紧固件冷成型工艺知识讲义2010.4

中碳钢0.25< C ≤ 0.60% 高碳钢 C >0.60% 低合金钢 合金元素总量≤5%
合金钢
中合金钢 合金元素总量5-10% 高合金钢 合金元素总量＞10%
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钢的表示方法

1、低碳钢：目前常用的有JIS日标SWRCH6A、 SWRCH8A、SWRCH10A、SWRCH22A；SAE美标1008、 1010、1018、1022 ；国标ML10、ML15、ML20 。
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六、冷成型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
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（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。
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2、镦锻次数的确定 a、当ho/do≤2.5时，镦锻1次； b、当2.5≤ ho/do≤4.5时，镦锻2次； c、当4.5≤ ho/do≤6.5时，镦锻3次；
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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：
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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。 42
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
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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
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（四）、冷镦工艺中力的计算

1、镦锻力的计算
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2、剪切力的计算
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3、缩径力的计算
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3、顶出力的计算
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（五）冷镦工艺主要模具介绍

1、送料滚轮设计：
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2、切料模
2、切料模
模套材料SKD61，HRC43-48
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3、切料刀
如图：
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切料刀样式24Fra bibliotek4、初冲模
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
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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。
B
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表平均含碳量
表硼钢 表碳素钢
SCM 4 40 H 代保证淬透性钢 表碳含量约略成份 主要合金元素含量数字代号 表铬钼钢
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国标
ML 20
Mn Ti B
分别为锰钛硼的化学元 素 表示平均碳含量0.20% 表冷镦钢、铆螺钢
美标
41 40
表碳含量的约略成份0.4% 表铬钼钢
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（二）常用金属材料
（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 2 2 2 或镦粗率=（D –do ）/ D x100%

切边模设计主要是按产品的头型尺寸进行。结构型式如图：
切边模材料为SKH-9、 SKH-59、M42、M2；硬度HRC61-65
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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
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8、模具装配结构
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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。 低碳钢 碳素钢 钢 C≤0.25%
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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Ra3.2— Ra1.6； 3.生产效率高，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 4 即为正挤压。
紧固件冷成型工艺 知识讲义
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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
复合挤压
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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 镦粗 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℃）、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。 7
产品类别 1 2 3 4 5 6 7 8 6.8级六角螺栓 8.8级六角螺栓 8.8级内六角螺栓 9.8、10.9级六角 (内六角)螺栓 12.9级六角(内六 角)螺栓 马车螺丝 六角凸缘螺栓 自攻钉 夹板钉等 可选用的材质 35ACR、 40ACR、 SWRCH35K、10B33、ML40Cr 35ACR、 40ACR、 SWRCH35K、10B21 （M12以 下）、10B33、ML40Cr （M12-M24）、 ML35CrMo（大规格） SWRCH35K、10B21（M12以下）10B33（M16）、 SCM435 10B33 、 ML40Cr 、SCM435、ML42CrMo、 ML35CrMo、ML20MnTiB SCM435、SCM440、ML42CrMo、 ML35CrMo SWRCH6A、SWRCH8A、SWRCH10A、 SWRCH22A 10B21、10B33、 SWRCH35K、 SWRCH22A SWRCH18A、SWRCH22A、1022A、 10B21
S
WR CH
22 A
Al脱氧
平均含碳量0.22%
冷锻钢 线材 碳素钢
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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。
S WR
CH 35
K
镇静钢
平均含碳量0.35%
冷锻 线材 碳素钢

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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% 2 2 2 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%
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