冷鐓擠壓成型工藝教材(共65頁).ppt

1、冷鐓擠壓成型工藝?yán)溏厰D壓成型工藝主講人：程從志主講人：程從志n緊固件成型工藝中，冷鐓擠技術(shù)是一種主要加工工藝。冷鐓擠緊固件成型工藝中，冷鐓擠技術(shù)是一種主要加工工藝。冷鐓擠屬于金屬壓力加工范疇。在生產(chǎn)中，在常溫狀態(tài)下，對(duì)金屬施加外力，屬于金屬壓力加工范疇。在生產(chǎn)中，在常溫狀態(tài)下，對(duì)金屬施加外力，使金屬在預(yù)定的模具內(nèi)成形，這種方法通常叫冷鐓。實(shí)際上，任何緊使金屬在預(yù)定的模具內(nèi)成形，這種方法通常叫冷鐓。實(shí)際上，任何緊固件的成形，不單是冷鐓一種變形方式能實(shí)現(xiàn)的，它在冷鐓過程中，固件的成形，不單是冷鐓一種變形方式能實(shí)現(xiàn)的，它在冷鐓過程中，除了鐓粗變形外，還伴隨有正、反擠壓、復(fù)合擠壓、沖切、輾壓等多除了鐓

2、粗變形外，還伴隨有正、反擠壓、復(fù)合擠壓、沖切、輾壓等多種變形方式。因此，生產(chǎn)中對(duì)冷鐓的叫法，只是一種習(xí)慣性叫法，更種變形方式。因此，生產(chǎn)中對(duì)冷鐓的叫法，只是一種習(xí)慣性叫法，更確切地說，應(yīng)該叫做冷鐓擠。冷鐓擠的優(yōu)點(diǎn)很多，它適用于確切地說，應(yīng)該叫做冷鐓擠。冷鐓擠的優(yōu)點(diǎn)很多，它適用于緊固件的大批量生產(chǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)概括為以下幾個(gè)方面：緊固件的大批量生產(chǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)概括為以下幾個(gè)方面：na a鋼材利用率高。冷鐓擠是一種少、無切削加工方法，如加工鋼材利用率高。冷鐓擠是一種少、無切削加工方法，如加工桿類的六角頭螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘，采用切削加工方法，鋼材利桿類的六角頭螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘，采用切削加

3、工方法，鋼材利用率僅在用率僅在25%25%35%35%，而用冷鐓擠方法，它的利用率可高達(dá)，而用冷鐓擠方法，它的利用率可高達(dá)85%85%95%95%，僅是料頭、料尾及切六角頭邊的一些工藝消耗。，僅是料頭、料尾及切六角頭邊的一些工藝消耗。nb b生產(chǎn)率高。與通用的切削加工相比，冷鐓擠成型效率要高出生產(chǎn)率高。與通用的切削加工相比，冷鐓擠成型效率要高出幾十倍以上。幾十倍以上。nc c機(jī)械性能好。冷鐓擠方法加工的零件，由于金屬纖維未被切機(jī)械性能好。冷鐓擠方法加工的零件，由于金屬纖維未被切斷，因此強(qiáng)度要比切削加工的優(yōu)越得多。斷，因此強(qiáng)度要比切削加工的優(yōu)越得多。nd適于自動(dòng)化生產(chǎn)。適宜冷鐓擠方法生產(chǎn)的緊固件

4、也含一局適于自動(dòng)化生產(chǎn)。適宜冷鐓擠方法生產(chǎn)的緊固件也含一局部異形件，根本屬于對(duì)稱性零件，適合采用高速自動(dòng)冷鐓機(jī)生產(chǎn)，部異形件，根本屬于對(duì)稱性零件，適合采用高速自動(dòng)冷鐓機(jī)生產(chǎn)，也是大批量生產(chǎn)的主要方法。也是大批量生產(chǎn)的主要方法。n總之，冷鐓擠方法加工緊固件、異形件是一種綜合經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)總之，冷鐓擠方法加工緊固件、異形件是一種綜合經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)高的加工方法，是緊固件行業(yè)中普遍采用的加工方法，也是一種在國高的加工方法，是緊固件行業(yè)中普遍采用的加工方法，也是一種在國內(nèi)、外廣為利用、很有開展的先進(jìn)加工方法。因此，如何充分利用、內(nèi)、外廣為利用、很有開展的先進(jìn)加工方法。因此，如何充分利用、提高金屬的塑性、掌握

5、金屬塑性變形的機(jī)理、研制出科學(xué)合理的緊固提高金屬的塑性、掌握金屬塑性變形的機(jī)理、研制出科學(xué)合理的緊固件冷鐓擠加工工藝，是本章的目的和宗旨所在。件冷鐓擠加工工藝，是本章的目的和宗旨所在。 1金屬變形的根本概念金屬變形的根本概念 n1.1 變形變形n變形是指金屬受力外力、內(nèi)力時(shí)，在保持自己完整性的條件下，變形是指金屬受力外力、內(nèi)力時(shí)，在保持自己完整性的條件下，組本錢身的細(xì)小微粒的相對(duì)位移的總和。組本錢身的細(xì)小微粒的相對(duì)位移的總和。 n1.1.1 變形的種類變形的種類na.彈性變形彈性變形n金屬受外力作用發(fā)生了變形，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)原來形狀和尺寸的金屬受外力作用發(fā)生了變形，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)原來形

6、狀和尺寸的能力，這種變形稱為彈性變形。能力，這種變形稱為彈性變形。n彈性的好壞是通過彈性極限、比例極限來衡量的。彈性的好壞是通過彈性極限、比例極限來衡量的。nb.塑性變形塑性變形n金屬在外力作用下，產(chǎn)生永久變形指去掉外力后不能恢復(fù)原狀的變金屬在外力作用下，產(chǎn)生永久變形指去掉外力后不能恢復(fù)原狀的變形，但金屬本身的完整性又不會(huì)被破壞的變形，稱為塑性變形。形，但金屬本身的完整性又不會(huì)被破壞的變形，稱為塑性變形。n塑性的好壞通過伸長率、斷面收縮率、屈服極限來表示。塑性的好壞通過伸長率、斷面收縮率、屈服極限來表示。n1.1.2 塑性的評(píng)定方法塑性的評(píng)定方法n為了評(píng)定金屬塑性的好壞，常用一種數(shù)值上的指標(biāo)，

7、稱為塑性指標(biāo)。為了評(píng)定金屬塑性的好壞，常用一種數(shù)值上的指標(biāo)，稱為塑性指標(biāo)。塑性指標(biāo)是以鋼材試樣開始破壞瞬間的塑性變形量來表示，生產(chǎn)實(shí)際塑性指標(biāo)是以鋼材試樣開始破壞瞬間的塑性變形量來表示，生產(chǎn)實(shí)際中，通常用以下幾種方法：中，通常用以下幾種方法：n(1)拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)n拉伸試驗(yàn)用伸長率拉伸試驗(yàn)用伸長率和斷面收縮率和斷面收縮率來表示。表示鋼材試樣在單向拉來表示。表示鋼材試樣在單向拉伸時(shí)的塑性變形能力，是金屬材料標(biāo)準(zhǔn)中常用的塑性指標(biāo)。伸時(shí)的塑性變形能力，是金屬材料標(biāo)準(zhǔn)中常用的塑性指標(biāo)。和和的的數(shù)值由以下公式確定：數(shù)值由以下公式確定：n 公式公式36-1n 公式公式36-2n式中：式中： L0、Lk拉

8、伸試樣原始標(biāo)距、破壞后標(biāo)距的長度。拉伸試樣原始標(biāo)距、破壞后標(biāo)距的長度。n F0、Fk拉伸試樣原始、破斷處的截面積。拉伸試樣原始、破斷處的截面積。%100ookLLL%100okoFFFn(2)鐓粗試驗(yàn)鐓粗試驗(yàn) 又稱壓扁試驗(yàn)又稱壓扁試驗(yàn)n它是將試樣制成高度它是將試樣制成高度Ho為試樣原始直徑為試樣原始直徑Do的的1.5倍的圓柱形，然后在倍的圓柱形，然后在壓力機(jī)上進(jìn)行壓扁，直到試樣外表出現(xiàn)第壓力機(jī)上進(jìn)行壓扁，直到試樣外表出現(xiàn)第1條肉眼可觀察到的裂紋為條肉眼可觀察到的裂紋為止，這時(shí)的壓縮程度止，這時(shí)的壓縮程度c為塑性指標(biāo)。其數(shù)值按下式可計(jì)算出：為塑性指標(biāo)。其數(shù)值按下式可計(jì)算出：n 公式公式36-3n

9、式中式中 Ho圓柱形試樣的原始高度。圓柱形試樣的原始高度。Hk試樣在壓扁中，在側(cè)外試樣在壓扁中，在側(cè)外表出現(xiàn)第表出現(xiàn)第1條肉眼可見裂紋時(shí)的試樣高度。條肉眼可見裂紋時(shí)的試樣高度。n(3)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) n扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是以試樣在扭斷機(jī)上扭斷時(shí)的扭轉(zhuǎn)角或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示的。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是以試樣在扭斷機(jī)上扭斷時(shí)的扭轉(zhuǎn)角或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示的。生產(chǎn)中最常用的是拉伸試驗(yàn)和鐓粗試驗(yàn)。不管哪種試驗(yàn)方法，都是相生產(chǎn)中最常用的是拉伸試驗(yàn)和鐓粗試驗(yàn)。不管哪種試驗(yàn)方法，都是相對(duì)于某種特定的受力狀態(tài)和變形條件的。由此所得出的塑性指標(biāo)，只對(duì)于某種特定的受力狀態(tài)和變形條件的。由此所得出的塑性指標(biāo)，只是相比照較而言，僅說明某種金屬在什么

10、樣的變形條件下塑性的好壞。是相比照較而言，僅說明某種金屬在什么樣的變形條件下塑性的好壞。%100okocHHHn1.1.3 影響金屬塑性及變形抗力的主要因素影響金屬塑性及變形抗力的主要因素n金屬的塑性及變形抗力的概念：金屬的塑性可理解為在外力作用下，金屬的塑性及變形抗力的概念：金屬的塑性可理解為在外力作用下，金屬能穩(wěn)定地改變自己的形狀而質(zhì)點(diǎn)間的聯(lián)系又不被破壞的能力。并金屬能穩(wěn)定地改變自己的形狀而質(zhì)點(diǎn)間的聯(lián)系又不被破壞的能力。并將金屬在變形時(shí)反作用于施加外力的工模具的力稱為變形抗力。將金屬在變形時(shí)反作用于施加外力的工模具的力稱為變形抗力。n影響金屬塑性及變形抗力的主要因素包括以下幾個(gè)方面：影響金

11、屬塑性及變形抗力的主要因素包括以下幾個(gè)方面：na金屬組織及化學(xué)成分對(duì)塑性及變形抗力的影響金屬組織及化學(xué)成分對(duì)塑性及變形抗力的影響n金屬組織決定于組成金屬的化學(xué)成分，其主要元素的晶格類別，雜質(zhì)金屬組織決定于組成金屬的化學(xué)成分，其主要元素的晶格類別，雜質(zhì)的性質(zhì)、數(shù)量及分布情況。組成元素越少，塑性越好。例如純鐵具有的性質(zhì)、數(shù)量及分布情況。組成元素越少，塑性越好。例如純鐵具有很高的塑性。碳在鐵中呈固熔體也具有很好的塑性，而呈化合物，那很高的塑性。碳在鐵中呈固熔體也具有很好的塑性，而呈化合物，那么塑性就降低。如化合物么塑性就降低。如化合物Fe3C實(shí)際上是很脆的。一般在鋼中其他元實(shí)際上是很脆的。一般在鋼中

12、其他元素成分的增加也會(huì)降低鋼的塑性。素成分的增加也會(huì)降低鋼的塑性。n鋼中隨含碳量的增加，那么鋼的抗力指標(biāo)鋼中隨含碳量的增加，那么鋼的抗力指標(biāo)b、p、s等均增高，等均增高，而塑性指標(biāo)而塑性指標(biāo)、等均降低。在冷變形時(shí)，鋼中含碳量每增加等均降低。在冷變形時(shí)，鋼中含碳量每增加0.1%，其強(qiáng)度極限，其強(qiáng)度極限s大約增加大約增加68 kg/mm2。n硫在鋼中以硫化鐵、硫化錳存在。硫化鐵具有脆性，硫化錳在壓力加硫在鋼中以硫化鐵、硫化錳存在。硫化鐵具有脆性，硫化錳在壓力加工過程中變成絲狀得到拉長，因而使在與纖維垂直的橫向上的機(jī)械指工過程中變成絲狀得到拉長，因而使在與纖維垂直的橫向上的機(jī)械指數(shù)降低。所以硫在鋼中

13、是有害的雜質(zhì)，含量愈少愈好。數(shù)降低。所以硫在鋼中是有害的雜質(zhì)，含量愈少愈好。n磷在鋼中使變形抗力提高，塑性降低。含磷高于磷在鋼中使變形抗力提高，塑性降低。含磷高于0.1%0.2%的鋼具的鋼具有冷脆性。一般鋼的含磷量控制在百分之零點(diǎn)零幾。有冷脆性。一般鋼的含磷量控制在百分之零點(diǎn)零幾。n其他如低熔點(diǎn)雜質(zhì)在金屬基體的分布狀態(tài)對(duì)塑性有很大影響。其他如低熔點(diǎn)雜質(zhì)在金屬基體的分布狀態(tài)對(duì)塑性有很大影響。n總之，鋼中的化學(xué)成分愈復(fù)雜，含量愈多，那么對(duì)鋼的抗力及塑性的總之，鋼中的化學(xué)成分愈復(fù)雜，含量愈多，那么對(duì)鋼的抗力及塑性的影響也就愈大。這正說明某些高合金鋼難于進(jìn)行冷鐓壓加工的原影響也就愈大。這正說明某些高合

14、金鋼難于進(jìn)行冷鐓壓加工的原因。因。nb變形速度對(duì)塑性及變形抗力的影響變形速度對(duì)塑性及變形抗力的影響n變形速度是單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)位移體積：變形速度是單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)位移體積：n 公式公式36-4n不應(yīng)將變形速度與變形工具的運(yùn)動(dòng)速度混為一談，也應(yīng)將變形速度與不應(yīng)將變形速度與變形工具的運(yùn)動(dòng)速度混為一談，也應(yīng)將變形速度與變形體中質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)速度在概念上區(qū)別開來。變形體中質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)速度在概念上區(qū)別開來。n一般說來，隨著變形速度增加，變形抗力增加，塑性降低。冷變形時(shí)，一般說來，隨著變形速度增加，變形抗力增加，塑性降低。冷變形時(shí)，變形速度的影響不如熱變形時(shí)顯著，這是由于無硬化消除的過程。但變形速度的影響不如熱

15、變形時(shí)顯著，這是由于無硬化消除的過程。但當(dāng)變形速度特別大時(shí)，塑性變形產(chǎn)生的熱即熱效應(yīng)不得失散本身當(dāng)變形速度特別大時(shí)，塑性變形產(chǎn)生的熱即熱效應(yīng)不得失散本身溫度升高會(huì)提高塑性、減少變形抗力。溫度升高會(huì)提高塑性、減少變形抗力。dtdWnc應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性及變形抗力的影響應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性及變形抗力的影響n在外力作用下，金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力，其單位面積之強(qiáng)度稱之為應(yīng)力。在外力作用下，金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力，其單位面積之強(qiáng)度稱之為應(yīng)力。受力金屬處于應(yīng)力狀態(tài)下。受力金屬處于應(yīng)力狀態(tài)下。n從變形體內(nèi)別離出一個(gè)微小基元正方體，在所取的正方體上，作用有從變形體內(nèi)別離出一個(gè)微小基元正方體，在所取的正方體上，作用有未知大小但方向的

16、應(yīng)力，把這種表示點(diǎn)上主應(yīng)力個(gè)數(shù)及其符號(hào)的簡(jiǎn)圖未知大小但方向的應(yīng)力，把這種表示點(diǎn)上主應(yīng)力個(gè)數(shù)及其符號(hào)的簡(jiǎn)圖叫主應(yīng)力圖。叫主應(yīng)力圖。 n表示金屬受力狀態(tài)的主應(yīng)力圖共有九種，其中四個(gè)為三向主應(yīng)力圖，表示金屬受力狀態(tài)的主應(yīng)力圖共有九種，其中四個(gè)為三向主應(yīng)力圖，三個(gè)為平面主應(yīng)力圖，兩個(gè)為單向主應(yīng)力圖，如圖三個(gè)為平面主應(yīng)力圖，兩個(gè)為單向主應(yīng)力圖，如圖36-1所示。所示。n主應(yīng)力由拉應(yīng)力引起的為正號(hào)，主應(yīng)力由壓應(yīng)力引起的為負(fù)號(hào)。主應(yīng)力由拉應(yīng)力引起的為正號(hào)，主應(yīng)力由壓應(yīng)力引起的為負(fù)號(hào)。n在金屬壓力加工中，最常遇到的是同號(hào)及異號(hào)的三向主應(yīng)力圖。在異在金屬壓力加工中，最常遇到的是同號(hào)及異號(hào)的三向主應(yīng)力圖。在異號(hào)三

17、向主應(yīng)力圖中，又以具有兩個(gè)壓應(yīng)力和一個(gè)拉應(yīng)力的主應(yīng)力圖為號(hào)三向主應(yīng)力圖中，又以具有兩個(gè)壓應(yīng)力和一個(gè)拉應(yīng)力的主應(yīng)力圖為最普遍。最普遍。n同號(hào)的三向壓應(yīng)力圖中，各方向的壓應(yīng)力均相等時(shí)同號(hào)的三向壓應(yīng)力圖中，各方向的壓應(yīng)力均相等時(shí)1=2=3，并且，金屬內(nèi)部沒有疏松及其它缺陷的條件下，理論上是不可產(chǎn)生塑并且，金屬內(nèi)部沒有疏松及其它缺陷的條件下，理論上是不可產(chǎn)生塑性變形的，只有彈性變形產(chǎn)生。性變形的，只有彈性變形產(chǎn)生。n不等的三向壓應(yīng)力圖包括的變形工藝有：體積模鍛、鐓粗、閉式?jīng)_孔、不等的三向壓應(yīng)力圖包括的變形工藝有：體積模鍛、鐓粗、閉式?jīng)_孔、正反擠壓、板材及型材軋制等。正反擠壓、板材及型材軋制等。n在生產(chǎn)

18、實(shí)際中很少迂到三向拉伸應(yīng)力圖，僅在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)產(chǎn)生縮在生產(chǎn)實(shí)際中很少迂到三向拉伸應(yīng)力圖，僅在拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)產(chǎn)生縮頸時(shí)，在縮頸處的應(yīng)力線，是三向拉伸的主應(yīng)力圖，如圖頸時(shí)，在縮頸處的應(yīng)力線，是三向拉伸的主應(yīng)力圖，如圖36-2所示所示 n在鐓粗時(shí)，由于摩擦的作用，也呈現(xiàn)出三向壓應(yīng)力圖，如圖在鐓粗時(shí)，由于摩擦的作用，也呈現(xiàn)出三向壓應(yīng)力圖，如圖36-3所示。所示。n總之，受力金屬的應(yīng)力狀態(tài)中，壓應(yīng)力有利于塑性的增加，拉應(yīng)力將總之，受力金屬的應(yīng)力狀態(tài)中，壓應(yīng)力有利于塑性的增加，拉應(yīng)力將降低金屬的塑性。降低金屬的塑性。nd冷變形硬化對(duì)金屬塑性及變形抗力的影響冷變形硬化對(duì)金屬塑性及變形抗力的影響n金屬經(jīng)過冷

19、塑性變形，引起金屬的機(jī)械性能、物理性能及化學(xué)性能的金屬經(jīng)過冷塑性變形，引起金屬的機(jī)械性能、物理性能及化學(xué)性能的改變。隨著變形程度的增加，所有的強(qiáng)度指標(biāo)彈性極限、比例極限、改變。隨著變形程度的增加，所有的強(qiáng)度指標(biāo)彈性極限、比例極限、流動(dòng)極限及強(qiáng)度極限都有所提高，硬度亦有所提高；塑性指標(biāo)伸流動(dòng)極限及強(qiáng)度極限都有所提高，硬度亦有所提高；塑性指標(biāo)伸長率、斷面收縮率及沖擊韌性那么有所降低；電阻增加；抗腐蝕性長率、斷面收縮率及沖擊韌性那么有所降低；電阻增加；抗腐蝕性及導(dǎo)熱性能降低，并改變了金屬的磁性等等，在塑性變形中，金屬的及導(dǎo)熱性能降低，并改變了金屬的磁性等等，在塑性變形中，金屬的這些性質(zhì)變化的總和稱作

20、冷變形硬化，簡(jiǎn)稱硬化。這些性質(zhì)變化的總和稱作冷變形硬化，簡(jiǎn)稱硬化。 ne附加應(yīng)力及剩余應(yīng)力的影響附加應(yīng)力及剩余應(yīng)力的影響n在變形金屬中應(yīng)力分布是不均勻的，在應(yīng)力分布較多的地方希望獲得在變形金屬中應(yīng)力分布是不均勻的，在應(yīng)力分布較多的地方希望獲得較大的變形，在應(yīng)力分布較少的地方希望獲得較小的變形。由于承受較大的變形，在應(yīng)力分布較少的地方希望獲得較小的變形。由于承受變形金屬本身的完整性，就在其內(nèi)部產(chǎn)生相互平衡的內(nèi)力，即所謂附變形金屬本身的完整性，就在其內(nèi)部產(chǎn)生相互平衡的內(nèi)力，即所謂附加應(yīng)力。當(dāng)變形終止后，這些彼此平衡的應(yīng)力便存在變形體內(nèi)部，構(gòu)加應(yīng)力。當(dāng)變形終止后，這些彼此平衡的應(yīng)力便存在變形體內(nèi)部，

21、構(gòu)成剩余應(yīng)力，影響以后變形工序中變形金屬的塑性和變形抗力。成剩余應(yīng)力，影響以后變形工序中變形金屬的塑性和變形抗力。 n1.1.4 提高金屬塑性及降低變形抗力的工藝措施提高金屬塑性及降低變形抗力的工藝措施n針對(duì)影響金屬塑性及變形抗力的主要因素，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，采取有效針對(duì)影響金屬塑性及變形抗力的主要因素，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，采取有效的工藝措施，是完全可以提高金屬塑性及降低其變形抗力的，生產(chǎn)中，的工藝措施，是完全可以提高金屬塑性及降低其變形抗力的，生產(chǎn)中，常采取的工藝措施有：常采取的工藝措施有：na坯料狀況坯料狀況n冷鐓用原材料，除了要求化學(xué)成份、組織均勻，不要有金屬夾雜等以冷鐓用原材料，除了要求化學(xué)成份

22、、組織均勻，不要有金屬夾雜等以外，一般要對(duì)原材料進(jìn)行軟化退火處理，目的在于消除金屬軋制時(shí)殘外，一般要對(duì)原材料進(jìn)行軟化退火處理，目的在于消除金屬軋制時(shí)殘留在金屬內(nèi)部的剩余應(yīng)力，使組織均勻，降低硬度，要求冷鐓前金屬留在金屬內(nèi)部的剩余應(yīng)力，使組織均勻，降低硬度，要求冷鐓前金屬的硬度的硬度HRB80。對(duì)中碳鋼，合金鋼一般采取球化退火，目的是除消。對(duì)中碳鋼，合金鋼一般采取球化退火，目的是除消除應(yīng)力、使組織均勻外，還可改善金屬的冷變形塑性。除應(yīng)力、使組織均勻外，還可改善金屬的冷變形塑性。nb提高模具光滑度及改善金屬外表潤滑條件提高模具光滑度及改善金屬外表潤滑條件n這兩項(xiàng)措施都是為了降低變形體與模具工作外表

23、的摩擦力，盡可能降這兩項(xiàng)措施都是為了降低變形體與模具工作外表的摩擦力，盡可能降低變形中由于摩擦而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。低變形中由于摩擦而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。nc選擇適宜的變形標(biāo)準(zhǔn)選擇適宜的變形標(biāo)準(zhǔn)n在冷鐓擠工藝中，一次就鐓擊成形的產(chǎn)品很少，一般都要經(jīng)過兩在冷鐓擠工藝中，一次就鐓擊成形的產(chǎn)品很少，一般都要經(jīng)過兩次及兩次以上的鐓擊。因此必須做到每次變形量的合理分配，這不僅次及兩次以上的鐓擊。因此必須做到每次變形量的合理分配，這不僅有利于充分利用金屬的冷變形塑性，也有利于金屬的成形。如生產(chǎn)中有利于充分利用金屬的冷變形塑性，也有利于金屬的成形。如生產(chǎn)中采用冷鐓、冷擠復(fù)合成形、螺栓的兩次縮徑、螺母的大料小變形等。采用

24、冷鐓、冷擠復(fù)合成形、螺栓的兩次縮徑、螺母的大料小變形等。n1.2 金屬塑性變形的根本規(guī)律金屬塑性變形的根本規(guī)律1.2.1 最小阻力定律最小阻力定律n金屬在變形中，變形體的質(zhì)點(diǎn)有向金屬在變形中，變形體的質(zhì)點(diǎn)有向各方向移動(dòng)的可能，變形體質(zhì)點(diǎn)的各方向移動(dòng)的可能，變形體質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)是沿其最小阻力方向移動(dòng)，稱移動(dòng)是沿其最小阻力方向移動(dòng)，稱為最小阻力定律。為最小阻力定律。n在六角頭螺栓多工位冷鐓中，第二在六角頭螺栓多工位冷鐓中，第二工位精鐓時(shí)，金屬向上、下模開口工位精鐓時(shí)，金屬向上、下模開口處流動(dòng)并形成飛邊是最小阻力定律處流動(dòng)并形成飛邊是最小阻力定律起作用的表達(dá)。圖起作用的表達(dá)。圖36-4說明坯件在說明坯件

25、在模具中鐓鍛時(shí)，它在充滿上、下模模具中鐓鍛時(shí)，它在充滿上、下模腔的同時(shí)還向上、下模構(gòu)成的間隙腔的同時(shí)還向上、下模構(gòu)成的間隙向四周流，只有當(dāng)往飛邊流動(dòng)的阻向四周流，只有當(dāng)往飛邊流動(dòng)的阻力大于在模腔其它局部的阻力時(shí)，力大于在模腔其它局部的阻力時(shí)，金屬充滿模腔才有可能。在上模向金屬充滿模腔才有可能。在上模向下運(yùn)動(dòng)中，飛邊上金屬流動(dòng)阻力隨下運(yùn)動(dòng)中，飛邊上金屬流動(dòng)阻力隨飛邊厚度的減小而增加，這時(shí)才能飛邊厚度的減小而增加，這時(shí)才能保證最后充滿上、下模腔。保證最后充滿上、下模腔。n1.2.2 體積不變定律體積不變定律n金屬塑性變形中，其密度改變極為微小，可以忽略。塑性變形的物體金屬塑性變形中，其密度改變極為

26、微小，可以忽略。塑性變形的物體之體積保持不變，金屬坯件在塑性變形以前的體積等于變形后的體積。之體積保持不變，金屬坯件在塑性變形以前的體積等于變形后的體積。n體積不變定律是根據(jù)產(chǎn)品形狀尺寸、計(jì)算出體積，據(jù)此再確定所需坯體積不變定律是根據(jù)產(chǎn)品形狀尺寸、計(jì)算出體積，據(jù)此再確定所需坯件的具體尺寸。件的具體尺寸。n最小阻力定律那么是金屬變形次數(shù)如何確定，每次變形量如何分配、最小阻力定律那么是金屬變形次數(shù)如何確定，每次變形量如何分配、工模具結(jié)構(gòu)形狀確定的設(shè)計(jì)最主要的依據(jù)。工模具結(jié)構(gòu)形狀確定的設(shè)計(jì)最主要的依據(jù)。n1.2.3 變形中影響金屬流動(dòng)的主要因素變形中影響金屬流動(dòng)的主要因素na 摩擦的影響摩擦的影響n

27、在變形中模具和坯件間的接觸面上不可防止的有摩擦力存在，由于摩在變形中模具和坯件間的接觸面上不可防止的有摩擦力存在，由于摩擦力的作用，改變了金屬流動(dòng)的特征。如圖擦力的作用，改變了金屬流動(dòng)的特征。如圖36-5所示，在平板間鐓粗所示，在平板間鐓粗矩形壞料時(shí)，由于摩擦力的作用，使各向阻力不同，變形中，斷面不矩形壞料時(shí)，由于摩擦力的作用，使各向阻力不同，變形中，斷面不能繼續(xù)保持矩形。按最小阻力定律，它會(huì)逐漸趨于圓形。假設(shè)無摩擦能繼續(xù)保持矩形。按最小阻力定律，它會(huì)逐漸趨于圓形。假設(shè)無摩擦力作用，那么坯件處于理想的均勻變形狀態(tài)，變形前后在幾何形狀上力作用，那么坯件處于理想的均勻變形狀態(tài)，變形前后在幾何形狀上

28、仍然相似。仍然相似。n圖圖36-6為環(huán)形坯件的鐓粗示意圖。當(dāng)無摩擦?xí)r，環(huán)形件在高度上被壓為環(huán)形坯件的鐓粗示意圖。當(dāng)無摩擦?xí)r，環(huán)形件在高度上被壓縮，根據(jù)體積不變條件，不管是外層還是內(nèi)層，金屬的直徑都有所增縮，根據(jù)體積不變條件，不管是外層還是內(nèi)層，金屬的直徑都有所增加，即所有金屬都沿徑向輻射狀向外流動(dòng)。由于有摩擦的存在，流動(dòng)加，即所有金屬都沿徑向輻射狀向外流動(dòng)。由于有摩擦的存在，流動(dòng)受到阻礙。越接近內(nèi)層金屬向外流動(dòng)的阻力越大，比向內(nèi)流動(dòng)時(shí)還要受到阻礙。越接近內(nèi)層金屬向外流動(dòng)的阻力越大，比向內(nèi)流動(dòng)時(shí)還要大，因而改變了流動(dòng)的方向，如下圖，在環(huán)形件中出現(xiàn)了流動(dòng)的分界大，因而改變了流動(dòng)的方向，如下圖，在環(huán)

29、形件中出現(xiàn)了流動(dòng)的分界面面dN。nb工模具形狀的影響工模具形狀的影響n由于工模具形狀不同，所施加給坯件的作用力，以及模具與坯件接觸由于工模具形狀不同，所施加給坯件的作用力，以及模具與坯件接觸的摩擦力也不一樣，引致金屬在各方向流動(dòng)阻力的差異，從而金屬在的摩擦力也不一樣，引致金屬在各方向流動(dòng)阻力的差異，從而金屬在各方向流動(dòng)體積的分配也有所差異。各方向流動(dòng)體積的分配也有所差異。nc金屬本身性質(zhì)不均的影響金屬本身性質(zhì)不均的影響n金屬本身的性質(zhì)不均，反映出金屬成份的不均、組織不均、以及在變金屬本身的性質(zhì)不均，反映出金屬成份的不均、組織不均、以及在變形中內(nèi)部溫度的不均等。這些性質(zhì)的不均勻性，在金屬內(nèi)部出現(xiàn)

30、互相形中內(nèi)部溫度的不均等。這些性質(zhì)的不均勻性，在金屬內(nèi)部出現(xiàn)互相平衡的附加應(yīng)力，由于內(nèi)力的存在，使金屬在各自流動(dòng)的阻力有所差平衡的附加應(yīng)力，由于內(nèi)力的存在，使金屬在各自流動(dòng)的阻力有所差異，變形首先發(fā)生在阻力最小的局部。異，變形首先發(fā)生在阻力最小的局部。 2金屬冷鐓擠工藝金屬冷鐓擠工藝n2.1 冷鐓擠工藝根本概念冷鐓擠工藝根本概念n2.1.1 冷鐓、冷壓冷鐓、冷壓n在室溫狀態(tài)下，將坯料置于自動(dòng)冷鐓機(jī)或壓力機(jī)的模具中，對(duì)模具施在室溫狀態(tài)下，將坯料置于自動(dòng)冷鐓機(jī)或壓力機(jī)的模具中，對(duì)模具施加壓力，利用上、下模的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使坯件在模腔里變形，高度縮小，加壓力，利用上、下模的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使坯件在模腔里變形，

31、高度縮小，橫截面增加，這樣的壓力加工方法，對(duì)自動(dòng)冷鐓機(jī)而言叫冷鐓，對(duì)壓橫截面增加，這樣的壓力加工方法，對(duì)自動(dòng)冷鐓機(jī)而言叫冷鐓，對(duì)壓力機(jī)而言叫冷壓。力機(jī)而言叫冷壓。n實(shí)際生產(chǎn)中，緊固件冷成型工藝，在冷鐓的過程中，常常伴隨有擠壓實(shí)際生產(chǎn)中，緊固件冷成型工藝，在冷鐓的過程中，常常伴隨有擠壓的方式。因此，單就緊固件產(chǎn)品的冷鐓工藝，實(shí)際是既有冷鐓，也有的方式。因此，單就緊固件產(chǎn)品的冷鐓工藝，實(shí)際是既有冷鐓，也有擠壓的一種復(fù)合工藝的加工方法。擠壓的一種復(fù)合工藝的加工方法。 n2.1.2 冷鐓擠的變形方式冷鐓擠的變形方式na沖裁沖裁使坯件的一局部與主體分割開。如線材的切斷、螺母的使坯件的一局部與主體分割開。

32、如線材的切斷、螺母的沖孔、六角頭螺栓的頭部切邊等。沖孔、六角頭螺栓的頭部切邊等。nb鐓粗鐓粗使坯件高度縮短、橫截面增加的加工方法，如螺母的鐓使坯件高度縮短、橫截面增加的加工方法，如螺母的鐓球、螺栓頭部成型的預(yù)鐓、精鐓等。球、螺栓頭部成型的預(yù)鐓、精鐓等。nc正擠壓正擠壓坯件在冷鐓壓中，坯件在下模中變形時(shí)，金屬的流動(dòng)方坯件在冷鐓壓中，坯件在下模中變形時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與上模的運(yùn)動(dòng)方向一致。冷鐓螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘中的粗桿縮向與上模的運(yùn)動(dòng)方向一致。冷鐓螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘中的粗桿縮徑就是一種正擠壓。徑就是一種正擠壓。nd反擠壓反擠壓坯件在變形中，金屬的流動(dòng)方向與上模的運(yùn)動(dòng)方向相反。坯件在變形中，

33、金屬的流動(dòng)方向與上模的運(yùn)動(dòng)方向相反。圓柱頭內(nèi)六角螺釘頭部成形就屬反擠壓。圓柱頭內(nèi)六角螺釘頭部成形就屬反擠壓。ne復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓n坯件在變形中金屬的流動(dòng)方向一局部與上模的運(yùn)動(dòng)方向相同，一局部坯件在變形中金屬的流動(dòng)方向一局部與上模的運(yùn)動(dòng)方向相同，一局部又相反。即變形中既存在正擠壓，也存在反擠壓。如圓柱頭內(nèi)六角螺又相反。即變形中既存在正擠壓，也存在反擠壓。如圓柱頭內(nèi)六角螺釘在同一工位變形中既有桿部縮徑正擠壓又有頭部成型反擠釘在同一工位變形中既有桿部縮徑正擠壓又有頭部成型反擠壓。壓。n2.1.3 冷鐓擠變形程度冷鐓擠變形程度na變形程度變形程度n是指坯料被鐓鍛局部長度在鐓鍛終了的壓縮量與原始高度的比

34、值，或是指坯料被鐓鍛局部長度在鐓鍛終了的壓縮量與原始高度的比值，或者坯料截面積在鐓鍛終了截面積的增加量與原始橫截面的比值。者坯料截面積在鐓鍛終了截面積的增加量與原始橫截面的比值。nb變形程度的表示方法變形程度的表示方法n第一種方法用鐓鍛比第一種方法用鐓鍛比(S),如圖如圖36-7所示。所示。n即：即： 公式公式36-5n式中：式中：h0被鐓鍛局部的原始高度被鐓鍛局部的原始高度n d0被鐓鍛局部的原始直徑被鐓鍛局部的原始直徑n鐓鍛比可以確定鐓鍛的難易，鐓鍛比鐓鍛比可以確定鐓鍛的難易，鐓鍛比n 愈小，變形量愈小，變形更容易。鐓愈小，變形量愈小，變形更容易。鐓n 鍛比愈大，變形愈難，金屬纖維流動(dòng)鍛比

35、愈大，變形愈難，金屬纖維流動(dòng)n 不規(guī)那么，有的纖維被折曲，形成縱向不規(guī)那么，有的纖維被折曲，形成縱向n 彎曲現(xiàn)象。如圖彎曲現(xiàn)象。如圖36-8所示。所示。 0dhSon第二種方法用鐓鍛率第二種方法用鐓鍛率n即：即： n 公式公式36-6 公式公式36-7n式中式中 ho、Fo鐓鍛前頭部材料的原始高度、橫截面積鐓鍛前頭部材料的原始高度、橫截面積nh、F鐓鍛后工件的高度、橫截面積鐓鍛后工件的高度、橫截面積 %100oohhh%100FFFonc許用變形程度許用變形程度n當(dāng)冷鐓變形程度超過金屬本身的變形限度時(shí)，變形的工件側(cè)面會(huì)出現(xiàn)當(dāng)冷鐓變形程度超過金屬本身的變形限度時(shí)，變形的工件側(cè)面會(huì)出現(xiàn)裂紋，而造成

36、不良品，其模具使用強(qiáng)度也會(huì)受到影響，降低使用壽命，裂紋，而造成不良品，其模具使用強(qiáng)度也會(huì)受到影響，降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可使模具開裂而損壞。嚴(yán)重時(shí)可使模具開裂而損壞。n金屬的許用變形程度與金屬本身的塑性有關(guān)金屬的許用變形程度與金屬本身的塑性有關(guān),塑性好的金屬塑性好的金屬,許用變形許用變形程度要高于塑性較差的金屬。碳鋼含碳量愈高，它的塑性愈低，許用程度要高于塑性較差的金屬。碳鋼含碳量愈高，它的塑性愈低，許用變形程度也會(huì)愈小。變形程度也會(huì)愈小。n在生產(chǎn)中，對(duì)于塑性較差的金屬，如中碳鋼、合金鋼的冷鐓常采取對(duì)在生產(chǎn)中，對(duì)于塑性較差的金屬，如中碳鋼、合金鋼的冷鐓常采取對(duì)鋼材進(jìn)行退火軟化處理、增加模具的強(qiáng)韌

37、性、金屬外表潤滑等，目的鋼材進(jìn)行退火軟化處理、增加模具的強(qiáng)韌性、金屬外表潤滑等，目的就在于使金屬的許用變形程度得到提高。就在于使金屬的許用變形程度得到提高。n表表36-1列出了局部鋼材的許用變形程度。列出了局部鋼材的許用變形程度。% 鋼鋼 材材 牌牌 號(hào)號(hào)% 鋼鋼 材材 牌牌 號(hào)號(hào)30 T10、T12 707515Cr、Y12 355050、60Mn、40CrNiMo 758030、35、40Cr556040、45、30MnSi、GCr15 809010（0.03%Si）、10F、15 657020（0.170.37%Si） n2.1.4 鐓鍛次數(shù)確實(shí)定鐓鍛次數(shù)確實(shí)定n產(chǎn)品在冷鐓中，通常都要經(jīng)

38、過兩次以上的鐓鍛才能成型。鐓鍛次數(shù)確產(chǎn)品在冷鐓中，通常都要經(jīng)過兩次以上的鐓鍛才能成型。鐓鍛次數(shù)確定合理，將充分利用金屬的許用變形程度，提高模具的使用壽命，保定合理，將充分利用金屬的許用變形程度，提高模具的使用壽命，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。確定鐓鍛次數(shù)，考慮以下因素：證產(chǎn)品的質(zhì)量。確定鐓鍛次數(shù)，考慮以下因素：na鐓鍛比鐓鍛比n即坯料需要變形局部的長度與直徑的比，比值過大，一次鐓鍛就會(huì)出即坯料需要變形局部的長度與直徑的比，比值過大，一次鐓鍛就會(huì)出現(xiàn)縱彎現(xiàn)象，壓扁后，會(huì)出現(xiàn)夾層，如圖現(xiàn)縱彎現(xiàn)象，壓扁后，會(huì)出現(xiàn)夾層，如圖36-9所示。要防止鐓鍛中出所示。要防止鐓鍛中出現(xiàn)這些缺陷，必須增加鐓鍛次數(shù)。即首先將坯料

39、預(yù)鐓成錐形，之后再現(xiàn)這些缺陷，必須增加鐓鍛次數(shù)。即首先將坯料預(yù)鐓成錐形，之后再精鐓，直至到達(dá)需要形狀。精鐓，直至到達(dá)需要形狀。 n一般按以下數(shù)據(jù)來決定鐓鍛次數(shù)：一般按以下數(shù)據(jù)來決定鐓鍛次數(shù)：n當(dāng)當(dāng) 2.5時(shí)，可一次鐓鍛；時(shí)，可一次鐓鍛；n當(dāng)當(dāng)2.5 4.5時(shí)，鐓鍛兩次；時(shí)，鐓鍛兩次；n當(dāng)當(dāng)4.5 6.5時(shí)，鐓鍛三次。時(shí)，鐓鍛三次。nb考慮工件頭部直徑考慮工件頭部直徑D與高度與高度H的比值。的比值。 n如圖如圖36-10所示，是頭部直徑較大、高度較小的大直徑薄扁頭細(xì)桿零所示，是頭部直徑較大、高度較小的大直徑薄扁頭細(xì)桿零件，所需坯料件，所需坯料h0/d0在在2以上大頭細(xì)桿零件，假設(shè)采用一次鐓鍛成形

40、，以上大頭細(xì)桿零件，假設(shè)采用一次鐓鍛成形，就會(huì)在頭部邊緣處產(chǎn)生裂紋。類似的工件，只有增加鐓鍛次數(shù)，采用就會(huì)在頭部邊緣處產(chǎn)生裂紋。類似的工件，只有增加鐓鍛次數(shù)，采用逐步成形的方法。逐步成形的方法。oodhoodhoodhnc考慮工件的外表粗糙度要考慮工件的外表粗糙度要求及外部幾何形狀的復(fù)雜程度求及外部幾何形狀的復(fù)雜程度n如半圓頭、圓柱頭等形狀的機(jī)如半圓頭、圓柱頭等形狀的機(jī)螺釘，雖然頭部所需坯料的螺釘，雖然頭部所需坯料的ho/do值一般都小于值一般都小于2.5，但為，但為了頭部在變形中能充滿，到達(dá)了頭部在變形中能充滿，到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求，一般都采用兩次鐓標(biāo)準(zhǔn)要求，一般都采用兩次鐓擊。預(yù)鐓錐形頭部為精鐓頭

41、部擊。預(yù)鐓錐形頭部為精鐓頭部成形創(chuàng)造良好的金屬流動(dòng)條件。成形創(chuàng)造良好的金屬流動(dòng)條件。又如用大直徑小變形的線材鐓又如用大直徑小變形的線材鐓制螺母，采用線材直徑為制螺母，采用線材直徑為0.9ss為六角螺母對(duì)邊尺寸，為六角螺母對(duì)邊尺寸，一般產(chǎn)品的變形程度為一般產(chǎn)品的變形程度為25%左左右，但由于六角螺母形狀比較右，但由于六角螺母形狀比較復(fù)雜，鐓制中變形方式較多，復(fù)雜，鐓制中變形方式較多，它既有冷鐓又有復(fù)合擠壓和沖它既有冷鐓又有復(fù)合擠壓和沖孔，為了有利于變形中金屬流孔，為了有利于變形中金屬流動(dòng)，因此選用動(dòng)，因此選用34次鐓擊成形。次鐓擊成形。n值得強(qiáng)調(diào)的，不是對(duì)所有形狀比較復(fù)雜的產(chǎn)品都靠增加鐓鍛次數(shù)來

42、解值得強(qiáng)調(diào)的，不是對(duì)所有形狀比較復(fù)雜的產(chǎn)品都靠增加鐓鍛次數(shù)來解決。往往有的產(chǎn)品，鐓鍛次數(shù)增加了，在第一次、第二次鐓鍛中很容決。往往有的產(chǎn)品，鐓鍛次數(shù)增加了，在第一次、第二次鐓鍛中很容易成型，但由于冷作硬化的原因，使產(chǎn)品在以后的鐓鍛中難以進(jìn)行。易成型，但由于冷作硬化的原因，使產(chǎn)品在以后的鐓鍛中難以進(jìn)行。表現(xiàn)在工件在鐓鍛中出現(xiàn)開裂或者損壞模具。解決這類問題的關(guān)鍵在表現(xiàn)在工件在鐓鍛中出現(xiàn)開裂或者損壞模具。解決這類問題的關(guān)鍵在于減少變形量，增加鋼材的塑性，采取更加有效的潤滑。螺栓、螺釘于減少變形量，增加鋼材的塑性，采取更加有效的潤滑。螺栓、螺釘在冷鐓工藝中選用大直徑線材、小變形工藝。一般線材直徑與螺釘

43、螺在冷鐓工藝中選用大直徑線材、小變形工藝。一般線材直徑與螺釘螺紋直徑紋直徑D相接近，用一次或兩次桿部縮徑到達(dá)螺坯尺寸。對(duì)中碳鋼、相接近，用一次或兩次桿部縮徑到達(dá)螺坯尺寸。對(duì)中碳鋼、合金鋼而言，在材料改制中用球化退火來改善鋼材的冷鐓塑性，用磷合金鋼而言，在材料改制中用球化退火來改善鋼材的冷鐓塑性，用磷化、皂化處理來保證鋼材的外表潤滑，使之變形中盡可能減少摩擦?；?、皂化處理來保證鋼材的外表潤滑，使之變形中盡可能減少摩擦。另外在模具上增加強(qiáng)韌性，使它承受復(fù)雜的變形中有剛性，又有足夠另外在模具上增加強(qiáng)韌性，使它承受復(fù)雜的變形中有剛性，又有足夠的韌性和耐磨性。的韌性和耐磨性。n2.1.5 冷鐓工藝中力的

44、計(jì)算方法冷鐓工藝中力的計(jì)算方法n2.1.5.1 冷鐓力冷鐓力n冷鐓力是確定工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)模具、設(shè)計(jì)冷鐓機(jī)和專用設(shè)備選型的主冷鐓力是確定工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)模具、設(shè)計(jì)冷鐓機(jī)和專用設(shè)備選型的主要依據(jù)。要依據(jù)。n決定冷鐓力大小的因素較多，主要有以下幾個(gè)方面：決定冷鐓力大小的因素較多，主要有以下幾個(gè)方面：na金屬的機(jī)械性能金屬的機(jī)械性能冷鐓力隨材料強(qiáng)度、硬度的增加而增加。冷鐓力隨材料強(qiáng)度、硬度的增加而增加。nb工件形狀、變形程度工件形狀、變形程度冷鐓力隨工件變形量的增加而增加。冷鐓力隨工件變形量的增加而增加。nc摩擦摩擦由于模具和工件間的接觸面有摩擦力，不同程度地改變了作用力的方由于模具和工件間的接觸面有摩

45、擦力，不同程度地改變了作用力的方向和大小，從而產(chǎn)生對(duì)冷鐓力的影響。向和大小，從而產(chǎn)生對(duì)冷鐓力的影響。nd工模具形狀工模具形狀n工模具形狀的不同，造成金屬在各方向流動(dòng)阻力的差異，從而影響冷工模具形狀的不同，造成金屬在各方向流動(dòng)阻力的差異，從而影響冷鐓力。鐓力。n2.1.5.2 冷鐓力的計(jì)算方法冷鐓力的計(jì)算方法n常用的冷鐓力的計(jì)算公式有：常用的冷鐓力的計(jì)算公式有：na經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式nP=KtF公斤公斤 公式公式36-8n式中式中 F工件鐓鍛終止時(shí)的投影面積工件鐓鍛終止時(shí)的投影面積mm2n K頭部形狀復(fù)雜系數(shù)，按圖頭部形狀復(fù)雜系數(shù)，按圖36-11選擇。對(duì)六角頭螺栓，選擇。對(duì)六角頭螺栓， 一一般選般

46、選K=2.02.4n t考慮冷作硬化后的變形阻力，可由下式計(jì)算：考慮冷作硬化后的變形阻力，可由下式計(jì)算：nt kg/mm2 (公式公式36-9)n式中式中 b鋼材抗拉強(qiáng)度極限鋼材抗拉強(qiáng)度極限kg/mm2n Fo鐓鍛前坯料斷面積鐓鍛前坯料斷面積mm2onbFFlnb近似理論推導(dǎo)的計(jì)算公式近似理論推導(dǎo)的計(jì)算公式n在考慮影響冷鐓力大小的主要因素的根底上，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，在考慮影響冷鐓力大小的主要因素的根底上，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，得出如下的冷鐓力計(jì)算公式：得出如下的冷鐓力計(jì)算公式：n 公式公式36-10n式中式中 d鐓鍛后工件頭部最大直徑鐓鍛后工件頭部最大直徑mmn h鐓鍛后工件頭部高度鐓鍛后工件

47、頭部高度mmn F工件頭部投影面積工件頭部投影面積mm2 NFhdnZPb41 NFhdnZPb41nZ變形系數(shù)變形系數(shù)nn工具形狀系數(shù)工具形狀系數(shù)n工件變形局部形狀系數(shù)工件變形局部形狀系數(shù)n摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)nZ、n、可按表可按表36-2選取選取n表表36-2 冷鐓力計(jì)算系數(shù)冷鐓力計(jì)算系數(shù)b b(N/mm(N/mm2 2) )Z變形系數(shù)變形系數(shù)n工具形狀系數(shù)工具形狀系數(shù)冷鐓部分形狀系數(shù)冷鐓部分形狀系數(shù)摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)牌號(hào)牌號(hào)數(shù)值數(shù)值工序工序形狀形狀系數(shù)系數(shù)凹陷凹陷棱角棱角系數(shù)系數(shù)條件條件系數(shù)系數(shù)面面潤滑潤滑系數(shù)系數(shù)10340預(yù)簡(jiǎn)單1.02無無1.0圓柱形1.3研磨石墨0.050.1020420

48、精簡(jiǎn)單1.21.5有無1.752.0正方形六角形2.0研磨無0.10.1525460精復(fù)雜1.51.8有有2.5矩形2.5精加工0.150.230500非對(duì)稱形復(fù)雜形2.53.0粗加工0.200.30n就計(jì)算的精確度而言，第二個(gè)公式比第一個(gè)公式計(jì)算結(jié)果要精確一些，就計(jì)算的精確度而言，第二個(gè)公式比第一個(gè)公式計(jì)算結(jié)果要精確一些，但計(jì)算不如經(jīng)驗(yàn)公式簡(jiǎn)單，一般常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，最后預(yù)以修正。但計(jì)算不如經(jīng)驗(yàn)公式簡(jiǎn)單，一般常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，最后預(yù)以修正。n2.1.5.3 輔助工藝力的計(jì)算方法輔助工藝力的計(jì)算方法n1剪切力的計(jì)算剪切力的計(jì)算n冷鐓過程中，坯料的切斷、頭部切邊、螺母沖孔等，都是使一局部材冷

49、鐓過程中，坯料的切斷、頭部切邊、螺母沖孔等，都是使一局部材料從基體中沖、切開來。影響剪切力大小的主要因素有鋼材機(jī)械性能、料從基體中沖、切開來。影響剪切力大小的主要因素有鋼材機(jī)械性能、剪切面面積。其它如上、下切刀板的間隙、切刀刃口的鋒利程度等對(duì)剪切面面積。其它如上、下切刀板的間隙、切刀刃口的鋒利程度等對(duì)剪切也發(fā)生影響，但計(jì)算中忽略不計(jì)。實(shí)際生產(chǎn)中，由于刀板刃口的剪切也發(fā)生影響，但計(jì)算中忽略不計(jì)。實(shí)際生產(chǎn)中，由于刀板刃口的磨損、刀板間間隙大小，都會(huì)引致剪切力增加。磨損、刀板間間隙大小，都會(huì)引致剪切力增加。na毛坯切斷力的計(jì)算毛坯切斷力的計(jì)算nP剪剪=FN 公式公式36-11n式中式中 F坯料剪切面

50、面積坯料剪切面面積mm2n 鋼材抗剪強(qiáng)度鋼材抗剪強(qiáng)度n表表36-3列出了常用鋼材的抗剪強(qiáng)度。列出了常用鋼材的抗剪強(qiáng)度。表表36-3 常用材料剪切加工一般所采用的間隙和常用材料剪切加工一般所采用的間隙和值值材材料料間隙間隙（%）抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度（N/mmN/mm2 2）材）材料料材料材料間隙間隙（%）抗剪抗剪強(qiáng)度強(qiáng)度軟軟鋼鋼69t320400黃黃銅銅軟軟610t220300硬硬鋼鋼812t550900硬硬350400硅硅鋼鋼711t450560鋁鋁軟軟58t70110不不銹銹鋼鋼420560硬硬610t130180銅銅軟軟610t180220鋁鋁合合金金軟軟610t220nb切邊力的計(jì)算公式切邊

51、力的計(jì)算公式nP切切=LHN 公式公式36-12n式中式中 L切邊周長切邊周長mmn H切邊高度切邊高度mmnc螺母沖孔力的計(jì)算公式螺母沖孔力的計(jì)算公式n式中：式中： d沖孔直徑?jīng)_孔直徑mmn h沖孔連皮厚度沖孔連皮厚度mmn注：沖孔連皮是指螺母坯料沖孔時(shí)，需要沖出的鐵豆厚度，它小于注：沖孔連皮是指螺母坯料沖孔時(shí)，需要沖出的鐵豆厚度，它小于螺母的高度。螺母的高度。n2縮徑力的計(jì)算縮徑力的計(jì)算n冷鐓螺栓一般都采用粗徑線材縮徑工藝，即將大于螺紋外徑的線材，冷鐓螺栓一般都采用粗徑線材縮徑工藝，即將大于螺紋外徑的線材，經(jīng)過一次或兩次縮徑，到達(dá)搓制螺紋坯料的尺寸。就縮徑而言，實(shí)際經(jīng)過一次或兩次縮徑，到達(dá)

52、搓制螺紋坯料的尺寸。就縮徑而言，實(shí)際是一個(gè)正擠壓，可應(yīng)用正擠壓實(shí)心件的計(jì)算公式：是一個(gè)正擠壓，可應(yīng)用正擠壓實(shí)心件的計(jì)算公式：n P=pFN 公式公式36-14n式中：式中：P單位擠壓力單位擠壓力N/mm2n F縮徑前桿部截面積縮徑前桿部截面積mm2)1318.().(公式?jīng)_NdhTPnP可根據(jù)含碳量不同，變形程度可根據(jù)含碳量不同，變形程度不超過不超過30%時(shí)，可取時(shí)，可取P=600900N/mm2。n2.1.5.4 頂料力頂料力n螺栓在冷鐓成形中的預(yù)鐓、精鐓、縮徑、切邊，螺母在鐓球、壓型等螺栓在冷鐓成形中的預(yù)鐓、精鐓、縮徑、切邊，螺母在鐓球、壓型等過程中，都需要將所鐓鍛的坯件從凹模中推出，需要

53、一定的頂料力。過程中，都需要將所鐓鍛的坯件從凹模中推出，需要一定的頂料力。影響頂料力大小的主要因素有：鋼材種類、工件輪廓形狀、尺寸大小、影響頂料力大小的主要因素有：鋼材種類、工件輪廓形狀、尺寸大小、模腔接觸外表的粗糙度、潤滑等。在正常情況下，一般頂料力不大，模腔接觸外表的粗糙度、潤滑等。在正常情況下，一般頂料力不大，當(dāng)工件與凹模接觸面產(chǎn)生當(dāng)工件與凹模接觸面產(chǎn)生“粘滯，摩擦力將大大增加，還有螺母球粘滯，摩擦力將大大增加，還有螺母球在凹模中產(chǎn)生重料兩個(gè)螺母球坯，頂料力就會(huì)成倍增加，嚴(yán)重時(shí)在凹模中產(chǎn)生重料兩個(gè)螺母球坯，頂料力就會(huì)成倍增加，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞模具，影響機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。所以自動(dòng)冷鐓機(jī)的頂料機(jī)構(gòu)一般

54、都有還會(huì)損壞模具，影響機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。所以自動(dòng)冷鐓機(jī)的頂料機(jī)構(gòu)一般都有與主機(jī)聯(lián)鎖的保險(xiǎn)裝置，一旦頂料出現(xiàn)故障，能自動(dòng)停車。與主機(jī)聯(lián)鎖的保險(xiǎn)裝置，一旦頂料出現(xiàn)故障，能自動(dòng)停車。n頂料力的計(jì)算主要用于校核頂料機(jī)械中頂料桿、頂料凸輪的強(qiáng)度。頂料力的計(jì)算主要用于校核頂料機(jī)械中頂料桿、頂料凸輪的強(qiáng)度。na 凹模頂料力凹模頂料力nPT=tFN 公式公式36-15n式中式中t單位面積上的頂料力。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)單位面積上的頂料力。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)t=500600N/mm2n F冷鐓工件桿部斷面積冷鐓工件桿部斷面積mm2，冷鐓螺母取相應(yīng)的坯件的投影，冷鐓螺母取相應(yīng)的坯件的投影 面積面積mm2nb 切邊頂料力切邊頂料力nPT=PKt

55、N 公式公式36-16n式中式中P切邊力切邊力Nn Kt系數(shù)系數(shù)n 頭部高度頭部高度5，Kt=0.10.12n 頭部高度頭部高度5，Kt=0.120.152.2冷鐓工藝中工序、工位變形形狀的分析冷鐓工藝中工序、工位變形形狀的分析n緊固件產(chǎn)品的冷鐓壓，由壓力機(jī)、自動(dòng)冷鐓機(jī)來完成。分序冷壓、緊固件產(chǎn)品的冷鐓壓，由壓力機(jī)、自動(dòng)冷鐓機(jī)來完成。分序冷壓、單工位、多工位冷鐓中，上序或上工位鐓壓的半成品形狀，直接單工位、多工位冷鐓中，上序或上工位鐓壓的半成品形狀，直接影響著下序或下一工位的成形。因此影響著下序或下一工位的成形。因此,在合理分配變形比的根底上如在合理分配變形比的根底上如何確定正確的變形形狀，對(duì)

56、以后的變形以及產(chǎn)品質(zhì)量都有著直接關(guān)系。何確定正確的變形形狀，對(duì)以后的變形以及產(chǎn)品質(zhì)量都有著直接關(guān)系。n2.2.1 桿狀緊固件的冷鐓壓工藝桿狀緊固件的冷鐓壓工藝n桿狀緊固件冷鐓壓加工，應(yīng)考慮各工序工位的有關(guān)參數(shù)。主桿狀緊固件冷鐓壓加工，應(yīng)考慮各工序工位的有關(guān)參數(shù)。主要參數(shù)有鐓鍛比，要參數(shù)有鐓鍛比， Lo、do分別為毛坯鐓鍛局部的原始長度和原始直分別為毛坯鐓鍛局部的原始長度和原始直徑徑;D、H分別表示鐓鍛后工件的直徑和高度，參見圖分別表示鐓鍛后工件的直徑和高度，參見圖36-7。nLo/do是衡量毛坯鐓粗變形的縱向穩(wěn)定性，即毛坯鐓粗局部在鐓粗時(shí)是衡量毛坯鐓粗變形的縱向穩(wěn)定性，即毛坯鐓粗局部在鐓粗時(shí)的

57、抗縱向彎曲能力。的抗縱向彎曲能力。 Lo/do的值越小，越有利于頭部的鐓鍛成形；的值越小，越有利于頭部的鐓鍛成形； Lo/do的值過大時(shí)，毛坯鐓鍛局部產(chǎn)生縱向彎曲。影響坯件鐓粗變形的值過大時(shí)，毛坯鐓鍛局部產(chǎn)生縱向彎曲。影響坯件鐓粗變形的縱向穩(wěn)定性除的縱向穩(wěn)定性除Lo/do的值以外，還有其他因素。無論是自動(dòng)冷鐓機(jī)，的值以外，還有其他因素。無論是自動(dòng)冷鐓機(jī)，還是切料機(jī)，無論是刀板切料，還是套筒刀切料，坯件的切斷面都不還是切料機(jī)，無論是刀板切料，還是套筒刀切料，坯件的切斷面都不能與其軸心線垂直，應(yīng)有一個(gè)能與其軸心線垂直，應(yīng)有一個(gè)15角的傾斜。這樣在冷鐓壓角的傾斜。這樣在冷鐓壓時(shí)，初沖對(duì)坯件的著力點(diǎn)不

58、在中心，而會(huì)出現(xiàn)偏心，使坯件受力不均，時(shí)，初沖對(duì)坯件的著力點(diǎn)不在中心，而會(huì)出現(xiàn)偏心，使坯件受力不均，從而產(chǎn)生變形不均，導(dǎo)致頭部成形時(shí)因縱向彎曲而出現(xiàn)折迭。對(duì)于切從而產(chǎn)生變形不均，導(dǎo)致頭部成形時(shí)因縱向彎曲而出現(xiàn)折迭。對(duì)于切斷面傾斜角小的，變形中產(chǎn)生的縱向彎曲不明顯，不至于到達(dá)影響頭斷面傾斜角小的，變形中產(chǎn)生的縱向彎曲不明顯，不至于到達(dá)影響頭部質(zhì)量的程度。在冷鐓壓工藝中，在切斷以后，安排一個(gè)坯件整部質(zhì)量的程度。在冷鐓壓工藝中，在切斷以后，安排一個(gè)坯件整形，其主要目的就在于此。形，其主要目的就在于此。 n此外，初沖型腔的底端是對(duì)坯件施加鐓鍛力的傳遞面，如果中心偏移，此外，初沖型腔的底端是對(duì)坯件施加鐓

59、鍛力的傳遞面，如果中心偏移，合力的作用中心勢(shì)必產(chǎn)生偏移，同樣道理，也是影響產(chǎn)生縱向彎曲的合力的作用中心勢(shì)必產(chǎn)生偏移，同樣道理，也是影響產(chǎn)生縱向彎曲的因素。在初沖中采取帶彈簧的頂桿參見圖因素。在初沖中采取帶彈簧的頂桿參見圖36-13，就可緩解這種，就可緩解這種影響。其它如機(jī)床的運(yùn)行精度、操作者對(duì)工裝安裝調(diào)整水平也對(duì)初沖影響。其它如機(jī)床的運(yùn)行精度、操作者對(duì)工裝安裝調(diào)整水平也對(duì)初沖成形有影響。成形有影響。n為了使初沖變形中，改變坯件的穩(wěn)定性，尤其對(duì)于低碳鋼這類切斷性為了使初沖變形中，改變坯件的穩(wěn)定性，尤其對(duì)于低碳鋼這類切斷性較差的鋼種，為了增加坯件在變形中的穩(wěn)定性，在初沖小端工作型腔較差的鋼種，為了

60、增加坯件在變形中的穩(wěn)定性，在初沖小端工作型腔中除了錐形外，還要有高為中除了錐形外，還要有高為1.52mm的圓柱形型腔的圓柱形型腔,如圖如圖36-12所示。所示。n據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)Lo/do 2.3時(shí)，只需要一次鐓鍛就可成形，不會(huì)出現(xiàn)縱向時(shí)，只需要一次鐓鍛就可成形，不會(huì)出現(xiàn)縱向彎曲，當(dāng)彎曲，當(dāng)Lo/do 4.5時(shí)，要經(jīng)過兩次鐓鍛完成頭部成形；當(dāng)時(shí)，要經(jīng)過兩次鐓鍛完成頭部成形；當(dāng)Lo/do 8時(shí)，那么要通過三次鐓鍛完成頭部成形?？傊瑫r(shí)，那么要通過三次鐓鍛完成頭部成形?？傊?， Lo/do的值愈大，需的值愈大，需要鐓鍛的次數(shù)愈多。對(duì)于中碳鋼、合金鋼而言，由于鐓鍛帶給的冷作要鐓鍛的次數(shù)愈多。對(duì)于中