緊固件是再工業(yè)和民用極為廣泛的一類機(jī)械零件，從我們廚房的家用電器到海底采油設(shè)備，從發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)到天上的飛機(jī)發(fā)動機(jī)、火箭衛(wèi)星等，無不使用緊固件，那么緊固件是如何生產(chǎn)的？工藝如何？如何節(jié)省材料和提高效率？下面介紹一種先進(jìn)的緊固件加工工藝--滾壓螺紋
在緊固件、航空航天部件和汽車零部件等行業(yè)，螺紋生產(chǎn)的精度和效率直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和整體成本。傳統(tǒng)的螺紋切削方法導(dǎo)致材料浪費(fèi)過多、螺紋強(qiáng)度低和表面光潔度差。相比之下，螺紋滾壓——一種先進(jìn)的冷成型工藝，因?yàn)闊o切屑、良好的強(qiáng)度和高精度，已成為現(xiàn)代制造業(yè)的首選。
什么是螺紋滾壓
? 螺紋滾壓的定義 螺紋滾壓是一種冷成型工藝，在金屬坯料上生產(chǎn)外螺紋（特殊情況下可以加熱坯料）。使用具有反向螺紋輪廓的硬化鋼模具，在坯料旋轉(zhuǎn)時施加壓力，迫使材料塑性流動，形成螺紋根部，而移位的金屬向外流動形成牙頂，制成均勻光滑的螺紋。
? 螺紋滾壓與螺紋切削的主要區(qū)別 成型方法：滾壓將材料塑性移位，切削是切削材料； 螺紋強(qiáng)度：滾壓提高拉伸和疲勞強(qiáng)度，切削導(dǎo)致強(qiáng)度降低； 表面光潔度：滾壓表面更光滑，切削導(dǎo)致刀具痕跡和毛刺； 材料利用率：滾壓材料無浪費(fèi)，切削產(chǎn)生超過15%的材料浪費(fèi)； 生產(chǎn)效率：滾壓高速，連續(xù)成型，切削則速度較慢。
△ 滾壓工藝實(shí)況
? 滾壓螺紋在現(xiàn)代制造中的主要優(yōu)勢 螺紋強(qiáng)度更高：疲勞壽命比切削螺紋長5-10倍，在滾壓過程中，冷成型過程使晶粒結(jié)構(gòu)“連續(xù)流動”，而不是被切割。同時，在螺紋根部形成殘余壓應(yīng)力，顯著提高了滾壓螺紋的機(jī)械性能； 抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)10%：滾壓增加了表面密度，提高了靜態(tài)拉伸試驗(yàn)中的抗斷裂性； 提高抗剪切性：滾壓螺紋連續(xù)的晶粒流動可防止螺紋滑動，剪切破壞橫切晶粒； 卓越的疲勞性能：滾壓根部光滑，無工具痕跡，避免應(yīng)力集中。即使在260°C（500°F）的溫度下，疲勞強(qiáng)度也保持不變（而切削螺紋因?yàn)榧訜岷髸p失約25%的強(qiáng)度）。
? 穩(wěn)定的精度：長期運(yùn)行時公差一致 滾壓中的螺紋精度由模具決定，模具將磨損分布在較寬表面上，而不是鋒利的切削刃上，從而減少了頻繁磨削，確保了穩(wěn)定精度。關(guān)鍵控制參數(shù)包括： 直徑：大直徑、螺距和小直徑由毛坯尺寸和模具輪廓決定；公差可以保持在±0.01mm以內(nèi)； 螺紋角度和導(dǎo)程：模具精度直接傳遞到螺紋；硬質(zhì)材料的輕微彈性可以用改進(jìn)的鉛模來補(bǔ)償； 圓度和跳動：均勻的毛坯和級進(jìn)模壓力保持圓度；偏轉(zhuǎn)可以通過提前角調(diào)整來控制。
△ 滾壓設(shè)備實(shí)況
? 節(jié)省15%-27%的材料 由于不會產(chǎn)生切屑，螺紋滾壓擠壓材料而不是將其去除。行業(yè)測試數(shù)據(jù)顯示，根據(jù)直徑大小，滾壓可節(jié)省15%-27%的材料。
? 更高的生產(chǎn)率：最快的螺紋成型工藝 螺紋滾壓是螺紋生產(chǎn)中最快速的方法，可顯著提高效率，適用于手動、半自動和全自動機(jī)器。使用自動給料機(jī)，一個操作員可以操作多臺機(jī)器，每分鐘生產(chǎn)數(shù)十到數(shù)百個零件。同時消除二次操作，消除去毛刺、倒角或拋光步驟。即使在小批量生產(chǎn)中也具有成本效益。安裝快速簡單，即使在幾百個零件的生產(chǎn)中，滾壓也具有競爭力。
? 超強(qiáng)的表面光潔度：與磨削螺紋相當(dāng) 模具表面光潔度直接傳遞到螺紋上，而滾動動作則提供拋光效果。產(chǎn)品表面粗糙度低至Ra 0.8μm，與磨削螺紋相當(dāng)。無論是加工碳鋼、不銹鋼、黃銅還是鋁，滾壓都會產(chǎn)生均勻的拋光外觀，而無需額外的精加工。
? 應(yīng)用范圍廣泛 不僅僅是螺紋，螺紋滾壓不限于螺紋。它還可以形成滾花、花鍵、鋸齒、油槽和拋光軸。例如，帶有油槽的汽車軸可以一次滾壓，生產(chǎn)出光滑的油槽，成本比銑削低30%。
滾壓的螺紋類型、材料和產(chǎn)品應(yīng)用
螺紋類型：
與滾壓兼容的螺紋類型超過20種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，螺紋滾壓可以生產(chǎn)幾乎任何常見或特殊的螺紋形式，包括：S標(biāo)準(zhǔn)：NPT（錐形管）、NPTF（干式管）、ANPT（航空航天管）、NPSM/NPSL（直管）。
國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO公制，英國協(xié)會螺紋。特殊螺紋：支撐螺紋、Lok-Thred?螺紋、自攻螺紋（A/B/C型）、動力螺紋。也包括配件的左旋、多螺紋、環(huán)形和錐形螺紋。
尺寸范圍：
直徑從0.060英寸（1.52毫米）到5英寸（127毫米），螺距為2-80 TPI。較大或較小的螺紋可以使用專用設(shè)備。
適用材料：任何延性金屬≤洛氏C40硬度，螺紋滾壓的關(guān)鍵要求是延展性。硬度在HRB70到HRC38之間（在特定條件下有時更高）的任何金屬都可以滾壓，包括：鋼材：碳鋼、合金鋼（2330/3140/6150）、不銹鋼、工具鋼。有色金屬：黃銅、青銅、鋁、銅、鈹銅、鈦、鎳、蒙乃爾合金。其他：精選壓鑄合金、銀和金（用于精密零件）。
典型應(yīng)用：
從緊固件到航空航天部件，緊固件：螺栓、螺釘、螺柱、螺母（特別是抗疲勞性至關(guān)重要的高強(qiáng)度螺栓）。
汽車：軸（花鍵或槽）、齒輪、散熱器配件。
航空航天：ANPT螺紋配件，高精度傳感器外殼。
電子與電氣：燈座、連接器端子。
特殊部件：空心管（具有足夠的壁厚）、帶螺紋的沖壓件、集成螺釘墊圈組件。
△ 滾壓緊固件實(shí)例
如何使用螺紋滾壓模具
作為滾壓操作中的主要消耗品，模具壽命直接影響整體成本。
用戶需要注意以下幾點(diǎn)：
△ 滾壓模具的長相
咨詢滾絲機(jī)：135 2207 9385
? 選擇合適的模具材料：與工件材料匹配，軟材料（鋁、黃銅）：采用Cr12MoV工具鋼；具有成本效益和持久性。硬質(zhì)材料（不銹鋼、合金鋼）：使用高速鋼（W18Cr4V）或硬質(zhì)合金模具，具有優(yōu)異的耐磨性和斷裂韌性。
? 通過三種操作實(shí)踐延長模具壽命：控制穿透速度，對硬質(zhì)材料或空心零件使用較慢的速度（以防止模具碎裂），對軟質(zhì)材料使用較高的速度（避免材料粘附）。
? 定期檢查模具：當(dāng)檢測到頂部磨損或碎裂時，應(yīng)及時更換，以防止過度報廢。
? 優(yōu)化模具工位：多工位模具（如雙工位或四工位設(shè)置）將磨損分布在多個表面，將使用壽命延長2-4倍。
? 選擇合適的模具寬度：進(jìn)料滾壓時，模具寬度應(yīng)等于螺紋長度+2-3螺距，防止端部斷裂。通過進(jìn)料滾壓，應(yīng)遵循制造商推薦的寬度；對于靠近肩部的螺紋，預(yù)留3-5個導(dǎo)程螺距的間隙。
? 采用合理的滾絲輪加工工藝，常規(guī)的滾絲輪加工工藝有磨制滾絲輪和滾壓滾絲輪，采用滾壓工藝的優(yōu)勢：模具加工采用滾壓成型，金屬纖維連續(xù)，具有模具壽命高、模具制造效率快等特點(diǎn)，采用滾壓滾絲輪工藝生產(chǎn)滾絲輪，對比磨制滾絲輪的壽命提高一倍以上。
△ 滾絲模具制造現(xiàn)場
常見問題 Q&A
Q 內(nèi)螺紋可以滾壓嗎？
A 不可以, 滾絲幾乎只適用于外螺紋。內(nèi)螺紋需要攻絲或滾壓攻絲工藝。
Q 高硬度材料（如洛氏C45）可以滾壓嗎？
A 部分可以。使用硬質(zhì)合金模具和緩慢的穿透速度，可以滾壓一些高硬度材料。但是必須提前測試延展性，以避免模具斷裂。
Q 滾壓螺紋可以達(dá)到什么精度水平？
A 標(biāo)準(zhǔn)螺紋滾壓可以達(dá)到6g級公差。采用特制模具和高精度機(jī)器，精度可達(dá)4h級，滿足航空航天要求。
Q 小批量滾絲比切割貴嗎？
A 不會。滾絲機(jī)的設(shè)置時間很短（約30分鐘）。即使對于約500件的小批量生產(chǎn)，材料的節(jié)省和更高的生產(chǎn)率使?jié)L壓比切割的成本效益提高了10%-15%。
結(jié)論：
滾絲是一種低成本、高效率的行之有效的方法
無論是在高強(qiáng)度螺紋的緊固件行業(yè)，還是在需要精度和材料節(jié)約的航空航天應(yīng)用中，螺紋滾壓都能始終如一地提供無切屑工藝、卓越的強(qiáng)度和成本效益。通過選擇合適的機(jī)器類型（往復(fù)式、行星式或圓柱形）并將模具與材料相匹配，制造商可以將螺紋生產(chǎn)率提高3-5倍，同時將材料浪費(fèi)減少15%-27%。
