盲孔圆螺母的工艺设计

贵州航天精工制造有限公司（遵义 563006) 王世敏

该零件的外形如图1所示，所用材料为30CrMnSiA，主要结构有圆盘、圆柱、沟槽、缺口和盲孔内螺纹，螺纹锁紧力矩收口，热处理要求33～38HRC，表面处理镀镉。零件两端圆盘直径11.5mm，中间圆柱直径6.2mm，零件总高8mm。加工工艺流程如下:数控车车外形→铣扁→攻螺纹→冲缺口→收口→热处理，硬度33～38HRC→表面镀镉。

图1 零件外形

1.加工难点

(1)提高铣扁工序的生产效率。要求铣扁工序每人每班完成1000件，而用普通的铣加工方法只能完成200件左右。

(2)由于盲孔圆螺母的螺纹为盲孔内螺纹，其螺纹精度要求较高，攻螺纹时，丝锥易拆断;其次是攻螺纹后，螺纹通止不合格。

(3)提高缺口制作工序的生产效率。要求缺口制作工序每人每班完成1100件，而用普通的铣加工方法只能完成220件左右。

2.提高铣扁工序的生产效率

开始生产时，是用平口钳装夹零件，用立铣床铣削，先装夹工件铣好一面后，再翻转铣另一面，该方法装夹慢、精度差、效率低;该方法铣削工件，每人每班只能完成200件左右，不能满足生产要求。铣扁图如图2所示。

由于产品批量大，必须设计专用的铣扁工装。在工装设计中考虑用两片圆盘片铣刀一次铣削完成铣扁工序，减少铣削时间和装夹时间;采用导轨的滑动方式，推拉式进退刀，实现快速进给、回退，减少铣削空行程时间;用自动定心的、两哈弧夹头式的装夹方式，使工件装夹方便可靠，定位准确，保证零件尺寸精度和快速装卸零件。

图2

专用铣扁机床及工装示意图如图3所示，工作原理:推动摇柄1，通过连杆推动刀架3，刀架3在滑板7上滑动，带动铣扁专用工装4向前移动，专用工装移动到一定位置，圆盘铣刀片8开始铣削工件，专用工装移动到限位挡块时铣削完成;反向推动摇柄1，铣扁专用工装4与刀架3，在滑板7上滑回，到卸料挡块2时，工件自动卸下。

图3 专用铣扁机床及工装示意图

铣扁专用工装设计如图4所示，工作原理:工件装入定位套3，顺时针旋转手柄6，通过压紧螺栓4夹紧工件，铣工步完成后，逆时针旋转手柄6，卸料挡块推动顶杆1，顶出工件，弹簧7使顶杆1复位，即可进行下一工件的铣削;螺塞2调整工件的定位位置。

图4 铣扁专用工装示意图

该专用工装在实际使用中效果良好，能保证尺寸精度和形位误差要求，能满足批量生产要求。

3.盲孔攻螺纹

解决了螺纹丝锥易拆断和螺纹质量问题。攻螺纹工序的工序内容是攻制盲孔内螺纹，其要求如图5所示。

图5 攻内螺纹工序

由于盲孔圆螺母的螺纹为盲孔内螺纹，其螺纹精度要求较高，攻螺纹时，螺纹丝锥易拆断;其次是攻螺纹后，螺纹不合格，通常是螺纹止不合格。

采取措施是:选用气动攻螺纹机，通过调整气压，使攻螺纹阻力到达其气压值时，丝锥停止攻螺纹，起到保护丝锥不被折断的作用，回退丝锥后，清除切屑，重新攻螺纹。因螺纹收尾小于2.1mm，必须两次攻螺纹，第一次用带有导向的丝锥进行攻螺纹，第二次攻螺纹时，要磨除丝锥导向的大部分，导向段保留1～2牙，使螺纹有效深度达到要求。针对螺纹孔的通止不合格，我们选用高质量的进口螺旋槽丝锥，该丝锥的螺旋槽使排屑更容易，攻螺纹后效果良好。

丝锥扭矩承受能力的计算:因为τmax=Tmax/Wp≤ ［τ］，所以Tmax≤Wp［τ］，其中Wp为抗扭截面系数，Wp=0.2D3，D为 M4丝锥最小处直径，Wp=0.2×33=5.4mm3， ［τ］为许用切应力，查资料［τ］ =1078N/mm2，Tmax=5.4mm3× 1078N/mm2=5.8N·m。

经试验，当攻螺纹机的外接最大气压调整为0.4MPa时，能满足使用要求，即在该气压下工作，能保护攻螺纹丝锥不被折断，又能正常攻内螺纹。

4.提高缺口制作工序的生产效率

开始生产时，是用平口钳装夹零件，用立铣床铣削，提高缺口制作工序的生产效率;要求缺口制作工序每人每班完成1100件;而用普通的铣加工方法只能完成220件。

缺口制作的工序要求如图6所示。

图6 缺口工序

缺口制作，该零件在开始生产时，采用铣削加工，先装夹工件铣好一面后，再翻转铣另一面，该方法装夹慢、精度差、效率低;用该方法铣削工件，每人每班只能完成220件左右，不能满足生产要求。因批量较大，其缺口的制作必须采用冲模完成，因零件的结构限制，圆柱φ6.2mm与缺口间距7mm相差太少，使其模具设计较为困难。

采用凸模在下、凹模在上的方式，其冲裁废料通过打杆打出。其模具结构如图7所示。

冲裁过程:把工件放入定位件，模具下行，凸模与凹模对工件进行冲裁，当模具到达下死点后开始上行，工件通过卸料橡胶、卸料板与凸模分离，凹模中的废料通过打杆、打块、二级打杆打出，完成一次冲裁。该模具在使用中效果良好，能保证尺寸精度和形位误差要求，能满足批量生产要求。

图7 冲缺模示意图

压力中心和冲裁力的计算:因零件是对称件，其压力中心就是零件的几何中心。冲裁力

式中，Kp为安全系数，取Kp=1.3;t为材料厚度，t=1.5mm;L为冲裁周边总长，通过计算 L=11.16mm;τ为抗剪强度，材料为30CrMnSiA，查资料得τ=440～600MPa，取τ=600MPa。经计算

加工速度的估算:装入工件用时6s/件，冲裁时间4s/件，取料时间6s/件，共计16s，每班8h，工作时间7h，冲制数量=(7×60×60)/16=1575件，能够满足每人每班完成1100件的要求。

5.结语

盲孔圆螺母的工艺设计和改进，提高了生产效率，满足产品的尺寸、外观、性能要求，工艺改进安排合理，各工序能满足批量生产的要求。