连接孔，螺纹楔的前端外表面设有与多角台连接孔锥面相配的斜面，螺纹楔的内表面设有螺纹面，多个螺纹楔的前端构成插入连接孔的连接结构，多个螺纹楔的内螺纹面构成与螺杆相配的螺纹孔。本发明提供的锚栓安装使用方便，具有自锁、抗震等功能，采用本发明制造方法制造的锚栓产量高、成本低、力学性能好。

文件编号E04C5/

公开日期 2013 年 5 月 1 日 申请日期 2012 年 12 月 30 日 优先权日期 2012 年 12 月 30 日

发明人：张金清、谢长琪、苗红莲 申请人：宁波安拓实业有限公司