罐體脹形模芯軸推桿加工技術研究

2023-02-10 05:58:12徐成武馬寶順

模具工業 2023年1期

徐成武，馬寶順

（盤起工業（大連）有限公司，遼寧大連 116600）

0 引言

罐體脹形模主要用于生產盛放奶粉、蛋白粉等食品的鐵質罐體，如圖1所示，通過型芯徑向膨脹運動使產品成形，由芯軸推桿的軸向運動實現型芯的徑向運動。芯軸推桿的結構和加工精度關系產品質量，其直接影響型芯成形產品的內腔形狀及精度，同時也會影響芯軸的使用壽命，因此芯軸推桿的加工方法、加工精度及工裝夾具的制造對產品質量起著至關重要的作用。

圖1 脹形模成形的罐體

芯軸推桿一般使用車銑復合機床加工，由于推桿是錐面，刀具加工產生的刀紋不與軸線同向，加工過程中流暢性不好，且加工錐面的中心線對稱度滿足不了使用要求，刀具磨損需要頻繁更換，容易產生誤差。

1 工藝分析

1.1 芯軸推桿分析

芯軸推桿結構如圖2所示，材料為Cr12MoV，熱處理硬度為58～62 HRC，錐角為18×9.97°，對稱度要求0.01 mm以內，大端尺寸為，大端直段長度是（1.5±0.02）mm，表面粗糙度要求Ra0.8 μm。芯軸推桿的軸向運動使型芯產生徑向運動，型芯的內錐面與芯軸推桿的外錐面滑動產生推力使型芯沿徑向移動，推桿沿軸向移動，推桿錐面的紋路和表面粗糙度影響型芯的運動靈敏度和磨損壽命。推桿的錐面對稱度影響脹形罐體的圓度和封閉效果。

圖2 芯軸推桿

1.2 芯軸推桿加工難點分析

芯軸推桿的錐度面角度要求18×（9.97°±0.03°1.8′）等分，對稱度要求0.01 mm以內，在機械加工中一般采用加工中心或磨床加工。加工中心加工時由于錐面刀具加工產生的刀紋不與軸線同向，芯軸推桿使用流暢性不好，而且錐面對中心線的對稱度滿足不了要求，刀具磨損需要頻繁更換容易產生誤差，加工效率降低，芯軸推桿質量下降。磨床加工定位基準不統一，需要以外圓錐體為基準加工錐面，加工時分度與對稱度也不精確，達不到對稱度及18等分的要求。

1.3 解決方法

根據芯軸推桿的外形及精度要求，設計一種專用分度研磨器用于加工芯軸推桿的錐度面，保證其裝夾定位精度、輪廓精度和加工精度。以芯軸推桿的兩端孔為基準在研磨器裝夾定位，與外圓磨床加工時的裝夾定位保持一致，通過分度盤進行18等分的分度加工。此方法及研磨器裝夾簡單方便快捷，提高了生產效率。

2 專用分度研磨器的設計

2.1 專用分度研磨器結構

專用分度研磨器結構如圖3所示，包括底座定位組、可動定位組與分度組三部分。可動定位組安裝在底座定位組的右側，根據推桿長度在裝夾時進行位置調整，分度組安裝在底座定位組的左側，對推桿進行分度。

圖3 專用分度研磨器結構

專用分度研磨器是通過兩頂尖對芯軸推桿進行軸向定位，芯軸推桿的左端面頂尖孔及錐體右端孔作為定位孔，粗、精加工都是以其為基準，保證基準統一。分度盤是根據推桿分度要求而特制，分度盤安裝在芯軸推桿的基準部位上進行分度加工錐面，能較好保證芯軸推桿的精度與公差要求。專用分度研磨器在平面磨床上使用，降低了制造成本，提高了加工質量和效率。

2.1.1 底座定位組

底座定位組包括主板底座1、定位座2與左頂尖3。定位座2安裝在主板底座1的左端，通過螺釘及銷釘定位緊固，左頂尖3安裝在定位座2的頂尖固定孔內。

2.1.2 可動定位組

可動定位組包括右頂尖5、頂尖滑塊6、調整塊7、滑塊板8、換位銷9、可動定位座10和T形鍵11。滑塊板8安裝在頂尖滑塊6的下方，調整塊7安裝在可動定位座10的右側，頂尖滑塊6安裝在可動定位座10上方，T形鍵11安裝可動定位座10的下方，換位銷9安裝在右端可動定位座的移動定位孔內，起到移位后的定位作用.

2.1.3 分度組

分度組包括分度盤4、分度定位銷座12、銷釘13、分度銷14、分度銷內彈簧15和分度銷帽16。分度銷內彈簧15安裝在分度銷內部，作用是在產品加工中分度時分度銷有彈性收縮，起到自動鎖緊作用。分度銷安裝在分度定位銷座12上的銷定位孔內，在孔內作伸縮運動對分度盤進行鎖緊定位。分度盤安裝在芯軸推桿的基準定位部，起到連接芯軸推桿的作用，分度時帶動芯軸推桿進行分度。

3 推桿加工方法

3.1 錐面大端加工

錐面大端加工如圖4所示，加工18等分平面大端的尺寸100.6 mm，專用分度研磨器放到機床工作臺上，研磨器底座平行于機床工作臺的縱向軌道即X軸方向。將專用分度盤安裝到芯軸推桿的φ40 mm準桿上找正鎖緊，再將芯軸推桿安裝到專用分度研磨器上，通過專用分度盤旋轉分度，對各平面進行粗加工、半精加工和精加工，一般粗加工給半精加工留余量0.05～0.08 mm，半精加工給精加工留余量0.005～0.01 mm。粗磨用80粒度的CBN砂輪，半精磨用230粒度的CBN砂輪，精磨用800粒度的CBN砂輪。

圖4 加工錐面大端

3.2 錐面角度與大端直段加工

錐面角度9.97°及大端直段1.5 mm加工如圖5所示，將正弦磁臺按錐面角度9.97°調整后安裝到機床工作臺上，再將專用分度研磨器放到正弦磁臺上。正弦磁臺和專用分度研磨器都要平行于機床工作臺即X軸方向。加工前首先檢驗磁臺角度是否正確，先任意選擇2個對稱面進行粗磨再半精磨加工并留余量0.1 mm，同時計算直段1.5 mm的余量是0.1∕sin9.97°；然后進行3次圓檢測錐面角度9.97°是否在公差內及大端直段的余量是否正確。如錐面角度9.97°不在公差內，重新調整正弦磁臺的角度調整塊高度。正弦磁臺的角度校正后再進行其它錐面粗磨加工，最后進行半精磨加工和精磨加工。加工錐度面的同時保證大端直段尺寸公差。砂輪選擇及留余量加工過程與上節相同。