课程设计 资料袋 学院（系、部） 2011 — 2012 学年第 2 学期课程名称机械原理课程设计指导教师职称 学生姓名专业班级学号 题目螺钉头冷镦机 成绩 起止日期 2012 年 6 月 7 日-- 2012 年 6 月 13 日 目录清单 课程设计任务书 2011—2012 学年第 2 学期
学院（系、部）专业班级 课程名称：机械原理 设计题目：螺钉头冷镦机 完成期限：自 2012 年 6 月 7 日至 2012 年 6月 21 日
指导教师（签字）： 2012 年 6 月 20 日 系（教研室）主任（签字）： 2012 年 6 月 20 日 机械原理课程设计 设计说明书 螺钉头冷镦机 起止日期： 2012 年___6 月 7 日至 2012 年 6 月 14 日学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字)
机械工程学院（部） 2012年 6月20 日 目录 一、螺钉头冷镦机功能及设计要求 1.设计题目 采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和介绍所节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作： （1）自动间歇送料 （2）截料并运料
（3）顶镦并终镦 （4）顶料 2.设计要求 2.1原始数据及设计要求 （1）每分钟冷镦螺钉头120只 （2）螺钉杆的直径D为2-4毫米，长度L为6-32毫米 （3）毛坯料最大长度为49毫米，最小长度为12毫米 （4）冷镦行程为56毫米 2.2设计方案提示 （1）自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮机构间歇运动机构等 （2）将坯料转动切割可采用凸轮机构推进进刀 （3）将坯料用冲压机构在冲模内进行顶镦和终镦，冲压机构可采用平面四连杆或六连杆机构 （4）顶料，采用平面连杆机构等 二、工作原理和工艺动作分解 1.工艺动作的确定 根据题目分析可知，螺钉头冷镦机主要完成以下几个工艺动作： ⑴送料:将一定长度的毛坯料送入执行机构中，并且具有间歇性。 ⑵截料:将一定长度的毛坯料截断，且要快速的截断并退出。 ⑶夹紧:将截取下来的毛坯料夹住，以便接下来将要进行的冷镦，又要便于 工件的卸载。 ⑷冷镦：在一定力的冲压下将螺钉的头部镦出，冷镦机构需要具有急回特性。 2.机构的设计与比较 根据机械的使用要求、工艺性能、结构要求、空间位置和总传动比等条件选择传动系统类型，并拟定从原动机到工作机之间传动系统的方案和总体布置。
紧固件冷镦成型工艺 紧固件成型工艺中,冷镦(挤)技术就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,使金属在预定得模具内成形,这种方法通常叫冷镦。实际上,任何紧固件得成形,不单就是冷镦一种变形方式能实现得,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,生产中对冷镦得叫法,只就是一种习惯性叫法,更确切地说,应该叫做冷镦(挤)。冷镦(挤)得优点很多,它适用于紧固件得大批量生产。它得主要优点概括为以下几个方面: a。钢材利用率高。冷镦(挤)就是一种少、无切削加工方法,如加工杆类得六角头螺栓、圆柱头内六角螺钉,采用切削加工方法,钢材利用率仅在25%～35%,而用冷镦(挤)方法,它得利用率可高达85％～95％,仅就是料头、料尾及切六角头边得一些工艺消耗、 b、生产率高。与通用得切削加工相比,冷镦(挤)成型效率要高出几十倍以上、 ｃ。机械性能好、冷镦(挤)方法加工得零件,由于金属纤维未被切断,因此强度要比切削加工得优越得多、 d.适于自动化生产。适宜冷镦(挤)方法生产得紧固件(也含一部分异形件),基本属于对称性零件,适合采用高速自动冷镦机生产,也就是大批量生产得主要方法。 总之,冷镦(挤)方法加工紧固件、异形件就是一种综合经济效益相当高得加工方法,就是紧固件行业中普遍采用得加工方法,也就是一种在国内、外广为利用、很有发展得先进加工方法、因此,如何充分利用、提高金属得塑性、掌握金属塑性变形得机理、研制出科学合理得紧固件冷镦(挤)加工工艺,就是本章得目得与宗旨所在。 1?金属变形得基本概念 1.1变形 变形就是指金属受力(外力、内力)时,在保持自己完整性得条件下,组成本身得细小微粒得相对位移得总与。 １．１.1 变形得种类 ａ.弹性变形 金属受外力作用发生了变形,当外力去掉后,恢复原来形状与尺寸得能力,这种变形称为弹性变形。 弹性得好坏就是通过弹性极限、比例极限来衡量得。 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得变形),但金属本身得完整性又不会被破坏得变形,称为塑性变形。 塑性得好坏通过伸长率、断面收缩率、屈服极限来表示。 1.1。2塑性得评定方法 为了评定金属塑性得好坏,常用一种数值上得指标,称为塑性指标。塑性指标就是以钢材试样开始破坏瞬间得塑性变形量来表示,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与断面收缩率ψ来表示。表示钢材试样在单向拉伸时得塑性变形能力,就是金属材料标准中常用得塑性指标、δ与ψ得数值由以下公式确定: (公式36—１) (公式36—2)
冷镦钢的特性 冷镦钢的钢种一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。它是一种在室温条件下，利用冷镦工艺生产紧固件的钢种，可用来制造螺钉、螺栓、螺母、自攻螺钉、墙板钉等各类紧固件，广泛应用于汽车、机械设备、建筑和电器等行业领域。冷镦钢因冷成型性能良好，在机械加工行业用冷镦代替热轧材冷切削机加工。要能实现冷镦加工，冷镦钢必须具有很好的综合力学性能。主要表现在以下几个方面： (1) 良好的强度、塑性和韧性。冷镦钢在冷镦加工过程中要进行很大的变形量，这就要求冷镦钢要具有很好的塑性。冷镦钢的塑性较好，其伸长率一般在10%-33%，屈服强度为324-1128 N/mm2。 (2) 较低的碳、磷、硫含量和较高的洁净度。冷镦钢的含碳量一般在0.05%-0.5%，若其含碳量超过0.26%时，应对其进行球化退火，以改善其塑性。其硫和磷的含量一般要低于0.035%. (3) 表面和内部质量要求高。冷镦钢表面质量要求严格，以避免冷镦时表面产生裂纹，因为表面任何可见的皱皮、折叠、刻痕等缺陷，都可能在冷镦时引起裂纹。所以表面上的局部裂纹应给予清除。冷镦钢表面的个别小发纹不得超过下列规定:直径≤20mm.的钢材为0.1mm，其它的为0.15mm。其内部不允许有严重的夹杂物、夹层、疏松、缩孔和显著的偏析，这些缺陷会导致冷镦时开裂。 冷镦用钢种包括碳钢、低合金钢、硼钢、非调质钢及F-M双相钢等 低合金钢一般为中碳含量，从合金成风来看有Cr, Cr-Mo, Cr-Ni, Ni-Cr-Mo, Mn, Mn-Cr等系列。本课题所研究的冷镦钢试样35CrMo正属于低合金钢。低合金螺栓钢的应用范围较广，从强度级别200-1100MPa都可选用。当强度为1200MPa时仍用低合金钢制造螺栓，但延迟断裂问题突出，需要解决，目前低合金钢仍然是主要的高强度螺栓用钢。低合金钢中含有各种合金元素，铬尤其不可缺少，因此如何节省螺栓钢种的合金，降低成本也是应注意的问题。再者，因为碳及合金元素含量相对较高。塑性和韧性也就较差，欲进一步提高强度，并保证必需的塑韧性，亦是一个需要研究的问题。 冷镦性能 采用冷镦工艺生产，由于冷变形速度快，变形程度大，变形不均匀，对母材质量要求很高。冷镦性能好是指钢盘条具有较低的变形抗力，能经受很大程度的变形而不产生裂纹。一般认为以断面收缩率和屈强比作为衡量冷镦性能指标比较可靠。低碳冷镦钢的断面收缩率应不小于60%，中碳及低合金钢的断面收缩率应为50%-60%，合金钢的断面收缩率也应不小于50%。冷镦钢盘条的屈强比小，冷镦性能相对要好，碳素钢的屈强比应不大于0.65，合金钢的屈强比应不大于0.70[4]。从冷镦变形角度考虑，希望盘条的冷加工强化系数越低越好，即不易产生加工硬化。 35CrMo力学性能要求： 抗拉强度：≥985(100) 屈服强度：≥835(85) 伸长率：≥12 断面收缩率：≥45 冲击功：≥63 冲击韧性值：≥78(8) 显微组织 冷镦钢丝的显微组织应为铁素体+粒状珠光体(F+P)，以3级组织为最好组织，2级和4级组织次之。标准一般都规定组织应为2-4级，不得有片状珠光体和贝氏体组织。制造螺栓用热
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: 8.8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 8.8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 8.8-10.9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 10.9-12.9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
冷镦时，金属材料的变形形式和变形程度，是由材料尺寸、工件形状决定的，由此可求出材料镦锻比和镦锻率。 镦锻比主要用于工艺设计，决定工件的镦锻次数，用以对材料受力、模具寿命、产品质量进行分析的一个重要依据。 （1）.镦锻比（S） 又称镦粗比，即被镦锻材料镦锻部分长度h0和直径d0的比值。即： 用镦锻比可以确定镦锻过程中技术上的难易程序，镦锻比愈小，加工愈容易；镦锻比较大时，在制定工艺时应该适当增加镦锻关键次数。镦锻比是设计工艺的重要依据。 （2）.镦锻论（ε） 又称变形程度，是材料镦锻部分高度方向上的压缩量与材料镦锻部分的高度的比值。
即： 在塑性变形中，当工件变形程度超过金属材料本身许可变形程度时，在工件的侧面就会出现裂纹。 （3）冷抗日压变形程度表示方法多用断面减缩εF表示①正挤压：
二、镦锻次数的确定 确定镦锻次数，一般考虑下述因素 （1）形成头部的坯料长度与直径的比值h00/d00如果比值过大，一次镦就会产生纵向弯曲（见图3），形成头部后会出现夹层、皱皮或局部不充满，头形偏心等质量问题，这就需用增加镦粗次数来解决。即先把坯料镦成一个锥形，然后将锥形镦成所需形状（见图4） 一般根据经验可按下列数据来决定镦锻次数： 当h0/d0≤2.5时，镦锻一次； 当2.5≤h0/d0≤4.5时，镦锻二次； 当4.5≤h0/d0≤6.5时，镦锻三次；
（2）工件头部直径D与高度之比D/H 当D大而H小，这时h0/d0值可能并不大，但一次镦粗可能造成边缘开裂，就要考虑增加镦锻次数。 （3）工件表面光洁度要求较高、头形复杂的零件，对镦锻次数也有影响。，如半圆装潢螺钉，虽然h0/d0＜2.5，D/F也不大，但一次镦粗达不到光洁度要求，头部形状也不易完整镦粗，所以普遍采用二次镦锻成形；冷镦凹穴六角螺栓，由于头部形状较复杂，虽然h0/d0＜2.5，但一般采用三次镦锻工艺。 在整体凹模冷镦自动机工作时，镦锻头部和使杆部局部镦粗的作用力，限制了杆部的长度，过长的杆部会产生很大顶料力使自动机工作不正常。一般长度与直径d0比值： Lma/d0＜9.5~10 当选用坯料直径大于螺栓杆部直径，以挤压方式加工螺栓时，确定镦锻次数不再以h0/d0作为主要依据。因为这时坯料不会发生纵向弯曲，而应考虑挤压杆部和镦粗头部的形状所需加工步骤。选用粗线材镦制螺栓，头部镦粗杆部二次缩径工艺称为冷镦挤复合工艺，亦称二次缩径工艺。此时必须考虑杆部挤压程度是否在材料许用挤压程度范围内。在总变形程度确定的情况下，工件需要的变形次数与材料性质、工模具质量、润滑条件等方面因素有关。 金属材料塑性好，一次变形程度大，挤压次数少。
中国紧固件行业发展现状及冷镦钢开发 2011-07-01 08:28:32 紧固件是一种通用基础件，与钢铁行业联系紧密。紧固件制造材料有钢、有色金属、不锈钢、钛合金和其他工程材料，90%以上采用冷镦加工，用该工艺制造的产品精度高、质量好，生产效率高。 1、我国紧固件行业市场需求 1.1汽车用紧固件 我国是车用紧固件增长最快的市场，2008年已超过日本成为仅次于美国的全球第二大紧固件市场。2007年我国紧固件需求约60亿美元，2010年将增至约75亿美元，从出口量和金额来看，我国占全球紧固件需求的15%。近几年我国紧固件年需求增长率为5%～10%，20 08年紧固件需求量为313万t，产量达540万t，同比增长9．5%，其中汽车工业是最大的用户(质量要求高)。未来几年汽车仍是紧固件需求最多的行业，2009年汽车产量为1350万辆，中高档汽车紧固件需求比2008年增长约25%。2010年汽车产量约为1800万辆，汽车及相关行业使用紧固件占总产量的18%～20%。 据统计，一辆轻型车或轿车平均用紧固件约500种规格，50kg，4000件左右，而一辆中卡或重卡车需紧固件约90kg，7500件，其中高强度紧固件占1/3左右。一辆汽车紧固件的费用约占整车成本的2. 5%～3.0%。 1.2不锈钢紧固件
螺栓、螺钉、铆钉等紧固件常用的材料有碳素钢、低合金钢和有色金属。但在特定场合，紧固件材料需要满足耐严重腐蚀或高强度的条件，许多不锈钢和超高强度不锈钢应运而生。不锈钢紧固件在强度上有较好表现，并具有耐腐蚀、易制造和易焊接的优点。不锈钢材质的紧固件进行电镀或热处理，可以获得更好的性能。在镍元素价格上涨的情况下，紧固件的价格也受到较大影响。紧固件生产企业为了减缓成本压力，生产了低镍型的不锈钢紧固件。 不锈钢紧固件生产用材质有奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢。常用的牌号有302，303，304，305，即所谓的“18－8”型奥氏体不锈钢4个牌号。302型用于采用机械加工的螺钉和自攻螺栓;303型为了改善切削加工性能，添加少量的硫，用于采用棒料加工螺母;304型适用于采用热镦工艺加工紧固件; 305型适用于采用冷镦工艺加工紧固件，例如冷成型螺母、六角螺栓; 309型和310型Cr含量和Ni含量都比18－8型不锈钢高，适用于高温下工作的紧固件;316和317型均含有合金元素Mo，因此它们的高温强度和耐蚀性能均比18－8型不锈钢高。耐磨焊条用321型和347型，321型含有较稳定合金元素Ti，347型含有Nb，提高了材料的抗晶间腐蚀性能，适用于焊后不退火或在420～1013℃服役的紧固件。 铁素体型不锈钢430型普通铬钢的耐腐蚀性能和耐热性能比410型好，有磁性，但不能进行热处理强化，适用于耐腐蚀和耐热性能要求稍高和强度要求一般的不锈钢紧固件。
冷镦钢的生产和发展动向 来源：紧固件协会作者：浏览次数：51 发布日期：2007-11-08 一、前言 冷镦钢盘条的钢种一般为低，中碳优质碳素钢和合金结构钢。冷镦钢冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工，这种工艺的优点是在节约大量工时，同时金属消耗可以降低10%~30%，而且产品尺寸精度高、表面光洁度好和生产率高，是近10年来兴起的较先进的机械加工工艺。它主要用制造标准件，非标准紧固件及各种机械零件，如螺栓、螺母、螺钉、插销以及汽车、电气设备专用件，是目前发展迅速，应用范围广泛的一种高效品种。 根据钢材的使用状态，可将冷镦钢分为非热处理型、表面硬化型和调质型之类。大陆宝钢、马钢和湘钢从20世纪90年代开始开发冷镦钢。据资料表明，冷镦钢市场2006年全国紧固件需求量达到600万吨，2007年需求量预将增至700~800万吨，其中汽车紧固件用中、高档冷镦钢超过150万吨。 二、冷镦钢的生产发展 近几年来，大陆开发的冷镦钢品牌在增加，产量在增长，质量在改进。如宝钢：SWP CH35K、SWR CH22A、SCM435；湘钢：XSWR CH10K、SWR CH35KC、SWR CH6A；杭钢：ML35、CH35ACR；武钢：35；包钢：ML35、SWRM12；太钢：C35、ML20MnTiB；刑钢：SWRCH35K等等品种。显然，冷镦钢的开发生产已经形成了一定量和规模。 冷镦钢盘条用线材的典型用途是制作螺栓，其强度范围大，从抗拉强度Rm400 Mpa 到1200 Mpa以上，且形状多，需求量大。 三、镦钢的生产工艺 （一）冷镦钢主要成分 钢中碳含量一般按中下限控制为宜。钢中矽含量超过0.10%，随矽含量增加，钢的抗拉强度、硬度有所提高，但延伸率、断面收缩率下降更显著，不利于冷变形。钢中锰含量适
冷镦：就是利用金属的塑性，采用冷态力学进行施压或冷拔，达到金属固态变形的目的。（基本定义） 在室温下把棒材或线材的顶部加粗的锻造成形方法。冷镦主要用於制造螺栓、螺母、铁钉、铆钉和钢球等零件。锻坯材料可以是铜、铝、碳钢、合金钢、不锈钢和钛合金等，材料利用率可达80～90％。冷镦多在专用的冷镦机上进行，便於实现连续、多工位、自动化生产。在冷镦机上能顺序完成切料、镦头、聚积、成形、倒角、搓丝、缩径和切边等工序。生产效率高，可达300件/分以上，最大冷镦工件的直径为48毫米。冷镦螺栓工序示意图为冷镦螺栓的典型工序。多工位螺母自动冷镦机为多工位螺母自动冷镦机。棒料由送料机构自动送进一定长度，切断机构将其切断成坯料，然后由夹钳传送机构依次送至聚积压形和冲孔工位进行成形。 冷镦是指原材料在常温下进行冲压，热镦是指原材料在经过加温后进行冲压，具体的用途没有特别的要求，一般情况下都要求用冷镦，因为这样的表面光洁度，材料的组织成份会比较紧密些，还有就是较大的工件常采用热镦加工。 锻造头部，也叫热墩，把头部加热烧红，挤压成型； 螺丝的六角头是墩出来的吗？ 绝大多数是墩出来的，因为这样可以节省材料。根据墩锻机吨位大小和螺栓直径，可以采用冷墩或热墩工艺。
小批量的专用或特殊螺栓的六角头是车削后铣成的。 丝又是怎样制出的？ 单件小批量可以用板牙套丝、车床挑丝、旋风铣铣制等方法。 大批量生产中常采用搓丝机搓丝、滚丝机滚丝的方法，效率很高。因为螺栓杆成形方法有冷拔和缩径，所以这种螺栓的没有螺纹的部分直径不一定略小（楼上有误）。采用冷拔时，略小；采用缩径时，可以与螺纹等径或稍大。 螺栓整个是压铸造的吗？ 如果螺栓材料为铝合金、锌合金、铜合金等低熔点的合金或金属，也可以采用压铸成型的方法。钢制的不采用压铸制造。 螺栓的六角头的成形不能一概而论，有冷墩的、有热墩的、有镦后直接出成品的，也有镦后再机加工的，也有全部机加工的。 镦制的螺栓头部是有加工痕迹的，在根部有模具的夹具痕迹。 螺栓的螺纹有机械套丝的，和手工板牙类似。有机床车制的，直径大的螺栓车制才行。也有“搓丝”的，是用“搓丝机”用“搓丝板”挤压出螺纹，这种螺栓的没有螺纹的部分直径略小一点。
冷镦钢的技术要求: 冷镦钢盘条一般为低、中碳优质碳素结构钢和合金结构钢。标准件对原材料尺寸精度要求比较严格,热轧钢材规格有限,尺寸精度也很难满足要求,所以标准件几乎全部采用冷拉钢丝作为原料,合格的冷镦钢丝必须满足以下要求。 (1)化学成分要求:O,P,S等元素对钢中夹杂物的形态及数量、大小有决定性影响,所以要求控制其含量;对合金钢而言,硅、铝、锰等元素控制在中下限为宜,避免造成冷顶锻裂纹。 (2)表面品质:标准件厂统计表明,冷镦开裂的80%是由钢丝表面缺陷造成的,如折迭、划伤、密集的发纹、局部微裂纹、结疤。因此对线材表面品质要求很严,尺寸公差±0.20mm,不圆度<0.30mm,表面裂纹、划伤最深<0.07mm。 (3)脱碳:表面脱碳造成螺栓表面强度降低,疲劳寿命大幅下降。 (4)非金属夹杂物:钢中非金属夹杂物含量高、尺寸大是造成标准件冷镦开裂的一个重要原因,尤其是非金属夹杂中B类和D类脆性夹杂,距钢丝表面愈近危害性越大,所以要求B类夹杂物距表层2mm之内应不大于15μm。 (5)金相组织:冷镦钢的金相组织为铁素体+粒状珠光体,珠光体的晶粒尺寸和分布也是影响冷镦性能的因素,理想的组织是珠光体晶粒大小相近并均匀地分布在铁素体基体上。珠光体不同显微组织冷镦性能从好到坏的排列次序为粒状珠光体、索氏体、细片状珠光体、片状珠光体。 (6)低倍组织:冷镦钢丝对钢的低倍组织要求比较严,低倍检查不应有缩孔、分层、白点、裂纹、气孔等缺陷,对中心疏松、方框偏析、中心增碳等缺陷,不同钢种都有明确的级别规定。 (7)晶粒度:冷镦钢丝内部组织不同于其它钢丝,晶粒度不是越细越好。晶粒度太细,抗拉强度、屈服强度升高,变形抗力增大,对冷镦成型很不利。除10.9级以上螺栓晶粒细、保证成品强度外,冷镦钢丝的晶粒度应控制在5~7级。 (8)冷镦性能:冷镦性能好是指钢丝具有较低的变形抗力,能经受很大程度的变形而不产生裂纹。一般认为以断面收缩率和屈强比作为衡量冷镦性能指标比较可靠。合金钢的断面收缩率应不小于50%。冷镦钢丝的屈强比小,冷镦性能相对要好,合金钢的屈强比应不大于0.70。从冷镦性能角度考虑,钢丝的冷加工强化系数越低越好,即不易产生加工硬化。 高档次标准件对原料的品质要求:盘条具有较高的塑性指标、断面收缩率及延伸率;在冷塑性变形中,材料的变形抗力小,加工硬化率低,材料的屈强比小,盘条硬度适中,不要过高;盘条具有良好的表面品质,一定的表面粗糙度,不允许有折迭、裂纹等表面缺陷;钢的组织致密,无内部缺陷。 2、冷镦钢主要生产工艺 冶炼冷镦钢的关键是要提高钢水的纯凈度,降低钢水的非金属夹杂物含量。钢水终点碳含量稳定在规定范围内是降低钢水氧化程度和减少钢水非金属夹杂的主要措施。 冷镦钢盘条生产的工艺流程: 铁水→转炉→精炼炉→连铸→加热→高速线材轧制→高线控制冷却→成品检验→入库。 合金冷镦钢线材的生产工艺流程与碳素钢线材基本相同,但合金冷镦钢丝变形抗力较大。为保证冷镦成型,球化退火是必不可少的,可获得比较理想的组织。
目录 1.形状、尺寸 2. 坯料准备 3. 自动锻压机的型号 4. 凹模孔的直径 5. 滚压螺纹坯径尺寸的确定 6. 送料滚轮设计 7. 切料模 8. 送料与切料时常见的缺陷、产生的原因 9. 初镦 10. 终镦冲模 11. 镦锻凹模 12. 减径模 13. 切边 14. 常用模具材料及硬度要求 15. 冷成形工艺对原材料的要求 16. 切边时容易出现的缺陷、产生原因 17. 化学成份对材料冷成形性能的影响 18. SP.360设备参数 19. 台湾设备参数 20. 台湾搓丝机参数 21. 国内搓丝机、滚丝机参数 22. YC－420、YC－530滚丝机参数 23. 磨床参数 24. 单位换算 25. 钻床参数
形状、尺寸： 1.圆角半径――取直径的1/20～1/5。冷锻时圆角过大反而难锻造。 2.镦粗头部和法兰部尺寸――头部或法兰部体积V在2D3（D为坯 料直径）以下时用单击镦锻机，3.5D3以下时可用双击镦锻机加工，而不会产生纵向弯曲。如V为4.7D3必须经三道镦粗工序。这部分的直径D1，（镦粗后直径）对于C<0.2％的碳素钢，不经中间退火能够镦粗到2.5D。超过上述范围必须中间退火。侧面尺寸由于难以控制，公差要尽可能放宽。 3.镦粗部分的形状――头部或头下部的高度比直径大时，侧壁上向 上和向下设置2°左右的锥度，使材料填充良好。球形头部顶上允许设计成小平面。 4.挤压件坯料和挤出部分断面积之比A0/A1，即挤压比R，对S10C、 BSW1的实心、空心正挤压件，如在5～10以下，对反挤压杯形件，如在1.3～4间，能够一次成形。自由挤压件的R如在1.25～ 1.4以下，能经一道工序加工。杯形件反挤压时的冲头压力，当R 约为1.7时最小。
冷镦钢情况介绍 冷镦钢，又称铆螺钢或冷顶锻钢，是利用金属的塑性，采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。冷镦钢产品广泛用于制造螺栓、螺母、螺钉等各类紧固件；另一重要用途是制造冷挤压零部件和各种冷镦成形的零配件，该用途是随着汽车工业发展起来的，逐步扩大到电器、照相机、纺织器材、机械制造等领域。 一、国内外冷镦钢生产概况 1、国内冷镦钢 我国冷镦钢的标准化工作起步较晚，尚未形成完整体系，冷镦钢用国家标准仅有3个：GB/T6478—2001《冷镦和冷挤压用钢》，GB/T4232—2009《冷顶锻用不锈钢丝》和GB/T5953—2009《冷镦钢丝》。冷镦用钢的实物品质尚不能完全满足标准件行业要求，在一定程度上依赖进口。据海关统计，我国每年进口的紧固件在12～13万t。随着紧固件工业的迅猛发展，新钢种不断地开发和引进，对外的出口日益增多，随汽车、石油、机械等各行业的技术进步，对配套的紧固件提出许多新要求，不但是形式尺寸上的，而且是性能与可靠性上的，实际上是对紧固件材料提出更高的要求。 我国紧固件行业发生了较大的变化，具体表现在： （1）采用国外钢种牌号如10B22M，10B25LHC，MnB123H等，主要是出口订单上规定要使用的牌号。 （2）同一牌号的钢种衍生出多个交货状态的品种，如SWRCH35K，有免退火、正火、退火+磷化交货，满足不同用户的需求。 （3）大量采用合金、低合金钢种，以适合耐高温、耐高压、耐腐蚀的要求，如SNB5-7，SNB16（JIS4107—94），SNB21-24（JIS4108）。 （4）采用抗延时断裂用钢生产的钢结构用螺栓抗拉强度超过1200MPa。 2、国外冷镦钢 国外采用HNDS2制造12.9级螺栓（代替SCM440），延时破断有明显改进，采用45CrNiMoTi在1500MPa级别使用，其性能优于回火马氏体高强度螺栓，贝氏体钢很少见到有（晶界）碳化物析出，避免了穿晶破坏而发生的延时断裂。 国外发达国家冷镦钢产业已基本形成规模，重点是根据用户的要求改善冷镦钢材料的品质性能，而产量无太大变化。日本大同为降低标准件材料成本和加工成本，推出了多种不锈钢螺栓和螺钉用钢; 高周波钢业开发了一系列不锈冷镦钢新产品，利用设备优势推出SUS系列产品，大大提高了钢的冷镦性能；日本精线为适应建筑行业要求，开发了具有良好耐蚀和冷镦性能、通过淬回火硬化的马氏体冷镦钢。爱知制钢公司开发了AUS系列冷锻用不锈钢，分为奥氏体（A）、铁素体（F）、马氏体（M）及沉淀硬化系列，其强度范围大，抗拉强度为400～1200MPa，且规格多。
冲压工艺与模具设计复习资料 1.冲压加工：指利用安装在压力机上的模具，对放置在模具内的板料施加变形力，使板料在模具内产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。 2.冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。 ①分离工序包含切断、落料、冲孔、切口和切边等工序 ②成型工序包含弯曲、拉深、起伏（压肋）、翻边（见书P200-207）、缩口、胀形和整形等工序。 ③立体冲压包含冷挤压、冷镦、压印。 3.冲裁件正常的断面特征由圆角带、光亮带、断裂带和毛刺4个特征区组成。光亮带的断面质量最佳。（详情见书P31） 冲裁件断面质量的影响因素：①材料的性能；②模具冲裁间隙大小（详见书P31）； ③模具刃口状态。 4.间隙对冲裁件尺寸精度的影响：①当凸、凹模间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁结束后，因材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体方向收缩，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径；②当间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，顾冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔径变小。 5.刃口尺寸的计算方法（见书P37-38和P40-41） 降低冲裁力的措施：①凸模的阶梯布置；②斜刃冲裁；③红冲（加热冲裁） 6.侧刃在模具中起的作用是①材料送进时挡料（定位）作用；②消除材料弧形，修正材料宽度尺寸；③抑制载体镰刀形弯曲的产生。侧刃的长度等于一个送料步距。 7.板料的弯曲变形特点（见书P108） 8.影响弹性回跳的主要因素：①材料的力学性能；②相对弯曲半径r/t（反映材料的变形程度）；③弯曲中心角；④弯曲方式及弯曲模具结构；⑤弯曲形状；⑥模具间隙；⑦非变形区的影响 9.减少弹性回跳的措施：（见书P114-116） ①改进零件的结构设计； ②从工艺上采取措施：a.采用热处理工艺；b.增加校正工序； ③采用拉弯工艺；
目录 1. 形状、尺寸 2. 坯料准备 3. 自动锻压机的型号 4. 凹模孔的直径 5. 滚压螺纹坯径尺寸的确定 6. 送料滚轮设计 7. 切料模 8. 送料与切料时常见的缺陷、产生的原因 9. 初镦 10. 终镦冲模 11. 镦锻凹模 12. 减径模 13. 切边 14. 常用模具材料及硬度要求 15. 冷成形工艺对原材料的要求 16. 切边时容易出现的缺陷、产生原因 17. 化学成份对材料冷成形性能的影响 18. SP.360设备参数 19. 台湾设备参数 20. 台湾搓丝机参数 21. 国内搓丝机、滚丝机参数 22. YC－420、YC－530滚丝机参数 23. 磨床参数 24. 单位换算 25. 钻床参数
形状、尺寸： 1.圆角半径――取直径的1/20～1/5。冷锻时圆角过大反而难锻造。 2.镦粗头部和法兰部尺寸――头部或法兰部体积V在2D3（D为坯 料直径）以下时用单击镦锻机，3.5D3以下时可用双击镦锻机加工，而不会产生纵向弯曲。如V为4.7D3必须经三道镦粗工序。这部分的直径D1，（镦粗后直径）对于C<0.2％的碳素钢，不经中间退火能够镦粗到2.5D。超过上述范围必须中间退火。侧面尺寸由于难以控制，公差要尽可能放宽。 3.镦粗部分的形状――头部或头下部的高度比直径大时，侧壁上向 上和向下设置2°左右的锥度，使材料填充良好。球形头部顶上允许设计成小平面。 4.挤压件坯料和挤出部分断面积之比A0/A1，即挤压比R，对S10C、 BSW1的实心、空心正挤压件，如在5～10以下，对反挤压杯形件，如在1.3～4间，能够一次成形。自由挤压件的R如在1.25～ 1.4以下，能经一道工序加工。杯形件反挤压时的冲头压力，当R 约为1.7时最小。
冷作模具钢的性能(2008/12/26 19:20) Crl2 性能：高碳、高铬类型莱氏体钢，具有较好的淬透性和良好的耐磨性。由于钢中碳质量分数最高可达 2.30%，从而钢变得硬而脆，所以冲南韧性较差，几乎不能承受较大的冲击荷载，易脆裂，而且易形成不均匀的共晶碳化物。 用途：用于制造受冲击荷载较小，且要求高耐磨性的冷冲模和冲头，剪切硬且薄的金属的冷切剪刃、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺丝滚模等。 生产品种：热轧材、冷拉材、锻材、热轧钢板、冷拉钢丝。 Crl2Mo1V1 性能：高碳、高铬类型莱氏体钢，无特殊要求时钻不作为必加元素。由于钼和钒的含量比Crl2MoV 高，故钢的组织和晶粒度进一步细化，提高了钢的淬透性、强度和韧性，使钢的综合性能更好。 用途：用于制造要求高耐磨性的大型复杂冷作模具，如冷切剪刀、切边模、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、滚边模和要求高耐磨的冷冲模和冲头等。 生产品种：热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。 Crl2MoV 性能：高碳、高铬类型莱氏体钢，具有良好的淬透性，截面尺寸在400mm以下可以完全淬透，且具有很高的耐磨性，淬火时体积变化小。其碳含量比Crl2钢低很多，且加入了钼、钒，因此，钢的热加工性能、冲击韧性和碳化物分布都得到了明显改善。 用途：用于制造断面较大、形状复杂、耐磨性要求高、承受较大冲击负荷的冷作模具，如冷切剪刀、切边模、滚边模、量规、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、形状复杂的冲孔凹模、钢板深拉伸模，以及要求高耐磨的冷冲模和冲头等。 生产品种：热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。 Cr5MolV 性能：合金含量中等，由于含有钼和钒，所以钢的淬透性良好，碳化物分布均匀，具有一定的冲击韧性和较好的耐磨性。 用途：用于制造定型模、钻套、冷冲模、冲头、切边模、螺纹滚模、搓丝板和量规等。 生产品种：热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。 9Mn2V 性能：综合力学性能比碳素工具我钢，具有较高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火时变形较小。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了过热敏感性。碳化物不均匀性比CrWMn 钢好。 用途：用于制造各种精密量具、样板，以及一般要求的尺寸较小的冲模、冷压模、雕刻模、料模、剪刀、丝锥、板牙和铰刀等。 生产品种：热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝。 根据需方要求可供应中小规格的模块。 CrWMn 性能：具有较高的淬透性，由于加入1.20%~1.60%（质量分数）钨，形成碳化物，所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶粒，从而使钢具有较好的韧性，该钢对形成网状碳物比较敏感，而且这种碳公物网使工具刃部有剥落的危险。 用途：使用较为广泛的冷作模具钢。用于制造量具，如板牙、块规、样柱和样套，，以及形状复杂的高精度冲模等。 生产品种：热轧材、锻材、冷拉材、冷拉钢丝、银亮钢丝、热轧钢板、冷轧钢板。
冷镦钢发展简析 在全国钢铁行业产能过剩和竞争激烈的形势下，在紧固件行业多年萎靡不振和竞争混乱的市场形势下，冷镦钢未来发展分析简析如下： 一、中国冷镦钢发展趋势，即紧固件发展趋势 冷镦钢的发展即是紧固件的发展，2011年紧固件全行业的总产量达到680万吨，同比增长9.7%，再次创出行业历史上的新高点，预 计2015年中国紧固件产量将达到750-800万吨。尽管我国紧固件生 产总量和规模早已位居世界首位，但产业实力和竞争力与世界前列的同行业相比尚有很大差距，“大而不强”、“胖而不壮”仍是经常用来形容我国紧固件的词语。在我国新型工业化的进程中，在国民经济“十 二五”发展的大格局中，技术发展趋势，世界格局变化及国内经济走向，都将对紧固件制造转型升级产生重大影响。 国内紧固件用原材料基本是热轧状态，有1/5存在开裂问题，紧固件生产企业不得不在拉拔、退火工序进行材料的改制。对于高强度紧固件，原材料冷镦成形后，还需进行最终球化退火处理以提高性能。这些处理工序不但增加成本，而且污染环境，特别对于中小企业，由于不具备保护气氛热处理条件，常常会导致表面氧化和脱碳，严重影响标准件质量，结合紧固件绿色发展的走向，冷镦钢发展方向为非调质钢、硼钢和超细晶粒钢，即使用节能型非调质钢和免退火或简化退火的热轧线材、抗延迟断裂用钢，而免热处理的非调质冷镦钢备受关注。
近几年来，国内开发的冷镦钢品牌在增加，产量在增长，质量在改进。如宝钢、湘钢、包钢、太钢、邢钢、马钢、南钢、沙钢、日钢、青钢等等。而且大部分钢厂生产的冷镦钢都有自己的特色，如宝钢的产品质量最好，销售价格最高，品牌效应最高；邢钢的合金钢形成品牌；马钢的免退火钢品牌；青钢的单双规格生产、湘钢性价比最高的ML40Cr钢；太钢的不锈钢；日钢的低成本钢等等。要想在竞争激烈残酷的钢铁市场中争取冷镦钢的一片市场，必须结合冷镦钢的发展趋势走出青钢冷镦钢的特色。 二、非调质钢、硼钢和超细晶粒钢特色介绍 从节约能源、节省资源、保护环境出发，对机械基础件之一的紧固件，如何追求更加合理的设计和轻量化的要求，这时，对使用的原材料提出了更高的要求。因此，最有效的措施是制造工艺流程更趋合理和提高紧固件冷镦钢的使用强度。 （一）非调质钢 非调质冷镦钢通过采用微合金化、控轧控冷等强韧化方法，在加工紧固件过程中可省略冷拔前的球化退火和成形后的淬火回火处理，还可减少螺纹部分的脱碳倾向，提高成品率，因此，经济效果十分明显。由于非调质钢在冷镦时的硬度较线材高，使得冷镦复杂形状的凸缘类螺栓时产生裂纹的机率较高，而且冷镦模具寿命有所降低。为此，非调质钢制造的螺栓主要为8.8级，加工量少的10.9级双头螺栓也可采用非调质钢制造，或者变形量小的“U”型螺栓。日本8.8T级的螺栓大都用微合金非调质钢制造。
机械原理课程设计螺钉头冷镦机
机械原理课程设计任务书 一、设计题目 螺钉头冷镦机 二、工作原理及工艺动作过程: 采用冷镦的方法将螺钉头镦出, 能够大大减少加工时间和节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作: 1．自动间隙送料; 2．截料并运料; 3．预镦和终镦; 4．顶料; 三、原始数据及设计要求: 1．每分钟冷镦螺钉头120只; 2．螺钉杆的直径D=2~4mm, 长度L=6~32mm。 3．毛胚料最大长度48mm, 最小长度12mm。 4．冷镦行程56mm。 四、设计方案提示: 1．自动间隙送料采用槽轮机构,凸轮式间隙运动机构; 2．将胚料转动切割可采用凸轮机构推动进刀; 3．将胚料用冲压机构在冲模内进行预镦和终镦, 冲压机构可采用平面四杆机构或六杆机构。
4．预料, 可采用平面连杆机构等。 五、设计的主要任务 1．根据工艺动作要求拟定运动循环图。 2．进行自动间隙送料机构,截料送料机构,预镦终镦机构,顶料机构的选型。 3．机械运动方案的评定和选择。 4．按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。 5．画出机械运动方案简图。 6．对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。 说明书 内容摘要: 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸等进行构思、分析和计算, 并将其转化为制造依据的工作过程。 机械设计是机械产品生产的第一步, 是决定机械产品性能的最主要环节, 整个过程蕴涵着创新和创造。 为了综合运用机械原理课程的理论知识, 分析和解决与本课程有关的实际问题, 使所学知识进一步巩固和加深, 我们参加了此次的机械原理课程设计 我们这次做的课程设计名为螺钉头冷镦机.它是将一段一截配料一
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。 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: 8.8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 8.8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
螺钉头冷镦机课程设计设 计说明书 Prepared on 22 November 2020
北京信息科技大学设计综合课程设计报告 题目： ___螺钉头冷镦机________ 系别：___机电工程学院________ 专业：_机械设计制造及其自动化__ 班级：_____机械1005__________ 学号：_____________ 姓名：______纵华星___________ 导师：_______张志强__________ 成绩：________________________ 2014年 1 月 3 日 目录
螺钉头冷镦机 一、设计题目 螺钉头部成型通常采用冷镦塑性加工。冷镦是在室温下对螺钉毛坯高速打击，在挤压模腔中缩颈、压型的加工方法。冷镦使用的原始毛坯为长5～6m的棒料，主要工艺动作为： （1）棒料间歇送进。 （2）截下短尺寸毛坯并运送到冷镦工位。 （3）进行预镦（缩颈镦粗）和终镦（头部压型）。 （4）成品从模腔顶出。 原始数据如下： （1）冷镦螺钉头的速度为120只/min。 （2）螺钉杆的直径D=2～4mm，长度L=6～32mm。毛坯料12～48mm。 （3）冷镦冲头行程56mm。 二、设计任务 1）按工艺动作要求拟定运动循环图。 （2）机构的选型。
（3）用解析法或图解法对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计，或在尺寸给定的条件下进行运动与动力分析。 （4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。 （5）绘制机械运动方案简图。(A1) （6）绘制传动系统结构图(A1)，执行机构零件图（A2或A3）。 （7）编写设计说明书。（用16K纸张，封面用标准格式） 设计说明书包括的主要内容： 1）目录 2）设计题目 3）工作原理 4）原始数据 5）执行部分机构方案设计 a)分析执行机构的方案 b)拟定执行机构方案 c)执行机构运动循环图 6）初定电机转速及传动装置方案 7）执行机构尺寸设计及运动分析 8）传动装置总体设计 a)选择电动机 b)计算总传动比，并分配传动比 c)计算各轴的运动和动力参数 9）传动件的设计计算 10）轴的设计计算、滚动轴承的设计计算、键的设计计算等。 11）设计小结 12）参考文献 三、设计内容