冷鐓鍛加工工藝及模具設計

下面以六角頭螺栓切削加工工藝工步圖：

K=頭部高度
k,=頭部扳擰高度
剪料→預成形→終鐓→剪切六角→（搓螺紋）
圖3六角頭螺栓無切削加工工藝工步圖：

剪料→預成形→整形→鐓六角→（搓螺紋）
1. 送料滾輪的設計

送料輪的外型尺寸、孔徑尺寸是冷鐓鍛設備生產廠家確定的，不需重新設計的。我們僅需對送料輪工作溝槽尺寸進行設計，溝槽尺寸決于取原材料線直徑大尺寸，其公差取H110-H11即可。
2．切刀刃中直徑一般為原材料直徑大尺寸，其公差取H9-H10。
3．切模的直徑一般為原材料直徑：大尺寸+(0.05-0.10），其公差取H9-H10。
4．預成形沖模設計
一沖的設計原則是：要求一沖有盡可能大的變形比，為第二次鐓鍛成形做準備，其次要避免金屬纖維產生縱向彎曲。
一沖模具設計的方法很多，目前主要有兩種典型的方法。
一種方法是以美國為代表：
這種方法是依據塑性變形核理論，先確定錐體大端直徑Dk值，然后再確定一沖型腔尺寸。
根據塑性變形核理論，如圖4，假設錐體大端直徑Dk為小端直徑dm的1.4倍，錐體角度的α角度定位12°,金屬體積不足部分,由圓柱體h部分調節加以補充。

圓中dm=材線直徑
這種設計方法也并非完全一成不變的，它是隨材料的硬度變化而有所變化。這種方法錐角 α值僅對螺栓的而言，對于其它頭部形狀來說，α值是有變化的。
另一種方法是以蘇聯為代表。
這種方法就是由長徑比來選擇α角，然后再確定其它尺寸。長徑比決定α角大小見表4。
如圖5，dm=線材直徑

5．終鐓鍛沖模及主模設計
該沖模設計相對來說較為簡單，如圖5，其設計原則是以所加工的產品頭部形狀和尺寸為依據來設計的。如需切削加工，則要考慮相應的切削加工余量。
如圖6：D0=(1.04-1.1）emax，式中emax為六角頭螺栓大的對角尺寸
D=(0.9-0.95)S，式中S為六角頭螺栓對邊尺寸
H=螺栓頭部高度，
h=2H/3，式中 h為模具型腔深度。

主模主要依據各工步零件加工工藝要求來設計的，這里僅講述多層預應力主模的設計方法。實踐證明，多層預應力結構主模是一種解決主模徑向開裂比較有效的方法，對于采用硬質合金為模芯的預應力組合主模尤為有效。
多層預應力結構層的數目確定，主要是根據冷鐓鍛過程中單位壓力的大小，內腔尺寸和所用的材料強度來考慮確定的。
這里有兩種情況：
一種情況主模模芯允許在拉應力狀態下工作，即采用高強度模具鋼制作，這時按內壓力Pimax的大小來確定：
當Pimax≤kg/mm2時，為整模；
當110kg/mm2≤Pimax≤160kg/ mm2，采用一層預應力套；
當160kg/mm2≤Pimax≤200kg/ mm2，采用兩層預應力套；
主模內壓力一般按沖模單位壓力計算。
另一種情況是主模模芯不允許在拉應力狀態下工作，采用硬質合金（俗稱鎢鋼）制作的主模就屬此類型，這時按下列Pimax的大小來選?。?br /> 當Pimax≤110kg/mm2時，采用一層預應力套；
當110kg/mm2≤Pimax≤190kg/ mm2，采用兩層預應力套；
預應力套的外圈直徑與主模內腔直徑之比取4-6即可。如圖7，如有中間預應力套，其相關尺寸可根據有關冷擠壓資料計算得到。
6．切邊沖模（Trimming Die）設計