一种螺纹装夹夹具和高精度螺栓二次装夹加工方法

摘要

本发明公开了一种螺纹装夹夹具，包括夹具体和锁紧螺母；所述夹具体一端具有用于机床卡盘夹持固定的夹持柄，夹具体另一端内侧具有夹持工件的夹件螺纹孔，夹件螺纹孔周围具有开口槽，前端外侧具有用于传递锁紧力的传动锥面，夹具体外侧中部靠近传动锥面位置具有外螺纹；所述锁紧螺母内侧一端具有与夹具体上的外螺纹相配合的内螺纹，另外一端具有与夹具体传动锥面相配合的传动锥面。还公开了一种加工方法，是车削加工时将杆部尺寸预留二次加工余量；滚丝时控制螺纹中径尺寸的精度范围；通过螺纹装夹夹具以螺纹中径定中心，精加工杆部和头部支撑面尺寸。利用本发明的夹具经过二次装夹加工，保证了螺栓类零件头部和螺杆部分尺寸和形位公差的加工精度。

说明书

技术领域

本发明涉及高精度螺栓加工用的螺纹装夹夹具和加工方法。

背景技术

随着机械制造行业全球普遍进入微米级时代，目前各领域对零配件的尺寸要求越来越高，其中包括各种高精度螺栓。

目前，对于形位公差和尺寸公差要求较高的螺栓加工，常规工艺路线大致如下:

1.通过热镦锻制螺栓头部成形；

2.热处理到要求的强度值；

3.数控车床夹持螺栓头部，一次装夹粗车滚丝坯径和精车光杆尺寸；

4.无心磨床精磨滚丝坯径(螺纹精度要求较高或者总长尺寸较长时进行无心磨工序)；

5.滚丝工序进行滚制螺纹。

此类传统的工艺路线看似通过同基准一次性装夹车加工的方式达到形位公差要求。但是忽略了后工序无心磨床磨削时砂轮切入点和磨削参数的差异已经改变了其杆部跳动和头部支撑面垂直度。随后转入滚丝工序加工，因材料强度、滚丝长度、材料挤压起始延展方向不同形成的螺纹中径尺寸有锥度、椭圆等等因素，造成螺纹相对光杆和支撑面的形位公差会在无心磨工序的基础上再次跑偏放大。实践证明，通过以上方式的工艺路线加工后光杆相对螺纹公差的跳动在0.02～0.06mm范围，并且0.025～0.05mm范围的占比在60％～70％左右，合格率较低。

发明内容

本发明的目的是为了更精确、稳定地保证螺纹相对光杆和头部支撑面的圆周跳动和垂直度,而提供一种螺纹装夹夹具。

本发明提出如下螺纹装夹夹具的技术方案:其包括夹具体和锁紧螺母，所述夹具体一端具有用于机床卡盘夹持固定的夹持柄，夹具体另一端内侧具有夹持工件的夹件螺纹孔，夹件螺纹孔周围具有轴向开口槽，前端外侧具有用于传递锁紧力的传动锥面，夹具体外侧中部靠近传动锥面位置具有外螺纹；所述锁紧螺母内侧一端具有与夹具体上的外螺纹相配合的内螺纹，另外一端具有与夹具体传动锥面相配合的传动锥面。

下文中提到的“工件”都是特指待加工的螺栓。

优选地，所述开口槽的长度大于夹件螺纹孔长度并且不大于锁紧螺母的轴向长度。

优选地，所述夹具体的夹持柄端具有定位台阶，用于限制夹持柄夹入机床卡盘的长度。

优选地，所述夹具体前端传动锥面与中部外螺纹间具有一段工艺柱面，且该间隔区域与锁紧螺母间有明显空间且无配合要求，以方便锁紧螺母内螺纹和传动锥面的机械加工。

优选地，夹具体夹件螺纹孔侧边的所述开口槽终止端具有圆孔结构的卸荷孔，以避免应力集中引起的结构破环。

优选地，所述夹具体内部通孔直径大于夹件螺纹孔的小径尺寸。

优选地，所述夹具体夹持柄处的定位台阶外径小于夹具体的外螺纹小径尺寸。

优选地，所述锁紧螺母内侧的内螺纹和传动锥面间设置有工艺槽，以便于传动锥面和内螺纹的机械加工。

优选地，锁紧螺母外侧的有工具防滑结构，可以是对称的棱柱面，特别的可以优选六棱柱面。

进一步地，所述锁紧螺母外侧的工具防滑结构可以是外侧圆周上分布的防滑突起，配合专用工具实现锁紧螺母与夹具体的锁紧与松开。

进一步地，所述锁紧螺母外侧的工具防滑结构可以是外侧圆周上分布的防滑凹槽，配合专用工具实现锁紧螺母与夹具体的锁紧与松开。

优选地，所述锁紧螺母外侧两端棱线具有倒角。

优选地，所述夹件螺纹孔与工件上的螺纹配做，配做完毕后不允许从机床上卸下，装夹时产品拧入夹具内螺纹，外套螺母旋入通过锥面进给夹紧后开始加工产品。

基于上述的螺纹夹具能够实现以螺栓的螺纹中径定中心，而提出一种使用本发明所述螺纹装夹夹具的高精度螺栓二次装夹加工方法，其特征在于包括以下步骤：

a.数控车床夹持螺栓头部，粗车滚丝坯径和光杆尺寸，车削加工时将光杆部尺寸预留二次加工余量，优选预留0.3mm；

b.精磨滚丝坯径；

c.滚丝工序滚制螺纹，滚丝时控制螺纹中径尺寸的变动在0.04mm以内；

d.利用前述螺纹装夹夹具夹持工件的螺纹，以螺纹中径定中心，精加工杆部和头部支撑面尺寸。

进一步地，上述加工方法还包括通过热镦锻制螺栓头部成形和热处理到达到要求的强度值的工序。

按以上工艺路线和夹具加工高精度螺栓，定位准确、稳定。经检测，利用本发明的夹具和加工方法所生产的高精度螺栓，相对螺纹的杆部跳动和头部支撑面垂直度在0.012mm～0.020mm范围内。有效地把控了其可控性，由于螺栓精度的提高，使产品装配更为可靠。

附图说明

图1为本发明的螺纹装夹夹具结构示意图。

图中：

1.夹具体，2.锁紧螺母，11.内部通孔，12.夹持柄，13.定位台阶，

14.外螺纹，15.工艺柱面，16.开口槽，17.卸荷孔，

18.夹具体传动锥面，19.夹件螺纹孔，21.内螺纹，

22.锁紧螺母传动锥面，23.防滑结构，24工艺槽，25.倒角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

本发明提供一种螺纹装夹夹具，如图1所示，其包括夹具体1和锁紧螺母2。

所述夹具体1具有内部通孔11，在夹具体1一端具有用于机床夹持的夹持柄12，另外一端内部具有用于夹持螺栓工件的夹件螺纹孔19，夹件螺纹孔19周围开有多条轴向开口槽16以使该段能够收缩变形，开口槽16的长度大于夹件螺纹孔19长度且不大于锁紧螺母2的轴向长度，夹具体1前端外侧具有与锁紧螺母2配合的外螺纹14，夹具体1前端有夹具体传动锥面18。

所述锁紧螺母2外形为柱体，其内侧具有与上述夹具体2相配合的内螺纹21和锁紧螺母传动锥面22，内螺纹21位于锁紧螺母2拧入端口部，传动锥面22位于锁紧螺母2另一端内侧，在锁紧螺母2外侧具有用于与扳手或锁紧工具相配合的工具防滑结构23。

在具有传动锥面这一端，所述夹具体1和锁紧螺母2二者的端面平齐，或者有一定错位。

所述夹具体1的夹持柄12端具有定位台阶13，用于限制夹持柄夹入机床卡盘的长度。所述夹具体1夹持柄12处的定位台阶13外径小于夹具体1的外螺纹14小径尺寸。

所述夹具体1前端传动锥面18与外螺纹14间具有一段工艺柱面15，且该间隔区域与锁紧螺母间有明显空间且无配合要求，以方便外螺纹和传动锥面的机械加工和夹具体1与锁紧螺母2工作时的相对运动空间。

所述夹具体1的夹件螺纹孔19侧边的开口槽16终止端具有圆形卸荷孔17，以避免应力集中引起的结构破环。开口槽的宽度不大于1mm，上述开口槽可以是2-8条，且在圆周对称分布，本发明优选开口槽的数量是6条。优选地，传动锥面的角度范围是25-45度。所述传动锥面的角度本发明实施例优选30度。

所述夹具体内部通孔11直径大于夹件螺纹孔19的小径尺寸，有利于螺纹孔的机械加工和不同长度螺栓工件的装夹。

所述锁紧螺母2内侧的内螺纹21和传动锥面22间设置有工艺槽24，以便于锁紧螺母传动锥面22和内螺纹21的机械加工。

锁紧螺母2外侧的工具防滑结构23可以是对称的棱柱面，特别的可以优选六棱柱面，与标准件螺母的外形一样以适应现有标准扳手工具。

对于直径比较大的螺杆加工，所述锁紧螺母2外侧直径可能会超过标准扳手的适用范围，所以工具防滑结构23可以是类似齿轮的外侧防滑齿，配合专用工具实现锁紧螺母与夹具体的锁紧与松开。

所述锁紧螺母2外侧的工具防滑结构23也可以是外侧圆周上分布的防滑突起，配合专用工具实现锁紧螺母与夹具体的锁紧与松开。

所述锁紧螺母2外侧的工具防滑结构23也可以是外侧圆周上分布的防滑凹槽，配合专用工具实现锁紧螺母与夹具体的锁紧与松开。

所述锁紧螺母2外侧两端棱线具有倒角25。

优选地，所述锁件螺纹19与工件上的螺纹配做。

使用本发明提供的螺杆装夹夹具时，将工件螺栓的螺纹端拧入夹具体1前端夹件螺纹孔19中，通过内螺纹21与夹具体1的外螺纹21的配合，把锁紧螺母2装配在夹具体1的前端，通过锁紧螺母2的拧紧，带动锁紧螺母传动锥面22对夹具体传动锥面18形成强力挤压，夹具体1的夹件螺纹孔19在挤压作用下，夹件螺纹孔直径变形缩小，最终实现对该螺栓工件的稳定夹持。

本实施例提供一种使用上述螺纹装夹夹具的高精度螺栓二次装夹加工方法，其特征在于包括以下步骤：

a.通过热镦锻制螺栓头部成形；

b.热处理到达到要求的强度值；

c.数控车床夹持螺栓头部，粗车滚丝坯径和光杆尺寸，车削加工时将光杆部尺寸预留二次加工余量，优选预留0.3mm；

d.精磨滚丝坯径

e.滚丝工序滚制螺纹，滚丝时控制螺纹中径尺寸的变动在0.04mm以内；

f.利用前述螺纹装夹夹具夹持工件的螺纹，以螺纹中径定中心，精加工杆部和头部支撑面尺寸。

按以上工艺路线和夹具加工螺杆类零件，由于杆部和头部支撑面是在用专用夹具夹持螺栓的螺纹进行装夹定位，这个工装主要功能是对螺纹无间隙夹紧，可排除锥度，椭圆对产品夹紧力的影响。保证了后续加工是以螺纹中径定中心，定位准确、稳定，再以该中心为基准精加工杆部和头部支撑面，精度提高。同批产品用同一夹紧力保证产品在加工过程中的离心力一致。经检测，相对螺纹的杆部跳动和头部支撑面垂直度在0.012mm～0.020mm范围内。有效的把控了其可控性，使产品装配更为可靠。

以上所述只是本发明的一个实例，不能以此限定本发明的范围，凡依此发明专利申请范围及说明内容所做的简单的等效变化与修饰，皆属于本发明专利涵盖的范围。