閥針先端導(dǎo)流槽的加工工藝

徐成武，馬寶順

（盤起工業(yè)（大連）有限公司，遼寧大連 116600）

1 引言

熱流道是通過(guò)加熱的方法來(lái)保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)，熱流道系統(tǒng)一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成，熱噴嘴（澆口）一般包括兩種:開(kāi)放式熱澆口和針閥式熱澆口（見(jiàn)圖1、圖2），由于熱噴嘴形式直接決定熱流道系統(tǒng)選用和模具的制造，因而將熱流道系統(tǒng)分成開(kāi)放式熱流道系統(tǒng)和針閥式熱流道系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)述閥針式熱流道中的閥針導(dǎo)流槽加工工藝技術(shù)。

圖1 閥針式熱澆口

2 工藝分析

2.1 閥針零件分析

熱流道閥針的先端導(dǎo)流槽是注射時(shí)塑料原料熔融體在熱噴嘴處通過(guò)導(dǎo)流槽快速流出。閥針的三等分導(dǎo)流槽如圖3 所示，圖3 中3×R130±5mm 和C-C 剖視圖中3×R0.8mm，這兩個(gè)視圖表達(dá)導(dǎo)流槽的形狀是圓弧R0.8mm，圓弧分兩部分，一是直段圓弧長(zhǎng)度10±0.5mm、一段是R130mm 做軌跡的圓?。ㄒ?jiàn)圖3）長(zhǎng)度22.4±0.5mm。閥針的材料是SKH51 高速鋼硬度60～63HRC，粗糙度值要求Ra0.3μm。

圖3 閥針先端形狀

2.2 閥針加工的難點(diǎn)分析

閥針先端外圓直徑?3.985mm，粗糙度值Ra0.3μm，R0.8mm 的三等分導(dǎo)流槽長(zhǎng)22.4mm（見(jiàn)圖2），槽底到圓心距是1.4mm 在機(jī)械加工中一般都是加工中心用超硬合金球刀R0.5mm 刀具加工，由于閥針材料是SKH51 高速鋼硬度60～63mm，閥針硬度高耐磨性好不易磨損。刀具的材料是硬質(zhì)合金硬度88～89HRC。由于閥針材料及加工形狀尺寸的原因，加工刀具的直徑尺寸選擇R0.5mm球刀，每加工10件閥針刀具就需要更換，刀具磨損后形成擠壓切削槽的邊緣毛刺硬而且有腫嘴現(xiàn)象加工效率降低，閥針質(zhì)量下降。

圖2 閥針3D圖

2.3 解決方法

根據(jù)零件的外形及精度要求，設(shè)計(jì)一種閥針成型器，用于加工閥針的導(dǎo)流槽保證零件裝夾定位精度，輪廓精度，加工的精度，裝夾簡(jiǎn)單方便快捷，提高零件的生產(chǎn)效率。

3 閥針成型器的設(shè)計(jì)

（1）閥針成型器原理是參考外齒輪傳動(dòng)、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)如圖4所示及定軸輪系機(jī)構(gòu)的原理。當(dāng)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各齒輪的幾何軸線位置均相對(duì)固定不變，這種輪系稱為定軸輪系。

圖4 外、內(nèi)嚙合齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)

通過(guò)外、內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)及定軸輪系的工作原理分析得出小圓在大圓內(nèi)成內(nèi)切狀態(tài)工作，利用這個(gè)原理轉(zhuǎn)換成閥針的圓弧R130mm 的加工原理。即小圓相當(dāng)于機(jī)床主軸的砂輪，大圓相當(dāng)于閥針的R130mm基準(zhǔn)圓，閥針成型器的底座軌道的圓心就是與R130mm 的圓心重合，旋座機(jī)構(gòu)的軸承在底座軌道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)就相當(dāng)于大圓轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)外、內(nèi)齒輪及定軸傳動(dòng)這一原理設(shè)計(jì)工裝治具在平面磨床上加工，實(shí)現(xiàn)降低刀具消耗成本和效率低等問(wèn)題。

（2）閥針成型器結(jié)構(gòu)。如圖5所示，閥針成型器分兩部分底座軌道組件1、旋座組件2構(gòu)成。底座軌道組件1是帶有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和底座軌道兩部分構(gòu)成，底座軌道主體的底面是安裝在機(jī)床工作臺(tái)上起定位作用，底座軌道槽是用來(lái)安裝旋座組件2的運(yùn)動(dòng)軌道。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的手柄7即可帶動(dòng)旋座組件2延軌道槽軌跡運(yùn)動(dòng)，閥針夾持塊25是用于閥針裝夾定位進(jìn)行加工，當(dāng)閥針開(kāi)始加工轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，閥針就延軌道槽轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床手動(dòng)進(jìn)給下刀置公差即可。閥針成型器照片如圖6所示。

圖5 閥針成型器的結(jié)構(gòu)圖

圖6 閥針成型器的照片

（3）底座軌道組件。如圖7 所示底座軌道組件結(jié)構(gòu)圖。底座軌道組件的主要作用，其一是安裝在工作臺(tái)上起到定位作用；其二是軌道槽提供一個(gè)運(yùn)行軌道控制旋座組件運(yùn)動(dòng)和定位，手動(dòng)驅(qū)動(dòng)旋座組件做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

圖7 底座軌道機(jī)構(gòu)圖

（4）旋座組件。圖8 所示旋座組件結(jié)構(gòu)圖。旋座組件的主要作用，其一是裝夾閥針確定閥針位置的固定；其二是符合6點(diǎn)定位原則，能帶這閥針沿一定圓弧軌道運(yùn)動(dòng)。

圖8 旋座組件結(jié)構(gòu)圖

（5）小結(jié)。

在機(jī)械加工中，工裝治具是機(jī)床非常重要的附件，根據(jù)閥針的不同工裝治具的結(jié)構(gòu)和形式也各不相同。閥針先端導(dǎo)流槽的加工同樣也離不開(kāi)工裝治具，工裝治具的設(shè)計(jì)、制造、裝配、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)最終通過(guò)驗(yàn)證，工裝治具在機(jī)床上能夠很好地保證閥針精度，結(jié)構(gòu)符合使用要求，實(shí)踐也證明工作原理符合機(jī)械制造工藝學(xué)的要求。

4 加工方案

4.1 砂輪及修整

（1）砂輪。選用89A80J6V121 35泰利來(lái)砂輪，主軸 轉(zhuǎn) 速2,000～2,200 轉(zhuǎn)/min，單 側(cè) 往 返 進(jìn) 給 量0.005mm，每個(gè)槽修整次數(shù)1次修整量0.05mm。

（2）砂輪修整。砂輪修整厚度值1.6mm，在將砂輪厚度方向上進(jìn)行R0.8mm修整，如圖9所示。

圖9 砂輪

4.2 閥針成型器安裝

閥針成型器安裝在平面磨床的磁臺(tái)上，成型器上的旋座后固定板13上面有中心找正塊進(jìn)行砂輪在底座主體軌道旋轉(zhuǎn)中心在機(jī)床X 軸上進(jìn)行中心找正。然后進(jìn)行Z 軸上的閥針中心及砂輪厚度方向的中心找正，再進(jìn)行Y軸上下對(duì)刀，最后進(jìn)行加工。

4.3 閥針進(jìn)行加工

閥針先端導(dǎo)流槽分兩部分1 是直段部分和圓弧R130mm部分。首先加工直段手動(dòng)加工，左右搖動(dòng)機(jī)床X軸手輪同時(shí)Y軸進(jìn)行進(jìn)給下量，工作臺(tái)的左側(cè)限位塊的閥針成型器圓心位置，右側(cè)限位塊是成型器移除磨削區(qū)域的定位。閥針成型器在此范圍做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，砂輪下刀到0.58mm后停止下刀，X軸停止運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)右端停止限位塊靠在限位柱上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7 進(jìn)行R130mm尺寸的加工，左手往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7同時(shí)右手Y軸進(jìn)行進(jìn)給下量直至到H值0.6mm后停止下量旋座停在水平位置，搬動(dòng)前軌板水平銷進(jìn)行鎖緊后工作臺(tái)向左側(cè)移動(dòng)，砂輪移除閥針導(dǎo)流槽外即閥針的三等分導(dǎo)流槽中的一個(gè)槽加工完成。將閥針旋轉(zhuǎn)120°后第二個(gè)槽加工，加工過(guò)程同上。再將閥針旋轉(zhuǎn)240°加工第三個(gè)槽方法也是同上，即閥針完成加工。如圖10、圖11所示。

圖10 閥針成型器加工完照片

圖11 閥針圖紙

5 注意事項(xiàng)

（1）底座組的底座軌道座上的軌道槽的圓心在X、Y 軸上的位置度及圓弧公差必須控制在±0.01mm 以內(nèi)，否則旋座組在延軌道運(yùn)動(dòng)不流暢，位置精度不準(zhǔn)等現(xiàn)象。治具的各部件尺寸及形位公差要嚴(yán)格控制，保證裝配時(shí)的精度。

（2）治具在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮閥針直徑不同，先端要加工的圓弧位置及長(zhǎng)度不同，閥針裝夾塊也要考慮，保證閥針的正確安裝位置。

6 結(jié)論

閥針先端導(dǎo)流槽的加工通過(guò)改變加工工藝，提供了一種平面磨床用的閥針成型器及加工方法，在磨床上就能輕易方便完成閥針的導(dǎo)流槽加工。操作簡(jiǎn)單，效率顯著提高，消耗成本大幅低。

平磨砂輪每片180 元可加工400 件以上，砂輪成本每件成本0.45元，球刀成本每件15元。球刀加工每個(gè)槽要5～8min，砂輪加工每個(gè)槽要2～3min。通過(guò)對(duì)比可以看出，效率顯著提高，刀具消耗降低顯著。