螺紋零件制造方法與加工工藝設計
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摘要:非標準螺紋零件是現(xiàn)代化生產(chǎn)中經(jīng)常需要加工的零件，對于不同種類的非標準螺紋零件，往往需要生產(chǎn)制造人員尋求巧妙地方法進行加工方案設計，以滿足零件加工需要和成本最小化控制。從非標準零件的特點出發(fā)，介紹了三種典型非標準螺紋零件的制造思路和加工工藝方案，希望能為非標準螺紋零件的生產(chǎn)提供新思路。
關鍵詞:非標準螺紋零件;制造方法;加工工藝
引言
螺紋零件是機械生產(chǎn)和裝配過程中的常用零件，其主要作用是起固定和連接作用，螺紋零件在機床、汽車、農(nóng)機、工程機械等各個行業(yè)的機械裝備中應用十分廣泛。通常情況下，我們對于常規(guī)的軸類零件、內(nèi)螺紋零件等都會采用標準螺紋的形式，這種零件在數(shù)控車床上利用固有的程序便可實現(xiàn)快速加工。在復雜的機械設計和特殊的要求下，也會不可避免設計和加工非標準零件，例如軍工產(chǎn)品、航空航天產(chǎn)品、航海設備和某些定制設備均需要使用特制的螺紋零件，因此，研究特殊螺紋零件的加工工藝和批量生產(chǎn)技術具有現(xiàn)實意義。
1非標準零件的特點
非標準零件是相對于標準零件而言的，標準零件主要是指在結構、尺寸、技術要求等方面具有統(tǒng)一的標準要求，其特點是通用性良好，標準零件采用規(guī)范的加工后具有良好的通用性，例如標準螺紋、標準鍵、軸承等，標準零件在緊固、連結、傳動、密封等機械功能設計上應用十分廣泛。非標準零件是在某些特殊要求的條件下生產(chǎn)的，有別于標準零件要求或無法采用標準技術生產(chǎn)的零部件，這類零件由于種類繁多、應用量相對較少，因此沒有相關的標準參數(shù)規(guī)定。以螺紋類非標準零件為例，其主要用于客戶圖紙制造、非圓柱螺紋加工、三螺旋及以上螺紋加工等領域，非標準零件往往不存在統(tǒng)一的公差、光潔度等要求，需要在設計過程進行約束，通常情況下制造成本遠高于標準零件。
2典型非標準螺紋零件的加工方法
2.1非圓柱表面螺紋加工
如圖1所示，為典型倒圓臺形的表面螺紋零件，此外還有很多其他的變徑螺紋件，類似這種零件的加工應按照以下步驟實施。(1)合理選擇加工設備，對于非標準圓柱表面的螺紋加工，通常不能通過簡單地數(shù)控車床或數(shù)控銑床來完成，對于機床需要具有一定的先進性要求，一般需要三軸聯(lián)動以上的數(shù)控機床進行加工。(2)三維分析非標準螺紋的加工表面特點，將機械設計的螺紋零件導入數(shù)控設備，將其加工表面進行提取，并自動賦予螺紋走刀路徑，對于在成品零件上加工螺紋的需求，最好能夠利用反求技術獲得零件三維模型，在精確的輪廓形狀下確定加工路徑。在三維分析與設計過程中，針對螺紋牙形特點和螺距要求對走刀過程進行優(yōu)化和調(diào)整。對于邊境過程尺寸或角度出現(xiàn)突變的位置，要確定加工的合理性，必要時手動編程控制路徑轉折點位置的螺紋狀態(tài)。(3)利用仿真加工來驗證程序編制的合理性，并再次驗證關鍵位置加工狀態(tài)。(4)根據(jù)螺紋牙形要求設計并制作加工用刀具，簡單牙形通常設計一套主加工專用刀具，配套一套專用輔助加工刀具，并合理選擇磨削、拋光等刀具。(5)非典型螺紋零件的制造最好先進行試制，對于貴重金屬材料的零件，為節(jié)約成本，應選擇尼龍等材料代替試制。試制完成后，要詳細測量螺紋參數(shù)是否符合生產(chǎn)要求，對于有配套零件的情況，要在試安裝無問題后再進行批量化的制造。(6)非圓柱表面螺紋加工工藝可參考以下步驟進行:①首先科學裝夾毛坯工件，多采用一夾一頂?shù)男问?，裝夾完成后主軸旋轉;②利用主加工刀具車削螺紋主體，刀具自動移動至起始安全位置并隨后空走一段工藝錐螺紋，主體加工可分3～4次逐步完成，直至車削量達到要求為止;③換輔助刀，再空走一段工藝錐螺紋，然后一次性進行深加工;④若有其他去毛表、拋光等要求，需再次更換刀具，進行相應加工;⑤加工完成后主軸停止。在上述制造步驟中，空走工藝螺紋的步驟具有必要性，制造過程不應舍棄。若需要大批量生產(chǎn)這一類的非標準螺紋件，由于螺紋材料通常具有較高的硬度和強度，因此需利用主控技術批量制造標準化刀具，以供長期生產(chǎn)使用。螺紋零件的加工過程必須要重視檢查刀具狀態(tài)，避免出現(xiàn)刀具磨損影響加工質量的問題。
2.2多線程螺紋零件加工
相對于非圓柱表面螺紋加工，多線程的螺紋零件加工在實際生產(chǎn)過程中更為常見，其中以3線螺紋制造較為典型，而利用常規(guī)的數(shù)控車床加工3線螺紋具有一定的難度，這主要是因為3線的螺紋加工需要加工專用的掛輪進行配合，而這種加工方式會在一定程度上提高生產(chǎn)制造的成本。因此，為優(yōu)化多線程螺紋零件的制造過程，可以考慮從以下工藝思路出發(fā)進行優(yōu)化制造。針對標準螺紋的螺距特點，其螺距可通過機械手冊查出，可知標準螺距是按分段等差數(shù)列的規(guī)律排列的，若在加工的過程中不希望重新制造掛輪，則需要通過計算獲得合理的導程變換方案，此計算應根據(jù)2線程的導程為基礎進行計算，也可根據(jù)其他直接加工的多線程進行計算，并結合數(shù)控機床實際的已有掛輪變換特點進行考慮。以2線程為例，利用2線程螺紋制造導輪來加工3線程螺紋，應使其導程值為2線程的3/4倍，將此值設置準確，即可通過利用已有導輪完成對奇數(shù)項線程的螺紋零件的制造，并有效節(jié)約生產(chǎn)成本和時間。
2.3變螺距螺紋零件的加工
變螺距螺紋零件在食品、運輸?shù)刃袠I(yè)應用較為廣泛，多用于調(diào)整物料運輸速度或產(chǎn)生逐步擠壓力等情況，如圖2所示，為食品擠壓螺旋結構。該結構中采用了變螺距的螺紋結構，需要一定的加工技巧才能實現(xiàn)快速制造。變螺距螺紋的制造需要在主軸轉動的過程中，刀具按照數(shù)控機床的功能實施勻加速或勻減速運動，這對于現(xiàn)代化的數(shù)控車床只需要編寫好合適的程序即可實現(xiàn)，只是在實際的生產(chǎn)過程中，由于加工車削量的逐步加大，為避免出現(xiàn)刀具磨損過快和刀具損壞問題，必須合理設計車削量并采取分層車削方法進行加工。此外，對于等槽寬變螺距螺紋加工可按照等螺距螺紋先進行加工，再利用數(shù)控機床使刀具向后移動槽寬距離進行反復加工，也可制造出符合要求的變螺距螺紋零件。
3結語
本文針對生產(chǎn)中常見的三種非標螺紋零件的加工方法和可行工藝進行了分析，提供了非標零件制造的常用思路，有利于典型非標螺紋件加工問題的解決。在機械制造過程中，同一類零件的制造會因為結構要求和細節(jié)的不同使生產(chǎn)制造方式存在較大的差異，螺紋類零件作為生產(chǎn)過程中常見的零件，在實際應用中的種類繁雜，尤其是非標類的螺紋零件，在不同的設計中會根據(jù)功能和尺寸等要求存在典型的差異性特點，對制造工藝的設計和制造過程的實施加大了難度。要進一步提高非標類螺紋零件的加工質量，就要求加工人員根據(jù)設計要求積極開闊思路，設計巧妙而又可行的加工工藝，確保非標類螺紋零件的加工質量。同時，針對非標螺紋件的設計，也必須充分考慮加工過程的簡便性和可行性，加強設計與制造程序之間的交流溝通，進一步提高非標螺紋件的設計科學性和制造可行性。
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作者：李京遠 單位：遼寧職業(yè)學院