盲孔圓螺母的工藝設計

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，主要結構有圓盤、圓柱、溝槽、缺口和盲孔內螺紋，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

(1)提高銑扁工序的生產效率。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螺紋，其螺紋精度要求較高，攻螺紋時，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效率

開始生產時，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，不能滿足生產要求。銑扁圖如圖2所示。

由于產品批量大，必須設計專用的銑扁工裝。在工裝設計中考慮用兩片圓盤片銑刀一次銑削完成銑扁工序，減少銑削時間和裝夾時間;采用導軌的滑動方式，推拉式進退刀，實現快速進給、回退，減少銑削空行程時間;用自動定心的、兩哈弧夾頭式的裝夾方式，使工件裝夾方便可靠，定位準確，保證零件尺寸精度和快速裝卸零件。

圖2

專用銑扁機床及工裝示意圖如圖3所示，工作原理:推動搖柄1，通過連桿推動刀架3，刀架3在滑板7上滑動，帶動銑扁專用工裝4向前移動，專用工裝移動到一定位置，圓盤銑刀片8開始銑削工件，專用工裝移動到限位擋塊時銑削完成;反向推動搖柄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，工件自動卸下。

圖3 專用銑扁機床及工裝示意圖

銑扁專用工裝設計如圖4所示，工作原理:工件裝入定位套3，順時針旋轉手柄6，通過壓緊螺栓4夾緊工件，銑工步完成后，逆時針旋轉手柄6，卸料擋塊推動頂桿1，頂出工件，彈簧7使頂桿1復位，即可進行下一工件的銑削;螺塞2調整工件的定位位置。

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，能滿足批量生產要求。

3.盲孔攻螺紋

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

圖5 攻內螺紋工序

由于盲孔圓螺母的螺紋為盲孔內螺紋，其螺紋精度要求較高，攻螺紋時，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:選用氣動攻螺紋機，通過調整氣壓，使攻螺紋阻力到達其氣壓值時，絲錐停止攻螺紋，起到保護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，第一次用帶有導向的絲錐進行攻螺紋，第二次攻螺紋時，要磨除絲錐導向的大部分，導向段保留1～2牙，使螺紋有效深度達到要求。針對螺紋孔的通止不合格，我們選用高質量的進口螺旋槽絲錐，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算:因為τmax=Tmax/Wp≤ ［τ］，所以Tmax≤Wp［τ］，其中Wp為抗扭截面系數，Wp=0.2D3，D為 M4絲錐最小處直徑，Wp=0.2×33=5.4mm3， ［τ］為許用切應力，查資料［τ］ =1078N/mm2，Tmax=5.4mm3× 1078N/mm2=5.8N·m。

經試驗，當攻螺紋機的外接最大氣壓調整為0.4MPa時，能滿足使用要求，即在該氣壓下工作，能保護攻螺紋絲錐不被折斷，又能正常攻內螺紋。

4.提高缺口制作工序的生產效率

開始生產時，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，該零件在開始生產時，采用銑削加工，先裝夾工件銑好一面后，再翻轉銑另一面，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，因零件的結構限制，圓柱φ6.2mm與缺口間距7mm相差太少，使其模具設計較為困難。

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

沖裁過程:把工件放入定位件，模具下行，凸模與凹模對工件進行沖裁，當模具到達下死點后開始上行，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，能滿足批量生產要求。

圖7 沖缺模示意圖

壓力中心和沖裁力的計算:因零件是對稱件，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，取Kp=1.3;t為材料厚度，t=1.5mm;L為沖裁周邊總長，通過計算 L=11.16mm;τ為抗剪強度，材料為30CrMnSiA，查資料得τ=440～600MPa，取τ=600MPa。經計算

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

5.結語

盲孔圓螺母的工藝設計和改進，提高了生產效率，滿足產品的尺寸、外觀、性能要求，工藝改進安排合理，各工序能滿足批量生產的要求。