螺紋轉(zhuǎn)換接頭的批量生產(chǎn)

邱偉杰

在現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的管道螺紋聯(lián)接中，英制G螺紋因其優(yōu)良的密封性而被廣泛采用，并逐漸形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，市場上也有大量不同型號的G螺紋聯(lián)接接頭產(chǎn)品銷售。隨著我國對外貿(mào)易的快速發(fā)展，越來越多的美國機(jī)械產(chǎn)品流向中國市場。由于美國機(jī)械產(chǎn)品都采用美制單位，與市場上流通的英制產(chǎn)品（特別是管接頭）沒有互換性，給維修帶來極大不便，導(dǎo)致產(chǎn)品維修成本高企。在市場需求的刺激下，各種規(guī)格的NPT與G螺紋的轉(zhuǎn)換接頭應(yīng)運(yùn)而生。

本文就是加工如圖1所示過渡接頭零件，提供給我們的坯料是六角棒料，有8.5通孔。考慮批量生產(chǎn)加工，設(shè)計一個簡單的專用夾具，以便在加工過程中最大程度地保證裝夾精度，提高生產(chǎn)效率。在加工時，分別由兩臺數(shù)控車床配合完成過渡

接頭的加工，其中一臺設(shè)備利用夾具體夾持毛坯料加工G1/4螺紋，另一臺設(shè)備利用夾具體夾持毛坯料加工NPT螺紋。

一、夾具的設(shè)計與加工

（一）夾具的設(shè)計

夾具圖樣如圖2所示。此夾具集夾具體、定位裝置于一體，同時利用三爪自定心卡盤及夾具的變形力進(jìn)行夾緊。在裝夾過程中，六方棒料可根據(jù)加工的需求伸出所需長度，自由地在夾具體中定位，實(shí)現(xiàn)了長棒料與短棒料都能進(jìn)行裝夾的功能。

（二）夾具的總裝

夾具可裝夾六方棒料外形，使零件在夾具中進(jìn)行定位，而夾具則必須依托三爪自定心卡盤在機(jī)床上進(jìn)行定位及夾緊。夾

（三）夾具的加工

首先在普通車床上面加工45#鋼材坯料45x22至40x20尺寸；再利用線切割電火花機(jī)床進(jìn)行中間型腔部分及開口部分的切割，然后利用銼刀手工修磨至型腔尺寸，最后進(jìn)行淬火熱處理，提高表面硬度。

螺紋轉(zhuǎn)換接頭的批量生產(chǎn)

二、NPT與G螺紋轉(zhuǎn)換接頭加工

加工零件圖如圖1所示。

（一）加工條件

加工材質(zhì)為銅，毛坯為17mm的六角棒料，中小批量生產(chǎn)。采用G-CNC6135數(shù)控車床兩臺，CZK980TA數(shù)控系統(tǒng)。

（二）圖樣分析

1.過渡接頭左端為美制NPT外螺紋，尺寸代號為1/4，且螺紋表面有1：16的錐度。查《公制、美制和英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)手冊》可得該螺紋的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：螺距P=1.411 mm；牙高h(yuǎn)=1.129 mm；外螺紋小端面小徑d1=10.996mm；螺紋牙尖削平高度為0.077mm（由于加工材料銅為軟材料，易產(chǎn)生擠壓變形，故實(shí)際加工中此值可酌情增大，此處選0.15mm）。

由于加工螺紋時，必須給定刀具一個升速距離，以保證螺紋有效長度內(nèi)牙型正確，故實(shí)際加工編程時走刀軌跡及相關(guān)數(shù)據(jù)需重新繪圖計算，如圖4所示。

2.此過渡接頭右端為一英制非密封圓柱內(nèi)螺紋，尺寸代號為1/4，查《公制、美制和英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)手冊》可得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：螺距P=1.337mm；牙高h(yuǎn)=0.856mm；大徑D=13.157mm；小徑D1=11.445mm；螺紋牙尖削平高度為h/6=0.127mm（此處選0.2mm）。

3.轉(zhuǎn)換接頭中心為一8.5mm的通孔，無尺寸精度及表面要求。

（三）加工路線的確定

事先用鋸床開料，把六角毛坯截斷至25mm左右，然后于數(shù)控車床上加工：

1.加工內(nèi)孔輪廓；

2.加工英制G內(nèi)圓柱螺紋；

3.調(diào)頭，加工外形輪廓；

4.加工NPT外螺紋。

（四）加工刀具的選用

1.刀具材質(zhì)

由于加工材料銅為軟材料，故需選用刀刃鋒利的高速鋼刀具（W18Cr4V），以減少在加工中產(chǎn)生的擠壓變形。

2.刀具類型

根據(jù)以上工藝分析，加工此過渡接頭需要的刀具有鉆頭、外圓車刀、外螺紋刀、鏜孔刀、內(nèi)螺紋刀等。各刀具規(guī)格參數(shù)如表1。

（五）切削參數(shù)的確定

1.轉(zhuǎn)速n

查《數(shù)控機(jī)床刀具及其應(yīng)用》工具書可得，切削銅材料的切削速度vc范圍為0.67～2.92m/s，換算得40.2～170.5m/min，考慮冷卻條件及刀具強(qiáng)度，外圓加工時選用50 m/min，內(nèi)孔加工時選用40 m/min，切斷加工時選用20m/min。

查閱工具書可得： n=1000×vcπ×d（公式1）

式中d為工件直徑。

由于外圓錐加工時，工件直徑是不斷變化的，所以此處選用平均直徑d—進(jìn)行計算（如圖4）：

d—=（19.63+11.96）/2=15.295mm，取d—=15mm為計算直徑值。

根據(jù)公式1：n=1000×503.14×15=1061r/min

實(shí)踐證明，高速鋼刀具粗加工時轉(zhuǎn)速可適當(dāng)提高，精加工時轉(zhuǎn)速可適當(dāng)降低，為了達(dá)到最佳切削效果，故外圓錐粗加工時選用n=1000r/min，精加工時選用n=700r/min。

同理，根據(jù)公式1可求出內(nèi)圓柱加工時的轉(zhuǎn)速：

D—=（11.445+8.5）/2=9.97mm，取D—=10mm為計算直徑值。

n=1000×403.14×10=1274r/min

故內(nèi)圓柱粗加工時選用n=1250r/min，精加工時選用n=800r/min。

內(nèi)、外螺紋加工時，為了達(dá)到較高的表面質(zhì)量，根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)速盡量降低，選n=250r/min。

2.進(jìn)給速度vf

查《數(shù)控機(jī)床刀具及其應(yīng)用》工具書可得，切削銅材料的最高進(jìn)給量可達(dá)f=0.18mm/r，取外圓錐加工選f=0.15mm/r，內(nèi)圓柱加工選f=0.1mm/r。

查閱工具書可得：vf=n×f（公式2）

外圓錐粗加工：vf=n×f=1000×0.15=150mm/min

外圓錐精加工：vf=n×f=700×0.15=105mm/min

內(nèi)圓柱粗加工：vf=n×f=1250×0.1=125mm/min

內(nèi)圓柱精加工：vf=n×f=800×0.1=80mm/min

綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入下表所示數(shù)控加工工藝卡片，以作為編制加工程序的主要依據(jù)。如表2、表3所示。

（六）編寫程序

編寫程序時要注意以下幾點(diǎn)：

1.由于NPT外螺紋沒有退刀槽，故在保證刀具不干涉零件臺階的情況下，盡可能增大螺紋的有效長度，此處選退刀距離為1.5mm。（如圖4所示）

2.在每個程序的結(jié)尾部分，調(diào)出裝在3號刀位的擋鐵，讓擋鐵自動定位至（X10，Z0.2）的位置，然后裝夾工件，以減少對刀操作時間。

3.在程序開始時，必須先自動切削零件端面，以去除定位時預(yù)留的0.2mm余量，同時保證零件端面的表面質(zhì)量。

4.程序結(jié)束指令用“M99”，使程序結(jié)束后自動返回程序頭，自動重新加工下一個零件，以減少輔助時間，提高工作效率。

（七）加工

加工前，注意對刀的精確度；加工中途，注意切削參數(shù)的動態(tài)調(diào)整及冷卻狀態(tài)；加工一定數(shù)量零件后，中途必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)某闃訖z測螺紋配合精度，如果由于刀尖磨損等原因造成配合精度有所誤差，可把測量得出的誤差值補(bǔ)償?shù)较鄬?yīng)螺紋刀具的刀補(bǔ)號里面，然后再次運(yùn)行加工程序即可。

實(shí)踐證明，按照以上工藝分析所加工出來的過渡接頭，完全能夠滿足配合精度要求，并且采用這一夾具定位裝夾以后，保證了零件的裝夾精度，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。這里只是闡述了諸多轉(zhuǎn)換接頭中的一種規(guī)格，在實(shí)際中，還有很多種規(guī)格的轉(zhuǎn)換接頭，例如圖5所示，利用上述方法進(jìn)行裝夾、編程、加工，效果同樣很好，產(chǎn)品完全滿足使用性能。

責(zé)任編輯陳春陽