緊固件工藝設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)介紹

1、緊固件工藝設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)介紹來源：緊固件協(xié)會 作者： 瀏覽次數(shù)： 50 發(fā)布日期： 2007-11-08一、冷鐓鍛工藝簡介冷鐓鍛工藝是一種少無切削金屬壓力加工工藝。它是一種利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生 的塑性變形， 并借助于模具， 使金屬體積作重新分布及轉(zhuǎn)移， 從而形成所需要的零件或毛坯 的加工方法。冷鐓鍛工藝的特點(diǎn)：1 冷鐓然是在常溫條件進(jìn)行的。冷鐓鍛可使金屬零件的機(jī)械性能得到改善。2 冷鐓鍛工藝可以提高材料利率。它是以塑性變形為基礎(chǔ)的壓力加工方法，可實(shí)現(xiàn)少 切削或者無切削加工。一般材料利用率都在 85% 以上，最高可達(dá) 99% 以上。3 可提高生產(chǎn)效率。金屬產(chǎn)品變形的時間和過程都比較短，特別

2、是在多工位成形機(jī)上 加工零件，可大大提高生產(chǎn)率。4 冷鐓鍛工藝能提高產(chǎn)品表面粗糙度、保證產(chǎn)品精度。二、冷鐓鍛工藝對原材料的要求1 原材料的化學(xué)成份及機(jī)械性能應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2 原材料必須進(jìn)行球化退火處理，其材料金相組織為球狀珠光體4-6 級。3 原材料的硬度，為了盡可能減少材料的開裂傾向，提高模具使用壽命還要求冷拔料 有盡可能低的硬度，以提高塑性。一般要求原材料的硬度在 HB110170 ( HRB62-88 )。4 冷拔料的盡寸精度一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的具體要求及工藝情況而定，一般來說，對于縮 徑和強(qiáng)縮尺寸精度要求低一些。5 冷拔料的表面質(zhì)量要求有潤滑薄膜呈無光澤的暗色，同時表面不得有劃痕、折疊、

3、 裂紋、拉毛、銹蝕、氧化皮及凹坑麻點(diǎn)等缺陷。6 要求冷拔料半徑方向脫碳層總厚度不超過原材料直徑的1-1.5%（ 具體情況隨各制造廠家的要求而定）。7 為了保證冷成形時的切斷質(zhì)量，要求冷拔料具有表面較硬，而心部較軟的狀態(tài)。8 冷拔料應(yīng)進(jìn)行冷頂鍛試驗(yàn)，同時要求材料對冷作硬化的敏感性越低越好，以減少變 形過程中，由于冷作硬化使變形抗力增加。三、緊固件加工工藝簡述 緊固件主要分兩大糞：一類是螺紋類緊固件；另一類是非螺紋類緊固件或聯(lián)接件。這里 僅針對螺紋類緊固件進(jìn)行簡述。1. 螺紋類緊固件加工流程一般都是由剪斷、冷鐓、或者冷擠壓、切削、螺紋加工、熱 處理、表面處理等生產(chǎn)工序組成的。材料改制工藝流程一般為

4、：酸洗T拉絲T退火T磷化皂化T拉絲T（球化磷化）螺紋類緊固件冷加工藝流程訂要有以下幾種情況 :8.8 級以下的螺紋緊固件產(chǎn)品加工流程打頭T清洗 T搓螺紋T清洗T表面處理T包裝8.8 級以下的螺紋緊固件產(chǎn)品加工流程打頭T清洗T切削T熱處理T穿墊搓螺紋T清洗T表面處理T包裝8.8-10.9 級螺紋緊固件產(chǎn)品加工流程打頭T清洗 T切削T搓螺紋T熱處理T清洗T表面處理T包裝10.9-12.9 級螺紋緊固件產(chǎn)品加工流程打頭T清洗T熱處理T切削T滾螺紋T清洗T無損檢測T清洗T表面處理T包裝2. 螺紋類緊固件常用材料表1舷類緊固件常用材料性能弄級國內(nèi)材料牌號目車材科牌號美國材科牌號3.6ML10S.LOC1

5、010ML15S15C. S15CK1Q15ML20血c1020S.3ML冬 ML2DW2就 G 35K. SW211035. 1320 13219 8-L0 9ML35CrMo. ML42CrMoSCM3 SCM44135. 4140. 414212.9ML40Cn ML42CrMoSCr4. SCM45140. 414C. 4142OCrlSHiPS3 0400四、冷鐓鍛工藝設(shè)計(jì)的基本方法冷鐓鍛工藝設(shè)計(jì)實(shí)際上就是冷鐓模具的設(shè)計(jì)，我們所設(shè)計(jì)的每一個工藝方案最終都是要通過模具設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。冷鐓鍛工藝設(shè)計(jì)：首先,根據(jù)產(chǎn)品具體的相關(guān)參數(shù)計(jì)算坯長度，此時計(jì)算的重量實(shí)際是零件的凈重，冷鐓鍛時的坯料長度

6、可根據(jù)體積不變原則來確定，即塑性變形坯料的體積等于塑性變形后的零件的體積。如果還要進(jìn)行切削加工，那么坯料的體積還應(yīng)加上相應(yīng)的切削量。加上相應(yīng)的切削余量后計(jì)算的重量實(shí)際上是零件的毛重。其次，變形程度及鐓鍛次數(shù)的確定。如圖，當(dāng)長徑比 2.5時，鐓鍛一次:當(dāng)2.5 W長徑比 4.5時，鐓鍛二次:IM 1 翌翳收世及簾坡推牴當(dāng)4.5 W長徑比 6.5時，鐓鍛三次。以上數(shù)據(jù)是在比較理想的條件下才能實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，還要考慮到產(chǎn)品的幾何形狀，同時也為了保證質(zhì)量需要按照上述數(shù)據(jù)增加一次鐓鍛變形。第三，確定加工工藝方案。根據(jù)產(chǎn)品的具體要求確定該產(chǎn)品是采用無切削加工工藝還是 采用少切削加工工藝以及采用哪一種生

7、產(chǎn)設(shè)備，并設(shè)計(jì)加工工步圖即確定加工工藝方案。第四，根據(jù)以上三個因素確定所有材料的坯徑尺寸。需要說明的是原材料尺寸與產(chǎn)品頭部尺寸、產(chǎn)品的桿部尺寸、生產(chǎn)設(shè)備以及螺紋精度和表面處理方式都是緊固件密相關(guān)的。例如：以GB5786-M8 六角頭螺栓為例來說明，這里以表格的形式表達(dá)更清楚直觀，具體見 表2。:d蹶沖（鍛粗工藝）775攥k彳中（蹴粗工藝）cam；)切按帰（中 （強(qiáng) STS）07 037.757.807.757.80亦鋅07.07$7.05攻卜觀質(zhì)量 （頭部和桿制接好好不;好第五，根據(jù)產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)計(jì)算零件凈重，根據(jù)不同的加工方式、方法計(jì)算零件消耗定 額。第六，根據(jù)產(chǎn)品要求確定滾壓螺紋坯徑尺寸，

8、不同的螺紋標(biāo)準(zhǔn)所要求的滾壓螺坯徑尺寸是不一樣的。在國家新螺紋標(biāo)準(zhǔn) GB192-81-GB2516-M8 中，外螺紋主要有 6e、6f、6g、6h四種。相關(guān)螺紋資料介紹請參看TFS-Threads 文檔。以GB5786-M8 六角頭螺栓為例來說明，具體見表3。表3公稱直徑蛭距中徑公差帶：OptoMSX17 356e?J77 227.307.25IVI3X 1.251.257 1S36e7.107 057,147,OP第七，冷鐓鍛加工工藝及模具設(shè)計(jì)下面以六角頭螺栓切削加工工藝工步圖: 一1T? 憶口E LT LJK=頭部咼度k,=頭部扳擰高度剪料t預(yù)成形t終鐓t剪切六角t （搓螺紋）圖3六角頭螺栓

9、無切削加工工藝工步圖:f六珮頭蝎栓無切刖加工工藝剪料T預(yù)成形T整形T鐓六角T(搓螺紋)1.送料滾輪的設(shè)計(jì)送料輪的外型尺寸、孔徑尺寸是冷鐓鍛設(shè)備生產(chǎn)廠家確定的，不需重新設(shè)計(jì)的。我們僅需對送料輪工作溝槽尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，溝槽尺寸決于取原材料線直徑最大尺寸，其公差取H110-H11 即可。2 .切刀刃中直徑一般為原材料直徑最大尺寸，其公差取H9-H10 。3 .切模的直徑一般為原材料直徑：最大尺寸+(0.05-0.10)，其公差取H9-H10 。4 .預(yù)成形沖模設(shè)計(jì)一沖的設(shè)計(jì)原則是：要求一沖有盡可能大的變形比，為第二次鐓鍛成形做準(zhǔn)備，其次要避免金屬纖維產(chǎn)生縱向彎曲。一沖模具設(shè)計(jì)的方法很多，目前主要有兩種

10、典型的方法。一種方法是以美國為代表：這種方法是依據(jù)塑性變形核理論，先確定錐體大端直徑Dk值，然后再確定一沖型腔尺寸。根據(jù)塑性變形核理論，如圖4 ,假設(shè)錐體大端直徑 Dk為小端直徑dm的1.4倍，錐體角度的a角度定位12 ,金屬體積不足部分，由圓柱體h部分調(diào)節(jié)加以補(bǔ)充。AYLMalin圓中dm=材線直徑這種設(shè)計(jì)方法也并非完全一成不變的，它是隨材料的硬度變化而有所變化。這種方法錐 角a值僅對螺栓的而言，對于其它頭部形狀來說，a值是有變化的。另一種方法是以蘇聯(lián)為代表。這種方法就是由長徑比來選擇a角，然后再確定其它尺寸。 長徑比決定a角大小見表4。如圖5, dm=線材直徑5 終鐓鍛沖模及主模設(shè)計(jì)該沖模

11、設(shè)計(jì)相對來說較為簡單，如圖5，其設(shè)計(jì)原則是以所加工的產(chǎn)品頭部形狀和尺寸為依據(jù)來設(shè)計(jì)的。如需切削加工，則要考慮相應(yīng)的切削加工余量。D=(0.9-0.95)S ，式中S為六角頭螺栓對邊尺寸H=螺栓頭部高度,h=2H/3 ，式中h為模具型腔深度。主模主要依據(jù)各工步零件加工工藝要求來設(shè)計(jì)的，這里僅講述多層預(yù)應(yīng)力主模的設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐證明，多層預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)主模是一種解決主模徑向開裂比較有效的方法，對于采用硬質(zhì)合金為模芯的預(yù)應(yīng)力組合主模尤為有效。多層預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)層的數(shù)目確定，主要是根據(jù)冷鐓鍛過程中單位壓力的大小，內(nèi)腔尺寸和 所用的材料強(qiáng)度來考慮確定的。這里有兩種情況：一種情況主模模芯允許在拉應(yīng)力狀態(tài)下工作，即采用高強(qiáng)度模具鋼制作，這時按內(nèi)壓力Pimax的大小來確定：當(dāng)Pimax kg/mm2 時，為整模；當(dāng) 110kg/mm2 Pimax 160kg/ mm2，采用一層預(yù)應(yīng)力套；當(dāng)160kg/mm2 Pimax 200kg/ mm2，采用兩層預(yù)應(yīng)力套；主模內(nèi)壓力一般按沖模單位壓力計(jì)算。另一種情況是主模模芯不允許在拉應(yīng)力狀態(tài)下工作，采用硬質(zhì)合金(俗稱鎢鋼)制作的當(dāng)Pimax 110kg/mm2 時，采用一層預(yù)應(yīng)力套；當(dāng)