CN108655514A - 具有角向位置要求的螺纹副及其加工工装与加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种具有角向位置要求的螺纹副及其加工工装与加工方法，属于机械加工技术领域。本发明实施例提供的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，通过定位线将待加工零件的周向定位固定，确保了给不同的零件加工螺纹时，零件的角向位置状态始终一致，通过定位组件定位确定预设螺纹加工参数的调整值，根据所述调整值调整预设螺纹加工参数，根据预设螺纹加工参数加工螺纹副，保证了加工出的螺纹的角向位置的精确性，该方法加工的螺纹副可任意配对组合，具有互换性。

Description

具有角向位置要求的螺纹副及其加工工装与加工方法

技术领域

本发明涉及一种数控车床通过机械切削方法加工具有角向位置要求的螺纹副的加工工装及加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

螺纹副是指利用旋合后实现机械联接的一对内螺纹和外螺纹，具有角向位置要求的螺纹副是指完全旋合后内、外螺纹各自所在圆周上的两个特定点的位置重合的螺纹副。例如，如图1所示，具有角向位置要求的螺纹副是液体火箭发动机上某阀门重要链接结构，由于发动机总装空间有限，要求通过该螺纹副将阀体2与转接帽1连接后，阀体2与转接帽1外形面(如标号1的标注线所指平面和标号2的标注线所指平面)对齐。

由于螺纹加工起点难确定，目前上述螺纹副的传统的加工方法是：先完成螺纹副所在两零件(图1中阀体2和转接帽1)的螺纹结构的加工，形成半成品，然后将螺纹拧紧，对两零件的外形同时加工，确保两零件外形面对齐，加工完成后在内、外螺纹结构的外圆上划上对齐的刻线a1和a2，在零件的后续管理中，通过判断a1和a2是否对齐(所成夹角≤2°)来判断两个零件是否为一对。

上述螺纹副加工方法虽然能够满足螺纹拧紧后外形面对齐的要求，但两零件必须建立一一对应关系，同一类零件之间不具有互换性，增加了零件生产成本及零件生产、管理的难度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有角向位置要求的螺纹副加工工装及加工方法，该方法解决了液体火箭发动机某阀门生产及装配过程中螺纹连接零件不具有互换性、生产管理难度大等问题，有效地实现了具有角向位置要求的螺纹副的加工，使相关零件具有良好的互换性。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有角向位置要求的螺纹副加工方法，所述螺纹副包括配套的内螺纹和外螺纹，包括以下步骤：

(1)加工定位组件，所述定位组件包括定位块，所述定位块设有刻线和螺纹，所述刻线位于所述定位块的外表面且沿螺纹轴向延伸，所述螺纹为待加工螺纹副中的外螺纹或内螺纹；

(2)固定测试用的零件，所述零件上设有与所述刻线对应的定位线，通过所述定位线进行周向定位，按照测试加工参数给测试用的所述零件加工内螺纹或外螺纹；

(3)将具有内螺纹或外螺纹的零件与所述定位块完全旋合，根据所述定位线和所述刻线的相对位置调整所述测试加工参数，得到实际加工参数；

(4)固定待加工的零件，并通过所述待加工的零件上的定位线进行周向定位，按照所述实际加工参数给待加工的所述零件加工内螺纹或外螺纹。

在一可选实施例中，步骤(2)或(4)中，通过多爪固定件固定所述零件，通过固定在所述多爪固定件的一爪上的定位件使所述零件上的定位线定位。

在一可选实施例中，步骤(4)之后，还包括：

将步骤(4)得到的具有内螺纹或外螺纹的零件与所述定位块完全旋合，判断步骤(4)得到的具有内螺纹或外螺纹零件的定位线是否与所述刻线匹配，若是，则螺纹副的内螺纹或外螺纹加工合格。

在一可选实施例中，所述定位组件包括第一定位块和第二定位块，所述第一定位块设有第一刻线和所述内螺纹，所述第二定位块设有第二刻线和所述外螺纹。

在一可选实施例中，当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线匹配。

在一可选实施例中，步骤(3)中所述的测试加工参数包括起刀点位置参数，所述的根据所述定位线和所述刻线的相对位置调整所述测试加工参数，包括：

将具有内螺纹的零件与所述第二定位块完全旋合时的位置作为第一位置，将旋紧或拧松过程中所述具有内螺纹的零件的定位线与所述第二刻线匹配时的位置作为第二位置，根据所述第一位置和所述第二位置的轴向距离差调整所述第一起刀点位置参数；或

将具有外螺纹的零件与所述第一定位块完全旋合时的位置作为第三位置，将旋紧或拧松过程中所述具有外螺纹的零件的定位线与所述第一刻线匹配时的位置作为第四位置，根据所述第三位置和所述第四位置的轴向距离差调整所述第二起刀点位置参数。

一种具有角向位置要求的螺纹副加工工装，包括定位组件和定位固定组件，所述定位组件包括定位块，所述定位块设有刻线和螺纹，所述刻线位于所述定位块的外表面且沿螺纹轴向延伸，所述螺纹为待加工螺纹副中的外螺纹或内螺纹；加工时，通过所述定位固定组件固定测试用的零件，所述零件上设有与所述刻线对应的定位线，通过所述定位线进行周向定位，按照测试加工参数给测试用的所述零件加工内螺纹或外螺纹；将具有内螺纹或外螺纹的零件与所述定位块完全旋合，根据所述定位线和所述刻线的相对位置调整所述测试加工参数，得到实际加工参数；固定待加工的零件，并通过所述待加工的零件上的定位线进行周向定位，按照所述实际加工参数给待加工的所述零件加工内螺纹或外螺纹。

在一可选实施例中，所述定位固定组件包括多爪固定件和固定在所述多爪固定件的一爪上的定位件，所述固定件用于固定所述零件，所述定位件用于使所述零件上的定位线定位。

在一可选实施例中，所述定位组件包括第一定位块和第二定位块，所述第一定位块设有第一刻线和所述内螺纹，所述第二定位块设有第二刻线和所述外螺纹；

当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线匹配。

上述方法加工的具有角向位置要求的螺纹副。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明实施例提供的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，通过定位线给待加工零件的周向位置定位，确保了给不同的零件加工螺纹时，零件的角向位置状态始终一致，通过定位组件定位确定预设螺纹加工参数的调整值，根据所述调整值调整预设螺纹加工参数，根据预设螺纹加工参数加工螺纹副，保证了加工出的螺纹的角向位置的精确性，该方法加工的螺纹副可任意配对组合，具有互换性；

(2)且该方法可批量、规模化进行零件加工，降低了零件生产的成本，由于零件间具有可互换性，降低了零件管理难度；

(3)当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线对齐，既便于刻画刻线，又便于判断加工精度、提高加工效率。

(4)通过设置多爪固定件便于零件轴向定位，通过在一爪上设置定位件便于在对零件进行固定前给零件定位，定位方便且准确；

(5)通过定位组件判断加工出的两件是否合格，可以简单准确的找出不合格零件，确保了螺纹副在装配时具有较高的装配精度。

附图说明

图1是液体火箭发动机某阀门外形结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一定位块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的第二定位块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的定位固定组件结构示意图；

图5是本发明一具体实施例提供的零件定位固定示意图；

图6是本发明一具体实施例提供的加工过程中尺寸测量示意图。

具体实施方式

本发明用如下优选实施例进一步说明具体实施方式，但本发明并不仅限于以下实施例。

如图2所示，本发明实施例提供了一种具有角向位置要求的螺纹副加工工装，包括定位组件和定位固定组件，所述定位组件包括第一定位块7和第二定位块6，如图2所示，第一定位块7上设有第一刻线(刻在a面上)和所述内螺纹，第一刻线位于第一定位块7外表面且沿螺纹轴向延伸，如图3所示，第二定位块6上设有与所述第一刻线匹配的第二刻线(刻在b面上)和所述外螺纹，第二刻线位于第二定位块6的外表面且沿螺纹轴向延伸；所述定位固定组件用于将零件定位固定。

具体地，本发明实施例中，第一定位块的内螺纹根据螺纹副内螺纹的设计尺寸加工，第二定位块的外螺纹根据螺纹副外螺纹的设计尺寸加工，加工完内外螺纹后，将内外螺纹旋合拧紧，沿轴线方向在对接接缝两侧标刻刻线，位于内螺纹端的为第一刻线，位于外螺纹端的为第二刻线，第一刻线与第二刻线匹配可以是指两条刻线沿同一直线延伸(对齐)，也可以是两条直线平行且相对位置关系固定等，本发明不作限定，优选当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线对齐，既便于刻画刻线，又便于判断加工精度、提高加工效率。

本发明实施例提供的具有角向位置要求的螺纹副加工工装，通过定位线给待加工零件的周向位置定位，确保了给不同的零件加工螺纹时，零件的角向位置状态始终一致，通过定位组件定位确定预设螺纹加工参数的调整值，从而根据所述调整值调整预设螺纹加工参数，根据预设螺纹加工参数加工螺纹副，保证了加工出的螺纹的角向位置的精确性，该方法加工的螺纹副可任意配对组合，具有互换性；且该方法可批量进行零件加工，降低了零件生产的成本，由于零件间具有可互换性，降低了零件管理难度。

参见图4，在一可选实施例中，所述定位固定组件包括多爪固定件3和固定在所述多爪固定件3的一爪上的定位件4，固定件3用于固定待加工螺纹副的第一零件或第二零件，第一零件上设有第一定位线，第二零件上设有第二定位线，第一定位线和第二定位线是沿待加工的螺纹轴向延伸的直线刻线，位于零件的外壁上，第一定位线和第二定位线的周向位置不限；定位件4用于使所述第一零件上的第一定位线或所述第二零件上的第二定位线在周向上定位。通过设置多爪固定件便于零件轴向定位，通过在一爪上设置定位件便于在对零件进行固定前给零件进行周向定位，定位方便且准确。

具体地，在本发明实施例中，固定件3例如可以是机床上的三爪固定件，也可以是四爪、五爪等，用于将零件(第一零件或第二零件)固定在数控机床上；定位件4可以是定位棒、定位销、定位块等结构形式，定位件4通过将零件上的定位点、面或线等标记物设置在固定位置的方式实现对零件上的定位线(第一定位线或第二定位线)的定位。

本发明实施例还提供了一种采用上述加工工装加工具有角向位置要求的螺纹副加工方法，所述螺纹副包括配套的内螺纹和外螺纹，包括以下步骤：

步骤(1)：加工定位组件，如图2和3所示，所述定位组件包括第一定位块7和第二定位块6，如图2所示，第一定位块7上设有第一刻线(刻在a面上)和所述内螺纹，如图3所示，第二定位块6上设有与所述第一刻线匹配的第二刻线(刻在b面上)和所述外螺纹；

具体地，本发明实施例中，第一定位块的内螺纹根据螺纹副内螺纹的设计尺寸加工，第二定位块的外螺纹根据螺纹副外螺纹的设计尺寸加工，加工完内外螺纹后，将内外螺纹旋合拧紧，沿轴线方向在对接接缝两侧标刻刻线，位于内螺纹端的为第一刻线，位于外螺纹端的为第二刻线，第一刻线与第二刻线匹配可以是指两条刻线沿同一直线延伸(对齐)，也可以是两条直线平行延伸且相对位置关系固定等，本发明不作限定，优选当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线对齐，既便于刻画刻线，又便于判断加工精度、提高加工效率。

步骤(2)：分别将测试用的第一零件和第二零件固定，所述第一零件上设有与所述第一刻线对应的第一定位线，所述第二零件上设有与所述第二刻线对应的第二定位线，通过所述定位线进行周向定位，按照第一测试加工参数给测试用的所述第一零件加工内螺纹，按照第二测试加工参数给测试用的所述第二零件加工外螺纹，得到具有内螺纹的第一零件和具有外螺纹的第二零件；

具体地，本发明实施例中，测试加工参数可以包括起刀点、终止点、主轴转速、进给速度等参数；本发明实施例中，第一定位线和第二定位线也是沿螺纹轴向延伸的直线刻线，位于零件的外壁上，第一定位线和第二定位线的周向位置不限；

步骤(3)：将所述具有内螺纹的第一零件与所述第二定位块完全旋合，根据所述第一定位线和所述第二刻线的相对位置调整所述第一测试加工参数，得到第一实际加工参数；将所述具有外螺纹的第二零件与所述第一定位块完全旋合，根据所述第二定位线和所述第一刻线的相对位置调整所述第二测试加工参数，得到第二实际加工参数；

具体地，本发明实施例中，完全旋合是指内外螺纹已拧紧，完全旋合后定位线(第一定位线或第二定位线)与刻线(第一刻线或第二刻线)匹配时，认为测试加工参数(第一加工参数或第二加工参数)既为实际应使用的加工参数，当定位线与刻线不匹配时，拧松内外螺纹，直至定位线与刻线匹配，根据此时的位置调整加工参数，得到实际加工参数；

步骤(4)：分别将待加工的第一零件和第二零件固定，并通过所述待加工的零件上的定位线进行周向定位，按照所述第一实际加工参数给待加工的所述第一零件加工内螺纹，按照所述第二实际加工参数给待加工的所述第二零件加工外螺纹，得到具有角向位置要求的螺纹副。

本发明实施例提供的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，通过将待加工零件定位固定，确保了给不同的零件加工螺纹时，零件的角向位置状态始终一致，通过定位组件定位确定预设螺纹加工参数的调整值，根据所述调整值调整预设螺纹加工参数，根据预设螺纹加工参数加工螺纹副，保证了加工出的螺纹的角向位置的精确性，该方法加工的螺纹副可任意配对组合，具有互换性；且该方法可批量、规模化进行零件加工，降低了零件生产的成本，由于零件间具有可互换性，降低了零件管理难度。

在一可选实施例中，步骤(2)或(4)中，通过固定件固定所述第一零件或所述第二零件，通过定位件使所述第一零件上的第一定位线或所述第二零件上的第二定位线定位。

进一步地，在一可选实施例中，步骤(4)之后，还包括：

将步骤(4)得到的具有内螺纹的第一零件与所述第二定位块完全旋合，判断步骤(4)得到的所述第一零件上的第一定位线是否与所述第二刻线匹配，若是则螺纹副的内螺纹加工合格；将步骤(4)得到的具有外螺纹的第二零件与所述第一定位块完全旋合，判断步骤(4)所述第二零件上的第二定位线是否与所述第一刻线匹配，若是则螺纹副的外螺纹加工合格。通过定位组件判断加工出的两件是否合格，可以简单准确的找出不合格零件，确保了螺纹角向位置的一致性及螺纹副在装配时具有较高的装配精度。

在一可选实施例中，步骤(3)中所述的第一测试加工参数包括第一起刀点位置参数，所述的根据所述第一定位线和所述第二刻线的相对位置调整所述第一测试加工参数，包括：

将所述具有内螺纹的第一测试件与所述第二定位块完全旋合时的位置作为第一位置，将旋紧或拧松过程中所述第一定位线与所述第二刻线匹配时的位置作为第二位置，根据所述第一位置和所述第二位置的轴向距离差调整所述第一起刀点位置参数；和/或

所述的第二测试加工参数包括第二起刀点位置参数，所述的根据所述第二定位线和所述第一刻线的相对位置调整所述第二测试加工参数包括：

将所述具有外螺纹的第二零件与所述第一定位块完全旋合时的位置作为第三位置，将旋紧或拧松过程中所述第二定位线与所述第一刻线匹配时的位置作为第四位置，根据所述第三位置和所述第四位置的轴向距离差调整所述第二起刀点位置参数。

该方法保证了加工出的螺纹的角向位置的一致性及精确性，加工的螺纹副可任意配对组合，具有互换性；且该方法可批量、规模化进行零件加工，降低了零件生产和管理的难度及成本。

以下为本发明的一个具体实施例：

本实施例提供了一种右旋螺纹副，加工步骤如下：

步骤(1)：加工定位组件，如图2和3所示，所述定位组件包括第一定位块7和第二定位块6，如图2所示，第一定位块7上设有第一刻线(刻在a面上)和所述内螺纹，如图3所示，第二定位块6上设有与所述第一刻线匹配的第二刻线(刻在b面上)和所述外螺纹；

步骤(2)：如图5所示，将测试用的第一零件通过三爪固定件3固定在数控机床上，固定时第一零件的第一平面c与棒状定位件4相贴，以确保在给不同的第一零件加工内螺纹时，第一定位线q的周向位置始终固定，按照第一测试加工参数(数控程序)给测试用的所述第一零件加工内螺纹；

步骤(3)：加工后，暂不拆除具有内螺纹的第一零件，将第二定位块6与具有内螺纹的第一零件5拧紧使内外螺纹完全旋合；如图6所示，测量M面与第二定位块6右端N面距离L，记为L1；逆时针(面向机床Z轴负方向)旋转第二定位块6，使第一零件的第一定位线q与第二定位块6的第二刻线对齐；再次测量M面与N面的距离L，并记为L2；计算△L＝L2-L1；将数控程序中螺纹起刀点Z坐标向左调整△L，并保证机床其他切削参数不便，得到实际的第一加工参数；

步骤(4)根据实际的第一加工参数给后续第一零件加工内螺纹，得到具有内螺纹的第一零件。

将第二定位块6与步骤(4)得到的具有内螺纹的第一零件完全旋合，通过判断第一定位线与第二刻线是否对齐，检测螺纹角向位置状态及质量

步骤(5)：按照上述(2)-(4)步骤，并采用第一定位块7可以给第二零件加工外螺纹，具体步骤在此不再赘述。

加工后，产品通过螺纹副连接，可实现两件产品外形面对齐的要求，且具有良好的互换性。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种具有角向位置要求的螺纹副加工方法，所述螺纹副包括配套的内螺纹和外螺纹，其特征在于，包括以下步骤：

(1)加工定位组件，所述定位组件包括定位块，所述定位块设有刻线和螺纹，所述刻线位于所述定位块的外表面且沿螺纹轴向延伸，所述螺纹为待加工螺纹副中的外螺纹或内螺纹；

(2)固定测试用的零件，所述零件上设有与所述刻线对应的定位线，通过所述定位线进行周向定位，按照测试加工参数给测试用的所述零件加工内螺纹或外螺纹；

(3)将具有内螺纹或外螺纹的零件与所述定位块完全旋合，根据所述定位线和所述刻线的相对位置调整所述测试加工参数，得到实际加工参数；

(4)固定待加工的零件，并通过所述待加工的零件上的定位线进行周向定位，按照所述实际加工参数给待加工的所述零件加工内螺纹或外螺纹。

2.根据权利要求1所述的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，其特征在于，步骤(2)或(4)中，通过多爪固定件固定所述零件，通过固定在所述多爪固定件的一爪上的定位件使所述零件上的定位线定位。

3.根据权利要求2所述的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，其特征在于，步骤(4)之后，还包括：

将步骤(4)得到的具有内螺纹或外螺纹的零件与所述定位块完全旋合，判断步骤(4)得到的具有内螺纹或外螺纹零件的定位线是否与所述刻线匹配，若是，则螺纹副的内螺纹或外螺纹加工合格。

4.根据权利要求1所述的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，其特征在于，所述定位组件包括第一定位块和第二定位块，所述第一定位块设有第一刻线和所述内螺纹，所述第二定位块设有第二刻线和所述外螺纹。

5.根据权利要求4所述的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，其特征在于，当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线匹配。

6.根据权利要求4所述的具有角向位置要求的螺纹副加工方法，其特征在于，步骤(3)中所述的测试加工参数包括起刀点位置参数，所述的根据所述定位线和所述刻线的相对位置调整所述测试加工参数，包括：

将具有内螺纹的零件与所述第二定位块完全旋合时的位置作为第一位置，将旋紧或拧松过程中所述具有内螺纹的零件的定位线与所述第二刻线匹配时的位置作为第二位置，根据所述第一位置和所述第二位置的轴向距离差调整所述第一起刀点位置参数；或

将具有外螺纹的零件与所述第一定位块完全旋合时的位置作为第三位置，将旋紧或拧松过程中所述具有外螺纹的零件的定位线与所述第一刻线匹配时的位置作为第四位置，根据所述第三位置和所述第四位置的轴向距离差调整所述第二起刀点位置参数。

7.一种具有角向位置要求的螺纹副加工工装，其特征在于，包括定位组件和定位固定组件，所述定位组件包括定位块，所述定位块设有刻线和螺纹，所述刻线位于所述定位块的外表面且沿螺纹轴向延伸，所述螺纹为待加工螺纹副中的外螺纹或内螺纹；加工时，通过所述定位固定组件固定测试用的零件，所述零件上设有与所述刻线对应的定位线，通过所述定位线进行周向定位，按照测试加工参数给测试用的所述零件加工内螺纹或外螺纹；将具有内螺纹或外螺纹的零件与所述定位块完全旋合，根据所述定位线和所述刻线的相对位置调整所述测试加工参数，得到实际加工参数；固定待加工的零件，并通过所述待加工的零件上的定位线进行周向定位，按照所述实际加工参数给待加工的所述零件加工内螺纹或外螺纹。

8.根据权利要求7所述的具有角向位置要求的螺纹副加工工装，其特征在于，所述定位固定组件包括多爪固定件和固定在所述多爪固定件的一爪上的定位件，所述固定件用于固定所述零件，所述定位件用于使所述零件上的定位线定位。

9.根据权利要求7所述的具有角向位置要求的螺纹副加工工装，其特征在于，所述定位组件包括第一定位块和第二定位块，所述第一定位块设有第一刻线和所述内螺纹，所述第二定位块设有第二刻线和所述外螺纹；

当所述第一定位块和所述第二定位块完全旋合时，所述第一刻线和所述第二刻线匹配。

10.由权利要求1-6任一项提供的方法加工的具有角向位置要求的螺纹副。