螺纹半环零件的加工工艺

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 ,所以两个半环

2、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t粗车外圆和内孔t切成两个半环t将两 个半环零件点焊在一起T调质处理T精车内孔T插对称 键T精车外螺纹T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

3、精加工及后续精加工后再拆开 ,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 ,但点焊接不牢固 ,所以三爪自定心卡盘胀

4、紧会造成点焊 开裂。另外 ,由于此零件为薄壁环 ,用三爪自定心卡盘 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 :

5、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

6、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6 顶丝1 胎具本体 2压板 3 垫块 4 工件 5压紧螺钉 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

7、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。(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。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