紧固件是再工业和民用极为广泛的一类机械零件，从我们厨房的家用电器到海底采油设备，从发电的燃气轮机到天上的飞机发动机、火箭卫星等，无不使用紧固件，那么紧固件是如何生产的？工艺如何？如何节省材料和提高效率？下面介绍一种先进的紧固件加工工艺--滚压螺纹    

  在紧固件、航空航天部件和汽车零部件等行业，螺纹生产的精度和效率直接影响产品质量和整体成本。传统的螺纹切削方法导致材料浪费过多、螺纹强度低和表面光洁度差。相比之下，螺纹滚压——一种先进的冷成型工艺，因为无切屑、良好的强度和高精度，已成为现代制造业的首选。  

        什么是螺纹滚压           

•  螺纹滚压的定义    螺纹滚压是一种冷成型工艺，在金属坯料上生产外螺纹（特殊情况下可以加热坯料）。使用具有反向螺纹轮廓的硬化钢模具，在坯料旋转时施加压力，迫使材料塑性流动，形成螺纹根部，而移位的金属向外流动形成牙顶，制成均匀光滑的螺纹。  

 •  螺纹滚压与螺纹切削的主要区别    成型方法：滚压将材料塑性移位，切削是切削材料； 螺纹强度：滚压提高拉伸和疲劳强度，切削导致强度降低； 表面光洁度：滚压表面更光滑，切削导致刀具痕迹和毛刺； 材料利用率：滚压材料无浪费，切削产生超过15%的材料浪费； 生产效率：滚压高速，连续成型，切削则速度较慢。  

   △ 滚压工艺实况  

 •  滚压螺纹在现代制造中的主要优势    螺纹强度更高：疲劳寿命比切削螺纹长5-10倍，在滚压过程中，冷成型过程使晶粒结构“连续流动”，而不是被切割。同时，在螺纹根部形成残余压应力，显著提高了滚压螺纹的机械性能； 抗拉强度增强10%：滚压增加了表面密度，提高了静态拉伸试验中的抗断裂性； 提高抗剪切性：滚压螺纹连续的晶粒流动可防止螺纹滑动，剪切破坏横切晶粒； 卓越的疲劳性能：滚压根部光滑，无工具痕迹，避免应力集中。即使在260°C（500°F）的温度下，疲劳强度也保持不变（而切削螺纹因为加热后会损失约25%的强度）。  

 •  稳定的精度：长期运行时公差一致    滚压中的螺纹精度由模具决定，模具将磨损分布在较宽表面上，而不是锋利的切削刃上，从而减少了频繁磨削，确保了稳定精度。关键控制参数包括：  直径：大直径、螺距和小直径由毛坯尺寸和模具轮廓决定；公差可以保持在±0.01mm以内； 螺纹角度和导程：模具精度直接传递到螺纹；硬质材料的轻微弹性可以用改进的铅模来补偿； 圆度和跳动：均匀的毛坯和级进模压力保持圆度；偏转可以通过提前角调整来控制。  

   △ 滚压设备实况   

  •  节省15%-27%的材料    由于不会产生切屑，螺纹滚压挤压材料而不是将其去除。行业测试数据显示，根据直径大小，滚压可节省15%-27%的材料。  

 •  更高的生产率：最快的螺纹成型工艺    螺纹滚压是螺纹生产中最快速的方法，可显著提高效率，适用于手动、半自动和全自动机器。使用自动给料机，一个操作员可以操作多台机器，每分钟生产数十到数百个零件。同时消除二次操作，消除去毛刺、倒角或抛光步骤。即使在小批量生产中也具有成本效益。安装快速简单，即使在几百个零件的生产中，滚压也具有竞争力。  

 •  超强的表面光洁度：与磨削螺纹相当    模具表面光洁度直接传递到螺纹上，而滚动动作则提供抛光效果。产品表面粗糙度低至Ra 0.8μm，与磨削螺纹相当。无论是加工碳钢、不锈钢、黄铜还是铝，滚压都会产生均匀的抛光外观，而无需额外的精加工。  

 •  应用范围广泛    不仅仅是螺纹，螺纹滚压不限于螺纹。它还可以形成滚花、花键、锯齿、油槽和抛光轴。例如，带有油槽的汽车轴可以一次滚压，生产出光滑的油槽，成本比铣削低30%。  

        滚压的螺纹类型、材料和产品应用           

螺纹类型：

与滚压兼容的螺纹类型超过20种标准规格，螺纹滚压可以生产几乎任何常见或特殊的螺纹形式，包括：S标准：NPT（锥形管）、NPTF（干式管）、ANPT（航空航天管）、NPSM/NPSL（直管）。

国际标准：ISO公制，英国协会螺纹。特殊螺纹：支撑螺纹、Lok-Thred®螺纹、自攻螺纹（A/B/C型）、动力螺纹。也包括配件的左旋、多螺纹、环形和锥形螺纹。 

 尺寸范围：

直径从0.060英寸（1.52毫米）到5英寸（127毫米），螺距为2-80 TPI。较大或较小的螺纹可以使用专用设备。 

 适用材料：任何延性金属≤洛氏C40硬度，螺纹滚压的关键要求是延展性。硬度在HRB70到HRC38之间（在特定条件下有时更高）的任何金属都可以滚压，包括：钢材：碳钢、合金钢（2330/3140/6150）、不锈钢、工具钢。有色金属：黄铜、青铜、铝、铜、铍铜、钛、镍、蒙乃尔合金。其他：精选压铸合金、银和金（用于精密零件）。 

 典型应用：

从紧固件到航空航天部件，紧固件：螺栓、螺钉、螺柱、螺母（特别是抗疲劳性至关重要的高强度螺栓）。

汽车：轴（花键或槽）、齿轮、散热器配件。

航空航天：ANPT螺纹配件，高精度传感器外壳。

电子与电气：灯座、连接器端子。

特殊部件：空心管（具有足够的壁厚）、带螺纹的冲压件、集成螺钉垫圈组件。 

   △ 滚压紧固件实例   

 如何使用螺纹滚压模具           

作为滚压操作中的主要消耗品，模具寿命直接影响整体成本。

用户需要注意以下几点：  

   △ 滚压模具的长相   

咨询滚丝机：135 2207 9385

 •  选择合适的模具材料：与工件材料匹配，软材料（铝、黄铜）：采用Cr12MoV工具钢；具有成本效益和持久性。硬质材料（不锈钢、合金钢）：使用高速钢（W18Cr4V）或硬质合金模具，具有优异的耐磨性和断裂韧性。 

 •  通过三种操作实践延长模具寿命：控制穿透速度，对硬质材料或空心零件使用较慢的速度（以防止模具碎裂），对软质材料使用较高的速度（避免材料粘附）。  

•  定期检查模具：当检测到顶部磨损或碎裂时，应及时更换，以防止过度报废。  

•  优化模具工位：多工位模具（如双工位或四工位设置）将磨损分布在多个表面，将使用寿命延长2-4倍。  

•  选择合适的模具宽度：进料滚压时，模具宽度应等于螺纹长度+2-3螺距，防止端部断裂。通过进料滚压，应遵循制造商推荐的宽度；对于靠近肩部的螺纹，预留3-5个导程螺距的间隙。  

•  采用合理的滚丝轮加工工艺，常规的滚丝轮加工工艺有磨制滚丝轮和滚压滚丝轮，采用滚压工艺的优势：模具加工采用滚压成型，金属纤维连续，具有模具寿命高、模具制造效率快等特点，采用滚压滚丝轮工艺生产滚丝轮，对比磨制滚丝轮的寿命提高一倍以上。   

   △ 滚丝模具制造现场   

常见问题 Q&A      

Q     内螺纹可以滚压吗？              

A     不可以, 滚丝几乎只适用于外螺纹。内螺纹需要攻丝或滚压攻丝工艺。 

Q     高硬度材料（如洛氏C45）可以滚压吗？              

A     部分可以。使用硬质合金模具和缓慢的穿透速度，可以滚压一些高硬度材料。但是必须提前测试延展性，以避免模具断裂。    

 Q     滚压螺纹可以达到什么精度水平？              

A     标准螺纹滚压可以达到6g级公差。采用特制模具和高精度机器，精度可达4h级，满足航空航天要求。    

 Q     小批量滚丝比切割贵吗？              

A     不会。滚丝机的设置时间很短（约30分钟）。即使对于约500件的小批量生产，材料的节省和更高的生产率使滚压比切割的成本效益提高了10%-15%。    

        结论：

滚丝是一种低成本、高效率的行之有效的方法           

无论是在高强度螺纹的紧固件行业，还是在需要精度和材料节约的航空航天应用中，螺纹滚压都能始终如一地提供无切屑工艺、卓越的强度和成本效益。通过选择合适的机器类型（往复式、行星式或圆柱形）并将模具与材料相匹配，制造商可以将螺纹生产率提高3-5倍，同时将材料浪费减少15%-27%。