球錐式MJ外螺紋管接頭的加工與測量

楊引鋒

摘要：通過對球錐式MJ外螺紋管接頭結構的分析，結合圖紙的要求，給出了合理的加工參數及檢查方法，滿足了產品質量及加工經濟性各方面的要求。研制加工交付的零件，裝機長試后管路密封性能得到了大大提升，圓滿完成了燃油附件接口的改進工作。

關鍵詞：MJ螺紋;密接度;著色

0 ?引言

為優化發動機性能和部分功能，提高管路裝配性，按照主機廠將HB 8333《發動機導管連接用74°錐面和球面連接的陰端頭》和HB 8323《發動機導管74°連接用外套螺母》配合使用的發動機導管連接設計總要求，將對所有外螺紋執行標準Q/2S 522-2013《發動機導管連接用球錐式外螺紋接頭》。本單位將與發動機接口配合的所有外接管接頭由74°錐面改為球錐面，并將鈦合金材料的管接頭螺紋改為MJ加強螺紋。基于以上要求，改進后球錐式管接頭的加工和測量需要我們急智攻關，研究出球錐式管接頭的加工工藝以及相應的測量方法，制造出滿足設計要求的管接頭，完成燃油附件接口的改進工作，提高發動機管路的裝配性。

1 ?球錐式MJ外螺紋管接頭的結構分析

1.1 球錐式MJ外螺紋管接頭的關鍵部位結構如圖1所示，材料為鈦合金。

可根據接口的大小選擇不同規格，按表1進行選擇。

MJ外螺紋的基本尺寸按GJB3.1A-82;公差與配合按GB/T 197-1981、MJ外螺紋首尾按GJB 52-1985;肩距、退刀槽、引導及倒角按HB 5829-1983 執行。

1.2 MJ外螺紋基本牙型

GJB 3.1A-2003中 MJ外螺紋基本牙型見圖2所示。

2 ?MJ外螺紋的加工及測量

2.1 MJ外螺紋的加工

MJ外螺紋對牙底圓弧半徑和螺紋底徑有嚴格的公差要求，在確保螺紋中徑d2合格的前提下，大徑d、底徑d1（普通螺紋僅要求最大值）、牙底圓弧半徑R（R為0.15011～0.18042P）都必須滿足圖紙要求，見圖3。對應螺距的螺紋底徑公差、大徑及牙底圓弧半徑見表2。

根據切削三要素，確定好轉速，吃刀量根據公式V=1000/ΠDn確定切削速度，分別選擇了三種加工參數試切削，見表3。

通過表3可以看出，1000n（r/min）在試切時刀具磨削很快;800n（r/min）試切時刀具磨損相對較小，但經常會出現積削瘤的情況，螺紋報廢率高;600n（r/min）試切時刀具磨損較前面有了很大改善。在吃刀量的選擇上，一次進刀0.2或0.1對刀具磨損還是較大，只有第三種進給方式，先大吃刀進給0.2，再進給0.1，最后進給0.05，這樣逐級遞減的方式進行切削，刀具磨損最小，每把刀片可加工合格零件60件，經濟性很高。轉速600n（r/min），0.2-0.1-0.05這組加工參數是加工MJ外螺紋的最佳參數，能較好的保證螺紋的精度和粗糙度。

2.2 MJ外螺紋的測量

對于MJ外螺紋，從其旋合角度出發，主要是對螺紋中徑的檢查，螺紋中徑公差是螺紋幾何精度的重要參數之一，其中包括單一中徑誤差、螺距誤差，半角誤差的中徑當量及中徑錐度圓度等誤差。因此，按以下三條指標來判斷MJ外螺紋中徑的合格與否。

①實際螺紋的作用中徑不大于最大實體牙型中徑，實際螺紋的任何部位的單一中徑不能超出最小實體牙型中徑;

②在MJ螺紋中徑的公差范圍內，積累誤差（螺距誤差、圓度誤差、錐度誤差、半角誤差等對應的中徑當量的總和）不能超出中徑公差的50%;

③實際螺紋的螺距誤差、半角誤差各自中徑的當量均不允許超出中徑公差的40%。

2.2.1 MJ外螺紋測量方法

MJ外螺紋中徑的檢驗常用的有4種方法，分別是極限量規法、作用中徑檢測法、單一要素測量法、差值測量法。在生產中，應用最廣泛的方法是極限環規檢測法。

2.2.2 極限環規法

MJ外螺紋通端環規是檢查MJ外螺紋的作用中徑不超過最大實體牙型中徑，達到MJ螺紋在裝配時有可互換性。

MJ外螺紋止端環規是檢查MJ外螺紋不超過最小實體牙型的中徑，止端螺紋環規的作用中徑控制MJ外螺紋的最小實體牙型的中徑，當MJ外螺紋螺距半角、圓度、錐度誤差比較小時，止端螺紋環規可將MJ外螺紋中徑控制在最小實體牙型的中徑之內。

2.2.3 作用中徑測量法

作用中徑測量法是測量MJ外螺紋的實際作用中徑值。在生產過程中，需要配備具有實際牙型的螺紋中徑測具。作用中徑法只能判析MJ外螺紋的實際螺紋作用中徑的任何部位是否超出最大牙型的中徑，卻不能判斷單一中徑是否超出最小實際牙型的中徑。

2.2.4 單一要素測量法

單一要素測量主要檢查MJ外螺紋的單一中徑、螺距、半角、中徑錐度、圓度各項參數。

2.2.5 差值測量法

通過使用具有不同類型測量頭的螺紋中徑測具所測得的2個螺紋參數相比較的測量方法。此法在生產中是一種很經濟和簡單易行的方法。

2.3 螺距、半角誤差的測量

檢驗MJ外螺紋的螺距，半角誤差可采用下列任意一種方法進行：

①剖切MJ外螺紋試件投影檢查;

②做MJ外螺紋的牙模投影檢查;

③差值法測量。

3 ?球錐面的加工與檢查

3.1 球錐面的加工

在加工球面時，球錐面的中心沿零件的中心做回轉運動，如果無合適的加工參數，零件就會出現輕微擺動、中心不穩，造成螺紋底徑R變大、球面中心相對零件中心偏移等問題，影響零件加工質量。結合MJ螺紋的加工參數，采用程序如下：這樣既能保證MJ螺紋合格，又能保證球錐面中心相對零件中心偏移。

T0505;

M13S600;

G0X15Z2;

G92X14Z-14F1;

X13.8;

X13.6;

X13.4;

X13.3;

X13.2;

X13.15;

X13.1;

X13.05;

X13;

X12.95;

X12.9;

X12.85;

;

G0X150Z200;

T1111;

M13S2000;

G0G42X15Z2;

G70P1Q2F0.06;

G0G40X150Z200;

T0505;

M13S600;

G0X15Z2;

G92X12.85Z-14F1;

X12.83;

G0X150Z200;

M30;

3.2 球錐面密接度的檢查

航空發動機導管組件與各部件、導管與導管之間連接的接頭形式有嚴格的要求，在高度振動的狀態下，既要保證連接強度，又要保證密封性要求。因此，對管接頭的配合表面加工精度要求非常高。我們通常使用著色檢查的方法來檢查配合表面的密接度。

著色檢查方法（又稱：研配法），常用于（內、外圓錐及球）表面、平面等的精密檢查，是利用精度較高的圓錐體或球面體或平面進行著色的檢查零件表面質量的方法。用著色法檢查零件表面時，著色量具與被檢查零件的結構相似，與零件使用情況接近，所以檢查結果可靠、檢查方法簡便。

3.2.1 密接度檢測量具

模擬管接頭的裝配環境，我們設計了著色量具，結構如圖4，進行密接度檢查。其中件1為工作量規，件2為校對量規。

3.2.2 著色涂料的選取

球面管接頭在生產制造過程中，球面按設計圖尺寸精度加工完成后，均需要著色檢查球面接觸的密接度，保證管接頭在高度振動的狀態下保證密封性要求。以往的著色檢查涂料采用紅印油，雖然其吸附能力強，但是流動性差，用著色量規檢查時發現紅印油的涂抹厚度不受控，易造成合格的假象。通過對某型發動機附件外部管路接頭漏油問題的分析，結合相關實驗結果最終選擇著色涂料為普魯士藍、鈦白粉、蓖麻油按1：1：1配比的混合物，將混合物攪拌至醇奶油狀密度，然后裝在密封容器內，放置24小時后使用，需要注意的是著色檢查前需要將著色涂料重新攪拌均勻。

3.3 密接度檢測方法

3.3.1 清潔著色表面

進行著色檢查前，將被檢球錐面、著色量規、校對規表面擦拭干凈，保證球錐面清潔，并用干燥空氣吹干。

3.3.2 涂覆著色層

在檢查貼合度前，用棉球或麂皮將著色涂料均勻擦抹在校對量規上，通過著色量規與著色校對量規貼合旋轉（對研）確保著色涂料均勻，通過去除其中一個量規的部分著色涂料來改變涂層厚度，在滿足檢驗要求的前提下盡量減小厚度。

3.3.3 檢查校對量規

使用前，先用著色量規檢查校對規，應能100%著色。

3.3.4 著色檢查

將著色量規緊貼在被檢零件的表面上，并轉動15～45°角度，再反向，來回不少于4次，做出著色痕跡，密接度沿圓周無間斷。

球錐面首次檢查不合格，需至少進行3次反復檢驗，以便確認是否存在問題。

3.3.5 著色層的去除

檢查完成后，將零件著色表面擦拭干凈，并用干燥空氣吹干，或結合后續的清洗工序，在產品交付前去除著色層，著色層去除應徹底，不允許殘留。

4 ?結束語

此次為優化發動機性能和部分功能，提高管路裝配性而改進的球錐式MJ外螺紋管接頭，經過研制加工交付的零件，裝機長試后管路密封性能得到了大大提升，圓滿完成了燃油附件接口的改進工作，提高了發動機管路的裝配性。球錐式MJ外螺紋的加工工藝及測量方法為其他型號的零件研制提供了技術支持。

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