T型螺母工装设计及加工工艺改进

机械制造业是制造具有一定形状、位置、尺寸的零件和产品，并将其装备成机械装备的工业。 机械制造的产品既可以直接供人们使用，又可以为其他行业提供装备产品； 社会上有各种各样的机械或机械制造产品。 我们的生活离不开制造业，所以制造业是国民经济发展的重要产业，是一个国家或地区发展的重要基础，是坚强支柱。 螺纹是机械设计中不可缺少的基础零件。 一般来说，螺纹按类型分为三角形、梯形、锯齿形、圆形、矩形弧形等； 按功能可分为两类：一类是用于连接的线程，一类是用于传输的线程。 丝杠螺母传动在许多设备中都有广泛的应用，但丝杠螺母加工的工艺性和经济性是影响丝杠螺母应用的主要因素； 其零部件的加工质量直接影响其零部件的传动、稳定性，直接影响产品的整体性能，因此要保证其零部件的质量 加工 是零件加工中的技术关键。 本文主要讨论梯形齿螺母（简称T型螺母）的工装设计和加工工艺改进。 如何解决螺母生产中遇到的定位、装夹及工艺路线安排完美的问题，并设计专用夹具以保证零件的加工质量，是本文的内容。

某公司为生产各类高压开关机组配套件，其中有一类传动件采用T型螺母。 T型螺母是在工件上加工而成，通过丝杠的旋转与丝杠配合T型螺纹来传递扭矩，如图1所示。为了获得工件运动的精度，需要传递大扭矩必然要求丝杠和螺杆的螺纹具有很高的精度和粗糙度 坚果 由于需要大批量配合使用，因此螺母加工工艺和提高效率成为技术研究的方向。

图1 零件图及成品立体图 带螺母的T型螺杆，为了保证结构的刚性，在材质上，螺杆一般选用碳钢或合金钢，经回火处理加工而成； 螺母采用较软且耐磨的材料，如球墨铸铁、锡青铜等材料，某公司由于零件的结构与传动要求，选用经固溶处理的QAL10-3-1.5铝青铜材料。

由于螺母的形状 交叉——截面为四边形且两端Φ13mm的两根外同轴度小于0.05mm的技术要求，该零件的工艺步骤为：①下料（棒材）； ②热处理； ③铣削（外形）； ④车削（外圆及螺纹加工），入库。

螺纹加工方法主要有车削、铣削、攻​​丝、承插铣和旋铣等，而M16以下的螺母加工则采用攻丝工艺。 这种工艺效率比较高，某公司的T型螺母规格为Tr25×6，通过初步了解该类型螺纹丝锥由于加工直径较大，攻丝时切削载荷较大，没有丝锥形式属于通用型刀具。 经过市场反复调研，这种梯形螺纹，由于加工时去除余量载荷较大，一般没有这种通用标准丝锥。 拉刀的结构后，如图2所示，拉刀刀具表面具有多排齿，排齿的尺寸和形状从切入端到切出端依次增加和改变。 当拉刀进行拉削运动时，每个齿都会从工件上切削一定厚度的金属，最终得到所需的尺寸和形状。 因此，通过与刀具制造商多次联系和确认，我们设计了切削刃更长的丝锥。

图2 标准拉刀示意图 设计和制造令人满意的梯形螺纹丝锥的主要困难在于丝锥必须从孔中去除大量金属以形成螺纹。 切削时，丝锥切削扭转应力很大； 如果设计制造程序和使用方法不完全正确，那么丝锥很容易折断。 因此，设计的第一步是根据零件厚度38mm的尺寸来确定每齿允许切削深度0.3mm，第二步是要能够保证螺纹的质量，根据针对零件材质及在普通车床上加工的特点，加长丝锥导向部分的锥度并加大锥度容屑槽的直径，实践证明，加长锥度可以解决攻丝的修正问题，加工Tr25 ×6螺纹质量问题，减少、减少因加工锥度而减少丝锥数量，减少因加工锥度而减少丝锥数量。 减少和最大限度地减少因加工造成的丝锥磨损和刃口碎裂的弊端，改进后的加长丝锥每次可加工零件2,000件以上，提高了丝锥的使用寿命，如图3所示。这种专用丝锥，切削刃长，一次行程即可完成工件的粗加工、精加工和精加工，且质量稳定，在一定程度上给企业降低了各种成本。

图3 丝锥照片及原始加工照片

在车削过程中，零件前期在普通车床上加工，根据零件形状设计专用夹具，分为四个工作步骤： 工步①、工步②每次以零件形状38×40（见图4）作为粗定位基准，工装为偏心结构，车削两端面，保证零件长度尺寸，两端中心钻A2.5mm孔，并加工Φ13mm外圆并留0.5mm余量，中间加工38mm尺寸为380-0.1-0.10。

图4 工步①、工步②夹具夹紧定位剖面 步骤③：加工Tr25×6螺纹时，采用380-0.1-0.10尺寸进行加工，保证一致性较好； 40的下端面在前两步中没有变化，所以采用380-0.1-0.10×40来定位加工，钻镗螺纹孔，攻丝，以保证定位度Tr25×6螺纹孔的位置度关系（见图5）。

图5 工序③工件夹紧定位剖面 工步④：因工步①、工步②工装夹紧定位基准为基准A、基准B（见图6），又因零件2——Φ13mm外圆的同轴度要求，两顶面的方式为加工Φ13mm外圆，以保证同轴度要求。

图6 工作步骤①工作步骤及②使用工装 通过工艺试验、小批量加工等，采用上述方法在普通设备上实现零件的加工，确保加工后的工件满足设计技术要求，并获得较高的切削效率。

随着零件使用量的逐年增加和数控设备的不断引进，为了克服原来普通车床加工技术和效率问题，提高螺母的加工效率，数控机床加工成为二次技术来改善问题。 在全工艺论证优化过程中，为了节省材料成本，在原材料不变的情况下，重新优化下喂加工工艺，将棒料改为锻坯工艺（见图7），经过验证锻造工艺强度高于原棒材机械加工，不仅降低了原材料成本（每根节省70多元），而且还减少了加工时间。

图7 锻件毛坯 新工艺步骤部分优化如下：①材料； ②锻造； ③热处理； ④铣削（外形）； ⑤车削（数控车床车削和螺纹加工）、存储。 下面讨论数控车床加工的改进：

前面在一般车床设备加工中提到，在步骤④中，由于步骤①、步骤②工件装夹定位基准为基准A和基准B（见图6），并且由于零件2-Φ13mm外圆的同轴度要求圆，普通车床的卡盘间隙无法消除，因此需要增加精加工步骤④，采用二顶法加工Φ13mm的外圆，以保证同轴度要求。 在数控车床上，经过分析论证，进行工艺改进和优化：

此款数控车床对外圆进行了工艺改进，通过软爪，可以和工件表面进行最大限度的贴合，保证装夹导轨的精度，既能传递更大的扭矩，也能保证加工速度和表面质量较好。 这大大提高了生产率，达到了批量生产的目标。

图8 液压卡盘夹紧工装及零件图

数控车床，由于采用滚珠丝杠和设备进行高精度、大尺寸Tr25×6螺纹如丝锥加工，会造成机床精度降低和损坏； 为了提高劳动生产率，有必要选择数控车床T形螺纹的车床刀具（见图9），因此刀具的选择是改进的另一亮点。 一般情况下，T型槽内螺纹刀具采用手动磨削； 对于直径较小的螺纹，生产过程中刀具重磨更加困难。 经过不断的寻找，为某公司的零件找到了可更换的硬质合金刀片。 该刀片几何参数稳定（无需磨削），更换后定位准确，降低了刀具刃磨成本，提高了切削效率。 该刀具已被证实可用于 T 型螺母螺纹的加工。

图9 T型螺纹工具

加工参数的确定、计算、工装材料的选择、加工程序的设计、刀具的选择、检具的选择和工艺夹具等，加工过程的每个环节都是零件从质量上的保证。 、效率、经济效益的实现，然而，夹具又是制造系统的重要组成部分，随着制造技术和工艺的升级，对夹具的要求也随之提高，专用夹具、组合夹具将要朝着柔性化、自动化、标准化、高效率的方向发展，以满足加工技术的要求，本文通过工艺调整来提高加工效率，降低劳动强度，缩短生产周期。 本文的加工工艺及工装设计对其他零件加工工艺的参考具有重要意义。 作者：刘斌