紧固件螺纹车削工艺有哪些技术要点

冷镦利用模具在常温下对金属棒料镦粗成形的锻造方法，通常用来制造螺钉、螺栓、铆钉等的头部。可以减少或代替切削加工。锻坯材料可以是铜﹑铝﹑碳钢﹑合金钢﹑不锈钢和钛合金等﹐多在专用的冷镦机上岁晌实现连续﹑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。下面简单介绍下紧固件冷镦工艺有哪些特点：

一、冷镦工艺有哪些特点

1、根据金属塑变理论，在常温下对金属坯料施加一定的压力，使之在模腔内产生塑变，按规定的形状和尺寸成型。

2、必须选优质塑变良好的金属材料，其化学成分和机械性能有严格的标准。

3、冷镦螺栓、螺母成型机械已有铅雀腔多型号、多系列的机种。设备性能可靠、效率高、产品质量稳定。

4、产品成型镦锻力大，配置动力在设备一次投入大。因此生产规格较小的产品最为经济。

5、有较好的表面质量，较高的尺寸精度。因在镦锻过程中存在着冷作硬化，变形量不宜太大。减少开裂。

6、冷镦工艺适用范围于批量大、各类规格的产品，这样才能降低成本。

二、冷镦原材料的主要优点:

1、与较厚的热轧型钢相比，冷成型钢可加工成适用较小的荷载和较短的跨度。

2、通过冷成型加工可以经济地得到不同寻常的截面形状，获得令人满意的强度重量比。

3、考虑包装和运输的紧密型，可生产可嵌套的截面。

4、环境重力作用下无伸缩无形变槐衫。

三、冷镦机设备的优势

1、曲轴与机体、冲击连杆的连接均采用高耐磨合金铜瓦连接，具有优异的承载能力。

2、机体采用添加合金的球铁铸造而成，抗拉强度高，耐磨性好。

3、采用二级齿轮传动系统，传动效率高，传动力矩大。

4、配备气动离合刹车器，降低电机功率能耗。

5、切料系统采用导板驱动切刀杆，导板往复运动，切断力直线传送，力大稳定且动态平衡性好。

6、挟钳系统可以翻转或平移，利于成型工艺安排。

7、配备变频调速装置，可在一定范围内无极调速。

8、配备故障检出器及安全保护装置，设备故障时自动停机，给予设备和工模具最大保护。

9、送料箱安装止推装置，提高送料精度。

四、冷镦机设备的操作注意事项

1、禁止戴手套操作冷镦机。

2、开车前必须认真检查设备各紧固件是否锁紧，安全防护装置是否完好，且工作中要经常检查，防止因剧烈振动而松脱，造成事故。

3、设备经调整后先扳动飞轮，检查各机构的工作是否正常，待取下扳车用的扳杆后方可开动电机。严禁边扳车边起动电机。

4、开车前应排除所有故障，并作短时空转后，方可进行试镦。

5、设备在运转中，操作人员应站在安全位置，严禁在凹凸模处接拿工件，只能在下端查看产品。

6、在更换产品时，必须认真调整模具和冲头，并细致检查各部件是否正常。

7、在生产过程中，如发生故障必须立即停车，查明原因消除隐患，刹车失灵时严禁开车。

8、保险杆必须加上防护装置，以免破裂发生事故。所有防护装置不得任意拆卸、丢失。

以上就是紧固件冷镦工艺的简单介绍，合理安排工艺有助于提高产品质量和生产效率。

镀前工艺

热轧盘条－（冷拨）－球化（软化）退火－机械除鳞－酸洗－冷拨－冷锻成形－螺纹加工－热处理－检验

1、钢材设计

在紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属斗镇梁塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格。在长期生产实践和用户使用调研的基础上，结合GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及目标JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点，以88级，98级螺栓螺钉的材料要求为例，各种化学元素的确定。C含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求，因此定为025%－055%。Mn能提旅闷高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为045%－080%。Si能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定为Si小于等于030%。SP为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低，定为P小于等于0030%，S小于等于0035%。B含硼量最大值均为0005%，因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高，对螺栓，螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。

2、球化退火

沉头螺钉，内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时，钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%－80%，为此要求钢材必须具有良好的塑性。当钢材的化学成分一定时，金相组织就是决定塑性优劣的关键性因素，通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形，而细小的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。对高强度螺栓用量较多的中碳钢和中碳合金钢，在冷镦前进行球化（软化）退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要。对中碳钢盘条软化退火而言，其加热温度多选择在该钢材临界点上下保温，加热温度一般不能太高，否则会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂，而对于中碳合金钢的盘条采用等温球化退火，在AC1+(20-30%)加热后，炉冷到略低于Ar1，温度约700摄氏度等温一段时间，然后炉冷至500摄氏度左右出炉空冷。钢材的金相组织由粗变细，由片状变球状，冷镦开裂率将大大减少。35\45\ML35\SWRCH35K钢软化退火温度一般区域为715－735摄氏度；而SCM435\40Cr\SCR435钢球化退火加热温度一般区域为740－770摄氏度，等温温度680－700摄氏度。

3、剥壳除鳞

冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮，除鳞，有机械除鳞和化学酸洗两种方法。用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序，既提高了生产率，又减少了环境污染。此除鳞过程包括弯曲法（普遍使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条），喷九法等，除鳞效果较好，但空运不能使残余铁鳞去净（氧化铁皮清除率为97%），尤其是氧化铁皮粘附性很强时，因此，机械除鳞受铁皮厚度，结构和应力状态的影响，使用于低强度紧固件（小于等于68级）用的碳钢盘条。高强度螺栓（大于等于88级）用盘条在机械除鳞后，为除净所有的氧化铁皮，再经化学酸洗工序即复合除鳞。对低碳钢盘条而言，机械除鳞残留的铁皮容易造成粒拔模不均匀磨损。当粒拔模孔由于盘条钢丝摩擦外温时粘附上铁皮，使盘条钢丝表面产生纵向粒痕，盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺钉时，头部出现微裂纹的原因，95%以上是钢丝表面在拉拔过程中产生的划痕所引起。因此，机械除鳞法不宜用来高速拉拔。

4、拉拔

拉拔工序有两个目的，一是改制原材料的尺寸；二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能，对于中碳钢，中碳合金钢还有一个目的，即是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔过程中尽可能的破解，为随后的球化（软化）退火得到粒状渗碳体做好准备，然而，有些厂家为降低成本，任意减少拉拔道次，过大的减面率增加了盘条钢丝的加工硬化倾向，直接影响了盘条钢丝的冷镦性能。如果各道次的减面率分配不合适，也会使盘条钢丝在拉拔过程中产生扭转裂纹，这种沿钢丝纵向分布，周期一定的裂纹在钢丝冷镦过程中暴露。此外，拉拔过程中如润滑不好，也可造成冷拔盘条钢丝有规律地出现横裂纹。盘条钢丝出出粒丝模口上卷同时的切线方向与拉丝模不同心，会造成拉丝模单边孔型的磨损加剧，使内孔失圆，造成钢丝圆周方向的拉拔变形不均匀，使钢丝的圆度超差，在冷镦过程中钢丝横截面应力不均匀而影响冷镦合格率。盘条钢丝拉拔过程中，过大的部分减面率使钢丝的表面质量恶化，而过低的减面率却不利于片状渗碳体的破碎，难以获得尽可能多的粒状渗碳体，即渗碳体的球化率低，对钢丝的冷镦性能极为不利，采用拉拔方式生产的棒料和盘条钢丝，部分减面率直控制在10%－15%的范围内。

5、冷锻成形

通常，螺栓头部的成形采用冷镦塑性加工，同切削加工相比，金属纤维（金属留线）沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良。冷镦成形工艺包括切料与成形，分单工位单击，双击冷镦和多工位自动冷镦。一台自动冷镦机分别在几个成型凹模里进行冲压，镦锻，挤压和缩径等多工位工艺。单工位或多工位自动冷镦机使用的原始毛坯的加工特点是由材料尺寸长5－6米的棒料或重量为1900－2000KG的盘条钢丝的尺寸决定的，即加工工艺的特点在于冷镦成型不是采用预先切好的单件毛坯，而是采用自动冷镦机本身由棒料和盘条钢丝切取和镦粗的（必要时）毛坯。在挤压型腔之前，毛坯必须进行整形。通过整形可得到符合工艺要求的毛坯。在镦锻，缩径和正挤压之前，毛坯不需整形。毛坯切断后，送到镦粗整形工位。该工位可提高毛坯的质量，可使下一个工位的成型力降低15－17%，并能延长模具寿命，制造螺栓可采用多次缩径。冷镦成型所能达到的精度还同成型方法的选择和所采用的工序有关。此外，它还取决于所用的设备的结构特点，工艺特点及其状态，工模具精度，寿命和磨损程度。冷镦成型和挤压使用的高合金钢，硬质合金模具的工作表面粗糙度不应大Ra=02um，这类模具工作表面的粗糙度达到Ra=0025-0050um时，具有最高寿命。

6、螺纹加工

螺栓螺纹一般采用冷加工，使一定直径范围内的螺纹坯料通过搓（滚）丝板（模），由丝板（滚模）压力使螺纹成形。可获得螺纹部分的塑性流线不被切断，强度增加，精度高，质量均一的产品，因而被广泛采用。为了制出最终产品的螺纹外径，所需要的螺纹坯径是不同的，因为它受螺纹精度，材料有无镀层等因素限制。滚（搓）压螺纹是指利用塑性变形使螺纹牙成形的加工方法。它是用带有和被加工的螺纹同样螺距和牙形的滚压（搓丝板）模具，一边挤压圆柱形螺坯，一边使螺坯转动，最终将滚压模具上的牙形转移到螺坯上，使螺纹成形。滚（搓）压螺纹加工的共同点是滚动转数不必太多，如果过多，则效率低，螺纹牙表面容易产生分离现象或者乱扣现象。反之，如果转数太少，螺纹直径容易失圆，滚压初期压力异常增高，造成模具寿命缩短。滚压螺纹常见的缺陷：螺纹部分表面裂纹或划伤；乱扣；螺纹部分失圆。这些缺陷若大量发生，就会在加工阶段被发现。如果发生的数量较少，生产过程注意不到这些缺陷就会流通到用户，造成麻烦。因此，应归纳加工条件的关键问题，在生产过程控制这些关键因素。

7、处理

高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。热处理调质是为了提高紧固件的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。热处理工艺对高强度紧固件尤其是它的内在质量有着至关重要的影响，因此，要想生产出优质的高强度紧固件，必须要有先进的热处理技术装备。由于高强度螺栓生产量大，价格低廉，螺纹部分又是比较细微相对精密的结构，因此，要求热处理设备必须具备生产能力大，自动化程度高，热处理质量好的能力。进入20世纪90年代以来带有保护气氛的连续式热处理生产线已占主导地位，震底式，网带炉尤其适用于中小规格紧固件的热处理调质。调质线除了炉子密封性能好以外，还具有先进的气氛，温度和工艺参数计算机控制，设备故障报警和显示功能。高强度紧固件从上料－清洗－加热－淬火－清洗－回火－着色到下线，全部自动控制运行，有效保证了热处理质量。螺纹的脱碳会导致紧固件在未达到机械性能要求的抗力时先发生脱扣，使螺纹紧固件失效，缩短使用寿命。由于原料的脱碳，如果退火不当，更会使原材料脱碳层加深。调质热处理过程中，一般会从炉外带进来一些氧化气体。棒料钢丝的铁锈或冷拔后盘条钢丝表面上的残留物，入炉加热后也会分解，反应生成一些氧化性气体。例如，钢丝的表面铁锈，它的成分是碳酸铁及氢氧化物，在加热后将分解成CO及HO，从而加重了脱碳。研究表明，中碳合金钢的脱碳程度较碳钢严重，而最快的脱碳温度在700－800摄氏度之间。由于钢丝表面的附着物在一定条件下分解化合成二氧化碳和水的速度很快，如果连续式网带炉炉气控制不当，也会造成螺丝脱碳超差。高强度螺栓当采用冷镦成形时，原材料和退火的脱碳层不但仍然存在，而且被挤压到螺纹的顶部，对于需要淬火的紧固件表面，得不到所要求的硬度，其机械性能（特别是强度和耐磨性）降低。另外，钢丝表面脱碳，表层与内部组织不同而具有不同的膨胀系数，淬火时有可能产生表面裂纹。为此，在淬火加热时要保护螺纹顶部不脱碳，还要对原材料已脱碳的紧固件进行适度的覆碳，把网带炉中的保护气氛的优势调到和被覆碳的零件原始含碳量基本相等，使已脱碳的紧固件慢慢恢复到原来的含碳量，碳势设定在042%－048%为宜，覆碳温度与淬火加热相同，不能在高温下进行，以免晶粒粗大，影响机械性能。紧固件在调质淬火过程中可能出现的质量问题主要有：淬火态硬度不足；淬火态硬度不均；淬火变形超差；淬火开裂。现场出现的这类问题往往与原材料，淬火加热和淬火冷却有关，正确制订热处理工艺，规范生产操作过程，往往可以避免此类质量事故。

8、检验

综上所述，影响高强度紧固件品质的工艺因素有钢材设计，球化退火，剥壳除鳞，拉拨，冷镦成形，螺纹加工，热处理等方面，有时则是诸种因素的叠加。

工艺流程

高强度螺栓镍磷镀的工艺流程由三部分组成：

第一部分是前处理工序，包括高强度螺栓镀前的精度和外观检查、手工除油、浸泡除油、酸洗、电活化和闪镀镍等工序；

第二部分化学镀镍处理工序；

第三部分是后处理工序，包括驱氢热处理、抛光和成品检查等工序。如下：

螺栓化学成分检查→螺栓镀前精度、外观检查→手工除油→外观检查→浸泡除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→电活化→冷水洗→闪镀镍→冷水洗→去离子水洗→化学镀镍→去离子水洗→冷水洗→驱氢→抛光→成品检查。

关键工序：

前处理工艺是决定高强度螺栓镍磷镀质量的关键工序，此工序的目的是去除螺栓表面钝化层并阻止钝化膜的再生。该工序的执行状况直接决定了基体与镀层结合的好坏程度。针对生产中出现的质量事故大部分是由于螺栓前处理不良造成。在施镀前必须认真地除尽螺栓表面附着的油污、锈迹和氧化皮；与电镀的区别是应更仔细检验，对处理不净的螺栓绝对不允许镀覆。

①螺栓的检查；目测检查螺栓表面质量，要求任何加工留下的毛刺必须去除，尖锐的棱角边缘须倒圆。

②手工除油；保证基体表面无油渍。

③浸泡除油；将螺栓放入碱水煮以去除表面油污。

④酸洗；为防止碱性除油溶液污染闪镀镍镀槽，在闪镀镍前用酸洗液进行电活化处理。

⑤电活化；用酸溶液进行电活化处理。

⑥闪镀镍；对低合金钢都应该采用闪镀镍，以增加镀层与基体之间的结合强度。

后工序：

镍磷镀后处理包括驱氢、抛光两个主要工序。

①驱氢；按有关标准的规定，镀后驱氢温度为200±10℃，处理时间2h。200℃有利于消除氢脆，松弛内应力，提高镀层与基体的结合力，改善镀层的耐腐蚀性能。

②抛光；抛光的螺栓外观光亮，但为更好地提高镀层质量，平整微小的痕迹，得到光亮似镜面的表面，需用抛光机抛光镀层。

（1）冷镦可使金属零件的机械性能得到改善。由于冷镦是在常温条件下进行的，工件经过冷镦加工后的抗拉强度比切削加工的有大幅度的提高。这是因为冷镦加工产品的金属纤维不会被切断，金属内部结构被压实，以及伴随加工硬化现象的存在，所以金属机械性能得到了改善。

（2）冷镦工艺可以提高材料利用率。冷镦六角头螺栓时除了料头料尾的损失外，材料完整的用于工件加工。而切削加工时材料利于率不到一半，造成了成本的浪费。

（3）冷镦工艺可大大提高生产率。如冷镦螺母与切削螺母工艺相比，省去了编程、装夹、更换等工序，生产率约提高几十倍。

（4）由于采用了多工位冷镦机实现了各道工序在一台机床上同时加工，从而减少了设备投资和设备所占用的生产场地，减少了半制品在各工序之问的运输，特别是减轻了工人的余皮劳动强度，改善了劳动条件。

（5）冷镦工艺能提高工件表面光洁度和保证产品精度。使用冷镦机加工螺母时，由于原料的和模具的统一性，对于大批生产螺栓，螺母等来说，完全可以保证其精度。

冷镦工艺由于上述优点愈来愈广泛地应用在机械制造行业，其中应用多工位冷镦机生产顷搏的最有代表性的产品，是螺栓、螺钉和螺母，通过冷镦工艺可以大幅度降低紧固件生产企业的综合成本。

紧固件螺纹车削工艺的技术要点：

一、螺纹车刀的选用

保证牙型角取决于螺纹车刀的选用，螺纹车刀选用时的要求：车刀的刀尖角等于螺纹轴剖面的牙型角，粗车螺纹为了改善切削条件可用有正前角的车刀。

二、螺纹车刀的装卸

刀尖必须与工件盯陆旋转中心等高，刀尖角的平分线必须与工件轴线垂直，因此要用对刀板对刀。

三、机床设备的调整

车刀装好后应对机床进行调整，根据工件螺距的大小选定进给箱手柄位置，脱开光杆进给机构连接丝杆。选取较低的主轴转速以便切削顺利，并有充分时间退刀。为使刀具移动均匀、平稳，须调整导轨间隙和小刀架丝杆与螺母的间隙。在车削过程中工件对主轴如有微小的松动，即会导致螺纹形状或螺距的不准确，因此工件必须备则雀装夹牢固。

四、选用螺纹切削油

螺纹切削油是金属切削工艺必须采用的一种介质，在车削过程中主要起到润滑、冷却、清洗等作用。

（1）提高工艺精度

含有硫化极压抗磨添加剂成分，可以有效的保护刀具，提高工艺精度。

（2）符合工艺需求

在粘度、闪点、倾点、导热性能等方面均通过严格的测试，以满足各种切削工艺需求。

（3）环保性能优异

专用切削油与菜籽油、机械油、再生油相比，具有良好的稳定性，不会对设备、人体、环境产生危害。

五、车削螺纹的方法

螺纹中径是靠控制多次进刀的总切深量来保证的。车三角螺纹有三种方法，即直进法、左右切削法和斜向切削法。

（1）直进法

用中滑板进刀，两刀刃和刀尖同时切削。此法操作方便，车出的牙型清晰误差小，但车刀受力大、散热差、排屑难、刀尖易磨损。适用于螺距小的螺纹，以及高精度螺纹的精车。

（2）左右切削法

左右削法的特点是使车刀只有一个刀刃参加切削，在每次切深进刀的同时，用小刀架向左、向右移动一小段距离。这样重复切削数次，车至最后时仍采用直进法以保证牙形正确，牙根清晰。此法适用于螺距较大的螺纹。

（3）斜向切削法

将小刀架扳转一角度，使车刀沿平行于所车螺纹右侧方向进刀，使得车刀两刀刃中，基本上只有一个刀刃切削。此法切削受力小，散热和排屑条件较好，切削用量可大些率较高。一般适用于较大螺距螺纹的粗车。

六、影响精度的因素

（1）工件原料的影响

原料含杂质越多、越不均匀会使螺纹刀具不正常磨损越大，导致螺纹精度越差。另外工件越大需要去除的余量也就越多，特别是纵横比很大的工件，纵向走刀行程过大就会导致螺纹刀具过度磨损仿早，影响工件的精度。

（2）机床设备的影响

在相同条件下，机床设备的刚度不够、刀具精度不够、润滑故障等均会导致振动剧烈，使螺纹刀具产生不正常磨损，使工件螺纹导致精度误差。

（3）人为因素的影响

工件不平行、切削压力过大或不均匀、没有做好润滑保养及切削油过滤不当或切屑处理不当时，碎屑可能会造成切削面的精度问题。