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1、1,紧固件冷成型工艺知识讲义,编写人：,2,目 录 一、冷成型基础知识 （一）冷成型工艺特点 （二）基本概念 （三）变形程度及镦锻比 （四）冷镦工艺中力的计算 （五）冷镦工艺主要模具介绍 二、紧固件金属材料知识 （一）钢的分类及表示方法 （二）我公司常用金属材料 （三）冷成型工艺对材料的要求 （四）化学成分对产品性能的影响 三、冷成型工艺使用的主要设备及特点,四、我公司紧固件产品典型工艺介绍 （一）六角头螺栓成型工艺 （二）六角发蓝面螺栓成型工艺 （三）十字槽发蓝螺栓成型工艺 （四）内六角圆柱头螺栓成型工艺 （五）异型件成型工艺 （六）六角双头螺栓成工艺 五、常用模具材料及性能,3,六、冷成型
2、易出现的质量问题及解决措施 七、紧固件螺纹知识 （一）基本术语 （二）螺纹的常用配合等级 （三）螺纹标记方法 （四）螺纹加工 （五）螺纹质量要求 （六）影响搓丝板（滚丝轮）寿命的因素 （七）螺纹检测 八、公差与配合及形位公差知识 九、表面粗糙度符号及意义 十、机械识图知识 十一、产品知识 （一）图线的意义 （一）公司产品类别 （二）视图 （二）产品性能等级 （三）剖视图 十二、热处理知识 （四）三视图举例 十三、表面处理知识,4,一、冷成型基础知识,（一）冷成型工艺特点 1.产品机械性能好.保持了金属纤维组织的完整性； 2.产品表面粗糙度好，一般表面粗糙度可达Ra3.2Ra1.6； 3.生产效
3、率高，冷镦机生产效率80-250件/分钟。 4.材料利用率高，一般材料利用率可达85%-95%； 5.减轻了工人的劳动强度低； 6.可以加工较复杂的零件。 （二）基本概念 1、冷镦：金属在常温下，借助模具进行镦锻完成金属塑性变形，达到规定的几何形状、尺寸及质量要求的工艺方法。 2、正挤压：坯件在变形中，金属沿着凹模内壁流动，其流动方向与冲模运动方向一致。如螺栓粗杆缩径即为正挤压。,5,3、反挤压：坯件在变形中，金属沿着凹模内壁流动，其流动方向与冲模运动方向相反。如内六角圆柱头螺栓，头部冲孔，为反挤压。,正挤压,反挤压,6,3、复合挤压：坯件在变形中，金属沿着凹模内壁流动，一部分流动方向与冲模运
4、动方向一致，一部分流动方向与冲模运动方向相反，即既有正挤压又有反挤压。如内六角圆柱头螺栓，在同一工位头部冲孔、杆部缩径，即为复合挤压。 4、体积不变原理：金属变形前的体积等于变形后的体积。 5、最小阻力定律：金属的每个质点在变形过程中， 是沿着最小阻力方向移动。,复合挤压,7,6、镦粗：是使毛坯长度缩短，同时又 使其截面积增大的一种压力加工方法。 7、缩径:是使毛坯在施加端面力的作 用小，减小其截面积的一种压力加工 方法。 8、切边：去除产品头部多余金属或使产 品得到所需的几何形状的加工方法。 9、冷镦工艺基本工序：切料头部预镦终镦切边 10、镦锻工艺基本方法：冷镦、温镦（温度600-800）
5、、热镦（温度1000-1200 ） 11、冷作硬化：金属在常温下的塑性变形过程中，随着变形程度的增加，其变形抗力也不断增高，使强度和硬度提高，而塑性则下降，这种现象，叫冷作硬化。,镦粗,8,（三）变形程度及镦锻比,冷镦的变形程度：是指坯料镦锻部分的原始高度和镦锻后的高度之差与原始高度的比值，或者坯料镦锻后截面积的增加量与镦锻后截面积的比值。包含着镦粗与挤压两方面的变形。镦粗时轴向变形程度用镦粗率表示，挤压时的径向变形程度用断面收缩率表示。 （一）镦粗率的计算 镦粗率=（ho-H）/ho x100% ho镦粗前毛坯原始高度， H镦粗后工件高度 或镦粗率=（D do ）/ D x100%,2,2,
6、2,9,冷镦的变形程度越大，变形抗力也越大，当变形程度超过金属材料本身的最大允许变形程度，在零件的边缘就会产生开裂。 （二）断面收缩率的计算 正挤压断面收缩率=（Fo-F1）/Fo x 100% Fo毛坯的截面积，F1工件的截面积， 或正挤压断面收缩率=（D d ）/D x100% 开式挤压断面收缩率最大为30-35% 封闭式挤压断面收缩率最大为70-75%,2,2,2,10,2、反挤压变形量 变形量=F1/Fo x 100% Fo毛坯的截面积， F1挤出孔的截面积 或变形量=d /D x 100% 反挤压变最小形量为20-25% 反挤压变最大形量为70-75% 挤孔的最大深度为2-3孔径 3
7、.影响冷镦的变形程度的因素：a、线材直径及表面质量；b、润滑状态；c、线材的塑性及硬度；d、成型零件的几何形状及尺寸精度；e、模具质量。,2,2,11,（二）镦锻比的计算 1、镦锻比（长径比）： 就是毛坯变形部分的长度（ho） 与其直径（do）的比值。=ho/do 当长径比过大（3.5），在镦锻时 毛坯会产生失稳，开始出现纵向弯曲 折叠，变形后出现头部偏心。,12,2、镦锻次数的确定 a、当ho/do2.5时，镦锻1次； b、当2.5 ho/do4.5时，镦锻2次； c、当4.5 ho/do6.5时，镦锻3次；,13,（四）、冷镦工艺中力的计算,1、镦锻力的计算,14,15,16,17,2、剪
8、切力的计算,18,19,3、缩径力的计算,20,3、顶出力的计算,21,（五）冷镦工艺主要模具介绍,1、送料滚轮设计：,22,2、切料模,2、切料模,模套材料SKD61，HRC43-48,23,3、切料刀,如图：,24,切料刀样式,25,4、初冲模,初冲模设计原则：尽可能得到大的变形比，避免金属纤维纵向弯曲，从而得到优良零件。 初冲模口门尺寸一般取dk=1.25-1.4的线材直径。底径d=do线材最大值。一般初冲模结构分为固定式、浮动式，如图,26,27,5、光冲模,光冲模设计主要是按产品的头型尺寸进行。结构型式如图：,28,29,30,6、切边模,切边模设计主要是按产品的头型尺寸进行。结构型
9、式如图：,切边模材料为SKH-9、 SKH-59、M42、M2；硬度HRC61-65,31,7、减径模,结构型式如图：,减径模春保钨钢KG5硬度HRA88.3，模套SKD61硬度HRC45-48,32,8、模具装配结构,33,二、紧固件金属材料知识,（一）钢的分类及表示方法： 钢是一种合金，其主要成份为铁元素，另外还有锰、铬、钼、 镍 、铜 等金属元素及碳、硅、磷、硫等非金属元素。其中碳是最重要的，它决定铁是否具有延展性，是否易熔化。 一般通称碳 、硅、 锰、 磷、硫 为钢铁五大元素。,34,钢的表示方法,1、低碳钢：目前常用的有JIS日标SWRCH6A、SWRCH8A、SWRCH10A、SW
10、RCH22A；SAE美标1008、1010、1018、1022 ；国标ML10、ML15、ML20 。,平均含碳量0.22%,35,2、中碳钢：常用的JIS日标SWRCH35K、SWRCH40K、SWRCH45K 、 SAE美标1035 、 1040 、1045、GB国标ML35、ML40、ML45。,36,3、合金钢：常用的有JIS日标SWRCH18A、SWRCH22A、SCR440 SCM435、SCM440 ；SAE美标10B21、10B33、10B38、 4135、4140 、4144；GB国标ML20MnTiB、ML40Cr、ML42CrMoA、ML35CrMoA。表示方法如：,37
11、,美标,国标,38,（二）常用金属材料,39,（三）冷成型工艺对材料的要求,1.表面质量：表面应光滑、不得有拉毛、划痕、氧化皮、麻点、磷化膜细密、牢固、均匀。 2.硬度：低碳钢180HB，中低碳钢200 HB ，生产槽形产品硬度160HB 3.冷顶锻：1/2 4.金相组织：为珠状珠光体 46级 5.化学成分:符合标准要求; 6.脱碳层：总脱碳层不大于1.0%，直径小于7mm，总脱碳层不大于0.1mm。 7.尺寸:符合工艺要求,40,（四）化学成分对产品性能的影响,1、碳（C）：提高钢件强度，尤其是其热处理性能，但随着含碳量的增加，塑性和韧性下降，硬度、变形抗力增加，并会影响到钢件的冷镦性能及焊
12、接性能。 2、锰（Mn）：提高钢件强度，并在一定程度上提高可淬性。即在淬火时增加了淬硬渗入的强度，锰还能改进表面质量，但是太多的锰对延展性和可焊性不利。 3、镍（Ni）：提高钢件强度，改善低温下的韧性，提高耐大气腐蚀能力，并可保证稳定的热处理效果，减小氢脆的作用。 4、铬（Cr）：能提高可淬性，改善耐磨性，提高耐腐蚀能力，并有利于高温下保持强度。 5、钼（Mo）：能帮助控制可淬性，降低钢对回火脆性的敏感性，对提高高温下的抗拉强度有很大影响。,41,6、硼（B）：能提高可淬性，并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应。 7、矾（V）：细化奥氏体晶粒，改善韧性。 8、硅（Si）：保证钢件的强度，适
13、当的含量可以改善钢件塑性和韧性。 9、含硫量：它在钢中与铁、锰化合形成硫化物，使钢出现热脆性。同时促使带状组织的产生而使变形抗力增加，塑性下降，一般要求钢材的含硫量在0.06以下。 10、含磷量：磷易溶于钢中的铁素体，显著地降低塑性，提高其强度及硬度，使变形抗力增加，当含磷量超过0.1时影响更为显著。磷还促使钢材产生强烈的冷作硬化。一般应在0.06以下。,42,三、冷成型工艺使用的主要设备及特点,一模两冲冷镦机：主要用于头部变形量小，简单产品，成本低，生产效率高。如：铆钉、销轴、沉头螺钉、槽形螺钉。 两模三冲冷镦机：主要用于头部变形量较大，杆部较短，多台阶异型件。 三模三冲冷镦机：主要用于六角
14、头螺栓、圆柱头内六角螺栓、较简单的产品。 两模四冲冷镦机：主要用于头部变形量较大，杆部较短，多台阶异型件。 四模四冲冷镦机:主要用于头部变形量较大，较复杂的产品，如六角（十二角）发蓝面螺栓等。 五模五冲冷镦机：主要用于头部变形量较大，较复杂的异型件产品。 六模六冲冷镦机：主要用于头部变形量较大，较复杂的异型管件产品。,43,四、我公司紧固件产品典型工艺介绍,（一）六角头螺栓成型工艺 1、四模四冲：下料头部预成型 光冲成型及下模倒角杆部缩径切六角搓螺纹,44,2、三模三冲：下料头部预成型 光冲成型及下模缩径倒角切六角搓螺纹,45,（二）六角发蓝面螺栓成型工艺,1、挤切工艺： 下料头部预成型 光冲
15、成型及下模倒角挤切六角发蓝面切飞边搓螺纹,46,2、缩挤工艺： 下料头部预成型 光冲外接圆成型缩挤六角头镦挤六角头发蓝面搓螺纹,47,（三）十字槽发蓝螺栓成型工艺,下料头部预成型 光冲成型搓丝,48,（四）内六角圆柱头螺栓成型工艺,下料头部预成型头部成型冲内六角孔/杆部缩径,49,（五）异型件成型工艺,下料杆部封闭挤压缩径杆部镦台阶光冲成型(,50,（六）六角双头螺栓成工艺,下料头部预成型头部成型切六角头,51,五、常用模具材料及性能,（一）合金钢材料,52,53,（二）钨钢材料,54,六、冷成型易出现的质量问题及原因、解决措施,55,56,七、紧固件螺纹知识,（一）普通螺纹基本术语 1、螺纹
16、：在圆柱表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起和沟槽。 2、外螺纹：在圆柱外表面上所形成的螺纹。 3、内螺纹：在圆柱内表面上所形成的螺纹。 4、螺纹牙型：在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。 5、牙底：在螺纹沟槽的底部连接相邻两个侧面的那部分螺纹表面。 6、牙型角：在螺纹牙型上，相邻两牙侧面间的夹角。 7、公称直径：代表螺纹尺寸的直径，指螺纹大径的基本尺寸。 8、螺纹中径：一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。,57,9、螺距：为相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 10、螺纹大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。 11、螺纹小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。,58,（二）螺纹的常用配合精度等级,普通螺纹：内螺纹：5H、6H、7H；外螺纹：4h、6g、6h 日标螺纹精度分为
