螺紋轉換接頭的批量生產

邱偉杰

在現代機械產品的管道螺紋聯接中，英制G螺紋因其優良的密封性而被廣泛采用，并逐漸形成行業標準，市場上也有大量不同型號的G螺紋聯接接頭產品銷售。隨著我國對外貿易的快速發展，越來越多的美國機械產品流向中國市場。由于美國機械產品都采用美制單位，與市場上流通的英制產品（特別是管接頭）沒有互換性，給維修帶來極大不便，導致產品維修成本高企。在市場需求的刺激下，各種規格的NPT與G螺紋的轉換接頭應運而生。

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。考慮批量生產加工，設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，提高生產效率。在加工時，分別由兩臺數控車床配合完成過渡

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

一、夾具的設計與加工

（一）夾具的設計

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行夾緊。在裝夾過程中，六方棒料可根據加工的需求伸出所需長度，自由地在夾具體中定位，實現了長棒料與短棒料都能進行裝夾的功能。

（二）夾具的總裝

夾具可裝夾六方棒料外形，使零件在夾具中進行定位，而夾具則必須依托三爪自定心卡盤在機床上進行定位及夾緊。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床進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，最后進行淬火熱處理，提高表面硬度。

螺紋轉換接頭的批量生產

二、NPT與G螺紋轉換接頭加工

加工零件圖如圖1所示。

（一）加工條件

加工材質為銅，毛坯為17mm的六角棒料，中小批量生產。采用G-CNC6135數控車床兩臺，CZK980TA數控系統。

（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、美制和英制螺紋標準手冊》可得該螺紋的相關數據如下：螺距P=1.411 mm；牙高h=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，易產生擠壓變形，故實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牙型正確，故實際加工編程時走刀軌跡及相關數據需重新繪圖計算，如圖4所示。

2.此過渡接頭右端為一英制非密封圓柱內螺紋，尺寸代號為1/4，查《公制、美制和英制螺紋標準手冊》可得相關數據如下：螺距P=1.337mm；牙高h=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，然后于數控車床上加工：

1.加工內孔輪廓；

2.加工英制G內圓柱螺紋；

3.調頭，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

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），以減少在加工中產生的擠壓變形。

2.刀具類型

根據以上工藝分析，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、內螺紋刀等。各刀具規格參數如表1。

（五）切削參數的確定

1.轉速n

查《數控機床刀具及其應用》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度，外圓加工時選用50 m/min，內孔加工時選用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。

根據公式1：n=1000×503.14×15=1061r/min

實踐證明，高速鋼刀具粗加工時轉速可適當提高，精加工時轉速可適當降低，為了達到最佳切削效果，故外圓錐粗加工時選用n=1000r/min，精加工時選用n=700r/min。

同理，根據公式1可求出內圓柱加工時的轉速：

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

n=1000×403.14×10=1274r/min

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

內、外螺紋加工時，為了達到較高的表面質量，根據加工經驗，轉速盡量降低，選n=250r/min。

2.進給速度vf

查《數控機床刀具及其應用》工具書可得，切削銅材料的最高進給量可達f=0.18mm/r，取外圓錐加工選f=0.15mm/r，內圓柱加工選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

內圓柱粗加工：vf=n×f=1250×0.1=125mm/min

內圓柱精加工：vf=n×f=800×0.1=80mm/min

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

（六）編寫程序

編寫程序時要注意以下幾點：

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.在每個程序的結尾部分，調出裝在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，以去除定位時預留的0.2mm余量，同時保證零件端面的表面質量。

4.程序結束指令用“M99”，使程序結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，注意切削參數的動態調整及冷卻狀態；加工一定數量零件后，中途必須要進行適當的抽樣檢測螺紋配合精度，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償到相對應螺紋刀具的刀補號里面，然后再次運行加工程序即可。

實踐證明，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，提高了生產效率，節約了生產成本。這里只是闡述了諸多轉換接頭中的一種規格，在實際中，還有很多種規格的轉換接頭，例如圖5所示，利用上述方法進行裝夾、編程、加工，效果同樣很好，產品完全滿足使用性能。

責任編輯陳春陽