纖細零件滾花工藝研究

徐 磊

（陜西長嶺電子科技有限責任公司，寶雞 721006）

滾花加工對于直徑較大的軸類零件來說是一項普通的加工方法，但對于直徑小于一定范圍的纖細零件，用常規(guī)滾花方法其難度較大，加工費時、廢品率高，這是長期困擾生產(chǎn)的一項技術難題。

1 傳統(tǒng)滾花工具特點、局限性及典型零件特點的分析

傳統(tǒng)滾花工具工作圖如圖1所示。滾花工具通過對滾花零件施加單向徑向力使零件獲得滾花效果，施加的徑向力越大，則零件上的滾花深度越深。對于直徑較小的纖細零件來說，過大的徑向力會使零件發(fā)生彎曲，甚至斷裂，特別是銅、鋁等有色金屬材料，由于本身材料強度較低，在進行纖細零件滾花時更容易出現(xiàn)彎曲、斷裂問題。

圖1 傳統(tǒng)滾花工具工作圖

圖2是一典型的纖細滾花零件圖“焊柱”。材料為HPb59-1鉛黃銅，從圖中可以看出該零件屬于纖細零件，滾花部分直徑為Ф1.050-0.05（該公差為滾花前機加尺寸公差），最小直徑部分Ф0.75。如采用傳統(tǒng)滾花工藝，在滾花加工中會使零件受到單向的徑向力，從而使零件彎曲或斷裂，實際加工也驗證了彎曲、斷裂的發(fā)生。

圖2 典型纖細滾花零件圖

2 纖細零件滾花工藝方案的初步探索與實踐

在對典型零件的分析后，初步確定了首次滾花工藝方案，嘗試使用數(shù)控機床，在零件滾花部位采用刻直紋的工藝方法（工藝方法同數(shù)控銑床在零件上刻字），零件滿足圖紙要求但零件使用中存在較大問題。

該“焊柱”零件用于印制板裝配使用，零件的滾花部位與印制板上的安裝通孔形成過盈配合，在安裝完該零件后，印制板翻轉(zhuǎn)在另一面上將該零件與印制板焊盤焊接在一起，安裝時的過盈配合保證了在印制板翻轉(zhuǎn)時該零件不會從印制板上脫落，而采用刻直紋的零件裝配后印制板翻轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)了脫落現(xiàn)象。

經(jīng)分析，主要原因在于傳統(tǒng)滾花工藝是在不去除零件外圓材料的情況下，采用擠壓變形的方法在零件外圓表面形成直紋滾花。從微觀上看，通過擠壓既有高于原外圓表面的“齒頂”，又有低于原外圓表面的“齒底”，所以其滾花后的最大外圓直徑是大于零件原外圓直徑的，由此形成了與印制板安裝孔的裝配過盈量。而采用刻直紋的方法通過去除材料形成直紋，只有低于原外圓表面的“齒底”，而無高于原外圓表面的“齒頂”。滾花前后，零件滾花外圓表面直徑?jīng)]有變化，無法形成與印制板安裝孔的裝配過盈量，所以安裝后，印制板翻轉(zhuǎn)過程中發(fā)生了脫落現(xiàn)象。該方法經(jīng)生產(chǎn)實際使用驗證不滿足要求，生產(chǎn)效率低下。

3 最終方案的確定與實施、驗證

經(jīng)過一次工藝方案的失敗，在總結經(jīng)驗時，筆者注意到除了要克服傳統(tǒng)滾花工具對滾花零件施加單向徑向力的問題，還需考慮滾花工具的穩(wěn)定性、滾花加工時的安全性、滾花工具的可調(diào)整性以及必須采用非去除材料的加工方式。綜合以上各種因素，筆者再次制定工藝方案時徹底摒棄了傳統(tǒng)滾花工藝方法，最終確定了以搓絲板為基本原件的“搓花”工藝方法代替滾花的工藝方法，如圖3所示。

圖3 搓花工具工作圖

首先，對過去報廢的搓絲板進行了考察。由于搓絲板是用來搓外螺紋的，所以搓絲板上的紋路是以螺紋升角展成的斜紋，而需要的是直紋。進一步對搓絲板進行分析，斜紋其實是指搓絲板的紋路相對于搓絲板矩形外形有夾角，也就是說，紋路對矩形外形的豎邊不垂直，對橫邊不平行。針對這種情況，人們可以通過對搓絲板的外形再次加工使加工后的矩形外形豎邊垂直于紋路，橫邊平行于紋路，加工外形后的搓絲板會比原搓絲板面積小近一半，但對上述的典型零件滾花加工沒有影響。使用線切割設備對兩塊搓絲板的外形進行切割，并通過加工去除多余的直紋部分，制備了兩塊直紋搓絲板。

隨后對以兩塊搓絲板為主要原件的“搓花”工具進行了初步設計，考慮以一塊搓絲板作為固定搓絲板，另一塊搓絲板作為主動搓絲板（以下簡稱定板、動板），零件放在動板和定板之間，動板相對于定板運動即可完成對零件的“搓花”，工作圖如圖3所示。從圖3可以看出，定板通過過盈配合與基座連接，動板通過釬焊與軸連接，通過調(diào)整底座與動板之間的間距可以滿足一定范圍不同直徑大小的滾花零件。由于定板、動板的存在，零件在進行搓花的過程中受到大小相等方向相反的兩個徑向力，避免了零件的彎曲、斷裂，同時由于采用零件表面材料變形的工藝方法，搓花后的零件最大外圓直徑大于零件原外圓直徑。定板、動板前端都有一個較大的倒角，在加工時將零件放在定板上端倒角處，當動板向下運動時，動板、定板倒角的存在會將零件帶入定板、動板之間的工作區(qū)，零件搓好花后，會隨動板的繼續(xù)向下運動至定板、動板之間的空擋區(qū)（定板、動板都沒有直紋的區(qū)域）自動落下。由于采用手板沖床的手柄用手控制動板的上、下及速度，故安全性較車床有較大提高，加工效率也有較大提高。除加工前調(diào)整定板、動板間距試加工零件外，正常搓花過程中不會產(chǎn)生廢品。經(jīng)兩個批次零件的加工驗證，印制板裝配驗證完全滿足使用要求。

4 新滾花工具的適用范圍及應用前景

該滾花工具主要適用于纖細零件滾花，由于工具滾花間隙可調(diào)整，其有較大的零件直徑適應范圍，生產(chǎn)效率較高。工藝改進前，原來使用車工，勞動成本較高，改為鉗工后，勞動成本顯著降低，而且操作簡單，安全性高。對滾花花紋有特殊要求的零件，可在鋼板上刻出要求的花紋，隨后進行淬火等相應的熱處理工序即可制成各種搓花板，故該工藝對于簡單花紋也適用。目前，該工藝已應用在多種產(chǎn)品生產(chǎn)中，效果良好。