冷成型典型工艺

株洲硬质合金

　　一、冷成型工艺的发展简史
　　冷成型工艺是利用塑性变形原理加工金属零件的一种工艺方法。
　　广义的金属冷成型工艺已有两千多年的历史了，例如中国古代金、银手饰的加工就是利用金属的塑性变形原理，进行手工锻打的一种冷成型工艺。但是，运用现代化手段，采用自动化冷镦机加工金属零件，还是到二十世纪30-40年代，第二次世界大战期间迅速发展起来的。美国在大战中，使用的螺栓等紧固件就是采用冷成型工艺生产的。而当时工业较发达的日本，还采用切削加工，只能在加工小螺丝生产中采用冷成型工艺。中国的冷成型工艺是第一个五年计划期间从原苏联引进的，小螺丝工艺与日本类似，而多工位成型工艺是六十年代开始的。
　　二、单工位冷成型典型工艺
( L& R2 W* c$ B8 o+ u0 ?　　单工位成型分单击和双击两种，而目前大多采用单工位双击成型，双击冷镦是最普遍的镦锻，因为它包括的产品范围很广，各种构造、各种形状的钉头，只要原材料长度在5.5dm以下，都可以成型。
6 A0 i/ ^1 _& @% Q. L# c+ N0 n　　双击成型时，第一次冲击为预镦，用锥形内腔的冲头将毛坯顶入凹模，使毛坯对正中心，以防止发生纵向弯曲，并为精冲头的第二次冲击作好准备工作，初冲头的预镦完成后，毛坯的自由端变成圆锥形。在用锥形初冲头镦锻开始时，所有冲击力完全集中在凹模的顶钉上。凹模中的毛坯杆部也同时镦粗达到螺坯尺寸的要求，精镦锻后头部尺寸要求也完成了。后序的加工根据产品的品种不同进行加工。如六角头螺栓，需进行切边工艺，切出六角形后再进行搓丝及后序的热处理或表面处理。如果是机螺钉，如图二的螺钉有两种工艺：一种是先镦出头形，然后铣槽再搓丝；另一种工艺是采用镦出十字槽和一字槽，就可以直接搓丝了。
　　图一和图二是在双击冷镦机上头部成型的工艺图

　　三、多工位冷成型典型工艺
% L, m% U. S/ k; S* ]3 f+ E　　目前许多企业采用的多工位冷镦机比单工位冷镦机，更能提高工件的机械性能，其中包括轴向强度均匀，抗疲劳破坏力高，同时降低材料损耗并提高生产率。
0 ~2 o! N  E4 J　　在多工位冷镦机上进行冷镦时，杆的镦锻部份长度h同其直径dm之比，在一般情况下，可达到10或更大，而在单工位冷镦机上进行镦锻时，这个比值h/dm是2.5或4.5。
　　根据多工位成型工艺的优点，国内外许多企业都制定和采用了各种多工位冷镦工艺进行加工各种形状的复杂件。由于这些高质量、高强度、高精度、光洁度高的工件需要量不断增长，也就需要更多的采用多工位冷镦的工艺。适合采用多位成型的各种工件很多，大致可分为螺栓类、杆类零件和螺母类、盘类零件。
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$ B$ n- }( O9 g5 o5 C+ {  [　　在表中的不同形状的工件，都是经过多工位冷成型工艺加工的和多工位再经二次加工完成的，也有个别的单工位双击冷镦机上经双击完成的。但多数是经三工位以上才能完成。如图三、图四是由二模三冲零件冷镦成型机加工的多台阶形紧固件。这类多台阶大头形短杆件，在单工位双击冷镦机上的单纯的头部镦粗工艺是根本无法加工的，而二模三冲工艺就可以在一模内进行杆部正挤压，然后进行头部成型。
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5 K3 w( U% E) R3 o+ e" i7 K　　图五是三个工位成型异形件的工艺过程图，图六是四工位的工艺过程图。

　　图七是一种典型的粗线材小变型工艺，在四工位冷镦机上对杆部进行两次缩径，在第一工位只进行缩径，对头部不进行任何镦粗。从第二工位到第四工位分三个工位两次冷成型，最后达到标准要求的成品。

　　图八是经切过的粗线材料小变型工艺，为了更顺利的在第三工位进行缩径，在第一工位只进行杆部下端面倒角，第二工位只进行缩径，第三工位再次进行缩径并进行头部成型，第四工位进行切边。
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　　图九是两种带孔的小轴类零件，它的工艺各有特点，图九的工艺是在二模三冲成型机进行的，它实际上是一种复合挤压工艺，在工件上部的孔也是逐部成型的，在挤孔的同时进行杆部正挤压，它的材料是低碳钢。

　　图十也是两头变型的小轴类零件，下部小孔在第一工位一次挤压达到标准要求，大直径台阶在二工位初成型，在第三工位达到标准尺寸。

　　从前面例举的及其他目前国内外所采用的先进工艺来看，紧固件行业所采用的成型工艺已发生了很大的变化。实践证明，这种粗线材小变形工艺同与其对应的细线材大变形工艺和单纯的冷镦工艺相比，其优越性是无法比拟的，那些看来无法加工的复杂零件，采用多工位工艺都可以加工出来。
; S9 N& i/ W8 y　　由于冷成型工艺比热成型工艺和切削工艺更具很多优点，诸如；产品性能高、材料利用率高、生产效率高、制造精度高，因此冷成型工艺的应用越来越广泛了。 【MechNet】
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