一种四方螺丝的冷镦模具设计(附件)【字数：5790】
本次设计来源于本公司的一个产品的开发。研究的是关于一个紧固件产品成型工艺中模具的设计与开发过程。基于对客户的需求，设计可靠的模具实现产品的产量化和质量化的生产。紧固件，在我们的日常生活中随处可见。如螺丝和铆钉，螺母，套筒螺母，销钉等等都属于禁锢的统筹范围。专业上，明确定义为将两个或大于两个的构件连接组合成为一个整体时所用的一类机械零件的总称,紧固件种类繁多，用途广，在工业生产中起着非常重要的作用。本次设计，借助绘图软件，对预想的模具设计做一个详细的绘制。通过绘图软件，来记录相应的数据。对工艺数据进行研究，留存相应的工艺程序品。记录模具的使用寿命，判断模具地设计是否合理，是否能达到最佳的状态。最终确定合理的模具设计图。
Key words: cold forming, metal equal volume plastic deformation CAD 目录
声 明 2
引言 1
一、四方螺丝的分析与介绍 2
二、冷成型介绍及冷镦机选择 3
(一) 冷成型的介绍 3
(二) 冷镦机的选择依据 3
三、加工工艺设计 5
（一）绘制冷镦模具图 5
（二） 螺丝生产工艺 9
四、产品检测及后期改进 13
（一）产品检测 13
(二) 后期改善 13
五、总结与展望 14
参考文献 15
总结 16
致谢 17
引言
本次设计内容是来源于实习，该产品为公司要开发生产的一款样品。其规格尺寸等一系列技术要求均有客户提供。需根据客户的要求，制作出相应的产品。保证质量，也要保证内部工艺的稳定性。工艺的稳定性与模具的设计有着重要的联系。
依据图纸的技术要求，然后进行相应的分析与计算，初步确定合理的加工工艺。工艺过程需确定合适的机器类型，对应着相应的机器，而去设计相应的模具，购买对应的材料。
当模具与相应材料到位后，上机器生产。借助冷镦机器，装模，调机。
对模具试验过程中，判断模具是否能和预想的一样，可以顺利的生产出符合尺寸的产品。对模具设计不对的地方要进行相对的修改与完善。对模具的尺寸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
不对的地方进行修正。最后统计模具的使用寿命，能否达到最佳的一种状态。
本次毕业设计选用该产品作为设计内容的原因是想更深层次的了解与获得本行业的知识。也是对自己工作上的一次完整的疏通。查漏补缺，寻找知识上的盲点，在后期的工作上努力改变，努力学习，不断探索与研究。
对自己校内的知识学习与工作实践进行一次结合。复习校内的相应的知识点，如绘图软件的联系，材料的学习。也是对近几个月以来，工作上的一个总结。 一、四方螺丝的分析与介绍
根据客户要求材料为C1022（C1022是德国的材料牌号,含碳量22%，在国标中相当于20号钢,含碳量小于0.25%，属于低碳钢范畴。低碳钢是从含碳量来分的，小于`0.25%钢均属低碳钢,0.25~0.55%属于中碳钢,高于0.55%属于高碳钢。
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图11 冷镦螺丝图（二维图）
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图12三维图
如图12所示，该冷镦毛坯共分为三个不同的界面（头部，台阶，光杆），初步的工艺制定为，光杆部缩径，头部镦粗，最终成型。光杆与材料直径封闭式挤压断面收缩率比例不大于0.75，头部镦粗成型，用料长度倍数与线径的比值不得大于3.5倍，经计算得，选择常规用料φ8.8mm的线材。依据线径，选用5/16二模四机器。
根据体积不变：
V(三段体积之和)=π（D/2）2 (D为料的直径)xL(料长)
V=16x16x4.4+πx5x5x1.40+π（5.25/2）2x14.0≈1540mm3
料长L≈1540/（3.14x4.42）≈25.20mm
由图22图公式计算：（设线径为d,杆径为d1）
即：（d2d12）/d2＝（8.825.252）/8.82≈0.65<0.75
所得值符合图22的要求。所以缩径没有问题。
由图23公式计算：（设料长L,线径d）
即L/d＝25.2/8.80≈2.86＜3.5
所以头部变形尺寸没有问题
二、冷成型介绍及冷镦机选择
(一) 冷成型的介绍
在常温下，把线材加工成产品的方法。专业上的概念为模具在借助机器的作用下，对金属进行挤压，使其在规定的型腔内发生塑性变形，已达到规定的几何形状，尺寸，质量要求等工艺，在该过程中，金属的体积不发生改变。
冷镦主要用于制造螺栓、螺母、铁钉、铆钉等零件。锻坯线材材料可以是铜、铝、碳钢、合金钢、不锈钢和钛合金等，材料利用率可达90%左右。冷镦工艺主要借助冷镦机器进行，机器的种类繁多，可以实现连续性、多工位、自动化的生产模式。冷镦机上实现有切料、镦粗、缩径和切边等工序。其生产效率极高，可达100件/分左右的速度生产，且机器种类不同，工位越大的冷镦机，其生产的产品越复杂，对应的生产成本也高，所以选择合适的生产机型很重要。（如图21所示）
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1.拉丝模2.矫直轮3.压线轮4.线模5.剪模
6.冲模7.冲针8.一冲心，9二冲模壳，10.二冲顶针11.主模
图21 冷镦成型架构
冷镦的主要原理是利用金属材料在加工过程中金属体积的不变。它遵循最小的阻力定律，即金属的每个质点在变形过程中，是沿着最小的阻力方向移动。通过模具的模腔来控制金属的流动性，保证金属的尺寸。（其工作运行如图21所示）
(二) 冷镦机的选择依据
如何选择机型，需要先对产品用料进行计算，判断其使用多大的线材直径。因为不同的机型的剪切力大小不同。从原料成型到产品，金属的变形程度是否在金属的极限范围尺寸内。如果超出极限，则可能导致无法成型，或者出现线材的开裂现象。
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图22 线材杆径成型比例计算
如图22所示为产品的线材与杆径比例的计算，即产品最终的光杆直径与线材的线材的直径大小，在经过上式的计算后其所得结果不得超过0.75mm（碳钢材料），不锈钢则不能超过0.50mm。
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图23缩径比例计算
如图23所示该计算公式主要用于，设计一模时的计算，缩颈后的尺寸与镦粗后的尺寸在经过上式的计算后，其产品比例不得超过0.75。
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图24头部成型比例计算
如图24所示，产品用料的计算，主要适用于判断产品是否能成行。产品头部的用料长度与用料长度的比值，不得超过3.5倍对于碳钢材料而言。
Key words: cold forming, metal equal volume plastic deformation CAD 目录
声 明 2
引言 1
一、四方螺丝的分析与介绍 2
二、冷成型介绍及冷镦机选择 3
(一) 冷成型的介绍 3
(二) 冷镦机的选择依据 3
三、加工工艺设计 5
（一）绘制冷镦模具图 5
（二） 螺丝生产工艺 9
四、产品检测及后期改进 13
（一）产品检测 13
(二) 后期改善 13
五、总结与展望 14
参考文献 15
总结 16
致谢 17
引言
本次设计内容是来源于实习，该产品为公司要开发生产的一款样品。其规格尺寸等一系列技术要求均有客户提供。需根据客户的要求，制作出相应的产品。保证质量，也要保证内部工艺的稳定性。工艺的稳定性与模具的设计有着重要的联系。
依据图纸的技术要求，然后进行相应的分析与计算，初步确定合理的加工工艺。工艺过程需确定合适的机器类型，对应着相应的机器，而去设计相应的模具，购买对应的材料。
当模具与相应材料到位后，上机器生产。借助冷镦机器，装模，调机。
对模具试验过程中，判断模具是否能和预想的一样，可以顺利的生产出符合尺寸的产品。对模具设计不对的地方要进行相对的修改与完善。对模具的尺寸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
不对的地方进行修正。最后统计模具的使用寿命，能否达到最佳的一种状态。
本次毕业设计选用该产品作为设计内容的原因是想更深层次的了解与获得本行业的知识。也是对自己工作上的一次完整的疏通。查漏补缺，寻找知识上的盲点，在后期的工作上努力改变，努力学习，不断探索与研究。
对自己校内的知识学习与工作实践进行一次结合。复习校内的相应的知识点，如绘图软件的联系，材料的学习。也是对近几个月以来，工作上的一个总结。 一、四方螺丝的分析与介绍
根据客户要求材料为C1022（C1022是德国的材料牌号,含碳量22%，在国标中相当于20号钢,含碳量小于0.25%，属于低碳钢范畴。低碳钢是从含碳量来分的，小于`0.25%钢均属低碳钢,0.25~0.55%属于中碳钢,高于0.55%属于高碳钢。
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图11 冷镦螺丝图（二维图）
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图12三维图
如图12所示，该冷镦毛坯共分为三个不同的界面（头部，台阶，光杆），初步的工艺制定为，光杆部缩径，头部镦粗，最终成型。光杆与材料直径封闭式挤压断面收缩率比例不大于0.75，头部镦粗成型，用料长度倍数与线径的比值不得大于3.5倍，经计算得，选择常规用料φ8.8mm的线材。依据线径，选用5/16二模四机器。
根据体积不变：
V(三段体积之和)=π（D/2）2 (D为料的直径)xL(料长)
V=16x16x4.4+πx5x5x1.40+π（5.25/2）2x14.0≈1540mm3
料长L≈1540/（3.14x4.42）≈25.20mm
由图22图公式计算：（设线径为d,杆径为d1）
即：（d2d12）/d2＝（8.825.252）/8.82≈0.65<0.75
所得值符合图22的要求。所以缩径没有问题。
由图23公式计算：（设料长L,线径d）
即L/d＝25.2/8.80≈2.86＜3.5
所以头部变形尺寸没有问题
二、冷成型介绍及冷镦机选择
(一) 冷成型的介绍
在常温下，把线材加工成产品的方法。专业上的概念为模具在借助机器的作用下，对金属进行挤压，使其在规定的型腔内发生塑性变形，已达到规定的几何形状，尺寸，质量要求等工艺，在该过程中，金属的体积不发生改变。
冷镦主要用于制造螺栓、螺母、铁钉、铆钉等零件。锻坯线材材料可以是铜、铝、碳钢、合金钢、不锈钢和钛合金等，材料利用率可达90%左右。冷镦工艺主要借助冷镦机器进行，机器的种类繁多，可以实现连续性、多工位、自动化的生产模式。冷镦机上实现有切料、镦粗、缩径和切边等工序。其生产效率极高，可达100件/分左右的速度生产，且机器种类不同，工位越大的冷镦机，其生产的产品越复杂，对应的生产成本也高，所以选择合适的生产机型很重要。（如图21所示）
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1.拉丝模2.矫直轮3.压线轮4.线模5.剪模
6.冲模7.冲针8.一冲心，9二冲模壳，10.二冲顶针11.主模
图21 冷镦成型架构
冷镦的主要原理是利用金属材料在加工过程中金属体积的不变。它遵循最小的阻力定律，即金属的每个质点在变形过程中，是沿着最小的阻力方向移动。通过模具的模腔来控制金属的流动性，保证金属的尺寸。（其工作运行如图21所示）
(二) 冷镦机的选择依据
如何选择机型，需要先对产品用料进行计算，判断其使用多大的线材直径。因为不同的机型的剪切力大小不同。从原料成型到产品，金属的变形程度是否在金属的极限范围尺寸内。如果超出极限，则可能导致无法成型，或者出现线材的开裂现象。
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图22 线材杆径成型比例计算
如图22所示为产品的线材与杆径比例的计算，即产品最终的光杆直径与线材的线材的直径大小，在经过上式的计算后其所得结果不得超过0.75mm（碳钢材料），不锈钢则不能超过0.50mm。
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图23缩径比例计算
如图23所示该计算公式主要用于，设计一模时的计算，缩颈后的尺寸与镦粗后的尺寸在经过上式的计算后，其产品比例不得超过0.75。
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图24头部成型比例计算
如图24所示，产品用料的计算，主要适用于判断产品是否能成行。产品头部的用料长度与用料长度的比值，不得超过3.5倍对于碳钢材料而言。
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