一種通過加工過程控制螺紋副擰緊后角向位置的方法

張軍　邰艷芳

摘要：針對兩個零件通過螺紋裝配后存在角向位置關系要求的產品，提出了一種通過螺紋加工過程控制最終裝配夾角的方法。本文以兩個管嘴零件的裝配夾角為例，通過建立坐標系、確定內外螺紋起始點夾角的方法獲得兩種零件的螺紋起始點位置，并得出了相應的加工工藝流程，保證螺紋副裝配后角向位置要求。

關鍵詞：螺紋；角向位置；加工

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A

Abstract：A method of controlling the angular deviation of thread connection through machining is proposed，for the products with angular deviation requirement after thread connection. This paper takes two parts with nozzles for instance， to finding the way to meeting the angular deviation requirement， by setting up coordinate system， finding the starting point of internal and external threads and designing the process.

Key words： Thread；Angular Deviation；Machining

0引言

在管路或閥門產品結構中，部分產品要求兩個零件通過螺紋裝配后接管嘴存在角向位置關系要求。以圖1、圖2兩個零件為例，管嘴1和管嘴2分別位于兩個零件上，兩個零件通過螺紋裝配在一起，要求裝配后管嘴1和管嘴2呈一定夾角α，這時候就需要在加工過程中控制兩個零件的螺紋起始點。

1.螺紋起始點位置與管嘴角向關系分析

在正常加工中，無論內、外螺紋，其螺紋起始點在圓周方向上是任意的，因此裝配后角向位置關系是不固定的。圖1、圖2中管嘴1和管嘴2要求螺紋裝配后角度為α，螺紋擰緊后接觸面為圖1中的M面和圖2中的N面，其中螺紋大徑為D，螺距為P，螺紋副配合長度H。我們可以分析出螺紋擰緊裝配后的角度α一方面與兩個零件開始旋合的的狀態（即螺紋起始點位置）有關，另一方面與螺紋旋合過程中旋合的行程（即螺紋副配合長度）有關。

2.1建立坐標系

為了避免角度正負關系混淆，以圖2的外螺紋零件建立坐標系如下圖所示

在該坐標系中，以管嘴2軸線為起點，角度逆時針為正，順時針為負。這樣無論螺紋起始角度θ還是裝配螺紋管嘴角度α均以此坐標系為準。

2.2確定內螺紋起始點位置

為了方便加工，本文約定將圖1中的管嘴1軸線所在的位置做為內螺紋在圓周方向上的起始點加工位置。

2.3確定外螺紋起始點位置

這樣只需要確定外螺紋起始加工點在圓周上與管嘴2軸線的夾角（設為θ）即可。外螺紋起始點θ的確定可以分為兩種情況

（1）螺紋副配合長度H剛好等于螺距的整數倍，即H=P×N（N為整數），則有θ=α，即外螺紋起始點在圓周上與管嘴2軸線所在位置夾角為α。

（2）螺紋副配合長度H不等于螺距的整數倍，即H=P×N+X（N為整數，X為余數），則需要將余數通過計算轉換成角度β，使內外起始位置錯開角度等于β，則可以使旋合裝配后接管嘴仍保持初始狀態。因此有β=（X/P）×360°，θ=α+β，也就是外螺紋起始點在圓周上與管嘴2軸線所在位置夾角為α+β。

2.加工工藝流程

通過前面的分析，即可得出產品的加工工藝流程。

加工圖1所示內螺紋零件加工流程如下：

1）加工零件外形。即加工圖1中零件上除了內螺紋以外其他所有尺寸。

2）根據管嘴1軸線位置做標記線。需要注意的是，實際加工中也可以在加工完外圓后，先通過鉗工劃標記線再加工管嘴1。

3）以標記線為起點加工內螺紋

加工圖2所示外螺紋零件加工流程如下：

1）加工零件外形。即加工圖2中零件上除了外螺紋以外其他所有尺寸。

2）根據管嘴2軸線位置做標記線。需要注意的是，實際加工中也可以在加工完外圓后，先通過鉗工劃標記線再加工管嘴2。

3）以標記線為θ角度開始加工內螺紋。（θ角度的計算方法見本文第2部分）

通過在前面的計算分析可以看出，由于采用了統一的坐標系計算角度和約定方法，因此在加工工藝流程中，內螺紋零件和外螺紋零件在加工過程并不存在加工先后關系。兩種零件即可以分開同時加工，也可以先加工外螺紋零件或者先加工內螺紋零件。

3.結束語

本文采用計算螺紋起始角度的方法來解決兩個螺紋配合零件裝配后角向關系的問題，保證了兩個產品裝配后管嘴之間的夾角。由于本文采用了約定坐標系和角度計算公示的辦法保證內外螺紋起始點夾角的辦法，因此不存在配加工的先后順序問題和反復試切的繁瑣問題，無論大批量生產還是小批量定制均可采用。

在采用該方法過程中需要注意兩點問題：

（1）為了使裝配后夾角的誤差盡量小，加工過程中需嚴格控制公差。其中，圖2中長度H加工誤差可直接反映在角度誤差上，根據前面公式可以得出Δθ2=（ΔH/P）×360°，例如，設螺距為1.75，H誤差為±0.05，ΔH=0.1，則Δθ2=（0.1/1.75）×360°=20.6°；而如果H誤差為±0.02，則Δθ2=（0.04/1.75）×360°=8.2°。可見尺寸H的誤差對角度影響是比較大的。

（2）螺紋加工設備，建議采用螺紋銑加工的方式加工，因為可以方便地確定刀具起始點位置。如果必須采用車加工，則可以采用具備主軸圓周定向功能的數控車床，通過數控機床編碼器調整即可實現本文所述的方法。

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作者簡介：張軍（1984-），男，碩士研究生，主要從事先進加工技術方向工作。