【摘 要】 本文主要是采用举例阐述针对多头螺纹接头零件的加工工艺设置及主要工序专用夹具的设计。接头零件的主要加工为螺纹、锥表面和孔,零件加工时的装夹为主要问题所在，设计时需要考虑接头之间相对位置角度。
【关键词】 接头 加工工艺 专用夹具
中图分类号： F407.4 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2019）11-059-02
概述及零件特性分析
在航空、轮船、汽车制造等领域内，多头接头零件多应用于机械动力装置和传输装置的液压管路、气管路、油管路等部位，其结构形式较多，但加工工艺方法基本相同。此类零件结构都较为复杂、加工后密封性要求高、加工难度大，且多数是要求批量较大。为提高零件本身性能，节约材料成本，提高生产效率，原材料多采用模锻件作为毛坯。在其加工时，由于其外形较不规则（见图1），接头的接口部分锻造为不规则圆弧形，中间部分锻造成棒形，尤其是此类零件一般都是多头，加工时需要多次装夹定位，所以毛坯件外形不规则给加工造成了较大难度，很多方面影响了零件的加工。
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(图1)
二、制造过程中存在的问题
该零件加工中存在主要问题有：1、接头各头需多次装夹完成，造成接头各头同轴度容易超差；2、零件原材料外形不规则，不能准确定位装夹，造成孔与孔之间位置度和相对角度超差，孔与孔交接毛刺较大，难去除；3、由于零件原材料外形不规则，不易装夹牢固，造成在加工螺纹时产生震纹。
根据本单位一年生产任务单据和报废表单不完全统计制造该类产品生产10500多件，产生的不合格品950件（包括自检不合格零件），不合格品率为9.05%，不合格品分类情况图表如下：
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（图2）
从上图中可以反映出接头加工超差主要三方面：同轴度超差较多约占总数的56%；其次为孔超差约占总数的25%；螺纹超差
占10%。
三、问题分析及解决措施
针对上述不合格问题进行故障分析，并统计确认，分析出产品不合格的主要原因有：装夹定位不合理、毛坯大小及外形差异较大、刀具选择不合理、选择毛坯余量较大。根据主要原因制定主要措施如下：
1、设置合理的加工路线
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,尽量使工序集中来提高生产率。此零件总体可在车削设备上完成接头总体外部轮廓和内孔的加工及螺纹的加工，在加工时需要用到专用夹具，以保证接头之间的相对角度和加工精度，使操作简单，节约时间，提高效率。
举例（如图3）所示，接头的材料为45#钢，抗拉强度σb=785±100Mpa。接头的接嘴处有螺纹，加工顺序的安排就尤为重要，需要拟定严格合理的加工路线。接头接嘴的外部特征和内孔加工都是在车床上加工完成的，在车床上一次装夹车削一端螺纹、钻内孔。由于螺纹处的精度较高，车削螺纹前，外圆必须经过粗车、半精车、精车来达到所要求精度。接嘴壁较薄，安排加工工艺路线时，制内孔必须放在车削螺纹之后，因为车螺纹的外力要比制内孔的外力要大些，这样更容易保证零件不因承受加工时外力而改变形状。具体工艺安排如下：
1) 模锻件毛料淬火处理；
2）钳序去除模压毛边，划中心线；
3）专用夹具装夹车削T字下端一头，半精车接嘴第一头，先外圆，再螺纹及锥面，后孔；(数控车，成型车刀)
4）专用夹具装夹车削T字左端一头，以上工序制出的接头为基准定位，制其它端，先外圆，再螺纹及锥面，后孔；(数控车床，成型车刀)
5）专用夹具装夹，以已制出的左端为定位装夹基准，车削T字右端一头，先外圆，再螺纹及锥面，后孔；(数控车床，成型车刀)
6）铣削制14mm扁，去除大余量；（可选择普通铣床）；
7）钳序激光刻字
8）钳序钻孔φ1.2孔，去除毛刺，修整外形；
9）热处理；
10）表面处理；
11）最终检验；
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（图3）
2、夹具的设计及使用
在夹具设计中，夹具体一般是夹具上最大和最复杂的基础元件。在夹具体上，要安放组成该夹具所需要的各种元件、机构、装备，并且还要考虑便于装卸工件以及与机床的固定。本节主要以具有代表性的直角三通接头和30°两通接头(如图4)为实例来介绍主要工序车床夹具的设计使用。
此夹具设计的难点关键在于各接头之间的夹角，这必须在设计夹具时给予更多的注意。接头的各个部分厚度都比较小，在设计夹具夹持的位置和夹持力的大小都必须慎重考虑，以免出现夹持力过大夹伤工件或过小夹不紧工件等现象。
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（图4）
对于此类零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则和考虑装夹方便可靠，选择接头一端面和接嘴毛坯外圆作为定位粗基准。精基准的选择应遵循基准重合原则，基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则，所选精基准应保证接头定位准确、加精可靠、操作方便的原则，夹具工装如图所示。直角三通接头夹具如图1所示，30°度两通接头如图1所示。
由于此类工件的产量多数较大，考虑到综合成本和夹具性价比，采用简单的手动夹紧装置较好，使工件装卸迅速、方便。
3、原材料的选择
提高模压件的质量，设计制作了一套更为合理的模具，提高了毛坯质量。毛坯的选用要选择加工余量不大的毛坯料，加工余量在1mm左右即可，并且在加工过程中，方便工人装夹找正，避免错位，如果没有合适的毛坯料，应在加工工序前合理安排其他工种去除加工余量，然后进行车削加工。见模具图5：
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（图5）
4.刀具的选择
选择合理的刀具，针对不同材料的零件选择不同材质和不同刃角的刀具，将粗加工、半精加工、精精加工所使用刀具分开使用。尤其针对交叉孔毛刺大、不好去除的问题，应在加工中间交叉孔时，在粗加工时采用常用的120°钻头，在精加工时要采用与孔同直径的球头刀，这样可保证孔交叉部位毛刺大大减小，且很容易去除干净。
四、结束语
通过对多头螺纹接头的实际加工生产验证，在以上方面改进后大大的提高，不但保证了多头接头的加工精度，产品的质量，节省了装夹校正的时间，而且减轻了操作者的劳动强度，经济效益较为明显。本文所介绍的主要是针对直角三通接头和30°两通接头零件加工所使用的夹具，具备一定普遍性，希望能对其它形式的多头接头的加工起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1] 武欣竹，主编。 机械制造基础课程设计指导书【M】 西安：西航院机械工程系机加教研室 2008
[2] 李庆涛，主编。 机床夹具设计【M】 北京：机械工业出版社 2002
[3] 艾兴，肖诗纲主编。 切削用量手册【M】 北京： 机械工业出版社 1996
论文作者:雷立勇
论文发表刊物:《科学教育前沿》2019年11期
论文发表时间:2020/2/3
标签：夹具论文; 加工论文; 螺纹论文; 零件论文; 基准论文; 毛坯论文; 多头论文; 《科学教育前沿》2019年11期论文;