緊固件工藝設計及模具設計介紹

1、緊固件工藝設計及模具設計介紹來源：緊固件協(xié)會 作者： 瀏覽次數： 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生 的塑性變形， 并借助于模具， 使金屬體積作重新分布及轉移， 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：1 冷鐓然是在常溫條件進行的。冷鐓鍛可使金屬零件的機械性能得到改善。2 冷鐓鍛工藝可以提高材料利率。它是以塑性變形為基礎的壓力加工方法，可實現少 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 99% 以上。3 可提高生產效率。金屬產品變形的時間和過程都比較短，特別

2、是在多工位成形機上 加工零件，可大大提高生產率。4 冷鐓鍛工藝能提高產品表面粗糙度、保證產品精度。二、冷鐓鍛工藝對原材料的要求1 原材料的化學成份及機械性能應符合相關標準。2 原材料必須進行球化退火處理，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根據產品的具體要求及工藝情況而定，一般來說，對于縮 徑和強縮尺寸精度要求低一些。5 冷拔料的表面質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 冷拔料應進行冷頂鍛試驗，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接件。這里 僅針對螺紋類緊固件進行簡述。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、冷鐓鍛工藝設計的基本方法冷鐓鍛工藝設計實際上就是冷鐓模具的設計，我們所設計的每一個工藝方案最終都是要通過模具設計來實現的。冷鐓鍛工藝設計：首先,根據產品具體的相關參數計算坯長度，此時計算的重量實際是零件的凈重，冷鐓鍛時的坯料長度

6、可根據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。如果還要進行切削加工，那么坯料的體積還應加上相應的切削量。加上相應的切削余量后計算的重量實際上是零件的毛重。其次，變形程度及鐓鍛次數的確定。如圖，當長徑比 2.5時，鐓鍛一次:當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4.5 W長徑比 6.5時，鐓鍛三次。以上數據是在比較理想的條件下才能實現，在實際生產中，還要考慮到產品的幾何形狀，同時也為了保證質量需要按照上述數據增加一次鐓鍛變形。第三，確定加工工藝方案。根據產品的具體要求確定該產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、產設備，并設計加工工步圖即確定加工工藝方案。第四，根據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品頭部尺寸、產品的桿部尺寸、生產設備以及螺紋精度和表面處理方式都是緊固件密相關的。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 STS）07 037.757.807.757.80亦鋅07.07$7.05攻卜觀質量 （頭部和桿制接好好不;好第五，根據產品的相關參數計算零件凈重，根據不同的加工方式、方法計算零件消耗定 額。第六，根據產品要求確定滾壓螺紋坯徑尺寸，

8、不同的螺紋標準所要求的滾壓螺坯徑尺寸是不一樣的。在國家新螺紋標準 GB192-81-GB2516-M8 中，外螺紋主要有 6e、6f、6g、6h四種。相關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計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預成形T整形T鐓六角T(搓螺紋)1.送料滾輪的設計送料輪的外型尺寸、孔徑尺寸是冷鐓鍛設備生產廠家確定的，不需重新設計的。我們僅需對送料輪工作溝槽尺寸進行設計，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 .預成形沖模設計一沖的設計原則是：要求一沖有盡可能大的變形比，為第二次鐓鍛成形做準備，其次要避免金屬纖維產生縱向彎曲。一沖模具設計的方法很多，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。根據塑性變形核理論，如圖4 ,假設錐體大端直徑 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部分調節(jié)加以補充。AYLMalin圓中dm=材線直徑這種設計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計該沖模

11、設計相對來說較為簡單，如圖5，其設計原則是以所加工的產品頭部形狀和尺寸為依據來設計的。如需切削加工，則要考慮相應的切削加工余量。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。主模主要依據各工步零件加工工藝要求來設計的，這里僅講述多層預應力主模的設計方法。實踐證明，多層預應力結構主模是一種解決主模徑向開裂比較有效的方法，對于采用硬質合金為模芯的預應力組合主模尤為有效。多層預應力結構層的數目確定，主要是根據冷鐓鍛過程中單位壓力的大小，內腔尺寸和 所用的材料強度來考慮確定的。這里有兩種情況：一種情況主模模芯允許在拉應力狀態(tài)下工作，即采用高強度模具鋼制作，這時按內壓力Pimax的大小來確定：當Pimax kg/mm2 時，為整模；當 110kg/mm2 Pimax 160kg/ mm2，采用一層預應力套；當160kg/mm2 Pimax 200kg/ mm2，采用兩層預應力套；主模內壓力一般按沖模單位壓力計算。另一種情況是主模模芯不允許在拉應力狀態(tài)下工作，采用硬質合金(俗稱鎢鋼)制作的當Pimax 110kg/mm2 時，采用一層預應力套；當