批量加工薄壁螺母最好使用专用夹具

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批量加工薄壁螺母最好使用专用夹具

  圆形薄壁螺母零件广泛应用于各种系列产品中,属于关键基础件之一,因此产量需求也较大,它的加工制造看似简单但其实也有很多点值得关注。

  如图1所示,由薄壁圆筒加工成圆形薄壁螺母,该螺母为M20×0.75-6H,壁厚为2mm,宽度为3mm。零件宽度小、壁厚薄,且加工成内螺纹,表面粗糙度为Rz1.6,外圆柱面与螺纹孔的同轴度要求控制在φ0.04mm以内。

  传统加工方式为车削。在普通车床上用机床的三爪卡盘夹持外圆部分,采用专用丝攻进行M20×0.75螺纹的加工(见图2)。每次加工时只能装夹1个零件,先用丝锥进行头攻加工,再进行二攻至图纸要求。加工过程需反复装夹刀具、进退刀,浪费大量的工作时间,增加了工人的劳动强度,经统计每加工一个零件耗时8min。由于该零件所使用的原材料为45优质碳素钢,在加工过程中刀具磨损快,容易产生积屑瘤,导致生产效率低、产品质量不稳定等。

  圆形薄壁螺母对外圆柱轴线的同轴度公差要求很严,壁厚薄,在加工过程中因同轴度误差夹持调整找正非常困难,虽然尝试了一些可加工方法,但加工出的精确度不易保证。为此,对于基准孔轴线的零件,设计了一套专用夹具,对圆形薄壁螺母进行加工,容易保证同轴度和产品质量的要求。

  经传统加工多个批次后,通过分析加工过程及装夹方法,对零件的加工方法进行优化与改进,设计了专用夹具工装,便于装夹与拆卸,提高加工效率。

  专用夹具如图3所示,由芯轴、定位套筒和压紧螺母组成。芯轴的外径与待加工螺纹的小径一致。定位套筒的外圆柱面加工一定长度的普通粗牙螺纹,内径与待加工螺母的外圆柱面直径一致,定位套筒内有一定位轴肩,轴肩内径应大于待加工螺纹的大径,便于攻丝。压紧螺母内表面的螺纹与定位套筒的外螺纹一致,压紧螺母同样设计一轴肩,要求同定位套筒。

  改进后将该零件由普通车床改为数控机床加工,加工前先将外圆柱面加工好的工件按图4a所示装入芯轴。再将芯轴和工件装入图4b所示的定位套筒内,并用压紧螺母将工件压紧,然后抽出芯轴。采用这种装夹方法可以快速地将工件装入夹具内,而且一次装夹过程完成六个工件的装夹与定位。

  工件装夹好后,由锁紧螺母装夹于数控机床上。如图5所示,用螺纹机夹刀片进行数控加工,因装夹时是以零件的外圆柱面为基准,螺纹孔与外圆柱面的同轴度能够达到较高的精度,同轴度可以控制在φ0.04mm以内,加工出的圆形薄壁螺母满足设计和使用要求。

  设计夹具的使用,由一次加工1个零件改成一次完成6个零件的装夹、定位和加工。在加工时由普通车床改用数控机床,由专业丝攻加工螺纹改用螺纹机夹刀片车削螺纹,有效降低了专业丝攻的消耗。通过生产统计,一把专业丝攻一般只能加工50-80个零件,而采用螺纹刀片加工,每片至少加工700个零件,节省了大量的刀具消耗费用。在生产时使用两套工装进行零件的装夹,一次加工6个零件的工时控制在1min以内,即每个零件的加工工时约10s,与传统加工耗时8min相比,效率大幅提高。

  使用新设计的专用夹具加工零件后,尺寸精度、位置精度和粗糙度等均能控制在设计要求的范围内。但在生产过程中,首先需要设计加工一套专用夹具,且专用夹具的加工精度要求较高,成本较大;如果加工零件数量较少,反而会增加成本;使用专用夹具加工同批次零件的外圆柱面尺寸一致性要求较高,需要在前道工序对零件外圆柱面加工加以控制才能发挥一次加工多个零件的优势。

  圆形薄壁螺母在加工过程中使用专用夹具配以数控机床加工,经多批次加工检验证明,改进后的加工方法,对大批量圆形薄壁类零件的加工具有良好的实用性。

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