螺丝制作工艺及设计准则详述

3.冷镦:是在金属线材不加热的状态下,使用模具借助外力对其挤压 变形的过程 冷镦工艺只是锻造工艺的一种
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二、螺丝工艺流程
℃ t
线材(盘元)
抽线
冷镦(打头)
搓牙
热处理
（外发）
入库/出货
包装
选别
电镀
（外发）
－ 零 件 ＋ 阳 极
－ ＋
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二、螺丝工艺流程
盘元工序
盘元工序：指原材料制造厂商购入的原始盘 条，一个盘元主要包括以下参数： Ａ、厂牌Ｂ、品名Ｃ、规格Ｄ、材质Ｅ、炉 号或批号Ｆ、数量或重量 碳钢盘元的主要化学成分有：Ｃ、Ｍn 、P 、 S 、Si 、Cu 、Al 、其中Cu 、Al 的含量 越低越好
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二、螺丝工艺流程
熱處理工序
2. 滲碳工藝 滲碳溫度的選擇
碳溶解度/滲層深度/晶粒度
滲碳時間
滲層深度
碳氣氛:
紅外線法或氧探
頭法控制爐內碳勢
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二、螺丝工艺流程
熱處理工序
C 滲碳后淬回火(调
质）: 直接淬火+低溫
回火
預冷-- 減少變形,表面析出碳
化物而減少殘余奧氏體量,要避
免芯部析出先共析鐵素體
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三、螺丝材质
（二）不锈钢。性能等级：45，50，60，70，80 主要分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好， 可焊性好。A1，A2，A4马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差， 强度高，耐磨性好。C1，C2，C4铁素体不锈钢。18%Cr 镦锻性较好，耐腐蚀性强于马氏体。目前市场上进口 材料主要是日本产 品。主要为SUS302、SUS304、SUS316。 （三）铜。常用材料为黄铜…锌铜合金。市场上主要 用H62、H65、H68铜做标准件。
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五、标准螺丝选用指导
第一部分：螺纹种类选用规则
三﹑铁板\木板自攻螺纹 铁板\木板自攻螺纹多用于轻负荷自攻锁紧场合，铁板\木板自攻螺纹又分为 日本（JIS）规格﹑美国（ANSI）规格﹑德国（DIN）规格三种。因 ANSI﹑DIN﹑韦氏等牙型在公司不常用到故不作讨论。 JIS规格铁板自攻螺纹又分为粗牙尖尾（JT1）﹑细牙割尾（JT2）﹑细牙尖 尾（JT4）三种：JT1型用于轻负荷无底孔自攻锁紧场合，也可用于有底孔自 攻锁紧场合；JT2自攻螺纹建议用BTP型三角自攻螺纹替代，JT4细牙尖尾螺 纹建议禁用。 JIS规格木板自攻螺纹公司不常用到故不作讨论。
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一、螺丝基础知识
D.螺丝的加工方式
1.车削加工(Turning) 通过去除材料的方法使材料达到预想之形状 优点:加工精度高,无模具限制 不足:生产成本高,加工速度慢 2.锻造加工(Forging) 通过外力挤压材料使之发生变形以达到预想之形状 优点:生产速度快,成本低,适合大批量生产 不足:成形受模具限制,复杂产品的模具费用高
四﹑允许使用螺纹种类限定 综合上述，本公司限用如下四种规格螺纹： 1﹑三角自攻螺纹BTP型 2﹑三角自攻螺纹 STP型 3﹑公制机械牙（ISO）粗牙螺纹 4﹑铁板自攻螺纹之JT1型。 五﹑三种螺纹规格标准之外的螺丝均编入特殊螺丝规格
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二、螺丝工艺流程
抽线工序
抽线工序：为了达到我们需要的线材直径(如至3.5mm抽线)．
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二、螺丝工艺流程
冷镦(打头)工序
冷镦(打头)工序：通过模具之间的相互作用, 使之成型.先将线材切断，镦成螺丝坯件，形 成头部，十字槽（或其它头型） 螺纹坯径及 杆长，头下圆角等。
说明：可根据客户的需求进行设计,常用的头型为Ｐ头，Ｂ头Ｆ头 Ｔ头等常用的槽型有十字槽，一字槽，梅花槽，内六角槽等
螺丝制作工艺及设计准则详述
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目 录
一、螺丝基础知识 二、螺丝工艺流程 三、螺丝材质 四、螺丝表面处理 五、标准螺丝选用指导
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一、螺丝基础知识
A.螺丝的有关术语
1.螺丝、螺钉、螺栓、紧固件的区别 2.常见的英文表示 Screw / Bolt / Fastener (螺丝/螺钉) (螺栓) (紧固件) 3.螺纹的定义 螺纹是一种在固体外表面或内表面上，有均匀螺旋线凸起的形状
A
C
牙板 A:冷镦工序后螺杆的外径 B:螺纹的底径 C:最终期望的螺纹外径
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二、螺丝工艺流程
热处理工序
1.目的: 为使螺丝在冷镦加工后得到更高的硬度和强度 2.作用: 实现对金属的自攻锁付 提高金属件机械性能,如抗扭、抗拉、耐磨 3.分类: A.退火 B.渗碳热处理(向金属件中添加碳元素,以提高其表面 硬度,针对含碳量低的金属材料) C.调质热处理(不向金属中添加元素,以温度的变化来 改变金属内部结构,以得到更好的机械性能)
自钻螺丝(Self Drilling Tapping Screw)
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一、螺丝基础知识
C.螺纹的发展史
机牙螺纹 装配时先在装配物上钻孔攻牙, 所攻内牙与螺丝的外牙规格一 致,使用较小力矩装配。 自攻螺纹 装配时先在装配物上钻孔,不需 攻内牙,使用较大力矩装配。
自钻螺纹 直接在装配物上使用,螺丝钻孔 攻牙一次成型。
低回:180度
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二、螺丝工艺流程
熱處理工序
B.滲碳熱處理 渗碳热处理
碳原子
渗碳后,会呈现金属件表面硬(碳原 子多)而芯部软(碳原子少),从而引 出表面硬度和芯部硬度两个指标
表层
Fe
Fe
芯部
渗碳前
渗碳后
表层
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二、螺丝工艺流程
热处理工序
螺丝渗碳热处理后组织
表面: 马氏体基体(黑色) +少量碳化物 +残余奥氏体 过渡层: 马氏体+残余奥氏体 芯部:低来自百度文库马氏体 或索氏体,珠光体+铁素体组织
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二、螺丝工艺流程
热处理工序
A.退火:(700℃x 4hr):拉长组织----正多边形化
冷加工组织形态
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二、螺丝工艺流程
B.滲碳熱處理
熱處理工序
1.
滲碳過程
滲劑的反應:活性碳原子
滲劑的擴散:活性碳原子由滲碳介質遷移到工件表面
相界面的反應:
碳原子擴散:由於表面—芯部濃度梯度而向內部擴散
金屬中的反應: 碳在鐵中達到一定程度后形成新相
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二、螺丝工艺流程
热处理工序
不合格组织实例--芯部硬度偏低
索氏体基体+先共析铁素体
可能为淬火预冷温度过低
板条马氏体基体+块状铁素体
可能为渗碳不足
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一、螺丝工艺流程
热处理工序
不合格组织实例
板条马氏体基体+细块状铁素体
板条马氏体+少量块状铁素体
可能为渗碳略有不足
可能为渗碳略有不足
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其它不合格组织: 表面脱碳等
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二、螺丝工艺流程
热处理工序
通过渗碳处理,使螺丝表面及中心抗压,抗断能力增加. 淬火炉的温度一般是880℃,渗碳所用到的气体是甲醇.丙酮. 普通螺丝所需热处理的一般是2-3小时.经过为、淬火后螺丝 硬度很高,此时螺丝较脆，需用水或油进行冷却,然后 将螺丝进行回火.回火后螺丝的表层硬度为HV450-550,
BSW—英国国家标准（英标）
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五、标准螺丝选用指导
公英制螺丝标准规格表
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五、标准螺丝选用指导
公英制螺丝标准规格表
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五、标准螺丝选用指导
公英制螺丝标准规格表
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五、标准螺丝选用指导
第一部分：螺纹种类选用规则
螺丝用螺纹一般有公制机械牙螺纹（ISO）﹑三角自攻螺纹（TAP TITE）﹑铁板\木板自攻螺纹三种。其中公制机械牙螺纹用于已预 先攻牙零部件锁紧；三角自攻螺纹用于有底孔自攻锁紧；铁板\木 板自攻螺纹多用于无底孔自攻锁紧场合，也可用于有底孔自攻锁紧。 一﹑公制机械牙螺纹 公制机械牙螺纹一般用于重负荷场合，一般又分为粗牙及细牙，多用于机械 工业产品或家用电器中需要强力固定的金属部件部位的锁紧。公制机械牙细 牙螺纹因加工费用较高建议不用。 二﹑三角自攻螺纹 三角自攻螺纹一般用于轻负荷及中负荷场合，又分为STP型﹑CTP型﹑BTP型 ﹑PTP型四种：STP型﹑CTP型主要用于钢铁及金属材料自攻锁紧；PTP型主要 用于ABS﹑PP等较软塑料材料自攻锁紧；BTP型因可广泛用于钢铁﹑铝铜锌等 有色金属﹑电木﹑各种塑料，故可作为优先选用的螺丝牙型。 推荐使用BTP形及STP型三角自攻螺纹，有用到PTP型考虑用BTP型替代， 有用到CTP型考虑用STP型替代。
材料中各元素对钢性质的影响
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，塑性和韧性下降并会影响到钢件 的冷镦性能及焊接性能。
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三、螺丝材质 材料中各元素对钢性质的影响 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。并会影响电镀时镀层的控制。 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。 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，适当的含量可以改善钢件塑性和 韧性。
芯部硬度为HV230-380螺丝会较有韧性. 一般情况下，机械牙螺丝不需热处理，因此机械性能要求很低，通常情况下， 也不需做此方面的测试。但有强度等级情况下，均需做热处理（调质），其机 械性能要求很高。但要求相对统一，具体可参照ISO898-1，ISO 898-7或 GB/T3098.1-2000标准。调质产品没有表面硬度与心部硬度之说.
目的:防松 内外两种螺纹配合使用时,往往由于各自公差 造成螺纹接触间的空隙,螺纹上点胶,是为了填 塞这些空隙以减少配合的松动。
防松胶 外螺纹 内螺纹 外螺纹 内螺纹
检查方法:退出力矩管控
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五、标准螺丝选用指导
各国标准介绍
标准就是规范，每个国家和部门都有自己的标准。目前， 我们在平时的业务中最常用到的标准有以下几种： GB—中国国家标准（国标） ANSI—美国国家标准（美标） DIN—德国国家标准（德标） ASME—美国机械工程师协会标准 JIS—日本国家标准（日标）
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二、螺丝工艺流程
冷镦(打头)工序
普通螺丝
大变形量螺丝
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二、螺丝工艺流程
搓牙工序
搓丝工序：将冷镦好的坯件搓出螺 纹(通过活动牙板与固定牙板的 相互作用, 使之牙纹成型。)
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二、螺丝工艺流程
搓牙工序
光钉 活动块 固定块
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二、螺丝工艺流程
搓牙工序
搓牙前后的变化
牙板
冷镦工序之后的光杆
A
牙板挤压后形成螺纹 B
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四、螺丝表面处理
电镀工艺简介
分解金属A为离子 金 属 A 金属A分解后的离子 A离子向基体游动 A离子在基体上沉积 基体覆盖上A金属
螺丝基体
原理：
通过电化学的原理,使螺丝表面生成另外一种金属, 以牺牲这种新的金属来减缓外界对螺丝本体的腐蚀， 同时达到美化外观的效果.螺丝电镀所需的时间一般 是1.5~2小時.一般电镀镀种为：镍(NI)螺丝外观很 光泽,但此螺丝容易氧化；锌：白锌(ZW)蓝锌(ZN)黑 锌(ZB).彩锌(ZC)镀锌螺丝抗氧化能力强.
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四、螺丝表面处理
电镀工艺简介 环保电镀（三价铬）
一般是指螺丝电镀完另一种金属后,在其表 面再经过钝化反应生成一层皮膜,从而提高抗 腐蚀性能。 金属A
金属A
皮膜
螺丝基体
螺丝基体
螺丝基体
一般而言,只有螺丝的表面钝化膜层才涉及 到环境管理物质(四种重金属)。
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四、螺丝表面处理
点胶工艺(Nylock)简介
B.螺纹作用
1.紧固和连接作用 适用于现阶段大部分螺丝产品 2.传动作用(位移作用) 如QC检查尺寸用的千分尺 3.密封作用 如管道的连接密封
杆部直线 运动
马达 螺丝 板
旋转头螺 旋运动
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一、螺丝基础知识
C.螺纹的发展史
机牙螺丝(Machine Screw)
自攻螺丝(Self Tapping Screw)
一、螺丝工艺流程
电镀工序
电镀:滚镀
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三、螺丝材质
一、目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种 材料。 （一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢， 中碳钢和高碳钢以及合金钢。 1、低碳钢C%≤0.25% 国内通常称为A3钢。国外基本称 为1008，1015，1018，1022,SAE1215(快削刚)等。主 要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的 产品。 2、中碳钢0.25%<C%≤0.6% 国内通常称为35号、45号 钢，国外基本称为1035，CH38F，1039，40ACR等。主 要用于8级螺母、8.8级螺栓及8.8级内六角产品。 3、高碳钢C%>0.6%。目前市场上基本没使用 4、合金钢：在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一 些特殊性能：如35、40铬钼、SCM435，10B21。