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精密成形工程第15卷第12期
182JOURNALOFNETSHAPEFORMINGENGINEERING2023年12月
汽车轻量化连接用自流钻螺钉挤压成形工艺研究
11233*
施天寅，石小岗，潘黎，曹民业，胡成亮
（1.泛亚汽车技术中心有限公司，上海200120；2.内德史罗夫紧固件（昆山）有限公司，
江苏昆山215300；3.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200030）
摘要：目的针对自流钻螺钉现有工艺生产效率低、易产生晶粒粗大等问题，提出了一种新的多工步冷挤压
成形工艺——利用模腔控制螺钉尾部形状，并验证了该工艺的可行性。方法利用有限元软件DEFORM-3D
对提出的3种不同冷挤压方案成形过程中的金属流动规律、材料填充情况、成形力进行了数值模拟，讨论
了方案一和方案二中锻造缺陷产生的原因，最后根据方案三的模拟结果设计了相应模具并进行了试验验证。
结果根据方案三成形出的自流钻螺钉充填饱满，第一道工序是将圆棒坯料一端直接挤压成螺钉特定的尾部
形状，该工序所需成形力为42.4kN。第二道工序是将螺钉头部镦粗，该工序所需成形力为58.2kN。第三道
工序是终锻成形，该工序所需成形力为287.4kN。结论通过有限元模拟，确定了自流钻螺钉三工步冷挤压
成形工艺，提出了能够避免折叠产生的预制坯形状和模具结构，实现了自流钻螺钉尾部的可控成形。通过
试验验证，形成了稳定的成形工艺窗口和可靠性较高的模具结构，实现了该产品的批量生产。
关键词：自流钻螺钉；多工步冷挤压成形；成形力；数值模拟；工艺试验
DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.12.021
中图分类号：TG376.3文献标识码：A文章编号：1674-6457(2023)012-0182-07
ColdExtrusionFormingTechnologyofFlowDrillScrewsfor
LightweightConnectionofAutomobiles
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SHITian-yin,SHIXiao-gang,PANLi,CAOMin-ye,HUCheng-liang
(1.PanAsiaTechnicalAutomotiveCenterCo.,Ltd.,Shanghai200120,China;2.NedschroefFasteners(Kunshan)
Co.,Ltd.,JiangsuKunshan215300,China;3.SchoolofMaterialScienceandEngineering,
ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China)
ABSTRACT:
istingproductionprocessofflowdrillscrewsandverifythefeasibilityofthisprocess.Thefiniteelementsoftware
收稿日期：2023-07-10
Received：2023-07-10
引文格式：施天寅,石小岗,潘黎,等.汽车轻量化连接用自流钻螺钉挤压成形工艺研究[J].精密成形工程,2023,15(12):
182-188.
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