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多工位成型螺栓工藝設計


一、形狀、尺寸

1. 圓角半徑――取直徑的1/20~1/5。冷鍛時圓角過大反而難鍛造。

2. 鐓粗頭部和法蘭部尺寸――頭部或法蘭部體積V在2D3(D為坯料直徑)以下時用單擊鐓鍛機,3.5D3以下時可用雙擊鐓鍛機加工,而不會產生縱向彎曲。如V為4.7D3必須經三道鐓粗工序。這部分的直徑D1,(鐓粗后直徑)對于C<0.2%的碳素鋼,不經中間退火能夠鐓粗到2.5D。超過上述范圍必須中間退火。側面尺寸由于難以控制,公差要盡可能放寬。

3. 鐓粗部分的形狀――頭部或頭下部的高度比直徑大時,側壁上向上和向下設置2°左右的錐度,使材料填充良好。球形頭部頂上允許設計成小平面。

4. 擠壓件坯料和擠出部分斷面積之比A0/A1,即擠壓比R,對S10C、BSW1的實心、空心正擠壓件,如在5~10以下,對反擠壓杯形件,如在1.3~4間,能夠一次成形。自由擠壓件的R如在1.25~1.4以下,能經一道工序加工。杯形件反擠壓時的沖頭壓力,當R約為1.7時最小。

5.擠壓件斷面變化部分的錐度如圖1,但對于變形抗力高的材料,從模具強度上考慮,α(度)要取較大值。

6. 反擠壓杯形件的側壁高度――側壁高度H和沖頭直徑d的比H/d,對S10C、BSW1如在2~3以下,對更硬的材料如在1~2以下,均可一次成形。

7. 凹穴的尺寸和位置――在材料的集中部分附加的凹穴深度取小于直徑,只有一個凹穴時,必須布置在制件的對稱中心。

8. 底、法蘭、幅板的厚度――厚度和直徑之比T/D對S10C、BSW1如在1/10以上,可一次加工成形。比上述界限薄時,沿材料流動方向設置3°~5°斜度使厚度逐漸增加。

9. 尺寸公差――雖盡可能松些為好,如需標注,選取與一般能夠得到的精度相符合的公差。

10. 一次縮徑的極限變形為0.36,凹模導入角為2a≤30°,多次縮徑時,總極限壓縮為0.96~1.36。第一次和第二次縮徑的極限壓縮為0.29~0.35,第三次和第四次可提高到0.36~0.40。(ε=(D2-d2)/D2),D-材料直徑;d-縮徑后直徑。

11. Φ22搓花t=1.5可增大0.44mm。

12. 如果一序凹模圓角半徑大而二序凹模圓角半徑小,會造成根部折疊;

13. 減徑擠壓時,由于斷面減縮率較小,此時中心層金屬的流動速度反而慢于表層金屬,中心層產生附加拉應力,可能會造成內部裂紋;

14. 減徑擠壓時,凹模工作帶厚度不均勻會造成桿部彎曲;

15. 由于摩擦的影響而導致附加應力和殘余應力,當它們的值超過擠壓材料的許可值時,就可能產生環形魚鱗狀裂紋;(材料潤滑不良)

16. 頭部的文字對頭部變形有影響(受力不均產生);

17. 冷擠壓零件的結構工藝性

1)對稱性:最好是軸對稱旋轉體,其次是對稱的非旋轉體;

2)斷面積差:在零件不同斷面上,特別是在相鄰斷面上的斷面積差設計的越小越有利;  

3)斷面過渡及圓角過渡:冷擠壓件斷面有差別時,應設計從一個斷面緩慢的過渡到另一個斷面,避免急劇變化??捎缅F形面或中間臺階來逐步過渡,且過渡處要有足夠大的圓角。

4)斷面形狀:錐形問題,錐形件冷擠壓會產生一個有害的水平分力,故應先冷擠加工成圓筒形,然后單獨鐓出外部錐體或車削加工出內錐體。

18.各種鐓粗方式的加工界限;

19.在上下固定的凹模間隙內,將材料鐓出凸緣的加工界限;

20.反擠壓杯形件時,形狀畸變的形式主要有孔口斷面坡口和底棱缺肉;如果要獲得口端平整的杯形件,可以先在毛坯上預成形一個凹窩,使凹窩的深度大于出現坡口時的深度,然后對端面實行封閉,將端面擠平;

21.桿長100mm及以下螺栓采用搓絲工藝。

22.圓頭不切邊零件的三序上模外圓尺寸要比零件頭部外圓尺寸大0.4mm左右,因為外圓充不滿。

二、坯料準備

A. 熱處理

球化退火――鋼材,特別是含碳量0.3%以上的鋼材,需作珠光體細球化處理(珠光體4~6級)。預先經過冷加工(拉拔、鐓粗)的材料,珠光體球化最容易。熱軋材料的球化,要預先經正火或淬火-回火處理。(使鋼中碳化物球狀化而進行的退火工藝。

1. 完全退火――用于含碳量0.2%以下的鋼及非鐵金屬。

2. 正火――為使鋼材組織均勻化、晶粒細化而進行正火??勺鳛橥嘶鸬那疤幚?,低碳鋼只要作此處理就可鍛造。

3. 淬火――除可用來作為球化處理的前處理外,為使SUS27等奧氏體不銹鋼軟化,可加熱到約1100℃再水冷。

4. 軟化退火――用來作為冷鍛工序的中間退火處理。

B. 潤滑處理

1.磷酸鹽被膜處理――脫脂-水洗-酸洗-水洗-中和-水洗-薄膜處理-水洗-中和-水洗-潤滑處理

被膜處理過的坯料,一般用被膜潤滑劑潤滑。被膜潤滑劑是以脂肪酸鈉肥皂為主要成分,和磷酸鹽起反應會產生金屬皂而起潤滑效果。精壓印時,被膜處理后,薄薄地涂上一層低粘度的動植物油(蓖麻油、羊毛脂、棕櫚油)。在長行程的正擠壓和齒形擠壓時,用被膜潤滑劑大多不能滿足要求,這時可按要求的二硫化鉬和石墨的微粒粉末厚度計算出能涂敷的量,將其溶于四鉛化碳、酒精等揮發性溶劑中,用滾筒涂敷,可以獲得良好的結果。

C.坯料制備

1.坯料切斷法――鋸斷、剪斷、沖裁。

2.坯料的體積、尺寸、形狀――坯料體積的計算,以制件體積為基礎。再加上由于鍛后的切邊、沖裁、切削加工等引起損失的體積(5~50%)。鍛造后即使不再加工,也要考慮因中間退火、酸洗造成的損失。而且,還需考慮坯料體積的誤差,要求即使在最小體積的情況下也不產生缺肉,必須預留體積余量。多余的體積由橫向或縱向擠出或形成飛邊來調節。但是,特別是出現橫向飛邊時,飛邊大小會引起變形力的變化,從而使制件本身產生尺寸誤差,因此體積公差,一般希望在0.5%左右。采用不同直徑的坯料能夠制造同樣的制件。選取坯料直徑的原則是,所選直徑使在完成終鍛件前材料的移動量或變形量、加工工序數盡量少,制件內部的變形分布盡量均一。

考慮坯料裝入模具時,比模具內徑過小的坯料定心困難,另一方面,和模具內徑過于接近的坯料裝入時,不僅特別是自動裝入困難,而且還擔心坯料的潤滑坯膜被擦落。因此,坯料直徑一般比模具內徑小0.1~0.2mm。

3.整形――坯料切斷時產生的毛刺,是制件出現缺陷、工具磨損的原因,應利用滾筒清理等除去。并且,即使沒有毛刺,尖角也是鍛造時產生折疊或引起潤滑膜中斷的原因,因此,要盡可能取大圓角或進行倒角。為制作深杯形件用帶壓出凹穴的坯料,用模具預成形中心孔,可防止沖頭偏心。

三、自動鍛壓機的型號

Z47-12B

Z――自動鐓壓機類

4――多工位自動冷鐓機

7――多工位螺栓聯合自動冷鐓機

12――主要參數:最大鐓制規格12mm

B――結構改進次序-第二次改進

自動鐓鍛機別組劃分表

帶搓絲的叫螺栓聯合自動冷鐓機。

螺栓聯合自動冷鐓機能完成線材的送進、切斷、初鐓、縮徑或擠壓、終鐓、切邊、倒角、搓絲等工序。

四、凹??椎闹睆?/p>

為了使切下的毛坯能順利進入凹??變?,要求線材直徑與凹??讖街g有一定的間隙,此時所需要的最小間隙(單邊)為0.01~0.10mm,這個數值的大小與線材直徑、與線材進入凹模的長度成正比,即線材直徑越大,則所需要的最小間隙也越大。

制造全螺紋用的凹??椎闹睆?,可以根據滾絲或搓絲前所要的螺坯的最小尺寸來確定。制造粗桿半螺紋用的??字睆?,根據產品光桿直徑的最小尺寸來確定。前者凹??椎淖钚〕叽鐟數扔诨蚵孕∮诼菖髯钚〕叽?,后者的??鬃钚〕叽鐟數扔诨蚵孕∮诠鈼U部分的最小尺寸。對于全螺紋用的線材尺寸要求比半螺紋用的線材尺寸公差小;長桿工件用線材直徑公差較短桿工件要小些。

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