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知识干货 | 螺母冷镦工艺详解

发布来源:长兴科技紧固件 发表时间:2021-09-14 14:45 本文链接地址:http://www.39segundos.com/cxxw/2021/0408_923.html 本文关键词:知识,干货,螺母,冷镦,工艺,详解,一,、,常用,
一、常用螺母冷镦工艺分类

六角螺母也是一种使用面很广的紧固件,它的生产方法较多,M24以下规格的螺母普遍采用冷镦(压)方法生产。常用的螺母冷镦工艺有以下几种:

a.用较小直径的线材冷镦生产螺母

这是一种冷镦生产螺母中用得最多的生产方法。使用线材直径do=0.60s~0.70s,s—螺母对方尺寸。采用切料、整形、镦球、压六方、冲孔的工位(工序),见图36-23。

 

在三工位、四工位自动冷镦机生产,也可在压力机上分序生产。在三工位冷镦机上生产可省去整形,但大于M12以上规格的螺母,不经整形,端面质量及秃角的均匀性都不好控制。

b.用较大直径的线材冷镦生产螺母

这种工艺使用线材直径do≈0.9s,经切断、整形、初镦、预成形、精成形、冲孔而成,一般在五工位自动冷镦机上生产,夹钳带翻转机构,见图36-24。

c.六方钢成形工艺

这种工艺方法用的较少,一般用于M20以上大规格螺母的生产,在压力机上用分序冷压的方法完成。工艺流程按切料、初压、精压、冲孔进行生产。

二、螺母冷镦(压)工艺分析

a.切断

在自动冷镦机多工位生产或压力机上分序生产,切断都是第一道工序,也是较关键的工序。

因为切料断口的平整性、切刀板压下所形成的马蹄印大小(见图36-25),都对下序的整形、镦球有直接的影响。

 

 

 

由公式36-22可计算出切料长度


 

式中 Lo——切料长度mm V型——螺母冲孔前坯料体积(mm³)Fo——线材截面积m㎡

这仅是一个计算值,实际生产中还要通过调整档料柱来修正切断长度。有时还用称重法来衡量切料是否准确,即坯料重相当于切断的料柱重。切断模的孔径应比料的最大直径大0.05~0.1mm,刀板与切断模之间的间隙为0.1mm左右。

b.整形

如图36-26所示,整形是把料柱的端面镦平,在下端镦(压)出1~2×45°的倒角,目的是将切料的缺陷进行修整,保证下一压球工序的质量。
整形的尺寸d=do+(0.1~0.25)(mm)
式中 do——线材直径mm。

 

 


c.镦球

镦球是将整形后的料柱镦(压)成鼓形球状,见图36-27,它的质量影响螺母的端面、秃角、棱边的清晰和质量。在确定鼓形球几何尺寸时,按经验,在倒角40°确定的情况下,dM、h尺寸应尽可能小。

这样,在压六方时,相应部位的摩擦力要小,金属在压型力的作用下,金属流动性好,容易充满六方。如果dM、h偏大,则在压六方时,不易充满六角。如果为了使六方充满而增加压型力,则螺母端面就会产生飞边。

鼓形球尺寸按经验数据如下:dM=(0.7~0.8)d径Dmax≤Smin式中 d径——螺母公称直径mmDmax——鼓形球最大直径mmsmin——螺母s方最小尺寸mm

根据dM、D的尺寸和螺母坯料体积,鼓形球的其它尺寸可通过计算得出:

 

 


d.压型

压型,即镦压成型螺母的六方,使之满足六方螺母外形尺寸的要求。

变形尺寸是否合理,直接影响产品的质量和模具的寿命。

压六方的尺寸要考虑的主要因素有:六方坯在六方凹模里的脱模及下序冲孔的胀方。

因此,要求螺母侧面要有一个倾斜角γ(见图36-28),其大小随规格的增加而偏大,如M10以上的螺母,γ一般取0°.30′~1°,如γ角过大,六方凹模上、下端口尺寸相差较多,会使六方下冲(又称压型下模)在套模内定位不稳,容易造成镦压螺母坯料偏心,使螺母的垂直度(β)超差,同时经冲孔胀方后s尺寸也达不到标准要求。γ取0°.30′~1°实际是由生产实际经验摸索而定的。

压型除这个尺寸以外,还有很多尺寸与螺母的外形尺寸及产品的外观等有直接关系(见图36-29),表示出了螺母压型坯件的尺寸。

其中,两端凹穴的几何形状尺寸很重要。d1是一个关键尺寸,偏小,冲孔容易产生毛刺;偏大,冲孔容易出现喇叭口,影响内螺纹的完整。

经验数据为:<m8:d1=d小max+(0.02~0.04)mmm8~m14:d1=d小max+(0.05~0.10)mmm14~m18:d1=d小max+(010~0.15)mmm18~m24:d1=d小max+(0.15~0.30)mm式中:d小max——螺母内螺纹小径最大尺寸(mm)d=(1.05~1.1)d径式中 p="" d径——螺母公称直径(mm)<="">

 

 

d尺寸过小,不利于螺母镦压成型,不利于金属流动,六棱角不清晰;d尺寸过大,螺母支承面减小,影响外观及紧固强度。


d1和d尺寸确定后,按标准螺母内倒角≈120°,一般取为106°,其原因是内倒角取小一点,按公式计算,h尺寸就可大一些,这样既可节省钢材,螺母压型时变形有利,又可缩小冲孔连皮(即冲孔冲出的铁豆)厚度,有利于冲孔。

h=(d--d1)tg37° (公式36-25)

凹穴中另一重要尺寸为h1和α角,它们对螺母镦压成型后,从六角凹模顶出的六方下冲有影响。

h1不宜过高,过高将影响螺母六方型坯及时从六方下模冲脱开,接着下一个型坯又进入凹模,从而引起重帽,而产生故障。

经验数据为:<m6:h1<0.30mmm8~m10:h1= h1="(0.6~1.0)mmM18~M24:h1=(1.2~1.6)mm</p"">

对M20以上螺母,压型上模的h1可比下模高(0.30~0.50)mm,更有利于冷镦变形。

α一般取10°~15°。h1、α确定后,d2尺寸可按下式计算

凹穴顶部为一圆锥,锥角取为150°,则圆锥的角度为tg15°,整个凹穴的高度为:h2=h+h1+tg15° (公式36-27)

凹穴尺寸一般不作为检验依据,由模具的尺寸来保证。上述数据依据为GB/T6170-2000标准螺母。对于其他型式的螺母不完全适用。

e.冲孔

冲孔尺寸大小、质量,都是为了满足下序攻螺纹的要求。螺母内孔直径一般按小径最大尺寸决定。

考虑到钢材硬度要影响冲孔质量,孔径可定在螺母小径最小尺寸与最大尺寸之间,由操作者在其公差范围内灵活掌握。实际上考虑到攻丝的因素,冲孔尺寸的公差要小于小径的公差。

三、冲孔必须注意的问题

1. 螺母冲孔后s方胀方问题

冲孔实际上是对坯料进行冲切。内孔冲裁表面有冲切面还有撕裂面(图36-30)。

孔冲对内孔产生的冲切力导致孔冲与内孔的接触面产生摩擦力,与孔冲向下冲切方向相反,这样形成的附加应力所导致径向张力,使s方径向扩张,即胀方。

很显然,胀方的大小与孔冲刚度、刃部锋利情况有关,还与螺坯的材质有关。

低碳钢比中碳钢胀方要大,普碳钢比相同含碳量的优质钢胀方要大。

这可从钢材的切削性能随含碳量的增加而提高,得到解释。当然,由于钢材含碳量增加,强度增加,它对孔冲的强韧性要求也更高。

此外,胀方与螺母对方尺寸(即对边宽度)s与螺母高度m的比值有关,表36-4列出了部分规格螺母冲孔后的胀方值。

 

 

 

即使注意到了这些问题,但往往由于螺母材质发生变化(材质为中碳钢或合金钢),一般也解决不了因胀方而使s方超差的问题,在M16及以上规格更突出。为了解决s方因冲孔胀方而超差的问题,可采取以下措施:

a.减小冲孔尺寸,增加铰孔,铰孔余量在0.5~1mm;

b.采用两次冲孔,第二次冲孔余量在1毫米左右。第二次冲孔不存在胀方;

c.冲孔孔模前加一六方凹模片,可防止螺母s面胀方,六方凹模片厚度略高于螺母高度m,模口倒圆角,以利于坯料进入凹模。

模腔要有0°10′~0°15′的出模锥度。采用此种结构,即使是六角厚螺母(GB/T56D=16,m=25;D=20,m=32;D=24,m=38),也可用冷镦生产。

 

 


表36-4 部分规格螺母冲孔后的胀方值。
 

镦压螺母的六方凹模要有锥度,一是使螺坯容易顶出脱模,一是补偿冲孔的胀方值,使螺母s方尺寸不因胀方而超差。如图36-31所示,M10以上γ角取0°30′~1°,随着螺母规格的增大,γ角也增大,最大不宜超过1°

d.改进压六方冲头的凸台尺寸,即螺母压型后坯料两端凹穴尺寸中的h1。

适当加高h1部位,即减少冲孔连皮厚度,可改善冲孔时的胀方情况,但h1不宜过高,过高对坯料脱离凸台不利,容易产生重料(即第一个坯料没脱离开,第二个坯料就来了)而造成事故。

e.采用反冲孔,可解决胀方问题。

2. 孔的粗糙度和圆整度

为了使粗糙度达到最小及得到较圆整的内孔,冷镦螺母冲孔凸凹模之间的间隙要求比一般冲裁模的间隙要小,希望孔内壁80%以上呈光亮带(参见图36-30),撕裂带不超过孔壁的20%。

采用小间隙冲孔,有时会出现另一个质量问题:“槽孔”,见图36-32。“槽孔”是由于冲孔时产生二次光亮带引起的。

 


冲孔内孔的质量与采用冲孔凸凹模的几何形状及凸凹模间隙有关。生产中使用的冷镦螺母冲孔凹模大体有三种型式:

a.凸台式冲孔凹模

如图36-33所示。
 


这种凹模刃口部分有一凸台,适用于M12以下的中、小规格螺母冲孔用,凸凹模间隙取(0.03~0.15)mm。

它的优点是冲孔时容易定位,冲出的孔断裂带少,“喇叭口”不严重。

缺点是,当冲孔速度较慢时会产生“槽孔”,当更换新孔冲,孔冲的刃口较锋利时,也可能出现“槽孔”,这时,只要用砂纸将孔冲刃口砂成圆角,可在冲孔时起挤光冲切面的作用,可避免“槽孔”的出现。

采用这种凹模,压六方的下冲头凸台h1不宜太高,过高,冲孔时容易产生铁屑,粘在凹模面上,使螺母端面产生压痕,影响外观。

b.平直式冲孔凹模

如图36-34所示,这类凹模的间隙可稍大于上述凹模,寿命也较长。缺点是:在冲孔速度较慢时容易产生毛刺,或单面撕裂一块,超过普通断裂带,有时一直延伸到螺母内倒角处,(参见图36-30),造成攻丝时扣不完整。

这种现象在低强度螺母冲孔时容易发生,造成质量不稳。

c.带圆角的冲孔凹模

如图36-35所示,这类凹模内孔端口有一r=(2~3)mm的圆角,凸、凹模间隙可取得大一些,一般用于M14以上。缺点是冲出的孔断裂带较大,即“喇叭口”大,一般通过铰孔,使孔圆整光洁,达到尺寸要求。对低强度螺母冲孔时,也会单面撕裂到内倒角处。优点是模具寿命较长。

 

 

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