汽车螺栓搓丝加工的分析和探究
目录
引言 1
一、螺纹搓丝成型的原理与传统切削加工原理 2
二、螺纹搓丝加工与传统加工对比，搓丝螺纹的优点 2
三、 螺纹搓丝与传统加工的对比，搓丝螺纹加工上优势 3
（一）搓丝加工 3
1、计算螺栓毛坯直径 3
2、搓丝工具的选择 5
3、加工参数的设置 5
（二）传统切削加工 5
1、选择毛坯 5
2、刀具的选择 5
3、夹具的选择 6
4、程序的编写及参数的确定 6
四、 搓丝过程与传统加工对螺栓性能的影响 7
（一）搓丝加工对螺纹的影响 7
（二）传统切削加工对螺纹的影响 8
五、 搓丝螺纹与传统螺纹各自的优势点 9
六、 螺纹搓丝加工与传统加工会遇到的问题 9
（一）搓丝的问题 9
（二）传统加工 9
七、成本分析后对加工方式的选择 9
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
引言
汽车作为现代人的出行的重要交通工具，汽车的生产需要由大量的紧固件。对于需求量如此的大的紧固件来说，提高效率，减少成本的螺纹搓丝技术就会取代的传统的切削加工技术。
同时，随着时代的发展与技术的成熟，对于市场的需求日益增大，且个性化与多样化的要求。塑形加工与磨削加工的逐渐的取代了大部分的中小零件的传统的切削加工。在汽车螺栓制造方面更为广泛。同时螺栓螺纹的搓丝成型技术已经达到了现代工业的要求的精密、精确、少耗能、无污染。同时也成为绿色制造的重要组成部分。
在公司实习的期间的我接触到了这种技术，在老师与工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
人师傅的讲解下，让我对此项技术有了初步的了解，同时自己的也对这项的技术进行了初步的学习，对与这种加工技术的优越性的有很好的认识。并且对我们学习加工技术的人来说，多了解一种加工技术未尝不是一件好事。
在自己的初步学习之后，对于这种技术的原理、优点、毛坯的直径计算、加工与传统的加工做个简单的对比，从而体现搓丝加工的对于批量大的汽车螺栓的生产的优势。希望能与大家分享。 一、螺纹搓丝成型的原理与传统切削加工原理
螺纹搓丝加工就是用搓丝板进行挤压，使加工的毛坯螺栓塑性变形而形成螺纹的方法。工件毛坯最初通过搓丝板的作用力而挤压，从而进行塑性屈服，最终在工件毛坯中形成螺纹形状。螺纹搓丝一般在滚丝机上进行，主要由一块固定不动的搓丝板，与另一块搓丝板的往复运动来加工螺纹。搓丝板的长度一般要求为加工物的直径20倍以上，35倍以下。搓丝过程中被加工在牙板内转动圈数木螺丝不得低于6圈，若转动圈数不足，被加工物受其强迫压造会造成椭圆形或异状变形，影响材料组织及机械性质。由于大批量生产，搓丝螺纹的外径一般不超过25毫米﹐长度不大于100毫米﹐螺纹精度可达5H(以M6×0.5螺纹为例，即公差为0~0.025毫米）。搓丝适用于塑性与延展性较好的材料，对于脆性较大的材料是无法加工，搓丝也一般不能加工内螺纹。
传统切削加工就用刀具去除螺栓毛坯的多余材料的而达到螺纹成型加工的目的，传统切削加工对螺纹的加工物的直径没有太大的要求，只要机床可以装夹就可以。对与加工的材料的也没有过多的要求，只要选择合适的刀具，与切削参数就可以实现。
因此，两种加工方法上各有优点，但是在大批量的生产的汽车螺栓的螺纹加工上，螺纹搓丝的加工优势更为明显。
二、螺纹搓丝加工与传统加工对比，搓丝螺纹的优点
对于螺栓螺纹的大批量加工，与传统的螺纹切削加工相比，螺纹搓丝加工是用搓丝板进行挤压，使加工的毛坯螺栓塑性变形而形成螺纹的方法。搓丝螺纹的金属纤维是连续的，而螺纹切削加工是通过去除多余材料，而达到塑形的效果，同时切削螺纹的金属纤维是断开的，而因而滚压螺纹具有如下优点：
1. 表面粗糙度小于传统的车削、铣削和磨削滚压后的螺纹表面；
2. 搓丝加工过程中对螺栓秒批进行挤压受力，是得金属内部组织得到改变，而传统切削加工没有这种效果，因此搓丝加工提高被加工件表层金属的硬度和强度，特别是牙底表面硬度有很大提高；
3. 材料利用率高，螺纹滚压是由搓丝板的位置将螺纹中径保持在预定尺寸，因此错位的材料实际上延长了工件毛坯，移动的材料量依据滚压螺纹的尺寸和形状而定，与螺纹车削或切削相比，螺纹滚压可以节省15%~20%的材料，在大批量生产中，这个数据就意味着很大一批原材料。
4. 生产率比切削加工成倍增长，且易于实现自动化，搓丝模具寿命很长，相对螺纹车削或切削加工节省了刀具消耗费用。
5. 搓丝螺纹是无屑生产，减少材料的同时，也就是减少了浪费，保护了环境，属于绿色生产。
螺纹搓丝与传统加工的对比，搓丝螺纹加工上优势
加工以如图3-1的M6×1的螺纹加工为例。分析两种加工的区别。
图3-1 M6×1的螺纹螺栓
（一）搓丝加工
1、计算螺栓毛坯直径
搓丝螺纹的加工首先得计算出螺栓毛坯直径，螺栓毛坯直径的计算的结果直接关系到加工出的螺纹合不合格，所以确定毛坯直径值在搓丝加工中起着举足轻重的作用。螺栓毛坯直径的计算可以根据搓丝前后螺栓的体积不变来计算。求搓丝螺纹杆部的体积，可以根据古尔丁定理（以平面图形绕同一平面上的任何一条与该图形不相交的直线旋转一周所产生的体积,等于图形的面积乘以其重心相应半径所画的圆周长）来计算。如图1-2螺纹牙型图
图3-2 螺纹牙型图
图3-2螺纹牙型图的参数说明：P-螺距、d-螺纹大径、d1-外螺纹小径、d2-外螺纹中径、H-原始三角高度
H=√3/2P、a=2/3H、b=8/1H、h=7√3/48H、d0=d2-7√3/18H、dG=d2-√3/6H
（1）求螺纹牙型横截面积F`
由图3-3可知an=acos ?G、b`=bcos ?G 所以F`=Fcos ?G
图3-3 螺纹局部图（左）、剖视图
（2）求螺纹重心G螺纹升角?G
图4-4 螺纹重心G螺旋曲线（左）、平展图
有图4-4可知：?G=arctan P/πdG
（3）求螺纹法向截面面积重心G螺旋线的长度L
由图4-4可知：L=p/sin ?G
（4）由古尔丁定理可得：
螺纹部分体积V1=2πLF`
螺纹底部圆柱体积V2 =d0^2πP/4
所以搓丝后螺纹部分的体积V=V1+V2
（5)根据搓丝前后体积不变得到V0=V1+V2
整理得到：d^2πP/4=2πLF`+d0^2πP/4。
带入数据得到：d=√d2^2+0.021d2P+0.198P^2
(6)为了考虑到搓丝过程中的调整，并保证尺寸在允许的公差范围内。d2一般不直接取基本中径，而会用平均中径d2`。d2`的选择请参考GB-197-81《普通螺纹公差配合》中对d2偏差标准取中间值,即d2`=d2+(es+ei)/2。
引言 1
一、螺纹搓丝成型的原理与传统切削加工原理 2
二、螺纹搓丝加工与传统加工对比，搓丝螺纹的优点 2
三、 螺纹搓丝与传统加工的对比，搓丝螺纹加工上优势 3
（一）搓丝加工 3
1、计算螺栓毛坯直径 3
2、搓丝工具的选择 5
3、加工参数的设置 5
（二）传统切削加工 5
1、选择毛坯 5
2、刀具的选择 5
3、夹具的选择 6
4、程序的编写及参数的确定 6
四、 搓丝过程与传统加工对螺栓性能的影响 7
（一）搓丝加工对螺纹的影响 7
（二）传统切削加工对螺纹的影响 8
五、 搓丝螺纹与传统螺纹各自的优势点 9
六、 螺纹搓丝加工与传统加工会遇到的问题 9
（一）搓丝的问题 9
（二）传统加工 9
七、成本分析后对加工方式的选择 9
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
引言
汽车作为现代人的出行的重要交通工具，汽车的生产需要由大量的紧固件。对于需求量如此的大的紧固件来说，提高效率，减少成本的螺纹搓丝技术就会取代的传统的切削加工技术。
同时，随着时代的发展与技术的成熟，对于市场的需求日益增大，且个性化与多样化的要求。塑形加工与磨削加工的逐渐的取代了大部分的中小零件的传统的切削加工。在汽车螺栓制造方面更为广泛。同时螺栓螺纹的搓丝成型技术已经达到了现代工业的要求的精密、精确、少耗能、无污染。同时也成为绿色制造的重要组成部分。
在公司实习的期间的我接触到了这种技术，在老师与工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
人师傅的讲解下，让我对此项技术有了初步的了解，同时自己的也对这项的技术进行了初步的学习，对与这种加工技术的优越性的有很好的认识。并且对我们学习加工技术的人来说，多了解一种加工技术未尝不是一件好事。
在自己的初步学习之后，对于这种技术的原理、优点、毛坯的直径计算、加工与传统的加工做个简单的对比，从而体现搓丝加工的对于批量大的汽车螺栓的生产的优势。希望能与大家分享。 一、螺纹搓丝成型的原理与传统切削加工原理
螺纹搓丝加工就是用搓丝板进行挤压，使加工的毛坯螺栓塑性变形而形成螺纹的方法。工件毛坯最初通过搓丝板的作用力而挤压，从而进行塑性屈服，最终在工件毛坯中形成螺纹形状。螺纹搓丝一般在滚丝机上进行，主要由一块固定不动的搓丝板，与另一块搓丝板的往复运动来加工螺纹。搓丝板的长度一般要求为加工物的直径20倍以上，35倍以下。搓丝过程中被加工在牙板内转动圈数木螺丝不得低于6圈，若转动圈数不足，被加工物受其强迫压造会造成椭圆形或异状变形，影响材料组织及机械性质。由于大批量生产，搓丝螺纹的外径一般不超过25毫米﹐长度不大于100毫米﹐螺纹精度可达5H(以M6×0.5螺纹为例，即公差为0~0.025毫米）。搓丝适用于塑性与延展性较好的材料，对于脆性较大的材料是无法加工，搓丝也一般不能加工内螺纹。
传统切削加工就用刀具去除螺栓毛坯的多余材料的而达到螺纹成型加工的目的，传统切削加工对螺纹的加工物的直径没有太大的要求，只要机床可以装夹就可以。对与加工的材料的也没有过多的要求，只要选择合适的刀具，与切削参数就可以实现。
因此，两种加工方法上各有优点，但是在大批量的生产的汽车螺栓的螺纹加工上，螺纹搓丝的加工优势更为明显。
二、螺纹搓丝加工与传统加工对比，搓丝螺纹的优点
对于螺栓螺纹的大批量加工，与传统的螺纹切削加工相比，螺纹搓丝加工是用搓丝板进行挤压，使加工的毛坯螺栓塑性变形而形成螺纹的方法。搓丝螺纹的金属纤维是连续的，而螺纹切削加工是通过去除多余材料，而达到塑形的效果，同时切削螺纹的金属纤维是断开的，而因而滚压螺纹具有如下优点：
1. 表面粗糙度小于传统的车削、铣削和磨削滚压后的螺纹表面；
2. 搓丝加工过程中对螺栓秒批进行挤压受力，是得金属内部组织得到改变，而传统切削加工没有这种效果，因此搓丝加工提高被加工件表层金属的硬度和强度，特别是牙底表面硬度有很大提高；
3. 材料利用率高，螺纹滚压是由搓丝板的位置将螺纹中径保持在预定尺寸，因此错位的材料实际上延长了工件毛坯，移动的材料量依据滚压螺纹的尺寸和形状而定，与螺纹车削或切削相比，螺纹滚压可以节省15%~20%的材料，在大批量生产中，这个数据就意味着很大一批原材料。
4. 生产率比切削加工成倍增长，且易于实现自动化，搓丝模具寿命很长，相对螺纹车削或切削加工节省了刀具消耗费用。
5. 搓丝螺纹是无屑生产，减少材料的同时，也就是减少了浪费，保护了环境，属于绿色生产。
螺纹搓丝与传统加工的对比，搓丝螺纹加工上优势
加工以如图3-1的M6×1的螺纹加工为例。分析两种加工的区别。
图3-1 M6×1的螺纹螺栓
（一）搓丝加工
1、计算螺栓毛坯直径
搓丝螺纹的加工首先得计算出螺栓毛坯直径，螺栓毛坯直径的计算的结果直接关系到加工出的螺纹合不合格，所以确定毛坯直径值在搓丝加工中起着举足轻重的作用。螺栓毛坯直径的计算可以根据搓丝前后螺栓的体积不变来计算。求搓丝螺纹杆部的体积，可以根据古尔丁定理（以平面图形绕同一平面上的任何一条与该图形不相交的直线旋转一周所产生的体积,等于图形的面积乘以其重心相应半径所画的圆周长）来计算。如图1-2螺纹牙型图
图3-2 螺纹牙型图
图3-2螺纹牙型图的参数说明：P-螺距、d-螺纹大径、d1-外螺纹小径、d2-外螺纹中径、H-原始三角高度
H=√3/2P、a=2/3H、b=8/1H、h=7√3/48H、d0=d2-7√3/18H、dG=d2-√3/6H
（1）求螺纹牙型横截面积F`
由图3-3可知an=acos ?G、b`=bcos ?G 所以F`=Fcos ?G
图3-3 螺纹局部图（左）、剖视图
（2）求螺纹重心G螺纹升角?G
图4-4 螺纹重心G螺旋曲线（左）、平展图
有图4-4可知：?G=arctan P/πdG
（3）求螺纹法向截面面积重心G螺旋线的长度L
由图4-4可知：L=p/sin ?G
（4）由古尔丁定理可得：
螺纹部分体积V1=2πLF`
螺纹底部圆柱体积V2 =d0^2πP/4
所以搓丝后螺纹部分的体积V=V1+V2
（5)根据搓丝前后体积不变得到V0=V1+V2
整理得到：d^2πP/4=2πLF`+d0^2πP/4。
带入数据得到：d=√d2^2+0.021d2P+0.198P^2
(6)为了考虑到搓丝过程中的调整，并保证尺寸在允许的公差范围内。d2一般不直接取基本中径，而会用平均中径d2`。d2`的选择请参考GB-197-81《普通螺纹公差配合》中对d2偏差标准取中间值,即d2`=d2+(es+ei)/2。
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