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1、冷锻工艺的详细介绍,1冷锻的基本概念2冷锻的特点（1）优点（2）缺点3冷锻的发展历史与发展动向,第一节冷锻的来源及概述,1、冷锻定义：冷锻，又叫冷体积成形，是一种制造工艺也是一种加工方法。与冲压加工工艺基本上一样，冷锻加工也是由材料、模具和设备三要素构成。只是冲压加工中的材料主要是板材，而冷锻加工中的材料主要是圆盘线材。,日本（JIS）叫冷间锻造（简称冷锻）中国（GB）叫冷钝，外面螺丝厂喜欢叫打头,一、冷锻定义及基本概念,2、冷锻的基本概念,冷锻是指金属的再结晶温度以下进行的各种体积成形。从金属学的理论可知，各种金属材料的再结晶温度有所不同；T再=（0.30.5）T熔。T熔如下表所示：,金 属
2、,最低再结晶温度/,金 属,最低再结晶温度/,铁（Fe)和钢 铜(Cu)铝(Al),360450200270100150,锡(Sn)铅(Pb)钨(w),0 01200,从表内的数字可知：铁金属和非铁金属的最低再结晶温度。即使在室温或常温的条件下铅、锡的成形加工都不能称作冷锻，而是热锻了。但是铁、铜、铝在常温下成形加工就可称作冷锻。,二、冷锻的特点,1、冷锻优点：,在生产中，冷锻与切削、热锻、粉末冶金及铸造相比，具有以下优点,1.材料消耗少，基本无废料。所以相当的节约材料费,而且没有因坯料为热态而污染环境.2.生产效率高；(冷锻机速度可做到1分钟60至600PCS）.3.冷锻零件的强度性能好，因
3、为冷变形有加工硬化效应；因此提高性能，4.工件精度高，是一种精密成形技术；5.冷锻技术不断开拓,加工方法在提高,也在向一些难度系数较高的产品开发.,如下图是切削和冷锻加工的对比图例：,1.模具要求高；(模具加工难度系数大,成本费用高,加工时间长.)2.不适合小批量生产；3.材料要求更高:(材料往往需要软化退火处理或表面磷化润滑处理（之前公司的铝材）处理；这是由于冷锻的变形抗力大。所以较大的产品就应该选择大的机器；),2 冷锻缺点：,三 冷锻的发展历史及发展动向,人类最早的生产制造技术是冷压；冷压是冲压与冷锻的结合。在世界文明古国之一的中国：原始社会就出现制陶工艺；发展到奴隶社会的商代已进入属于
4、青铜时代的繁荣时期；在出现包括紫铜、青铜的冶炼铸造的同时，也有了多种铜器的制造；进入封建社会，先后创始了冶铁、炼铜技术，铁器制品也获得了广泛的应用。日本学者工腾英明教授于1980年在哈尔滨工业大学讲学时给出了一个评价，认为中国古代冷锻、冷压加工比埃及还早。,近代冷锻加工与冲压加工紧密相连，经过近200年的发展，也行成了一门应用技术科学和制造技术。起发展简史可用以下重要事例予以说明。,近代冷锻技术是从18世纪末开始的。自从法国革命时代法国人把铅从小孔中挤压出制成枪弹以来，挤压成为一个新名词，一种新工艺。,1830年，法国开始了用机械压力机反挤压出铅管和锡管。1886年，法国世面上出现了注射成形的
5、中空有底的子弹壳。以上均属于热锻、热压成形，但却为冷锻的基础,1900年，美国L.E.Hooker取得了铅、锌、铝和黄铜等有色金属材料空心件正挤压方法的专利，并制造 了黄铜的西服扣。第一次世界大战争期间，美国用正挤压方法制造了黄铜弹壳，德国开发了钢弹壳。1935年，德国人采用了前一年发展的磷化处理方法和新润滑挤，用挤压的方法制造出了钢质子弹壳，成为二战时期的军事秘密。1940年，钢制壳、简体零件的冷挤压出现。1945年以后，不仅钢的冷挤压达到了实用的条件，而且冷锻生产中逐渐出现将基本工序组合起来。如复合挤压、镦挤以及一些新的冷锻工艺与设备。,1、冷锻加工定义:,第二节冷锻可加工的范围,冷锻加工
6、的定义:冷锻加工是利用金属材料塑性变形的原理,在室温的条件下；将金属材料切断后,送入冷锻机的模具型腔内,在强大的单位挤压力和一定速度的作用下,迫使金属毛坯在模腔内产生塑性变形，从而变成所需形状、尺寸、并且有一定力学性能要求的零件。冷锻属于金属在室温下的体积塑性成形，其变形方式有：镦锻、挤压等；,2冷锻加工的适合范围:,随着社会的不断进步，市场的高速发展，产品需求各式各样，因此冷锻加工技术也在努力的开拓新的市场，向信息化的产品靠拢，下记图片的产品基本上可以用冷锻作业完成，冷锻分为（铁芯、轴类（圆、扁）、轴类（打孔）、轴类（搓沟）、螺丝等等）,现代冷锻加工：,近几十年来，冷锻技术的发展更加迅速。1
7、963年成立了国际冷锻协会ICFG（Inter-national cold Forging Group).目前，很多国家（包括中国）都成立了相应的协会和学会。这对学术的交流以及学术与工业间的联系起到了重要作用。日本冷锻技术的发展，是在20世纪50年代初从国外进口有关论文和专利并介绍到日本而开始的。首先应用于自行车零件的冷锻。随后冷锻进入到摩托车、纺织机械的生产行业。到60年代，进入到汽车工业、电器工业等领域。80年代以来日本冷锻技术在高精密、复杂形状零件加工方面的应用和研究，取得重要成果。我国现代冷锻技术起步发展比外国慢，比日本晚了近十年。我国20世纪50年代初开始从国外引进了冷锻技术和冷镦机
8、，进行黑色金属冷镦并开始挤压成形一些铝、铜及其合金零件。,21世纪，在冷锻技术的生产应用和理论研究方面，我国正在继续追赶世界先进水平并有自己的特色。一些工厂企业，尤其是一些汽车零部件生产厂家，在积极应用冷锻加工发展汽车零件中的冷锻件，德国学者、曾长期任国际冷锻协会主席的K.郎格教授，1985年在上海交通大学讲演中，提出冷锻技术未来的发展趋势和目标：提高冷锻产品的精度和表面质量，生产出几何形状更为复杂的冷锻、温锻产品；借用CAD/CAM提高其工艺模具的设计、制造水平。通过采用新的模具材料及表面处理技术，并与新的润滑系统结合起来，提高模具寿命；将冷锻技术应用小批量生产中，以减少冷锻技术对汽车行业的
9、依赖性，从而开辟冷锻技术实际应用的新领域。,冷锻技术未来发展动向：,铁芯类,此铁芯可用高速机生产:300min/PCS,此孔Pin线打孔,此凸点为顶针顶出,铁芯类,轴类(圆),轴类(圆),轴类(打孔),轴类(打孔),轴类(扁的),轴类(搓沟),轴类(搓螺丝),第三节冷锻产品的加工计算方法,一、单重计算：,单位：mm,略图1、,略图2、,因材料的元素成份与密度的差异，单重也有所不同，参考值如下,=m/v m-质量（kg）v-体积（m3）-密度（kg/m3）,经验数是从质量、体积、密度之间用公式推算出来的，这里就不多做解释,经验数,A=,二、根据产品选择机型、材料线径及料长L的计算：,1、机型的选
10、择：,2、料长L计算：,L=,根据产品d2的大小来选用适合的机型,例如:d2=4mm可以选择很多机型,1、如台湾机型号(2-2,2-4,3-3,)2、日本的机型号(NH-15，NS41，PF-420，NP40，NP60，PF630，NP81，PF-860）最好机型是3-3或 PF-420，因为大的机器产品太小不 易调整,三、根据产品计算强束比，确认冷锻是否可以加工：,d=材料线径,75（%）,2、模具内的壁空强束,1、产品强束比：,100,d2 d12,d2,50（%）,不锈钢,铁（Fe）,经验数,经验数,3、模具外的不完全强束,d=材料线径,顺强束,逆强束,四、根据产品计算膨胀比，确认头部是
11、否可以到位：,3.5（倍）,1、产品膨胀比：,d22.h+D2.t,d3,3.0（倍）,不锈钢,铁（Fe）,经验数,经验数,但l、d2d1,d1=d=4 d2=4.5 D=10 h=3.5 t=1.5,4.523.5+1021.5,例：,43,3.45（倍）,=材料线径,五、根据产品计算断面收缩率，确认打孔部品是否可以加工：,75(%),1、断面收缩率：,D2,铁（Fe）,经验数,D=4.0 d=2.5=6,2.52,例：,d2,2、产品细长比：,100,30(%),经验数,d,3倍,(细长比),42,100,=39(%),6,2.5,=2.4(倍),L指打孔的深度,第四节、金属材料定义与分类
12、,金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有特殊金属光泽的物质。如铁、铜、铝等。金属材料是由金属元素或以金属元素为主，其他金属或非金属为辅构成的，并具有金属特性的工程材料。包括纯金属和合金。,1、金属材料的定义,2、金属材料钢分类：,3.机械零件类材料（JIS标准）；,XXX数字，表示不同组成成分量；一般都要调质热处理，性能比炭素钢优良；,18Ni，8Cr的构成不会生锈，非无磁性。冷锻常用XM7。,18Cr构成成份不容易生锈，有磁性，一般要热处理。硬度高，用做手术刀具,4.铁和钢的区别：,镇静钢,5.1冷锻可加工的材料范围可分为铁（Fe)、铜（Cu)、铝（Al)、不锈钢（SU
13、S），,第五节、适合冷锻加工的最佳材料,铁（Fe)根据含碳（C）量不同，可以分工业纯铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、（注明高碳钢含C量比较高，不易冷锻加工，如果需要用高碳钢时必需硬化退理后方可加工）,纯铁：一般用于继电器上或者精度要求不高的产品也可以用纯铁，经常用的纯铁为CH1T、DT4C,低碳钢、1A、6A、8A、12A、15A、16A、18A等等，数字表示含碳量,其中数字越小相对应含碳量就越低,材料就越软,反之数字越大,相对应含碳量就越高,材料就越硬,5.2冷锻材料碳素钢的表示符号,SWCH 记号 SWCH：表示意思 S:Steel（钢），W:Wire（金属线），C:Cold（冷间），H:He
14、ading（压造）:表示含碳量，记号：JIS：R：沸腾钢，A：铝镇静钢，K：硅镇静钢。GB：R：沸腾钢，A：镇静钢，K：半镇静钢。,如1A、6A、一般于导电性能比较好的继电器上面,8A、12A、15A、16A、一般用生产轴类产品上面,18A以上的一般用于标准件螺丝上,所以用材料时千万不能将材料用错,不同的材料放在一起处理其硬度是完成不一样的,5.3铜（Cu)、铝（Al)、不锈钢（SUS），,铜（Cu)一般是H65(C2700W）、C2680为冷锻的铜材料最佳材料,铝（Al)：JIS（1050，工业纯铝、A2014锻铝、A2017硬铝、5056防锈铝）以上几个号是冷锻常用铝,不锈钢（SUS304
15、XM7、SUS410）是冷锻常用料,第六节、冷锻产品成形过程,详细讲述冷锻机器3-3架机过程如下,第七节、冷锻机台的用途介绍,冷锻机台的使用是根据产品的形状来决定的,所以不同的产品要用不的机台来完成加工工艺,目前我所了解的机台型号大概分为以下几种（一模一冲、一模二冲、二模二冲、二模三冲、二模四冲、三模三冲、三模五冲、四模四冲、五模五冲、六模六冲、）而且每一家机器厂商所制造出来的机器都会不一样，同时精密度也有很大的差异。,比如说一模一冲、一模二冲我们一般简称为单模机，主要是用来加工简单的产品，如普通的螺丝，铁芯，精度要求不高的轴类，其优点是速度快，调整比较简单，而且加工成本低，缺点是加工不了精密
16、要求很高的产品和形状复杂的产品。,二模二冲、二模三冲、二模四冲、三模五冲、四模四冲、五模五冲、六模六冲我们一般称为多功位冷锻机，主要是用来加工比较精密的产品，它的加工范围包括精密的铁芯、轴类、螺丝等等。,铁芯、轴类、螺丝在如今信息化发展的领域里应用范围比较广泛，且互换性（简称通用）比较强，因此被应用多个行业中，例如：汽车、脚踏车、飞机、机器设备、电视机、电脑、复印机、打印机、空调、电冰箱，手表、手机、马达、充电器等等多个区域里。,第八节、冷锻模具的基本概念与相关知识,模具是冷锻的三要素之一，它的重要性是不可估量的；产品成形跟模具的型腔形状、精度以及模具材料密切相关。本节将介绍冷锻模具材料、模具
17、的设计开发、模具的加工过程。,1、冷锻模具基本概念：,2、冷锻模具基本组成如下图片：,4D（四主模）,1P（一冲模）,1D（一主模）,2D（二主模）,2P（二冲模）,4P（四冲模）,3D（三主模）,3P（三冲模）,3、冷锻模具常用材料的介绍：,注：此表格只是代表一些常用材料，若模具特殊设计时；会根据产品需求。决定材质和热处的，,4.材料的特性：,超硬（钨钢）：,JIS：G1、G2、G3.、G8,硬（脆弱）,软（韧性大）,本公司常用：,FD15、DA20、VA30、VA50、VA60、VA70,超硬分为G1G8，依次逐渐变软。关键是G1构造细蜜，而G8的构造很粗。超硬用烧结制成（粉末冶金），在铁
18、的粉末中，混合碳.钴等用高温烧硬。由于是粉末，有时空气会残留在粒子间，我们把这个叫做气孔。气孔在模具中很难用肉眼看出。假如有气孔。那么在生产中就会出现气孔缺陷。造成模具破损。造成产品不良。那么气孔缺陷一般用HIP处理，来改善。将超硬烧结后。放在1000个大气压状态中的空气抽出。（真空处理）,工具钢：,用途：用来制作加工工具（切削），如切削刀具，搓牙模具等。种类：SKD SKH ASP 硬（容易渗碳到里面）表示内和外部硬度一样；,SKD 主模钢 SKD61用于外壳，SKD11比61更硬，使用于PIN等；SKH 高速钢 SKH51通常在高速方面用途较多。SKH55和57强度变强，价格高 ASP 高
19、速粉末冶金 即使是同样的高速钢，但材料的制作方法不同：一般的高速钢要溶解制作。但高速粉末要烧结制作。粉末内部均匀很稳定。价格高。,（1）、普通顶针材料（PIN）：,SKH51 HRC 62,SKH55 HRC 64,SKH57X HRC 67,ASP60 HRC 68,SKH9 HRC 6062,（2）、模具外壳：,硬,价格越高,SKD61 HRC4556,SNCM8 HRC4243,SKD11 HRC5861,对比：SKD11热处理可以达到更深处；SKH9比SKD11热处理更深处，用PIN；SK5硬度5860，热处理不能浸入到内部，不易裂开，使用在调整用的薄接头。,ASP23 HRC 6066 组织微细，热处理稳定，研磨性好，加工烧结作成。高硬度，高韧性；,ASP50（VA50）HRC 6567 耐磨性好，韧性特优，抗压强度高，尺寸稳定性高；,ASP60（VA30）HRC 6769 耐磨性最佳，热间硬度佳，硬度高；,（3）、特殊PIN：,4.模具热处理硬度与力学性能：,FD15 HRA 90.5,(4)超硬钨钢,DA20 HRA 90,VA30 HRA 89,VA50 HRA 87,VA70 HRA 85,介绍完毕，谢谢！,
