【珍藏】最全紧固件机加工工艺(经典好文)

金蜘蛛紧固件网2019-06-11 11:47:11






冷镦工艺


1、 冷镦工艺的优点:


a. 节约原材料。冷镦是利用金属的塑性变形来制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料利用率。冷镦的材料利用率一般可达到80%以上。


b. 提高劳动生产率。用冷镦工艺代替切削加工制造零件,能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。


c. 制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可达IT7IT8级(0.015-0.022mm)(6-10),表面粗糙度可达R0.2R0.6。因此,用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。


d. 可加工形状复杂的,难以切削加工的零件。如异形截面、复杂内腔、内齿及表面看不见的内槽等。


e. 降低零件成本。由于冷镦工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量、可用较差的材料代用优质材料等优点,从而使零件成本大大降低。


f. 提高零件的力学性能。冷镦后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度远高于原材料的强度。此外,合理的冷镦工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度。因此,某些原需热处理强化的零件用冷镦工艺后可省去热处理工艺,有些零件原需要用强度高的钢材制造,用冷镦压工艺后就可用强度较低的钢材替用。



2、 冷镦工艺的难点:


  • 对模具要求高。冷镦时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大,这使得模具所受的应力远比一般冲压模大,冷镦钢材时,模具所受的应力常达2000MPa2500MPa。模具除需要具有高强度外,还需有足够的冲击韧性和耐磨性。此外,金属毛坯在模具中强烈的塑性变形,会使模具温度升高至250℃~300℃左右,因而,模具材料需要一定的回火稳定性。由于上述情况,冷镦模具的寿命远低于冲压模。


  • 需要大吨位的压力机。由于冷镦时毛坯的变形抗力大,需用数百吨甚至几千吨的压力机。


  • 由于冷镦的模具成本高,一般只适用于大批量生产的零件。它适宜的最小批量是510万件。


  • 不宜用于高强度材料加工。毛坯在冷镦前需材料的软化处理和表面处理。这不但增加了工序,需占用较大的生产面积,而且难以实现生产自动化。


  • 冷镦零件的塑性、冲击韧性变差,而且零件的残余应力大,这会引起零件变形和耐腐蚀性的降低(产生应力腐蚀)


3、 冷镦与热镦之比较


  • 冷镦虽有很多优点,但变形抗力大,就限制了零件的尺寸,同时也限制了变形抗力大的材料采用冷镦工艺。


  • 热镦成形法,虽然可以使材料变形抗力变小,但由于加热,产生氧化、脱碳及热膨胀等问题,降低了产品的尺寸精度和表面质量,因而一般都需要经过大量的切削加工,才能作为最后产品


  • 热镦是将毛坯加热到金属再结晶温度以下某个适当的温度进行挤压。由于金属加热,毛坯的变形抗力减小。成形容易,压力机的吨位也可以减小,而且模具的寿命延长。特别是在室温下难加工的材料,例如析出硬化相的不锈钢、高碳钢、含铬量高的—些钢、高温合金等,在热镦时可能变成可以加工或容易加工。


  • 冷镦适宜的低碳钢,也适合作为热镦的对象,因为冷镦前的预先软化退火和表面钝化处理可以省略。


  • 热镦而且不需要刚性极高的高价锻压设备,可以来用通用锻压设备,所以虽然热镦需要加热金属,但是总的加工费用还是比较便宜,待别是在制造工序复杂的非轴对称的异形部件时,热镦尤可发挥它的作用。但热镦不可象冷镦一样实现自动化。




4、 常用的挤压方法可以分为以下几类


a. 正挤 压挤压时,金属的流动方向与凸横的运动方向相一致。正挤压又分为实心件正挤压空心件正挤压两种。正挤压法可以制造各种形状的实心件和空心件,如螺钉、心轴、管子和弹壳等。


b. 反挤压 挤压时,金屑的流动方向与凸模的运动方向相反,反挤压法可以制造各种断面形状的杯形件,如仪表罩壳、万向节轴承套等。


c. 复合挤压 挤压时,毛坯一部分金属流动方向与凸模的运动方向相同,而另一部分金屑流动方向则与凸模的运动方向相反,复合挤压法可以制造双杯类零件,也可以制造杯杆类零件和杆杆类零件。




5、产品与设备的选择


设备工位

加工产品类型

压缩比

双击机

双头螺栓、六角凹穴螺栓、自攻钉

H0/d02.5

三工位

六角切边螺栓、内六角螺栓、六角法兰面螺栓(凹穴)

2.5H0/d04.5

四工位

法兰面螺栓,非标件

4.5H0/d06.5

五工位

异型件




6、 冷镦线材的要求


1)尺寸要求:

全螺纹:也叫壮杆,线材直径略小于坯径。


半螺纹:也叫缩杆,线材直径相当于光杆部分的直径。


为了使切下的毛坯能顺利进入凹模孔内,要求线材直径与凹模孔径之间有一定的间隙,此时所需要的半螺纹最小间隙为0.010.10mm,这个数值的大小与线材直径、与线材进入凹模的长度成正比,即线材直径越大,则所需要的最小间隙也越大。


制造全螺纹用的凹模孔的直径,可以根据滚丝或搓丝前所要的螺坯的最小尺寸来确定;制造粗杆用的模孔直径,根据产品光杆直径的最小尺寸来确定。前者凹模孔的最小尺寸应当等于或略小于螺坯最小尺寸,后者的模孔最小尺寸应当等于或略小于光杆部分的最小尺寸。


对于全螺纹用的线材尺寸要求比半螺纹用的线材尺寸公差小;长杆工件用线材直径公差较短杆工件要小些。


线材外径

允差

圆度

9.00

-0.03

0.015

918

-0.04

0.02

18.00

-0.05

0.025


2)组织与硬度要求:


必要时,原材料应进行球化退火处理,使钢材尽可能均匀的、球形的晶粒结构。珠光体颗粒的分布应尽可能均匀,成堆的珠光体分布对冷成形不利,会形成裂纹。金相组织为珠状珠光体46。

  • 冷拔料的硬度:为了减少材料开裂倾向,提高模具寿命还要求冷拔料有尽可能低的硬度,以提高塑性。

  • 十字槽螺钉用料:HB110135HRB6274

  • 15MnVB15MnBHB170207

  • 10(ML10)HB143178

  • 15(ML15)HB156197

  • 20(ML20)HB156197

  • 35/45(ML35/45)HB170197

  • 40Cr(ML40Cr)HB170207

  • 15Cr(ML15Cr)HB170207


冷拔料应进行冷顶锻试验,根据要求将试件(直径的两倍)压至原高度的1/21/31/4,试件周围不开裂。(GB/T233


磨床


1)磨床的定义:


以磨料、磨具作为工具对工件进行切削加工的机床统称为磨床。


2)磨床分类


外圆磨床:包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。


内圆磨床:包括普通内圆磨床、行星内圆磨床、无心内圆磨床等。


平面磨床


3)磨床设备



4)车削工艺的比较


  • 车削分粗车;半精车;精车;精细车。

  • 车削其特点是采用大的背吃刀量、较大的进给量及中等或较低的切削速度,以提高生产率。

  • 半精车是在粗车的基础上进行的,其背吃刀量和进给量均较粗车时小,可进一步提高外圆表面的尺寸精度、形状和位置精度及表面质量。半精车可作为中等精度表面的终加工工序,也可作为高精度外圆表面磨削或其他精加工工序的预加工。半精车的尺寸精度可达 IT10IT9 0.04-0.07);其表面粗糙度Ra 则为 6.33.2 μm

  • 精车后的尺寸精度可达IT8IT7,表面粗糙度Ra 1.60.8 μm。

  • 精细车使用精度和刚度都很好的车床,同时采用高耐磨性的刀具,其尺寸精度可达 IT6lT5,表面粗糙度 Ra 0.80.2 μm,精细车尤其适宜加工有色金属,因为有色金属不宜采用磨削,所以常采用精细车代替磨削。


5)磨削工艺简介


a. 粗磨 粗磨采用较粗磨粒的砂轮和较大的背吃刀量及进给量,以提高生产率。粗磨的尺寸精度可以达到IT8IT7,表面粗糙度Ra 1.60.8 μm


b. 精磨 精磨则采用较细磨粒的砂轮和较小的背吃刀量及进给量,可以获得较高的精度及较小的表面粗糙度。精磨的尺寸精度可达 IT6 IT5 ,表面粗糙度Ra 0.80.2 μm


c. 光整加工 如果工件精度要求在 IT5以上,表面粗糙度Ra 要求达到 0.10.08 μm,则在经过精车或精磨以后,还需通过光整加工。常用的外圆表面光整加工方法有研磨、超级光磨和抛光等。


6)磨削方式


贯穿磨削法(纵磨法)


将工件从前面放在托板上,推入磨削区域后,工件旋转,同时又轴线向前移动,从机床的另一端出去就磨削完毕。而另一个工件可相继进入磨削区,这样就可以一件接一件地连续加工。


工件的轴向进给是由于导轮的中心线在竖直平面内向前倾斜了a角度所引起的。为了保证导轮与工件间的接触成直线,需将导轮的形状修正成双曲线


实用于没有台阶,没有头部的杆轴类工件。



切入磨削法(横磨法)


将工件放在托板和导轮之间,然后使砂轮横向切入进给来磨削工件表面。


由于导轮的轴心线仅倾斜很小的角度(约30’),对工件有微小的轴向推力,使它靠住挡块,得到可靠的轴向定位。


实用于有头部和台阶之类的杆,轴工件。




滚丝、搓丝


1)、外螺纹加工设备



2)、滚丝轮与搓丝板



3)、滚丝与搓丝的应用对照



质量

质量稳定

质量不太稳定

效率

手工操作

可手工也或全自动

应用

高硬度,大规格,加工螺纹长度无限制

低硬度、小规格、螺纹长度不大于60mm


4)、滚丝搓丝常见缺陷与对策


缺陷

原因

对策

搓丝通不过

坯径大

改用滚丝

滚丝止不住

坯径小

改用搓丝

毛刺

首件调机不当,过程机台松动

调整滚丝轮或搓丝板,加固机台

斜牙

首件调机不当,过程机台松动、滚丝托板不水平

调整滚丝轮或搓丝板,加固机台、调整托板

螺纹收尾长

定位杆调整不当

调整定位杆


攻丝


1)内螺纹加工设备


车削螺纹与滚压螺纹


车削工艺加工大型的轴类产品,以传动螺纹为主,对设备要求较高。


因产品的要求不同,材料性能、内螺纹的精度等级、批量大小,以及生产形式等不同,因而加工内螺纹时使用的设备和工具也就不同。标准紧固件专业化生产厂最常用的是自动螺母攻丝机和立式多轴攻丝机两种。


立式多轴攻丝机:立式多轴攻丝机速度较低,生产效率较低,机构简单,设备成本低廉,易于变更螺母规格,甚至一个机床可同时加几种不同规格的螺纹。手工操作的半自动化丝机,工人劳动强度大,综合成本低。对于加工特殊形式或大规格的螺母,以及多品种、小批量生产,该攻丝机是一种不可替代的螺纹加工设备。该机床可使用短柄丝锥或长柄丝锥。


自动攻丝机:自动攻丝机的攻丝原理,该机床使用弯曲弧形成90°的弯柄螺母丝锥。其弯曲柄部安装在机床主轴的弯形槽内,由主轴带动旋转,螺母坯通过料门自动送入滑道,有锥杆将螺母坯逐个连续地送给丝锥,使其切进,再通过丝锥的旋转达到同螺距送料,并切削完成内螺纹的加工。攻丝后螺母集聚在丝锥柄部。使丝锥保持在中心位置。螺母一个一个从丝锥尖部套入攻丝,并在螺母支承由相互推挤,在离心力的作有用下将螺母抛出、落入产品桶(箱)内。


该机床自动化程度高,一人多机,但不能用于特殊外形的螺母、大规格螺母。还由于调整机床辅助工时较长,在多品种、小批量时使用不够经济。


2)丝锥的认识 (仅供了解)


丝锥的分类及应用:


手用丝锥、机用丝锥、短柄螺母丝锥、长柄螺母丝锥、弯柄丝锥、挤压丝锥、螺旋槽丝锥等。


按排屑槽分类:


普通丝锥、刃倾角丝锥、挤压丝锥、螺旋槽丝锥等。





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