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从线材到成品
按图纸生产的紧固件是如何制造的
一卷线材变成一批包装好的特殊螺栓，要经过八道工序。您的零件需要哪几道、顺序如何，决定了制造路线、工装，以及谁能报价。
以下能力为典型范围。由报价的工厂确认是否适合您的零件。
生产顺序
冷镦螺栓会经过每一行。车削的特殊件跳过前三道，直接从棒料开始。最后一列是您的图纸或询价中需要写明的内容，工厂据此安排该工序。
左右滑动表格可查看所有列。
| 工序 | 内容 | 典型能力 | 图纸应写明 |
|---|---|---|---|
| 线材准备 | 线材拉拔到毛坯直径，合金钢还需球化退火，以便冷镦时不开裂。 | 10B21、10B33、SCM435 或 1022 等线材，按性能等级选用 | 性能等级或材料牌号，除非客户有指定，否则不必写线材牌号 |
| 冷镦 | 线材被剪断，在一到六个模具工位上于室温下成形出头部、杆身和缩径部分。 | 约 M2 至 M20，长度可达约 10 x d。工位越多，头部可以越复杂 | 头部形状和尺寸、头下圆角、凹槽类型、杆身缩径情况 |
| 切边与倒尖 | 六角或法兰头部切边到尺寸，端部做尖或倒角以便装配。 | 常在冷镦机上或另用切边机完成 | 端部类型 (倒角、锥端、圆锥) 和头部对边公差 |
| 滚丝 | 用平板或圆柱形滚丝模把金属挤压成螺纹牙型。不去除材料。 | 公制和统一螺纹，标准公差等级 6g 或 2A，可按要求做 4h 或 3A | 螺纹规格、螺距、公差等级、螺纹长度 b，以及是否要求螺纹靠近头部 |
| 二次机加工 | 冷镦机无法保证的横孔、沟槽、开槽、磨削台阶或严格直径。 | 在转台机或车床上钻孔、车削或磨削 | 只写需要加工的特征及其公差 |
| 热处理 | 8.8 级及以上淬火加回火，自攻螺钉做表面渗碳硬化。 | 大批量用连续网带炉，小批量用箱式炉 | 性能等级，或硬度范围及检测位置 |
| 表面处理 | 电镀、锌铝涂层、磷化加涂油或钝化，均在热处理之后进行。 | 通常外协或在单独的生产线上进行 | 表面处理标准、厚度或耐腐蚀小时数，存在氢脆风险时还要写明烘烤 |
| 分选与检验 | 对混料和裂纹做光学或涡流分选，然后按批次抽样检验。 | 按约定方案做尺寸、力学性能和涂层检验 | 检验文件，以及是否要求 100% 分选 |
冷镦
冷镦机从线材上剪下一段坯料，在室温下推过一系列模具。双击冷镦机做简单头部。多工位成形机则让毛坯依次通过四到六个工位，一个循环内就能挤出缩径杆身、镦出法兰并冲出凹槽。
其局限在于，坯料在不失稳弯曲的前提下，能向头部聚集多少金属。头部直径约为线径 2.5 倍以内，几次锤击即可成形。更大的头部需要更多工位、温镦或热锻。回报是速度：成形机每秒可做出多件零件，几乎没有废料，所以大批量时单件价格在所有路线中最低。
代价是工装。模具和冲头为每个零件号单独制作，需要数周。冷镦、切削与热锻对比从成本角度比较各路线，模具成本与毛坯尺寸则讲解模具费用由什么决定。
带头零件的设计要点
- 头下圆角在连接允许的范围内取尽量大的圆角。尖角会造成应力集中，也会磨损模具。
- 头部高度标准头部高度锤击次数少。又薄又宽的头部需要增加工位。
- 凹槽深度低头部上的深凹槽会使壁厚不足，在冷镦或拧紧时可能开裂。
- 公差带头零件的直径通常可保持在百分之几毫米。更紧的配合要转到磨削或车削工序。
数控车削与走心机
当数量少、头部太大无法成形、材料不适合冷成形，或直径公差要比冷镦机保证的更严时，零件从棒料车削而成。大多数车削的紧固件仍采用滚压螺纹，用车床附件或单独的滚丝机完成，因此保留了疲劳强度的优势。
走心机加工小直径和细长零件：M6 以下的微型螺钉、销和台阶螺钉。普通车床则在棒料加工能力范围内加工较大的螺柱和螺栓。钛、镍合金和大直径零件通常采用车削。
热处理
8.8 级、10.9 级和 12.9 级钢制螺栓经淬火和回火，以达到 ISO 898-1 为该等级规定的强度和硬度。炉内气氛必须受控，因为脱碳的表层比心部软，会削弱螺纹。ISO 898-1 限制了该层的深度。
自攻螺钉和自钻螺钉则采用表面渗碳硬化，外硬内韧。不锈钢 A2 和 A4 螺栓完全不做硬化，70 级和 80 级的强度来自冷加工。淬火、回火与脱碳说明了应当要求哪些检验。
哪些特征会改变制造路线
请逐个特征阅读图纸。冷镦机做不了的特征每多一个，就要增加一道二次加工。几个叠加起来，可能让整个零件转为切削加工。
左右滑动表格可查看所有列。
| 图纸上的特征 | 冷镦机能成形吗 | 通常的做法 |
|---|---|---|
| 六角、法兰、圆头或盘头 | 能 | 在冷镦机上成形并切边 |
| 内六角、Torx 或十字凹槽 | 能 | 冷镦时冲出。防盗驱动需要专用冲头 |
| 缩径杆身或挤压段 | 在挤压比范围内能 | 在多出的一个工位上成形 |
| 台阶保持约 ±0.02 mm | 不能直接做到 | 冷镦时留余量，再车削或磨削 |
| 横孔或开槽 | 不能 | 作为二次工序钻孔或铣削 |
| 卡环用的退刀槽或沟槽 | 部分能 | 冷镦后滚压或车削 |
| 螺纹全长直到头部 | 滚丝做不到 | 除非切削螺纹，否则会留下约 2 至 3 个螺距的收尾 |
| 头部大于约 2.5 x d | 很难 | 增加工位、热锻，或从棒料加工 |
四条路线并列对比，以及典型的尺寸和数量范围，见首页。
工艺常见问题
各行业的文件和零件，见行业页面。
滚压螺纹比切削螺纹更强吗？
疲劳强度方面，是的。滚压会压实牙底并保持纤维流线完整，因此滚压螺纹更耐循环载荷。静态抗拉强度主要由材料和热处理决定。热处理后再滚压，疲劳强度提高最多，但对模具更苛刻。
为什么带头零件有起订量？
每个零件都需要自己的模具和冲头，冷镦机是按整卷线材的运行来调机的。低于几千件时，调机和工装在价格中占主导，所以小批量通常改为从棒料车削再滚丝。
什么时候需要热处理？
对于 ISO 898-1 的 8.8 级及以上钢制螺栓，淬火加回火是该等级的一部分。4.6 级到 5.8 级的性能来自钢材和冷加工。自攻螺钉做表面硬化，使螺纹能够自行攻出配合螺纹。
电镀会削弱高强度螺栓吗？
电镀可能引入氢，硬度高于约 320 HV 的零件，例如 10.9 级和 12.9 级，存在延迟断裂的风险。ISO 4042 规定了相应措施，包括电镀后尽快烘烤。ISO 10683 的锌铝涂层不含电解工序。