冷镦成型工艺设计、螺栓

目录1.形状、尺寸2. 坯料准备3. 自动锻压机的型号4. 凹模孔的直径5. 滚压螺纹坯径尺寸的确定6. 送料滚轮设计7. 切料模8. 送料与切料时常见的缺陷、产生的原因9. 初镦10. 终镦冲模11. 镦锻凹模12. 减径模13. 切边14. 常用模具材料及硬度要求15. 冷成形工艺对原材料的要求16. 切边时容易出现的缺陷、产生原因17. 化学成份对材料冷成形性能的影响18. SP.360设备参数19. 台湾设备参数20. 台湾搓丝机参数21. 国内搓丝机、滚丝机参数22. YC－420、YC－530滚丝机参数23. 磨床参数24. 单位换算25. 钻床参数形状、尺寸：1.圆角半径――取直径的1/20～1/5。

冷锻时圆角过大反而难锻造。

2.镦粗头部和法兰部尺寸――头部或法兰部体积V在2D3（D为坯料直径）以下时用单击镦锻机，3.5D3以下时可用双击镦锻机加工，而不会产生纵向弯曲。

如V为4.7D3必须经三道镦粗工序。

这部分的直径D1，（镦粗后直径）对于C<0.2％的碳素钢，不经中间退火能够镦粗到2.5D。

超过上述范围必须中间退火。

侧面尺寸由于难以控制，公差要尽可能放宽。

3.镦粗部分的形状――头部或头下部的高度比直径大时，侧壁上向上和向下设置2°左右的锥度，使材料填充良好。

球形头部顶上允许设计成小平面。

4.挤压件坯料和挤出部分断面积之比A0/A1，即挤压比R，对S10C、BSW1的实心、空心正挤压件，如在5～10以下，对反挤压杯形件，如在1.3～4间，能够一次成形。

自由挤压件的R如在1.25～1.4以下，能经一道工序加工。

杯形件反挤压时的冲头压力，当R约为1.7时最小。

5.挤压件断面变化部分的锥度如图1，但对于变形抗力高的材料，从模具强度上考虑，α（度）要取较大值。

挤压比制件形状1.25 2 4 50棒、管正挤压件反挤压杯形件10～2060～9030～4560～9045～6075～9075～9075～906.反挤压杯形件的侧壁高度――侧壁高度H和冲头直径d的比H/d，对S10C、BSW1如在2～3以下，对更硬的材料如在1～2以下，均可一次成形。

7.凹穴的尺寸和位置――在材料的集中部分附加的凹穴深度取小于直径，只有一个凹穴时，必须布置在制件的对称中心。

8.底、法兰、幅板的厚度――厚度和直径之比T/D对S10C、BSW1如在1/10以上，可一次加工成形。

比上述界限薄时，沿材料流动方向设置3°～5°斜度使厚度逐渐增加。

9.尺寸公差――虽尽可能松些为好，如需标注，选取与一般能够得到的精度相符合的公差。

10.一次缩径的极限变形为0.36，凹模导入角为2a≤30°，多次缩径时，总极限压缩为0.96～1.36。

第一次和第二次缩径的极限压缩为0.29～0.35，第三次和第四次可提高到0.36～0.40。

（ε＝（D2－d2）/D2），D－材料直径；d－缩径后直径。

11.Φ22搓花t＝1.5可增大0.44mm。

12.如果一序凹模圆角半径大而二序凹模圆角半径小，会造成根部折叠；13.减径挤压时，由于断面减缩率较小，此时中心层金属的流动速度反而慢于表层金属，中心层产生附加拉应力，可能会造成内部裂纹；14.减径挤压时，凹模工作带厚度不均匀会造成杆部弯曲；15.由于摩擦的影响而导致附加应力和残余应力，当它们的值超过挤压材料的许可值时，就可能产生环形鱼鳞状裂纹；（材料润滑不良）16.头部的文字对头部变形有影响（受力不均产生）；17.冷挤压零件的结构工艺性1.对称性：最好是轴对称旋转体，其次是对称的非旋转体；2.断面积差：在零件不同断面上，特别是在相邻断面上的断面积差设计的越小越有利；3.断面过渡及圆角过渡：冷挤压件断面有差别时，应设计从一个断面缓慢的过渡到另一个断面，避免急剧变化。

可用锥形面或中间台阶来逐步过渡，且过渡处要有足够大的圆角。

4.断面形状：锥形问题，锥形件冷挤压会产生一个有害的水平分力，故应先冷挤加工成圆筒形，然后单独镦出外部锥体或车削加工出内锥体。

18.19.各种镦粗方式的加工界限；20.在上下固定的凹模间隙内，将材料镦出凸缘的加工界限；21.反挤压杯形件时，形状畸变的形式主要有孔口断面坡口和底棱缺肉；如果要获得口端平整的杯形件，可以先在毛坯上预成形一个凹窝，使凹窝的深度大于出现坡口时的深度，然后对端面实行封闭，将端面挤平；22.杆长100mm及以下螺栓采用搓丝工艺。

23.圆头不切边零件的三序上模外圆尺寸要比零件头部外圆尺寸大0.4mm左右，因为外圆充不满。

坯料准备A．热处理球化退火――钢材，特别是含碳量0.3％以上的钢材，需作珠光体细球化处理（珠光体4～6级）。

预先经过冷加工（拉拔、镦粗）的材料，珠光体球化最容易。

热轧材料的球化，要预先经正火或淬火－回火处理。

（使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。

1.完全退火――用于含碳量0.2％以下的钢及非铁金属。

2.正火――为使钢材组织均匀化、晶粒细化而进行正火。

可作为退火的前处理，低碳钢只要作此处理就可锻造。

3.淬火――除可用来作为球化处理的前处理外，为使SUS27等奥氏体不锈钢软化，可加热到约1100℃再水冷。

4.软化退火――用来作为冷锻工序的中间退火处理。

B．润滑处理1.磷酸盐被膜处理――脱脂－水洗－酸洗－水洗－中和－水洗－薄膜处理－水洗－中和－水洗－润滑处理被膜处理过的坯料，一般用被膜润滑剂润滑。

被膜润滑剂是以脂肪酸钠肥皂为主要成分，和磷酸盐起反应会产生金属皂而起润滑效果。

精压印时，被膜处理后，薄薄地涂上一层低粘度的动植物油（蓖麻油、羊毛脂、棕榈油）。

在长行程的正挤压和齿形挤压时，用被膜润滑剂大多不能满足要求，这时可按要求的二硫化钼和石墨的微粒粉末厚度计算出能涂敷的量，将其溶于四铅化碳、酒精等挥发性溶剂中，用滚筒涂敷，可以获得良好的结果。

C．坯料制备1.坯料切断法――锯断、剪断、冲裁。

2.坯料的体积、尺寸、形状――坯料体积的计算，以制件体积为基础。

再加上由于锻后的切边、冲裁、切削加工等引起损失的体积（5～50％）。

锻造后即使不再加工，也要考虑因中间退火、酸洗造成的损失。

而且，还需考虑坯料体积的误差，要求即使在最小体积的情况下也不产生缺肉，必须预留体积余量。

多余的体积由横向或纵向挤出或形成飞边来调节。

但是，特别是出现横向飞边时，飞边大小会引起变形力的变化，从而使制件本身产生尺寸误差，因此体积公差，一般希望在0.5％左右。

采用不同直径的坯料能够制造同样的制件。

选取坯料直径的原则是，所选直径使在完成终锻件前材料的移动量或变形量、加工工序数尽量少，制件内部的变形分布尽量均一。

考虑坯料装入模具时，比模具内径过小的坯料定心困难，另一方面，和模具内径过于接近的坯料装入时，不仅特别是自动装入困难，而且还担心坯料的润滑坯膜被擦落。

因此，坯料直径一般比模具内径小0.1～0.2mm。

3.整形――坯料切断时产生的毛刺，是制件出现缺陷、工具磨损的原因，应利用滚筒清理等除去。

并且，即使没有毛刺，尖角也是锻造时产生折叠或引起润滑膜中断的原因，因此，要尽可能取大圆角或进行倒角。

为制作深杯形件用带压出凹穴的坯料，用模具预成形中心孔，可防止冲头偏心。

自动锻压机的型号Z47－12BZ――自动镦压机类4――多工位自动冷镦机7――多工位螺栓联合自动冷镦机12――主要参数：最大镦制规格12mmB――结构改进次序－第二次改进自动镦锻机别组划分表。

带搓丝的叫螺栓联合自动冷镦机。

螺栓联合自动冷镦机能完成线材的送进、切断、初镦、缩径或挤压、终镦、切边、倒角、搓丝等工序。

凹模孔的直径为了使切下的毛坯能顺利进入凹模孔内，要求线材直径与凹模孔径之间有一定的间隙，此时所需要的最小间隙（单边）为0.01～0.10mm ，这个数值的大小与线材直径、与线材进入凹模的长度成正比，即线材直径越大，则所需要的最小间隙也越大。

制造全螺纹用的凹模孔的直径，可以根据滚丝或搓丝前所要的螺坯的最小尺寸来确定。

制造粗杆半螺纹用的模孔直径，根据产品光杆直径的最小尺寸来确定。

前者凹模孔的最小尺寸应当等于或略小于螺坯最小尺寸，后者的模孔最小尺寸应当等于或略小于光杆部分的最小尺寸。

对于全螺纹用的线材尺寸要求比半螺纹用的线材尺寸公差小；长杆工件用线材直径公差较短杆工件要小些。

滚压螺纹坯径尺寸的确定坯径的公差为0.02～0.03mm 。

理论滚轧直径：（日本）滚压螺纹的精度基本上取决于螺坯尺寸及其表面粗糙度。

二级精度（老标准） d 坯min ＝d 2min+T/3mmd 坯max ＝d 2min+3T/4mm （d 2min+4T/5mm ） d 坯min ＝d 2min+0.3Tmm纹内侧牙顶宽度。

外螺纹牙根宽度或内螺螺纹牙型半角；螺距；内螺纹内径；外螺纹内径（底径）或径（底径）；外螺纹外径或内螺纹外；；；式中：=====-=--==+--=W p R R R R c R R R R b R a p W R bc W p a p R αα21212221212122'2223}tan 2)({312d坯max＝d2min+0.7Tmm式中d2min――二级精度螺纹中径最小值T――二级精度螺纹中径公差值mm对于电镀螺纹，d2min为该螺纹电镀前中径最小值，即d2min－4δδ――电镀层厚度的最小值mm。

送料滚轮设计切料模切料模的直径d1＝d0max+（0.1～0.25）mm，式中d0max为线材的最大直径。

切料模孔的工作部分长度L＝（2.5～3）d1，引入孔的直径d2≥1.2d1，压装镶块的过盈量为0.08～0.10mm。

切断凹模与割料刀之间间隙的大小，对切断的质量是有影响的。

如果刀板与切断凹模的间隙太小，则上下裂缝不会相遇而产生新的裂缝，这样切料端面就会有缺陷，如果间隙太大，就有很大的压缩并有毛刺。

最合理的间隙和毛坯直径d0有关，一般间隙z＝（5～15％）d0。

刀板上的刃口直径d的尺寸，是以线材的最大直径作公称尺寸，其公差取H10。

送料与切料时常见的缺陷、产生的原因：1.拉毛：由于刀板刃口中心与割料模中心不重合而产生摩擦；原材料不直，原材料直径大，模孔不光，原材料本身有条痕等。

2.毛刺：由于割料模与刀板的刃口不锋利或料软而产生的，有时刀板与割料模之间间隙太大也会产生毛刺。

3.压印大：切刀刃口不锋利或刃口已磨损产生的。

4.铁屑：由于线材端面与刀板摩擦或刀板不锋利造成的。

初镦对坯料的自由端进行镦锻时，镦锻质量及所需要的镦锻次数与坯料自由端的长径比有很大的关系，当长径比小于2.25时，一次可把头部镦成所需要的形状，当超过这个数值以后，就应进行预镦或初镦，把坯料先镦成圆锥形，然后进行第二次或更多次数的镦锻，其目的是要避免杆部金属产生纵向弯曲。

初冲模的设计1.初冲模具的设计原则：要求初冲有尽可能大的变形比，其次要避免金属纤维纵向弯曲。