编者按
以工艺改进、降本增效为核心，针对螺栓、螺母类紧固件产品开展冷镦成形技术优化研究，归纳出燕尾螺母、空心螺栓、轴肩式双头螺栓及刮屑槽螺栓的冷镦一次成形方案。实施后显著提升生产效率，降低制造成本，保障产品质量稳定。
序言
紧固件作为现代制造业中关键的连接元件，广泛应用于汽车、航空航天、建筑和电子等领域。冷镦成形作为一种室温下通过模具对金属进行塑性变形的加工工艺，具备材料利用率高、生产效率高、尺寸精度好和表面质量优等优势，已成为紧固件制造的主流技术。随着多工位冷镦设备智能化水平的提升，传统需后续机加工完成的复杂结构件（如燕尾螺母、空心螺栓等）已可通过模具创新实现集成化冷镦一次成形，推动工艺高效整合与降本增效。
燕尾螺母成形
燕尾螺母结构如图1所示，其燕尾部分壁薄，成形难度大。传统工艺为：冷镦→机械加工燕尾→攻螺纹。优化后采用二模冷镦六角、三模浮动挤压燕尾（见图2），实现冷镦一次成形，新工艺简化为：冷镦→攻螺纹。主要技术难点如下：
- 三模浮动模合金易破损，需精确控制冲棒位置，通过动态平衡调试确保受力均匀。
- 存在薄壁断裂风险，因模具“憋油憋气”现象影响同轴度控制，需优化排气结构并合理设计燕尾壁极限尺寸，在不断裂前提下尽可能减薄，便于后续铆合。
- 易出现表面折叠缺陷，尤其在法兰成形后延伸至支承面。解决方案为增大二模过渡圆角，并优化毛坯体积分配比例，避免折叠产生。
空心螺栓成形
空心螺栓结构如图3所示，具有深孔、窄径、薄壁特点，传统工艺为：冷镦→钻孔→滚螺纹。通过引入反挤压成形工艺（见图4），实现冷镦一次成形，新工艺为：冷镦→滚螺纹。关键技术要点包括：
- 计算变形率：孔径6.63mm，外径10.91mm，变形率= (6.63² / 10.91²) × 100% ≈ 36.9%，处于反挤压适宜范围（25%～75%）。
- 深径比验证：内孔深度为孔径3倍，满足≤3.5的要求。
- 底部厚度控制：孔底至内六角底部厚度为壁厚1.2倍，符合1～1.5倍成形区间。
成形工艺设计为：一模倒角预成形，二模初挤，三模反挤压成形，四模、五模内六角精整。实际调机中，模具材料匹配性、加工精度、线材可塑性、表面处理质量及润滑条件均直接影响成形效果。
轴肩式双头螺栓成形
轴肩式双头螺栓结构如图5所示，常规采用五工位冷镦，但因束丝坯比过大难以一次成形，工艺流程为：冷镦→机加工丝坯→搓螺纹。现采用多次正挤压工艺（见图6），实现冷镦一次成形，新流程为：冷镦→搓螺纹。核心在于合理布局多次正挤压过程：
- 根据产品总体积与头部体积确定料长；
- 结合料径与料长计算镦锻比和挤压比，确定束杆次数；
- 控制每次束杆率≤30%，通过多道次逐步成形，确保最终尺寸达标。
刮屑槽螺栓成形
刮屑槽螺栓结构如图7所示，用于排屑防堵，避免螺纹烂牙或毛刺。传统工艺为：冷镦→铣槽→搓螺纹。因槽深且尾部易产生毛刺，冷镦一次成形难度高。现采用三模主模与异形通棒配合方式（见图8），实现冷镦一次成形，新工艺为：冷镦→搓螺纹。关键突破点为解决尾部毛刺问题：
- 设计主模与通棒间的合理配合间隙；
- 采用锥形过渡结构优化材料流动；
- 修模处理凹模刃口，有效降低毛刺发生率。
结束语
本文围绕燕尾螺母、空心螺栓、轴肩式双头螺栓及刮屑槽螺栓四类典型紧固件，系统探讨了冷镦模具结构改进与工艺参数优化方案。通过实际生产验证，成功实现冷镦一次成形，显著提升生产效率，大幅降低制造成本，减少材料损耗，为企业提供可靠的技术支撑，具备良好的行业推广价值。
专家点评
文章以典型紧固件为例，通过冷镦模具结构创新与工艺参数优化，实现多工序高效整合的一次成形方案，为同类产品提供了切实可行的技术路径。
聚焦工艺改进与降本增效主题，围绕冷镦成形技术对关键环节进行系统优化，成果显著，具有广泛的推广应用前景。
本文发表于《金属加工（冷加工）》2025年第8期41~43页，作者：舟山市7412工厂 林志峰，蒋杨英，原标题：《通过冷镦模具改进实现紧固件工艺优化》。
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