浅谈高强度螺栓加工工艺

浅谈高强度螺栓加工工艺

刘伟底盘零件厂

摘要

本文所阐述高强度螺栓加工用设备均为普通机床，加工工艺主要指传统典型加工工艺。文章中着重介绍高强度螺栓机械加工工艺，对高强度螺栓的热处理工艺和表面处理工艺只做简要描述。又介绍了在高强度螺栓加工过程中未来的发展方向。

关键词：高强度螺栓、机械加工工艺、未来工艺过程

Abstract

The processing equipments of High-intensity Bolts in this article are general machine tools, technology mainly referring to typical traditional technology. Article highlights High-intensity Bolts machining, heat treatment technology and the surface treatment High-intensity Bolts crafts itself a brief description.

Key words: High-intensity Bolts、machining、technology processes in the future

浅谈高强度螺栓加工工艺

螺栓类零件是一种重要标准件，用做连接紧固件，在各领域的应用相当广泛,根据其机械和物理性能的不同，分成10种类别，其中机械性能等级大于等于8.8级的螺栓，我们通常称其为高强度螺栓。

一、高强度螺栓主要结构及作用

高强度螺栓种类较多，形状也不尽相同，外部尺寸更是千变万化，但整体上其主要结构和整体外部形状具有一定的相似性。根据这些相似性，我们将其分成三个主要部分：头部、杆部和螺纹部分。如下简图所示：

下面我们简要介绍一下各部分的作用极其重点要素：

1. 头部头部主要作用是在螺母与螺栓配合时施加一个反向力矩，保证螺母有足够拧紧力矩。形式种类较多，主要有方头、半圆头、六角头等形式。另外，一些非标准件高强度螺栓头部形式由设计者根据装配需要特别设计。

2. 杆部杆部主要起导向作用，特别是导径螺栓，装配后承受一定的径向剪切力，要求与孔小间隙配合，对杆部外圆精度和粗糙度要求严格。一些装配后只承受轴向拉伸力的螺栓对杆部要求不是很严格，外圆尺寸公差较大。对高强度螺栓来说，杆部与头部接触部位要求一定圆角，避免承受较大拉力时该部位断裂，同时避免热处理冷却时产生裂纹，是加工重点注意要素。

3. 螺纹部分螺纹部分是螺栓最主要部分，主要起连接紧固作用。可以分成有效螺纹部分，收尾部分（退刀部分）和螺纹末端三部分；螺纹三个主要要素：螺距、牙形半角和螺距，直接影响螺纹配合精度，也是加工重点注意要素。

二、高强度螺栓工艺分析

高强度螺栓机械加工一般不需要精度极高的专用机床，在普通设备上即可完成加工。根据其三个主要部分，我们将其加工工艺分成三部分：头部的加工、杆部加工和螺纹加工。每一部分的加工工艺又因其尺寸形状及技术要求的不同分成若干种类，采用不同的加工方法；虽然我们将其分成了三部分，但三部分的加工是相辅相成的，相互关联的，可能共存于同一工序，也可能共存于同一工步。

1. 头部的加工

⑴毛坯

毛坯形式：螺栓头部形状直接决定产品毛坯形式。一般来说，方头螺栓毛坯可选用冷拉方钢，六角头螺栓毛坯可选用冷拉六角钢，半圆头螺栓毛坯应选用锻件毛坯；头

部形状特别设计的螺栓应根据具体形状具体分析选用毛坯，为避免增加头部加工工序，在技术要求允许的情况下建议选用锻件毛坯；头部最大被包容尺寸和杆部外圆尺寸相差较大或者整体长度尺寸较大的，为减少材料浪费和减少加工工时，建议选用锻件毛坯。

毛坯预留加工余量：对于型钢类毛坯来说，预留加工余量主要指长度方向。一般

≥93%），如果单情况下长度方向预留4mm余量即可，同时保证下料利用率（尽量保证K

1

件毛坯长度较小，可以考虑一坯料制多件零件，这时单件预留加工余量=机械加工切断刀宽度+1mm。

对于锻件毛坯来说，在技术要求允许的前提下头部形状最好直接锻打成型，头部内端面预留1.5mm余量。杆部外圆单边预留加工1.5mm余量，对于杆部细长的螺栓为避免热处理时变形较大，可以预留2mm余量，或者直接毛坯调质到要求硬度，但硬度不易过高，一般HRC32以下。锻件毛坯技术要求中规定表面缺陷层、头部与杆部同轴度要求，具体数值视产品要求而定，一般数值不大于0.3mm。锻后如无特殊要求，锻件应正火处理，降低硬度，适应后续机械加工。

⑵头部成形加工

头部尺寸主要包括头部宽度尺寸、外被包容尺寸、内外端面倒角，在普通车床上加工即可完成。一些高强度螺栓内端面与杆部中心线有端面跳动和垂直度要求，一般0.04～0.10mm之间，这时粗加工时头部宽度一般预留0.2mm的加工余量，精加工杆部外圆时选用精度较高机床依靠机床本身精度来保证头部内端面形位公差的要求。为保证高强度螺栓抗拉强度，内端面处要求倒角R，数值一般R1±0.2。

2.杆部加工

杆部的加工主要是外圆表面加工，车削和磨削是其主要加工方法。

⑴车削外圆

当螺栓杆部外圆尺寸精度和表面粗糙度要求不高时车削可以获得外圆的最终尺寸和精度，一般粗车精度可达IT12～IT11，表面粗糙度Ra值约为50～12.5um，一般采用较大的切深，较大的进给量以及较低的切削速度；半精车精度可达IT10～IT9，表面粗糙度Ra值约为6.3～3.2um，切深和进给量较粗车小。车削外圆时螺栓头部为夹紧部位，头部宽度较小，需要另一端面以中心孔辅助夹紧定位。这就需要车削外圆表面前钻端面中心孔，大小根据螺栓大小及材料种类而定，可查阅相关标准。当外圆表面尺寸精度和表面粗糙度要求较高时，车外圆后需要增加其他工序，主要指磨削，双边预留0.2～

0.45mm余量，杆部长径比较大或者需多次磨削加工的，余量取大值。

⑵磨削外圆

外圆磨削是外圆精加工的主要方法，常安排在热处理之后，精度可达IT6，表面粗糙度Ra值可达0.4～0.2um。磨削一般作为外圆车削后的精加工工序，对精密模锻件也可不经车削直接进行磨削。对螺栓类零件来说，磨削外圆一般采用无心外圆磨削，其生产效率高，操作简单方便，但调整机床较费事，砂轮的打磨也需要一定技术水平，特别是头部内端面有跳动和垂直度要求的螺栓，其形位公差由砂轮精度来保证，砂轮一定要严格修整。

3 螺纹加工

螺纹加工方法很多，可以车削、铣削、磨削和滚压等，对高强度螺栓来说，滚压螺纹是最好选择。滚压螺纹是一种无屑加工工艺，螺纹是靠毛坯表面塑性变形而成，这种加工工艺生产率高，精度可达到4h，表面粗糙度可达Ra0.2um，滚压螺纹时，工件材料