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1、螺纹半环零件的加工工艺烟台首钢东星精密机械厂(山东264006)陈明义1·概述螺纹半环零件是机械备件行业中,时常用到的精密备件 ,此类零件加工工艺有它的独特性,加工工艺路线构思有一定难度,研究探讨有一定普遍意义。结合我公司近期开发的螺纹半环零件为例作一说明,该零件结构如图 1 所示。图 1螺纹半环零件两个螺纹半环件合上后形成的内孔直径为180H7,螺纹为同一条螺纹线。两个对称键槽尺寸为12H7, 对称度要求为0· 05mm,长度尺寸195H7, 精度要求较高。零件材料为40Cr,热处理方式为调质处理。生产类型为小批量。加工难点 :(1) 由于两半环是一条螺纹线 ,所以两个半
2、环零件必须合成一体进行加工。(2) 两个半环合上后形成的孔180H7 的尺寸加工完成后 ,再切开 ,由于会有切口存在,合上后直径180H7 的尺寸无法保证。(3) 两个半环件对称键槽尺寸 12H7 对称度有较高要求 ,对称键槽的长度要求为 195H7, 所以加工时必须以直径 180H7 的孔作定位基准 ,才能够保证加工精度。针对以上难点 ,现介绍工艺方案如下:毛坯锻造粗车外圆和内孔切成两个半环将两个半环零件点焊在一起调质处理精车内孔插对称键精车外螺纹拆开两个半环件。以上工艺方案构思巧妙处在于:粗车完成后即切成两个半环零件,再用点焊把两个半环件连接上 ,完成180H7 尺寸精加工及后续精加工后再
3、拆开 ,这样 ,消除了切口带来的尺寸影响,可以保证两个半环零件合上后,内径尺寸符合180H7 的要求。外圆螺纹又能保证是一个完整的螺纹。根据工件的特性,上述工艺方案中,插对称键槽成为工件合格与否的关键。加工两个半环零件的对称键键槽,只有以精车后的180H7 内孔定位 ,才能保证长度195H7 和对称度的要求。如何装夹点焊在一起的两个半环零件,以常规加工方法 ,用三爪自定心卡盘装夹,有以下几点问题容易发生:(1) 以三爪自定心卡盘胀紧 ,由于为了拆解需要 ,两个半环零件不能采用满焊接,只能采用点焊接方式,1但点焊接不牢固,所以三爪自定心卡盘胀紧会造成点焊开裂。另外 ,由于此零件为薄壁环,用三爪自
4、定心卡盘胀夹 ,易造成180H7 表面夹伤及变形。即内径180H7 尺寸变化 ,将导致工件报废。加工出来的键槽也将和180H7 产生较大误差 ,故此 ,此方案不成立,不能采用。(2) 以三爪自定心卡盘夹外圆 ,由于是粗车加工 ,不能作加工基准。即使先精加工成螺纹,再以螺纹定位,同样和胀夹存在类似的问题,一是容易夹伤工件,二是易造成装夹变形。另外,定位基准的变化,产生了定位误差的增加。此方案也不能采用。所以常规的三爪自定心卡盘不能使用。2·胎具设计基于以上原因 ,设计专用夹紧胎具成为必要。现把设计方案介绍如下 :根据夹具设计的六点定位原理,综合分析此零件的特点 ,工件采用一平面加一短圆
5、柱定位方式,采用轴向51 机械工人冷加工 2005 年第 2 期夹紧 ,对防止工件夹紧变形最为有利。一平面限制了X 、 Y 轴两个旋转自由度 ,限制了 Z 轴移动自由度。短圆柱限制了 X 、Y 轴两个移动自由度,Z 轴旋转自由度没有控制 ,根据该零件的加工需要 ,Z 轴旋转自由度对工件定位没有影响 ,属不完全定位 ,这在夹具设计中是合理的。结合插床的特点以及工件批量,我设计了专用夹具 ,将夹具安装在插床的回转圆盘的圆心上,利用圆盘进行分度,即可实现半圆环缝与键槽90°的位置关系 ,又可实现键槽间180°旋转 ,具体设计如下(胎具见图 2):图 2插对称键槽胎具1·
6、胎具本体 2·压板 3·垫块 4·工件 5·压紧螺钉 6·顶丝胎具由四种件构成 ,胎具本体、螺钉、压板、顶丝。胎具本体尺寸180mm 和半环零件尺寸180mm 精密配合 ,采用180H7/g6 间隙配合 ,螺钉和压板用于轴向压紧半环零件,四个顶丝用于径向顶紧半环零件,起辅助夹紧作用,防止工件在加工中移动和变形。(1) 该胎具方案实现了以精加工后的螺纹半环内孔直径180H7 和平面定位 ,通过压板夹紧和调整顶紧螺钉,可以实现半环零件的准确定位及夹紧。(2) 由于胎具 180mm 尺寸和两个半环零件内孔180mm 尺寸精密配合,配合精度选择较高,保
7、证零件精度的可靠 ,采用轴向夹紧,有效地防止了工件的装夹变形。四个顶丝的辅助使用,有效地预防了工件在加工过程中开裂和变形,解决了变形影响问题。2(3) 零件装夹在胎具上 ,以两个半环零件的点焊焊缝找正 ,旋转胎具90°和 180°用成形插刀插对称键,就可保证产品尺寸精度要求,两个对称键槽的对称度和长度尺寸加工显得很方便。(4) 对称键槽加工后 ,可以再以直径180mmH7内孔定位 ,加工外螺纹 ,然后 ,拆解点焊 ,完成加工。我公司实施以上方案,经过几个月批量生产实践,证明它不仅使用方便,夹紧可靠 ,生产效率高 ,而且结构简单 ,加工容易 ,造价低廉 ,完全能够满足螺纹半环零件尺寸精度的加工要求。将此螺纹半环零件加工工艺方案及胎具设计构思推荐给同行的目的在于,对于遇到类似的半环零件批量加工时 ,起到借鉴作用。收稿日期机械工人为制造业创造价值工艺 Technique34