罐体胀形模芯轴推杆加工技术研究

草虫gg 2023-02-22 发布于四川

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罐体胀形模主要用于生产盛放奶粉、蛋白粉等食品的铁质罐体，如图1所示，通过型芯径向膨胀运动使产品成形，由芯轴推杆的轴向运动实现型芯的径向运动。芯轴推杆的结构和加工精度关系产品质量，其直接影响型芯成形产品的内腔形状及精度，同时也会影响芯轴的使用寿命，因此芯轴推杆的加工方法、加工精度及工装夹具的制造对产品质量起着至关重要的作用。

图1 胀形模成形的罐体

芯轴推杆一般使用车铣复合机床加工，由于推杆是锥面，刀具加工产生的刀纹不与轴线同向，加工过程中流畅性不好，且加工锥面的中心线对称度满足不了使用要求，刀具磨损需要频繁更换，容易产生误差。

1 工艺分析

1.1 芯轴推杆分析

芯轴推杆结构如图2所示，材料为Cr12MoV，热处理硬度为58~62 HRC，锥角为18×9.97º，对称度要求0.01 mm以内，大端尺寸为100.6

mm，大端直段长度是（1.5±0.02）mm，表面粗糙度要求Ra0.8 μm。芯轴推杆的轴向运动使型芯产生径向运动，型芯的内锥面与芯轴推杆的外锥面滑动产生推力使型芯沿径向移动，推杆沿轴向移动，推杆锥面的纹路和表面粗糙度影响型芯的运动灵敏度和磨损寿命。推杆的锥面对称度影响胀形罐体的圆度和封闭效果。

图2 芯轴推杆

1.2 芯轴推杆加工难点分析

芯轴推杆的锥度面角度要求18×（9.97º±0.03°1.8'）等分，对称度要求0.01 mm以内，在机械加工中一般采用加工中心或磨床加工。加工中心加工时由于锥面刀具加工产生的刀纹不与轴线同向，芯轴推杆使用流畅性不好，而且锥面对中心线的对称度满足不了要求，刀具磨损需要频繁更换容易产生误差，加工效率降低，芯轴推杆质量下降。磨床加工定位基准不统一，需要以外圆锥体为基准加工锥面，加工时分度与对称度也不精确，达不到对称度及18等分的要求。

1.3 解决方法

根据芯轴推杆的外形及精度要求，设计一种专用分度研磨器用于加工芯轴推杆的锥度面，保证其装夹定位精度、轮廓精度和加工精度。以芯轴推杆的两端孔为基准在研磨器装夹定位，与外圆磨床加工时的装夹定位保持一致，通过分度盘进行18等分的分度加工。此方法及研磨器装夹简单方便快捷，提高了生产效率。

2 专用分度研磨器的设计

2.1 专用分度研磨器结构

专用分度研磨器结构如图3所示，包括底座定位组、可动定位组与分度组三部分。可动定位组安装在底座定位组的右侧，根据推杆长度在装夹时进行位置调整，分度组安装在底座定位组的左侧，对推杆进行分度。

图3 专用分度研磨器结构

1.主板底座 2.定位座 3.左顶尖 4.分度盘 5.右顶尖 6.顶尖滑块 7.调整块 8.滑块板 9.换位销 10.可动定位座 11.T形键 12.分度定位销座 13.销钉 14.分度销 15.分度销内弹簧 16.分度销帽

专用分度研磨器是通过两顶尖对芯轴推杆进行轴向定位，芯轴推杆的左端面顶尖孔及锥体右端孔作为定位孔，粗、精加工都是以其为基准，保证基准统一。分度盘是根据推杆分度要求而特制，分度盘安装在芯轴推杆的基准部位上进行分度加工锥面，能较好保证芯轴推杆的精度与公差要求。专用分度研磨器在平面磨床上使用，降低了制造成本，提高了加工质量和效率。

2.1.1 底座定位组

底座定位组包括主板底座1、定位座2与左顶尖3。定位座2安装在主板底座1的左端，通过螺钉及销钉定位紧固，左顶尖3安装在定位座2的顶尖固定孔内。

2.1.2 可动定位组

可动定位组包括右顶尖5、顶尖滑块6、调整块7、滑块板8、换位销9、可动定位座10和T形键11。滑块板8安装在顶尖滑块6的下方，调整块7安装在可动定位座10的右侧，顶尖滑块6安装在可动定位座10上方，T形键11安装可动定位座10的下方，换位销9安装在右端可动定位座的移动定位孔内，起到移位后的定位作用.

2.1.3 分度组

分度组包括分度盘4、分度定位销座12、销钉13、分度销14、分度销内弹簧15和分度销帽16。分度销内弹簧15安装在分度销内部，作用是在产品加工中分度时分度销有弹性收缩，起到自动锁紧作用。分度销安装在分度定位销座12上的销定位孔内，在孔内作伸缩运动对分度盘进行锁紧定位。分度盘安装在芯轴推杆的基准定位部，起到连接芯轴推杆的作用，分度时带动芯轴推杆进行分度。

3 推杆加工方法

3.1 锥面大端加工

锥面大端加工如图4所示，加工18等分平面大端的尺寸100.6 mm，专用分度研磨器放到机床工作台上，研磨器底座平行于机床工作台的纵向轨道即X轴方向。将专用分度盘安装到芯轴推杆的φ40 mm准杆上找正锁紧，再将芯轴推杆安装到专用分度研磨器上，通过专用分度盘旋转分度，对各平面进行粗加工、半精加工和精加工，一般粗加工给半精加工留余量0.05~0.08 mm，半精加工给精加工留余量0.005~0.01 mm。粗磨用80粒度的CBN砂轮，半精磨用230粒度的CBN砂轮，精磨用800粒度的CBN砂轮。

图4 加工锥面大端

3.2 锥面角度与大端直段加工

锥面角度9.97°及大端直段1.5 mm加工如图5所示，将正弦磁台按锥面角度9.97°调整后安装到机床工作台上，再将专用分度研磨器放到正弦磁台上。正弦磁台和专用分度研磨器都要平行于机床工作台即X轴方向。加工前首先检验磁台角度是否正确，先任意选择2个对称面进行粗磨再半精磨加工并留余量0.1 mm，同时计算直段1.5 mm的余量是0.1/sin9.97º；然后进行3次圆检测锥面角度9.97°是否在公差内及大端直段的余量是否正确。如锥面角度9.97°不在公差内，重新调整正弦磁台的角度调整块高度。正弦磁台的角度校正后再进行其它锥面粗磨加工，最后进行半精磨加工和精磨加工。加工锥度面的同时保证大端直段尺寸公差。砂轮选择及留余量加工过程与上节相同。