冷镦锻工艺与模具设计
冷镦成型工艺
冷镦成型工艺1. 概述冷镦成型工艺是一种金属加工工艺，用于制造高精度、高效率的螺栓、螺母、螺钉等金属零件。
冷镦成型通过在常温下对金属材料进行塑性变形，实现金属材料的进一步加工和形状成型。
2. 工艺流程冷镦成型工艺主要包括以下几个步骤：2.1 原料准备冷镦成型的原料通常为金属线材，常见的材料包括碳钢、合金钢、不锈钢等。
在进行冷镦成型之前，需要对原料进行预处理，包括去除氧化层、切割成合适的长度等。
2.2 模具设计冷镦成型需要使用专门的模具进行加工，模具设计的质量对成品质量有着重要影响。
模具设计包括模具形状设计、模具材料选择等。
2.3 加热处理在进行冷镦成型之前，有时需要对金属材料进行加热处理，以改善材料的塑性和可加工性。
2.4 冷镦成型冷镦成型是整个工艺的核心步骤。
在冷镦成型机床上，金属材料通过进给机构进入模具中，通过工艺参数的控制，在一系列挤压、拉伸、剪切等力的作用下，金属材料发生塑性变形，进而形成螺纹或其他形状。
2.5 后处理冷镦成型后，通常需要进行喷油、清洗、退火等后处理工序，以提高产品的表面光洁度、硬度和机械性能。
3. 工艺优势冷镦成型工艺相较于其他金属加工工艺，具有以下优势：3.1 高生产效率冷镦成型工艺可以实现快速连续加工，每分钟可加工数十个甚至上百个零件，生产效率高。
3.2 低能耗冷镦成型是在常温下进行的加工，相较于热加工工艺，能耗更低。
3.3 降低废料率冷镦成型工艺采用线材作为原料，减少了废料的产生，降低了生产成本。
3.4 优质成品冷镦成型工艺可以获得高精度的产品，具有良好的机械性能和表面质量。
4. 应用领域冷镦成型工艺在各个工业领域都得到了广泛应用，特别适用于需要高精度、高强度螺纹的领域，如汽车、航空航天、建筑等。
5. 发展趋势随着工业自动化水平的提高和新材料的应用，冷镦成型工艺将越来越广泛应用。
未来，冷镦成型工艺将更加注重工艺参数的优化、模具材料的研发等方面，以提高产品的性能和降低生产成本。
冷镦工艺与模具设计
冷镦加工与冷镦变形力有着密切的关系。冷镦变形力是确定工艺参数、 模具设计、设备设计和选择设备的重要依据。在正常生产中，一般不需经 常进行变形力的计算，但对于非标零件与几何形状复杂零件加工时，为便 于合理地选用设备、设计工艺和模具等，必要时需要进行变形力计算，所 以必须掌握变形力的计算方法。
形过程中,随着变形的增大,由于冷作硬化
变形抗力 (N/mm2)
作用使金属的硬度和强度随之增大， 变形抗力也大大增加，而塑性却有所降 低，这将给后道工序带来变形的困难。
电工纯铁
金属材料冷作硬化后实际变形抗力如
图1.1-1所示,材料的含碳量越高，其变
形抗力越大。所以，在冷加工过程中需
适当增加中间热处理工序，以消除冷作硬 化和内应力。
4.冷镦变形力计算方法 F=KσT A 式种： F — 冷镦变形力 (MPa)
K — 镦锻头部的形状系数, 一般螺钉、螺栓取 2～2.4 σT — 考虑到冷作硬化后的变形抗力
σT = σbIn (A/A0) (MPa) σb — 金属材料的强度极限 (MPa)
A — 镦锻后头部的最大投影面积 (mm2) A0 —镦锻前坯的断面积 (mm2)
冷镦工艺与模具设计
一、冷镦变形工艺一些基本概念
1. 金属变形的基本概念
a. 金属的结构 一切金属的组织是由许多小晶体组成的，这些小晶体称为“晶粒” 。 常用冷镦材料的晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方 晶格 。
b. 金属变形的基本概念 金属材料在外力作用下，所引起尺寸和形状的变化称为“变形”。
表面润滑要求
冷镦材料的改制过程
材料热处理—低温去应力退火、完全退火、球化退火（对于C>0.25% 中碳钢，为了满足冷变形工艺要求，常需要进行球化退火。）、固溶 处理（对于冷镦用的1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢，需采用固溶处理方 法，实现钢材软化。）
模具设计与制造-第9章冷锻工艺概述及其基本工序
提高冷锻工艺质量的措施
选用优质材料
选用质量稳定、性能优良的材 料进行冷锻。
控制模具精度
提高模具的制造精度，确保冷 锻件的尺寸和形状符合要求。
控制加工参数
合理选择和调整加工参数，如 压力、温度、时间等，以保证 冷锻件的质量。
加强质量检测
对冷锻件进行严格的质量检测 ，及时发现和解决质量问题。
模具设计与制造-第9章 冷 锻工艺概述及其基本工序
Байду номын сангаас
• 冷锻工艺概述 • 冷锻工艺的基本工序 • 冷锻工艺的设备与工具 • 冷锻工艺的质量控制 • 冷锻工艺的发展趋势与展望
01
冷锻工艺概述
冷锻工艺的定义
冷锻工艺是一种金属塑性加工技术， 它是在室温下利用模具对金属坯料施 加压力，使其发生塑性变形，从而获 得所需形状和尺寸的零件。
表面处理
表面处理是冷锻工艺中的一道 重要工序，其目的是提高产品 的表面质量和耐腐蚀性能。
表面处理的方法包括喷丸、抛 光、电镀和涂装等，选择何种 方法应根据产品的表面质量和 用途而定。
表面处理的注意事项包括确保 表面处理的质量、防止表面损 伤和保持产品美观等。
03
冷锻工艺的设备与工具
冷锻设备的分类与选择
与热锻工艺相比，冷锻工艺不需要将 金属坯料加热至高温状态，而是在室 温下进行加工，因此得名。
冷锻工艺的特点
加工精度高
表面质量好
由于冷锻工艺是在室温下进行加工，金属 坯料的塑性变形抗力较小，容易实现大变 形量，因此可以获得较高的加工精度。
冷锻工艺可以减少金属坯料的表面粗糙度 ，提高表面质量。
材料利用率高
01
冷镦模具设计培训资料
冷镦模具设计培训资料冷镦模具设计是一项重要的工程技术，它涉及到冷镦工艺和模具结构的设计。
在冷镦生产过程中，模具起着关键性的作用，它决定了产品的加工精度、质量和生产效率。
因此，加强冷镦模具设计的培训是十分必要的。
以下是一份关于冷镦模具设计的培训资料。
一、冷镦模具设计的基本知识1.冷镦工艺的基本原理与特点：冷镦是利用金属在常温下的可塑性进行成型的一种冷加工方法。
冷镦工艺的特点是成型力量小、能耗低、能高效地将原材料加工成型，具有广泛的应用前景。
2.冷镦模具的分类：根据不同的加工要求和产品形状，冷镦模具主要可分为剪切模具、折边模具、拉伸模具和成形模具等几类。
3.冷镦模具的工作原理：冷镦模具是利用金属在受力作用下发生塑性变形，以达到所需产品形状和尺寸的一种工具。
冷镦模具的工作原理主要包括切削原理、切断原理、拉伸原理和成形原理等。
二、冷镦模具设计的基本步骤与方法1.冷镦模具设计的基本步骤：a.明确产品形状与尺寸要求；b.建立产品三维几何模型；c.分析产品的特点与加工工艺；d.制定模具加工工艺方案；e.进行模具结构设计；f.完善模具零部件设计；g.进行模具装配与调试；h.进行模具试验与修正；i.完善模具设计文件。
2.冷镦模具设计的基本方法：a.模具结构设计方法；b.模具加工工艺与工装设计方法；c.模具材料与热处理的选择方法；d.模具零部件装配与调试方法；e.模具试验与优化设计方法。
三、冷镦模具设计的关键技术与注意事项1.冷镦模具设计的关键技术：a.模具结构设计技术；b.模具零件设计技术；c.模具加工与装配技术；d.模具热处理技术。
2.冷镦模具设计的注意事项：a.注意材料的选择与热处理；b.注意模具结构的合理性与刚度；c.注意模具零部件的制造精度；d.注意模具的涂层保护与维护。
四、冷镦模具设计的应用与发展趋势1.冷镦模具设计的应用领域：冷镦模具广泛应用于汽车、摩托车、电子、家电、建筑设备等工业领域。
2.冷镦模具设计的发展趋势：a.使用CAD/CAM/CAE等先进技术进行模具设计与分析；b.开展模具标准化与模具设计规范的制定与推广；c.结合数值模拟与优化技术，提高冷镦模具设计与生产过程的效率和质量。
冷镦模具设计介绍ppt
定期检查模具的磨损情况，发现异 常及时修复。
清洗保养
定期清洗模具，保持清洁干燥，防 止锈蚀和积垢。
调整维修
对磨损严重的模具进行修复或更换 ，调整模具间隙和高度，保证正常 使用。
润滑保养
定期为模具涂抹润滑脂，减少磨损 和摩擦阻力，延长模具使用寿命。
05
冷镦模具设计发展趋势
高效节能设计
高效节能设计理念
未来冷镦模具设计将更加注 重材料的选择和优化，采用 高性能材料和新型复合材料 ，提高模具的强度、耐磨性 和抗疲劳性。
未来冷镦模具设计将更加注 重绿色制造和可持续发展， 采用环保材料和节能技术， 减少对环境的负面影响，推 动制造业可持续发展。
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冷镦模具设计技术不断发展，可以提高模具设计 效率、减少设计成本、提高模具精度和寿命等方 面的优势。
对未来发展的展望
未来，随着制造业的快速发 展和技术的不断创新，冷镦 模具设计将会有更加广泛的 应用和发展。
技术创新是推动冷镦模具设 计发展的关键因素，未来可 以通过采用先进的 CAD/CAM软件、智能制造 技术等手段进一步提高模具 设计精度和效率。
高稳定性设计
优化模具材料和热处理工艺，提高模具材料的强度和稳定性，降低模具变形 和开裂的风险，提高生产效率。
高寿命、低成本设计
高寿命设计
选用高性能模具材料和表面强化技术，提高模具的耐磨性和抗疲劳性能，延长模 具的使用寿命。
低成本设计
采用优化结构设计、标准化模块化设计等手段，降低模具制造成本和提高维修维 护效率，实现低成本高效益的目标。
制造工艺：采用先进的数控机床进行高 精度加工，确保模具各部件的精度和表 面粗糙度。
模具材料选择：电子零件材质多为铜、 铝等有色金属，应选择专用的不锈钢或 硬质合金。
冷镦锻工艺与模具设计
以GB5786-M8六角头螺栓为例来说明。
..冷镦锻工艺是一种少无切削金属压力加工工艺。
它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移,从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。
冷镦锻工艺的特点：1．冷镦然是在常温条件进行的.冷镦锻可使金属零件的机械性能得到改善.2．冷镦锻工艺可以提高材料利率。
它是以塑性变形为基础的压力加工方法，可实现少切削或者无切削加工。
一般材料利用率都在85％以上，最高可达99％以上.3．可提高生产效率.金属产品变形的时间和过程都比较短，特别是在多工位成形机上加工零件，可大大提高生产率.4．冷镦锻工艺能提高产品表面粗糙度、保证产品精度。
二、冷镦锻工艺对原材料的要求1．原材料的化学成份及机械性能应符合相关标准.2．原材料必须进行球化退火处理,其材料金相组织为球状珠光体4—6级。
3．原材料的硬度，为了尽可能减少材料的开裂倾向,提高模具使用寿命还要求冷拔料有尽可能低的硬度，以提高塑性.一般要求原材料的硬度在HB110~170（HRB62—88）。
4．冷拔料的尽寸精度一般应根据产品的具体要求及工艺情况而定，一般来说，对于缩径和强缩尺寸精度要求低一些。
5．冷拔料的表面质量要求有润滑薄膜呈无光泽的暗色,同时表面不得有划痕、折叠、裂纹、拉毛、锈蚀、氧化皮及凹坑麻点等缺陷。
6．要求冷拔料半径方向脱碳层总厚度不超过原材料直径的1-1。
5％（具体情况随各制造厂家的要求而定）。
7．为了保证冷成形时的切断质量,要求冷拔料具有表面较硬，而心部较软的状态。
8．冷拔料应进行冷顶锻试验,同时要求材料对冷作硬化的敏感性越低越好，以减少变形过程中，由于冷作硬化使变形抗力增加.三、紧固件加工工艺简述紧固件主要分两大粪：一类是螺纹类紧固件;另一类是非螺纹类紧固件或联接件。
这里仅针对螺纹类紧固件进行简述。
1. 螺纹类紧固件加工流程一般都是由剪断、冷镦、或者冷挤压、切削、螺纹加工、热处理、表面处理等生产工序组成的.材料改制工艺流程一般为：酸洗→拉丝→退火→磷化皂化→拉丝→(球化磷化）螺纹类紧固件冷加工艺流程订要有以下几种情况：8。
冷镦基础知识和工艺分析
冷镦基础知识和工艺分析冷镦是一种金属加工方法，用于在室温下通过挤压和塑造金属材料，从而使其变为中空或实心形状。
冷镦过程能够在不改变材料的化学或物理属性的情况下，改善材料的强度、硬度和耐磨性。
冷镦工艺广泛应用于汽车、电气、机械和建筑等行业，生产出各种紧固件，如螺钉、螺栓、销钉和肩销等。
1.材料选择：冷镦加工适用于多种金属材料，如碳钢、不锈钢、铜、铝等。
不同材料具有不同的加工性能和机械性能，因此在选择材料时需要考虑到工件的使用环境和要求。
2.冷镦设备：冷镦设备主要包括镦头机、滚压机和冷挤压机。
镦头机用于将材料挤压成所需形状，滚压机用于将材料滚压成螺纹或花纹，冷挤压机用于将材料从材坯中挤出成型。
3.镦钢途径：冷镦过程中，将材料送入镦头机的路径称为镦钢途径。
镦钢途径的设计和选择直接影响到工件的加工效果和形状稳定性。
4.模具设计：模具是冷镦过程中必不可少的工具，用于形成工件的形状。
模具的设计需要考虑到工件的形状、尺寸和材料特性等因素，以确保工件的质量和精度。
冷镦工艺分析：1.工件设计：在冷镦工艺中，工件的设计是关键因素之一、工件的形状和尺寸应该符合冷镦设备和模具的要求，同时考虑到材料的挤压和延展性能。
2.材料预处理：在冷镦加工之前，材料需要进行一些预处理，如清洗、除油和退火等。
这些处理可以减少材料的不均匀性、气泡和应力，提高加工的稳定性和表面质量。
3.加热处理：一些情况下，冷镦工艺需要在加热状态下进行，以提高材料的延展性和塑性。
加热温度和时间的选择需要考虑到材料的特性和工艺要求。
4.加工参数：冷镦过程中的加工参数包括挤压速度、压力和润滑剂的选择等。
这些参数的选择需要经验和试验，以确保加工的稳定性和工件的质量。
5.表面处理：冷镦工艺后，工件的表面需要进行一些处理，如退火、焊接、镀锌等。
这些处理可以进一步改善工件的力学性能和抗腐蚀性能。
总结：冷镦是一种常见的金属加工方法，通过挤压和塑造金属材料，制造出各种紧固件和零部件。
翼轴冷镦工艺分析及模具设计
Abstract： Analyzing the cold upsetting process for wing axis, the structure and working process of progressive die for cutting and cold upsetting was introduced, and a method of die design was given to ensure the smooth cold upsetting of the parts.
在完成一次切断和冷镦工作后压力机滑块上行滑块9在推模弹簧作用下往右运动同时随着压力机滑块的逐渐上行固定在上模板14上的两个拉杆18通过拉套19193金属铸锻焊技术castingforgingwelding201hotworkingtechnology2011vol40拉动固定挂板23夹持钢丝将其向上送进一定距离在送进的同时将已冷镦成形的工件从活动凹模26滚夹器的设计钢球夹持钢丝只能让钢丝送进不让后退具有单向自锁作用
直径（mm）。 对 于 该 零 件 ：△ =（2 ～3）% d =（2 ～3）% ×2.8 =
0.056～0.084 mm，这里取△=0.06 mm。
5 结束语
采用剪切、冷镦连续模生产翼轴，提高了生产 效率，降低了生产成本，满足了大批量生产的要求， 取得了较好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1] 杨长顺．冷挤压工艺实践[M]．北京：国防工业出版社，1984． [2] 湖 南 省 机 械 工 程 学 会 锻 压 分 会． 冲 压 工 艺[M]．长 沙 ：湖 南
冷镦螺栓缩径模具内孔孔型设计
1 序言六角头螺栓是紧固件中使用最广泛的产品，其与螺母配合使用，通过螺纹实现拧紧固定。
螺栓加工工艺中M27以下的规格通常采用冷镦锻工艺在冷镦机上成型，工艺路线为：材料改制→切断→缩径→打头→切边→搓丝。
通过缩径工艺保证搓丝或滚丝所需的坯径，缩径对于控制产品的变形比、提高冷镦稳定性和螺栓头杆的结合强度，以及防止产品掉头等都起到了重要作用。
由于该工艺生产效率高、产品质量好，已成为螺栓生产的主要方式。
在实际生产过程中，影响缩径模具使用寿命的因素有很多，包括原材料硬度、材料改制后的表面粗糙度、冷镦油的润滑效果、缩杆生产速度、缩径模具孔型结构与材料等。
对于正常生产而言，材料磷化减摩效果受制于产品结构及生产工艺，通常难以改变。
当性能参数处于一定范围内时，对成型时润滑及生产速度等因素影响较小，工艺处于较稳定的状态。
由此可知，在产品材料及成型工艺趋于稳定的情况下，改进模具孔型结构更容易见到效果。
2 模具分析2.1 缩径模具设计要点缩径模具采用预应力组合结构，以保证其整体强度；外部模套采用H13碳钢材料，芯部为硬质合金KG5，硬度1250～1340HV模套加热至400℃以上，以过盈配合将模芯压入。
缩径模具孔型结构中最重要的参数是工作带导向角度α和定径带长度L。
工作带导向角度α直接影响缩径力的大小，α过大或过小都会引起缩径力的增加；定径带长度L决定了模具使用寿命的长短，L过长或过短都会降低模具的使用寿命[1]。
定径带后面的孔径与定径带直径之差以0.05～0.07mm为宜，避免工件与模具接触使得摩擦力增加，确保缩径的顺利进行[2]。
2.2 缩径模具孔型结构缩径模具主要结构及参数如图1所示。
工作带是对材料进行挤压缩径的区域，图中α表示工作带导向角度（°）；定径带保证缩径后坯料的尺寸精度，d为定径带直径（mm）；L为定径带长度（mm）。
图1缩径模具主要结构及参数2.3 缩径变形量ψ缩径变形量为缩径前后线材横截面积的变化，缩径变形程度是缩径工艺设计及计算的重要参数，也是影响缩径模具寿命最重要的因素。
套类制件冷镦成形工艺与模具设计
为圆片，根据经验废料厚度取 3mm，直径为成形件内
兰工位坯料变形量较大，对成形工艺的影响相比其他
径），通过成形工序反推各工位坯料尺寸并参照现有
工序较高，故主要针对这两个工序进行数据分析，确
原 材 料 尺 寸 ，确 定 该 制 件 原 材 料 线 材 直 径 选 取 为
保工艺、模具设计的可行性。
ϕ17.5mm，同时计算出切料长度 L。
4 工位模具装配图
4.冲棒管
10.垫块 11.顶杆套
5.模壳
12.推管
12 11
10
6.主模 7.垫管 8.后垫
13.顶杆
14.冲棒
· 25 ·
·冲 模 技 术·
单件模具的设计与选用
α
为保证切料段顺利进入主模且不会因为金属轻
微的弹性恢复而导致无法达到所需尺寸，主模孔径 d1
取比该工位所设计成形件的直径大 0.1mm 左右，通过
·冲 模 技 术·
套类制件冷镦成形工艺与模具设计
张
威，
朱纹昊，
周露洋，陈志强
（中车眉山车辆有限公司，四川眉山
620010）
【摘要】冷镦成形工艺是紧固件主要成形工艺之一，冷镦成形工艺和模具的设计，是影响制
件质量和制造成本的关键因素。以一种套环类制件为例，进行制件冷镦成形工艺设计，并
对成形过程中与制件强相关的模具形状、尺寸进行设计，以达到降低模具损坏率、降低制
[4]
曹旭军,徐德敏,邓在宾. 摆动斜楔机构设计[J]. 模具工业，
2016，
42（12）：31~33
第一作者简介：代小龙，男，1988 年生，汉族，四川
眉山人，
助理工程师，学士学位，模具结构设计员。
（收稿日期：
冷镦基础知识和工艺分析
冷镦基础知识和工艺分析冷镦是一种金属加工工艺，用于将金属棒材通过一系列冷镦工序进行变形，并形成不同形状的零件。
冷镦零件广泛应用于各种行业，如汽车制造、机械制造、电子设备等。
1.冷镦工件材料：冷镦工件材料通常为高强度合金钢，因其具有良好的可塑性和机械性能。
常见的冷镦材料有碳素钢、不锈钢、铝合金等。
2.冷镦机械设备：冷镦工艺需要使用专用的机械设备，如冷镦机、冷锻机等。
这些设备通常由电机、冷镦模具、冷却系统等组成。
3.冷镦模具：冷镦模具用于给金属材料施加压力和变形。
模具设计和制造的精度直接影响到冷镦产品的质量。
常见的冷镦模具类型包括直形镦模、曲形镦模、针形镦模等。
4.冷镦工序：冷镦过程主要包括切割、预加工、镦粗、镦细等。
切割是将金属棒材切断合适长度；预加工是通过切割、上锥等工序，将材料准备好进行下一步镦制；镦制则是通过模具施加压力，使金属棒材产生塑性变形，最终形成所需零件。
工艺分析：1.材料分析：在进行冷镦工艺分析前，需要对选定的材料进行分析。
包括材料的化学成分、力学性能、热处理特性等。
这些特性将决定冷镦工艺中的参数选择和工艺优化。
2.模具设计：根据所需零件的形状和尺寸，进行冷镦模具的设计。
模具设计要考虑材料的机械性能和变形特点，确保模具能够施加适当的压力和变形力，形成理想的零件形状。
3.工艺参数确定：确定适当的冷镦工艺参数对于生产高质量零件至关重要。
包括材料温度、镦制速度、润滑剂选择等。
合理的参数选择既能保证产品质量，又能提高生产效率。
4.工艺优化：通过实验和仿真分析，对冷镦工艺进行优化。
例如，使用合适的润滑剂可以减小摩擦阻力，提高工件表面质量；选择合适的冷镦速度可以减小能耗，提高生产效率。
总结：冷镦作为一种重要的金属加工工艺，广泛应用于各个行业。
了解冷镦基础知识和进行工艺分析，能够帮助我们选择适当的材料和工艺参数，优化冷镦工艺，提高零件的生产效率和质量。
冷镦锻工艺与模具设计
冷镦锻工艺与模具设计冷镦锻工艺是一种利用冷变形原理，通过冲击力使材料表面产生塑性变形，通过模具来塑造材料形状的工艺。
冷镦锻工艺主要应用于金属制品的生产中，如螺丝、螺母、铆钉等。
本文将重点介绍冷镦锻工艺的基本原理以及模具设计的要点。
1.材料准备：选择合适的材料进行冷镦锻加工。
通常选择易于塑性变形的材料，如碳钢、合金钢等。
2.材料切割：将材料按照需要的长度进行切割。
切割过程需要注意保持材料的质量和精度。
3.镦头设计：根据产品的需求和形状设计镦头。
镦头是冷镦锻的关键部件，它决定了最终产品的形状和质量。
4.冷镦锻加工：将切割的材料放入冷镦机床中，通过冲击力和挤压力使材料发生塑性变形。
冷镦机床通常由强制进料装置、冷锻头和后处理装置等组成。
5.后处理：对冷镦锻加工后的产品进行去毛刺、清洗、校直等处理。
这些处理过程可以提高产品的表面质量和精度。
1.模具材料选择：模具需要选择耐磨、耐冲击和耐高温的材料，如合金钢、硬质合金等。
2.模具结构设计：模具结构需要合理，能够实现产品的形状要求，并且易于装卸和调整。
模具结构通常包括模具座、模具芯、模具套等组件。
3.模具热处理：模具需要进行适当的热处理，以增加其硬度和耐磨性。
4.模具表面处理：模具表面需要进行适当的涂层处理，以减少摩擦和磨损。
5.模具维护：模具需要定期进行维护和保养，以延长其使用寿命和保持良好的工作状态。
综上所述，冷镦锻工艺与模具设计密不可分。
只有合理选择冷镦锻工艺并设计优化的模具，才能保证产品的质量和生产效率。
毕业设计锻造工艺分析与模具设计
毕业设计锻造工艺分析与模具设计引言：锻造是一种常用的金属成形工艺，通过将金属材料加热至一定温度后，施加压力使其发生塑性变形，从而得到有一定形状和性能要求的零件。
锻造工艺及其模具设计对于产品质量和生产效率具有重要影响。
本文将通过对锻造工艺的分析以及模具的设计，来提高锻造工艺的可靠性和效率。
一、锻造工艺分析：1.工件材料选择：锻造材料应具有良好的塑性和延展性，常用的锻造材料有钢、铝合金、铜等。
2.工件形状：锻造可以制造出各种形状的零件，包括轴类零件、板类零件、环件、齿轮等。
根据不同工件形状选择合适的锻造工艺和模具。
3.工艺流程：锻造的工艺流程主要包括预加工、加热、锻造和冷却四个步骤，其中加热和冷却步骤对于工件的质量和机械性能影响较大。
二、模具设计：1.模具材料选择：模具的材料应具有高强度、高硬度和耐磨性，一般选择优质的合金钢或高速钢。
2.模具结构设计：根据工件的形状和要求设计模具的结构，包括模座、上模板、下模板、合模机构等部分。
合理的模具结构能够提高锻造的生产效率和产品质量。
3.模具的制造与使用：模具的制造需要严格按照设计要求进行工艺加工，包括切割、铣削、磨削等工序。
在使用过程中，要注意模具的保养和维护，以延长模具的使用寿命。
三、锻造工艺改进：1.工艺参数调整：通过对锻造工艺参数的优化调整，可以改善工件的质量和机械性能，如锻造温度、锻造速度、锻造压力等。
2.工装夹具设计：合理设计工装夹具能够提高生产效率和工件的一致性，减少工人的劳动强度。
3.自动化生产：采用自动化设备进行锻造，可以减少人力投入，提高生产效率和产品质量。
结论：通过对锻造工艺的分析和模具的设计，可以提高锻造工艺的可靠性和效率，同时改善产品的质量和机械性能。
随着科技的不断进步，锻造工艺将更加高效、精确和自动化。
在实际应用中，我们应根据具体情况进行灵活运用，并不断探索新的锻造工艺和模具设计方法，以满足不断变化的市场需求。
冷镦模具设计介绍
实例三：多工位冷镦模具设计
总结词
多工位冷镦模具设计是较为复杂的，需要考 虑多个工位的协调和加工精度的保证等因素 。
详细描述
多工位冷镦模具设计需要考虑多个工位的协 调和加工精度的保证等因素。在确定设计方 案时，需要考虑每个工位的加工任务和顺序 ，以及各个工位之间的相互关系。在制造过 程中，需要采用高精度的加工设备和工艺， 以保证每个工位的加工精度和质量。此外，
05
未来冷镦模具设计的发展趋势
Chapter
高精度、高强度、高效率的趋势
高精度
随着制造业的不断发展，对冷镦 模具的精度要求越来越高，设计 师们需要关注模具的加工制造精 度，提高模具的重复使用率和生
产效率。
高强度
为了满足高强度材料的需求，冷 镦模具需要具备更高的耐磨性和 抗冲击性能，同时要优化模具结
实例二：复杂零件的冷镦模具设计
总结词
复杂零件的冷镦模具设计较为复杂，需要考虑材料、尺寸、结构、制造和维修等因素，同时需要采用多种工艺。
详细描述
复杂零件的冷镦模具设计需要考虑材料的选择，以及材料之间的匹配。在确定尺寸时，需要考虑零件的用途、批 量和精度等因素。在结构设计时，需要考虑零件的形状、尺寸和精度等因素。此外，还需要考虑制造和维修等因 素。为了实现复杂零件的冷镦加工，需要采用多种工艺，如多工位冷镦、弯曲、切边等。
在冷镦过程中，模具会受 到周期性的应力循环作用 ，模具设计需考虑材料的 疲劳强度特性。
03
冷镦模具设计实例分析
Chapter
实例一：简单零件的冷镦模具设计
总结词
简单零件的冷镦模具设计相对较为简单 ，主要考虑材料、尺寸和结构等因素。
VS
详细描述
简单零件的冷镦模具设计通常需要考虑材 料的性质、尺寸和结构等因素。在选择材 料时，需要考虑材料的强度、韧性和耐磨 性等因素。在确定尺寸时，需要考虑零件 的用途和生产批量等因素。在结构设计时 ，需要考虑零件的形状和尺寸等因素。此 外，还需要考虑模具的制造和维修等因素 。
冷镦锻工艺简介
冷镦锻工艺简介一、冷镦锻工艺简介冷镦锻工艺是一种少无切削金属压力加工工艺。
它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。
冷镦锻工艺的特点：1．冷镦然是在常温条件进行的。
冷镦锻可使金属零件的机械性能得到改善。
2．冷镦锻工艺可以提高材料利率。
它是以塑性变形为基础的压力加工方法，可实现少切削或者无切削加工。
一般材料利用率都在85%以上，最高可达99%以上。
3．可提高生产效率。
金属产品变形的时间和过程都比较短，特别是在多工位成形机上加工零件，可大大提高生产率。
4．冷镦锻工艺能提高产品表面粗糙度、保证产品精度。
二、冷镦锻工艺对原材料的要求1．原材料的化学成份及机械性能应符合相关标准。
2．原材料必须进行球化退火处理，其材料金相组织为球状珠光体4-6级。
3．原材料的硬度，为了尽可能减少材料的开裂倾向，提高模具使用寿命还要求冷拔料有尽可能低的硬度，以提高塑性。
一般要求原材料的硬度在HB110~170（HRB62-88）。
4．冷拔料的尽寸精度一般应根据产品的具体要求及工艺情况而定，一般来说，对于缩径和强缩尺寸精度要求低一些。
5．冷拔料的表面质量要求有润滑薄膜呈无光泽的暗色，同时表面不得有划痕、折叠、裂纹、拉毛、锈蚀、氧化皮及凹坑麻点等缺陷。
6．要求冷拔料半径方向脱碳层总厚度不超过原材料直径的1-1.5%(具体情况随各制造厂家的要求而定）。
7．为了保证冷成形时的切断质量，要求冷拔料具有表面较硬，而心部较软的状态。
8．冷拔料应进行冷顶锻试验，同时要求材料对冷作硬化的敏感性越低越好，以减少变形过程中，由于冷作硬化使变形抗力增加。
三、紧固件加工工艺简述紧固件主要分两大粪：一类是螺纹类紧固件；另一类是非螺纹类紧固件或联接件。
这里仅针对螺纹类紧固件进行简述。
1. 螺纹类紧固件加工流程一般都是由剪断、冷镦、或者冷挤压、切削、螺纹加工、热处理、表面处理等生产工序组成的。
冷镦(挤压)工艺中主要工模具概要
1.2.3 初镦冲头
初镦冲头又称初冲，用于双击自动冷镦或两次以上的镦锻工艺。
适用于双击整模自动冷镦机的A型预镦冲头及A型预镦冲头顶杆的型 式、尺寸及技术要求,如表36-27、表36-28所示。
2.2 用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头
图36-63所示为多工位自动冷镦机使用的内六角上、下模工作图。
图36-64为预镦内六角冲头组合图。预镦内六角冲头1在工作行程中与 下模配合镦出锥形球头。由于冲头承受轴向力，R凹穴又比较浅，因 此预镦冲头不会从冲头套脱出。冲头和套采用过盈配合（H8/S7）。
1.2.5.1. 床等专用设
备。常用切边模的型式与尺寸及技术要求,如表36-26所示。
切边模的刃口厚度尺寸h很重要。h过大,切边时易啃模,使模具断裂,顶 针顶料时费劲,易折断,同时产品的切面s也粗糙,螺栓杆部容易弯曲;h 大小,使产品的s面切的不平,呈波浪形。一般坯料材质较软,h宜取小, 材质较硬h宜取大。
适用于多工位自动冷镦机的内六角预镦冲头的型式、尺寸及技术要求, 如表36-29所示。
表36-30所示为二序冲头，即精镦内六角冲头图的型式和尺寸。图中 可以看出，它与预镦冲头只是冲头的头部几何形状不同，而冲头材料 及热处理硬度与预镦冲头相同。
2.3精镦冲头：
图36-65、图36-66、图36-67示出了适用于多工位自动冷镦机的B、C 及D型三种精镦内六角冲头组合图。
1 冷镦用工模具结构 1.1 工模具分类
紧固件冷镦和模具设计
（一）1D2B产品过程成型设计原理
过程成型设计原理
• d．冷变形硬化对金属塑性及变形抗力的影响
• 金属经过冷塑性变形，引起金属的机械性能、物理性能及化学性能的改变。随着变形程度的增加，所有的强度指标（弹 性极限、比例极限、流动极限及强度极限）都有所提高，硬度亦有所提高；塑性指标（伸长率、断面收缩率及冲击韧性 ）则有所降低；电阻增加；抗腐蚀性及导热性能降低，并改变了金属的磁性等等，在塑性变形中，金属的这些性质变化 的总和称作冷变形硬化，简称硬化。
紧固件系列之冷镦和模具设计
过程成型设计原理
（一）1D2B产品过程成型设计原理
根据产品图纸我们定义过程成型设计的方案，选择对应的机器。现在主要介绍一下1D2B的过程成型设计原 理。
首先是冷镦的介绍： 紧固件成型工艺中，冷镦（挤）技术是一种主要加工工艺。冷镦（挤）属于金属压力加工范畴。在生产中，在常温状态下， 对金属施加外力，使金属在预定的模具内成形，这种方法通常叫冷镦。实际上，任何紧固件的成形，不单是冷镦一种变形方 式能实现的，它在冷镦过程中，除了镦粗变形外，还伴随有正、反挤压、复合挤压、冲切、辗压等多种变形方式。因此，生 产中对冷镦的叫法，只是一种习惯性叫法，更确切地说，应该叫做冷镦（挤）。冷镦（挤）的优点很多，它适用于紧固件的 大批量生产。它的主要优点概括为以下几个方面：
过程成型设计原理
（一）1D的基本概念
1.1 变形 变形是指金属受力（外力、内力）时，在保持自己完整性的条件下，组成本身的细小微粒的相对位移的总和。 1.1.1 变形的种类 a.弹性变形 金属受外力作用发生了变形，当外力去掉后，恢复原来形状和尺寸的能力，这种变形称为弹性变形。 弹性的好坏是通过弹性极限、比例极限来衡量的。 b.塑性变形 金属在外力作用下，产生永久变形（指去掉外力后不能恢复原状的变形），但金属本身的完整性又不会被破坏的变形，称为 塑性变形。 塑性的好坏通过伸长率、断面收缩率、屈服极限来表示。 1.1.2 塑性的评定方法 为了评定金属塑性的好坏，常用一种数值上的指标，称为塑性指标。塑性指标是以钢材试样开始破坏瞬间的塑性变形量来表 示，生产实际中，通常用以下几种方法： (1)拉伸试验 拉伸试验用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。表示钢材试样在单向拉伸时的塑性变形能力，是金属材料标准中常用的塑性指 标。δ和ψ的数值由以下公式确定：
双向沉孔锥体冷锻工艺与模具
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１ 工 艺 设 计
１ １ 冷锻 工序设 计 ．
图 １ 锥 体 制件
道 冷 锻 工 序 才 能 成 形 （ 图 ２ 。第 一 道 成 形 工 见 ）
０ 引 言
２ ９
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图 １所 示 是 一 种 典 型 的 锥 体 制 件 ， 料 为 材
２ 钢 ， 产 批 量 大 。 此 制 件 具 有 双 向 沉 孔 ， Ｏ 生 中 间带 隔 ， 右端 为 锥 体 结 构 ， 端 为 简 体 。如 果 用 左 机 械 加 工 的方 法 ， 废 材 耗 时 ， 以采 用 冷 锻 工 则 所
模 具 技 术 ２ １ ． ． ０ １ Ｎｏ ３
２ １
工序 ， 主要成形锥体部分 ， 同时将其余 部分挤 压
至 要 求 形 状 和尺 寸 ， 成 锻 件 的最 终 成 形 （ 图 完 见 ２ ｄ ） 可 见 ， 此 冷 镦 工 序 中 ， 料 的移 动 量 （）。 在 材 很 小 ， 要 是 改 变其 轮 廓 形 状 。 主
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冷镦锻工艺与模具设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
以GB5786-M8六角头螺栓为例来说明...冷镦锻工艺是一种少无切削金属压力加工工艺。
它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。
冷镦锻工艺的特点：
1．冷镦然是在常温条件进行的。
冷镦锻可使金属零件的机械性能得到改善。
2．冷镦锻工艺可以提高材料利率。
它是以塑性变形为基础的压力加工方法，可实现少切削或者无切削加工。
一般材料利用率都在85%以上，最高可达99%以上。
3．可提高生产效率。
金属产品变形的时间和过程都比较短，特别是在多工位成形机上加工零件，可大大提高生产率。
4．冷镦锻工艺能提高产品表面粗糙度、保证产品精度。
二、冷镦锻工艺对原材料的要求
1．原材料的化学成份及机械性能应符合相关标准。
2．原材料必须进行球化退火处理，其材料金相组织为球状珠光体4-6级。
3．原材料的硬度，为了尽可能减少材料的开裂倾向，提高模具使用寿命还要求冷拔料有尽可能低的硬度，以提高塑性。
一般要求原材料的硬度在HB110~170（HRB62-88）。
4．冷拔料的尽寸精度一般应根据产品的具体要求及工艺情况而定，一般来说，对于缩径和强缩尺寸精度要求低一些。
5．冷拔料的表面质量要求有润滑薄膜呈无光泽的暗色，同时表面不得有划痕、折叠、裂纹、拉毛、锈蚀、氧化皮及凹坑麻点等缺陷。
6．要求冷拔料半径方向脱碳层总厚度不超过原材料直径的%(具体情况随各制造厂家的要求而定）。
7．为了保证冷成形时的切断质量，要求冷拔料具有表面较硬，而心部较软的状态。
8．冷拔料应进行冷顶锻试验，同时要求材料对冷作硬化的敏感性越低越好，以减少变形过程中，由于冷作硬化使变形抗力增加。
三、紧固件加工工艺简述
紧固件主要分两大粪：一类是螺纹类紧固件；另一类是非螺纹类紧固件或联接件。
这里仅针对螺纹类紧固件进行简述。
1. 螺纹类紧固件加工流程一般都是由剪断、冷镦、或者冷挤压、切削、螺纹加工、热处理、表面处理等生产工序组成的。
材料改制工艺流程一般为：
酸洗→拉丝→退火→磷化皂化→拉丝→(球化磷化)
螺纹类紧固件冷加工艺流程订要有以下几种情况:
级以下的螺纹紧固件产品加工流程
打头→清洗→搓螺纹→清洗→表面处理→包装
级以下的螺纹紧固件产品加工流程
打头→清洗→切削→热处理→穿垫搓螺纹→清洗→表面处理→包装
级螺纹紧固件产品加工流程
打头→清洗→切削→搓螺纹→热处理→清洗→表面处理→包装
级螺纹紧固件产品加工流程
打头→清洗→热处理→切削→滚螺纹→清洗→无损检测→清洗→表面处理→包装
2. 螺纹类紧固件常用材料
螺纹类紧固件常用材料如下表1(含国内外材料对比)
四、冷镦锻工艺设计的基本方法
冷镦锻工艺设计实际上就是冷镦模具的设计,我们所设计的每一个工艺方案最终都是要通过模具设计来实现的。
冷镦锻工艺设计：
首先,根据产品具体的相关参数计算坯长度，此时计算的重量实际是零件的净重，冷镦锻时的坯料长度可根据体积不变原则来确定，即塑性变形坯料的体积等于塑性变形后的零件的体积。
如果还要进行切削加工，那么坯料的体积还应加上相应的切削量。
加上相应的切削余量后计算的重量实际上是零件的毛重。
其次，变形程度及镦锻次数的确定。
如图，当长径比≤时，镦锻一次：
当≤长径比≤时，镦锻二次：
当≤长径比≤时，镦锻三次。
以上数据是在比较理想的条件下才能实现，在实际生产中，还要考虑到产品的几何形状，同时也为了保证质量需要按照上述数据增加一次镦锻变形。
第三，确定加工工艺方案。
根据产品的具体要求确定该产品是采用无切削加工工艺还是采用少切削加工工艺以及采用哪一种生产设备，并设计加工工步图即确定加工工艺方案。
第四，根据以上三个因素确定所有材料的坯径尺寸。
需要说明的是原材料尺寸与产品头部尺寸、产品的杆部尺寸、生产设备以及螺纹精度和表面处理方式都是紧固件密相关的。
例如：以GB5786-M8六角头螺栓为例来说明，这里以表格的形式表达更清楚直观，具体见表2。
第五，根据产品的相关参数计算零件净重，根据不同的加工方式、方法计算零件消耗定额。
第六，根据产品要求确定滚压螺纹坯径尺寸，不同的螺纹标准所要求的滚压螺坯径尺寸是不一样的。
在国家新螺纹标准GB192-81-GB2516-M8中，外螺纹主要有6e、6f、6g、6h四种。
相关螺纹资料介绍请参看TFS-Threads文档。
以GB5786-M8六角头螺栓为例来说明，具体见表3。
第七，冷镦锻加工工艺及模具设计
下面以六角头螺栓切削加工工艺工步图：
K=头部高度
k,=头部扳拧高度
剪料→预成形→终镦→剪切六角→（搓螺纹）
图3六角头螺栓无切削加工工艺工步图：
剪料→预成形→整形→镦六角→（搓螺纹）
1. 送料滚轮的设计
送料轮的外型尺寸、孔径尺寸是冷镦锻设备生产厂家确定的，不需重新设计的。
我们仅需对送料轮工作沟槽尺寸进行设计，沟槽尺寸决于取原材料线直径最大尺寸，其公差取H110-H11即可。
2．切刀刃中直径一般为原材料直径最大尺寸，其公差取H9-H10。
3．切模的直径一般为原材料直径：最大尺寸+），其公差取H9-H10。
4．预成形冲模设计
一冲的设计原则是：要求一冲有尽可能大的变形比，为第二次镦锻成形做准备，其次要避免金属纤维产生纵向弯曲。
一冲模具设计的方法很多，目前主要有两种典型的方法。
一种方法是以美国为代表：
这种方法是依据塑性变形核理论，先确定锥体大端直径Dk值，然后再确定一冲型腔尺寸。
根据塑性变形核理论，如图4，假设锥体大端直径Dk为小端直径dm的倍，锥体角度的α角度定位12°,金属体积不足部分,由圆柱体h部分调节加以补充。
圆中dm=材线直径
这种设计方法也并非完全一成不变的，它是随材料的硬度变化而有所变化。
这种方法锥角α值仅对螺栓的而言，对于其它头部形状来说，α值是有变化的。
另一种方法是以苏联为代表。
这种方法就是由长径比来选择α角，然后再确定其它尺寸。
长径比决定α角大小见表4。
如图5，dm=线材直径
5．终镦锻冲模及主模设计
该冲模设计相对来说较为简单，如图5，其设计原则是以所加工的产品头部形状和尺寸为依据来设计的。
如需切削加工，则要考虑相应的切削加工余量。
如图6：D0=）emax，式中emax为六角头螺栓最大的对角尺寸
D=，式中S为六角头螺栓对边尺寸
H=螺栓头部高度，
h=2H/3，式中 h为模具型腔深度。
主模主要依据各工步零件加工工艺要求来设计的，这里仅讲述多层预应力主模的设计方法。
实践证明，多层预应力结构主模是一种解决主模径向开裂比较有效的方法，对于采用硬质合金为模芯的预应力组合主模尤为有效。
多层预应力结构层的数目确定，主要是根据冷镦锻过程中单位压力的大小，内腔尺寸和所用的材料强度来考虑确定的。
这里有两种情况：
一种情况主模模芯允许在拉应力状态下工作，即采用高强度模具钢制作，这时按内压力Pimax的大小来确定：
当Pimax≤kg/mm2时，为整模；
当110kg/mm2≤Pimax≤160kg/ mm2，采用一层预应力套；
当160kg/mm2≤Pimax≤200kg/ mm2，采用两层预应力套；
主模内压力一般按冲模单位压力计算。
另一种情况是主模模芯不允许在拉应力状态下工作，采用硬质合金（俗称钨钢）制作的主模就属此类型，这时按下列Pimax的大小来选取：
当Pimax≤110kg/mm2时，采用一层预应力套；
当110kg/mm2≤Pimax≤190kg/ mm2，采用两层预应力套；
预应力套的外圈直径与主模内腔直径之比取4-6即可。
如图7，如有中间预应力套，其相关尺寸可根据有关冷挤压资料计算得到。
6．切边冲模（Trimming Die）设计。