貴州航天精工制造有限公司（遵義 563006) 王世敏

該零件的外形如圖1所示，所用材料為30CrMnSiA，主要結(jié)構(gòu)有圓盤、圓柱、溝槽、缺口和盲孔內(nèi)螺紋，螺紋鎖緊力矩收口，熱處理要求33～38HRC，表面處理鍍鎘。零件兩端圓盤直徑11.5mm，中間圓柱直徑6.2mm，零件總高8mm。加工工藝流程如下:數(shù)控車車外形→銑扁→攻螺紋→沖缺口→收口→熱處理，硬度33～38HRC→表面鍍鎘。

圖1 零件外形

1.加工難點(diǎn)

(1)提高銑扁工序的生產(chǎn)效率。要求銑扁工序每人每班完成1000件，而用普通的銑加工方法只能完成200件左右。

(2)由于盲孔圓螺母的螺紋為盲孔內(nèi)螺紋，其螺紋精度要求較高，攻螺紋時(shí)，絲錐易拆斷;其次是攻螺紋后，螺紋通止不合格。

(3)提高缺口制作工序的生產(chǎn)效率。要求缺口制作工序每人每班完成1100件，而用普通的銑加工方法只能完成220件左右。

2.提高銑扁工序的生產(chǎn)效率

開始生產(chǎn)時(shí)，是用平口鉗裝夾零件，用立銑床銑削，先裝夾工件銑好一面后，再翻轉(zhuǎn)銑另一面，該方法裝夾慢、精度差、效率低;該方法銑削工件，每人每班只能完成200件左右，不能滿足生產(chǎn)要求。銑扁圖如圖2所示。

由于產(chǎn)品批量大，必須設(shè)計(jì)專用的銑扁工裝。在工裝設(shè)計(jì)中考慮用兩片圓盤片銑刀一次銑削完成銑扁工序，減少銑削時(shí)間和裝夾時(shí)間;采用導(dǎo)軌的滑動(dòng)方式，推拉式進(jìn)退刀，實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給、回退，減少銑削空行程時(shí)間;用自動(dòng)定心的、兩哈弧夾頭式的裝夾方式，使工件裝夾方便可靠，定位準(zhǔn)確，保證零件尺寸精度和快速裝卸零件。

圖2

專用銑扁機(jī)床及工裝示意圖如圖3所示，工作原理:推動(dòng)搖柄1，通過連桿推動(dòng)刀架3，刀架3在滑板7上滑動(dòng)，帶動(dòng)銑扁專用工裝4向前移動(dòng)，專用工裝移動(dòng)到一定位置，圓盤銑刀片8開始銑削工件，專用工裝移動(dòng)到限位擋塊時(shí)銑削完成;反向推動(dòng)搖柄1，銑扁專用工裝4與刀架3，在滑板7上滑回，到卸料擋塊2時(shí)，工件自動(dòng)卸下。

圖3 專用銑扁機(jī)床及工裝示意圖

銑扁專用工裝設(shè)計(jì)如圖4所示，工作原理:工件裝入定位套3，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄6，通過壓緊螺栓4夾緊工件，銑工步完成后，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄6，卸料擋塊推動(dòng)頂桿1，頂出工件，彈簧7使頂桿1復(fù)位，即可進(jìn)行下一工件的銑削;螺塞2調(diào)整工件的定位位置。

圖4 銑扁專用工裝示意圖

該專用工裝在實(shí)際使用中效果良好，能保證尺寸精度和形位誤差要求，能滿足批量生產(chǎn)要求。

3.盲孔攻螺紋

解決了螺紋絲錐易拆斷和螺紋質(zhì)量問題。攻螺紋工序的工序內(nèi)容是攻制盲孔內(nèi)螺紋，其要求如圖5所示。

圖5 攻內(nèi)螺紋工序

由于盲孔圓螺母的螺紋為盲孔內(nèi)螺紋，其螺紋精度要求較高，攻螺紋時(shí)，螺紋絲錐易拆斷;其次是攻螺紋后，螺紋不合格，通常是螺紋止不合格。

采取措施是:選用氣動(dòng)攻螺紋機(jī)，通過調(diào)整氣壓，使攻螺紋阻力到達(dá)其氣壓值時(shí)，絲錐停止攻螺紋，起到保護(hù)絲錐不被折斷的作用，回退絲錐后，清除切屑，重新攻螺紋。因螺紋收尾小于2.1mm，必須兩次攻螺紋，第一次用帶有導(dǎo)向的絲錐進(jìn)行攻螺紋，第二次攻螺紋時(shí)，要磨除絲錐導(dǎo)向的大部分，導(dǎo)向段保留1～2牙，使螺紋有效深度達(dá)到要求。針對(duì)螺紋孔的通止不合格，我們選用高質(zhì)量的進(jìn)口螺旋槽絲錐，該絲錐的螺旋槽使排屑更容易，攻螺紋后效果良好。

絲錐扭矩承受能力的計(jì)算:因?yàn)棣觤ax=Tmax/Wp≤ ［τ］，所以Tmax≤Wp［τ］，其中Wp為抗扭截面系數(shù)，Wp=0.2D3，D為 M4絲錐最小處直徑，Wp=0.2×33=5.4mm3， ［τ］為許用切應(yīng)力，查資料［τ］ =1078N/mm2，Tmax=5.4mm3× 1078N/mm2=5.8N·m。

經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)攻螺紋機(jī)的外接最大氣壓調(diào)整為0.4MPa時(shí)，能滿足使用要求，即在該氣壓下工作，能保護(hù)攻螺紋絲錐不被折斷，又能正常攻內(nèi)螺紋。

4.提高缺口制作工序的生產(chǎn)效率

開始生產(chǎn)時(shí)，是用平口鉗裝夾零件，用立銑床銑削，提高缺口制作工序的生產(chǎn)效率;要求缺口制作工序每人每班完成1100件;而用普通的銑加工方法只能完成220件。

缺口制作的工序要求如圖6所示。

圖6 缺口工序

缺口制作，該零件在開始生產(chǎn)時(shí)，采用銑削加工，先裝夾工件銑好一面后，再翻轉(zhuǎn)銑另一面，該方法裝夾慢、精度差、效率低;用該方法銑削工件，每人每班只能完成220件左右，不能滿足生產(chǎn)要求。因批量較大，其缺口的制作必須采用沖模完成，因零件的結(jié)構(gòu)限制，圓柱φ6.2mm與缺口間距7mm相差太少，使其模具設(shè)計(jì)較為困難。

采用凸模在下、凹模在上的方式，其沖裁廢料通過打桿打出。其模具結(jié)構(gòu)如圖7所示。

沖裁過程:把工件放入定位件，模具下行，凸模與凹模對(duì)工件進(jìn)行沖裁，當(dāng)模具到達(dá)下死點(diǎn)后開始上行，工件通過卸料橡膠、卸料板與凸模分離，凹模中的廢料通過打桿、打塊、二級(jí)打桿打出，完成一次沖裁。該模具在使用中效果良好，能保證尺寸精度和形位誤差要求，能滿足批量生產(chǎn)要求。

圖7 沖缺模示意圖

壓力中心和沖裁力的計(jì)算:因零件是對(duì)稱件，其壓力中心就是零件的幾何中心。沖裁力

式中，Kp為安全系數(shù)，取Kp=1.3;t為材料厚度，t=1.5mm;L為沖裁周邊總長，通過計(jì)算 L=11.16mm;τ為抗剪強(qiáng)度，材料為30CrMnSiA，查資料得τ=440～600MPa，取τ=600MPa。經(jīng)計(jì)算

加工速度的估算:裝入工件用時(shí)6s/件，沖裁時(shí)間4s/件，取料時(shí)間6s/件，共計(jì)16s，每班8h，工作時(shí)間7h，沖制數(shù)量=(7×60×60)/16=1575件，能夠滿足每人每班完成1100件的要求。

5.結(jié)語

盲孔圓螺母的工藝設(shè)計(jì)和改進(jìn)，提高了生產(chǎn)效率，滿足產(chǎn)品的尺寸、外觀、性能要求，工藝改進(jìn)安排合理，各工序能滿足批量生產(chǎn)的要求。