2. 变形力的简单计算
冷镦加工与冷镦变形力有着密切的关系。冷镦变形力是确定工艺参数、 模具设计、设备设计和选择设备的重要依据。在正常生产中，一般不需经 常进行变形力的计算，但对于非标零件与几何形状复杂零件加工时，为便 于合理地选用设备、设计工艺和模具等，必要时需要进行变形力计算，所 以必须掌握变形力的计算方法。
形过程中,随着变形的增大,由于冷作硬化
变形抗力 (N/mm2)
作用使金属的硬度和强度随之增大， 变形抗力也大大增加，而塑性却有所降 低，这将给后道工序带来变形的困难。
电工纯铁
金属材料冷作硬化后实际变形抗力如
图1.1-1所示,材料的含碳量越高，其变
形抗力越大。所以，在冷加工过程中需
适当增加中间热处理工序，以消除冷作硬 化和内应力。
4.冷镦变形力计算方法 F=KσT A 式种： F — 冷镦变形力 (MPa)
K — 镦锻头部的形状系数, 一般螺钉、螺栓取 2～2.4 σT — 考虑到冷作硬化后的变形抗力
σT = σbIn (A/A0) (MPa) σb — 金属材料的强度极限 (MPa)
A — 镦锻后头部的最大投影面积 (mm2) A0 —镦锻前坯的断面积 (mm2)
冷镦工艺与模具设计
一、冷镦变形工艺一些基本概念
1. 金属变形的基本概念
a. 金属的结构 一切金属的组织是由许多小晶体组成的，这些小晶体称为“晶粒” 。 常用冷镦材料的晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方 晶格 。
b. 金属变形的基本概念 金属材料在外力作用下，所引起尺寸和形状的变化称为“变形”。
表面润滑要求
冷镦材料的改制过程
材料热处理—低温去应力退火、完全退火、球化退火（对于C>0.25% 中碳钢，为了满足冷变形工艺要求，常需要进行球化退火。）、固溶 处理（对于冷镦用的1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢，需采用固溶处理方 法，实现钢材软化。）
材料的酸洗 酸洗前的预处理：钢材在热处理后，表面的氧化铁皮比较厚，不能单纯的依 靠酸洗去除，通常进行剥壳。 酸洗方法：硫酸酸洗、盐酸酸洗、酸洗质量 润滑处理：牛油—石灰润滑、磷化—皂化处理 材料的改制
δ= (L1-L0)/L0×100% 式中 L0 — 拉伸试样原始标距长度；
L1 —拉伸试样破断后标距长度；
Ψ=(A0-A1)/A0×100%
式中 Ao — 拉伸试样原始截面积； A1 —拉伸试样破断处的截面积；
因此，伸长率和断面收缩率数值越大，表示塑性越好。良 好的塑性材料，有利于进行断压、冷冲、冷镦锻和冷拉拔等成 型工艺。 原则上说，这两个塑性指标，都只能表示材料在单向拉伸条件 下的塑性变形能力。
二、冷镦挤压工艺及模具设计
采用专用自动冷镦机来加工零件。 优点：材料利用率高、提高劳动生产率、使零件具有较高的机械性能和疲劳
强度、使零件表面得到较高的光洁度。 缺点：模具制造费用高，不适合少量生产。
冷镦工艺基本概念：镦锻比(S) 、冷镦变形程度（ε） 1. 镦锻比(S) — 是指镦锻材料镦锻部分的长度和直径的比值。
变形程度 ε(%)
图1.1-1
否则，继续冷镦加工将是困难的。 3. 零件形状和模具形状对冷镦力的影响 由于零件与模具之间存在着摩擦, 在冲模和凹模间受压力作用而变形的坯料,其塑性变形是不均匀的.工件坯料 在变形时,摩擦力会阻止金属流动,因而在不同的部位金属的流动是不同的。 特别是在棱角和边缘部位变形困难而缓慢。所以，当坯料在模具内受控制 的情况不同时，所需要的冷镦变形力也不相同。不同的镦锻形式，镦锻系 数K不同。开式镦粗时，取系数为1.2~2.7；闭式镦锻时，取系数为2.4~5； 带有反挤压的镦锻时，取系数为4~9。
c. 塑性变形的基本定律
在冷镦加工中Βιβλιοθήκη 泛应用的塑性变形的基本定律是：体积不变定律和最小阻 力定律。
体积不变定律 — 冷镦加工时，变形前金属坯料的体积等于变形后工件的体 积。
最小阻力定律 — 金属受到外力作用发生塑性变形，金属晶粒有向各个不 同方向移动的可能时，总是沿着阻里最小的方向移动。
最小阻力定律应用很广泛，在设计冷镦模具时，怎样才能使金属流动阻力 减小和合理地控制金属的流动，这是设计人员必须考虑的问题。
试样裂纹的出现,是由于侧表面处附加拉应力作用的结果 。工具与试 样接触表面的摩擦力、散热条件、试样几何尺寸等因素，都会影响到附加 拉应力的大小。因此，用镦粗法测定塑性指标时，为使所得结果可进行比 较，必须制定相应的规程，说明试验条件。在冷镦生产中，常采用与工件 变形条件相近的试验规程，以测定材料对于冷镦工艺的适合性。
金属变形是由弹性变形和塑性变形所组成。 所谓塑性—是指在外力作用下发生永久变形而不损伤其整体性能。
许多零件在成型过程中要求材料有较好的塑性。在冷镦时零件有的 部位变形量很大，如材料的塑性不好将会发生开裂。 在工程中金属材料的塑性用伸长率δ和断面收缩率ψ两个指标来表示， 也就以此衡量材料的塑性。 δ和ψ的数值可由下公式表示：
镦粗试验在冷镦加工中常被采用。它是将试验材料制成圆 柱形试样，高度Ho一般为直径Do的1.5倍，然后在压力机或落 锤上进行镦粗，直至试样表面出现第一条肉眼可见的裂纹为止， 此时的压缩比ε即为塑性指标。
ε =(H0-H1)/H0×100% 式中 H0 —圆柱形试样原始高度；
H1 —试样压缩后在侧表面出现第一条肉眼可见的裂纹 时的试样高度；
一. 冷镦变形力的影响因素 冷镦变行力是根据镦锻金属的性质、变形度、 镦锻体形状、摩擦及其它一些因素决定的。所以在计算之前必须要了解上 述因素对变形力的影响。
1. 力学性能对变形力的影响 强度和硬度较高的材料发生变形时,所需要 的变形力比较大,变形力与材料的强度成正比。
2. 变形程度对变形力的影响 在塑性变
3. 冷镦常用金属材料及材料准备 常用的金属材料有黑色金属和有色金属两大类。
对冷镦用钢的要求: 力学性能的要求
化学成分的要求
金相组织的要求— 一般认为1~4级为粗晶粒，5~8为细晶粒。粗晶粒
材料的冷作硬化敏感性比细晶粒的要大，塑性比细晶粒的要差，适合 冷镦晶粒度以4、5、6级为宜。 材料表面质量的要求 — 钢材表面的缺陷 、表面脱碳。 尺寸精度要求