摘要：介绍了一种加工钢质无缝溶解乙炔气瓶锥螺纹底孔的铰刀设计方法，对铰刀的主要参数和特点做了简要分析。在使用液化石油气瓶、氧气瓶、乙炔气瓶等溶解气瓶时对其密封性要求很高。根据国家标准GB 835-87，钢质气瓶的瓶口与瓶阀间的连接采用圆锥螺纹。气瓶口部螺纹的密封性与螺纹的加工精度有着密切的关系，而螺纹底孔的加工质量直接影响螺纹的精度，影响气瓶的密封性。笔者在进行钢质无缝溶解乙炔气瓶加工工艺的研究中，改变了气瓶原口部螺纹加工时钻孔—镗孔—攻螺纹的工艺方案，采用了新的钻、扩孔—粗、精铰螺纹底孔—攻螺纹的工艺，并专门设计了气瓶锥螺纹底孔加工用铰刀。经生产验证，可保证气瓶锥螺纹底孔的加工质量。 1 瓶口圆锥螺纹的基本尺寸根据GB 8335-87，可知PZ27.8、PZ39两种圆锥螺纹的基本尺寸和牙型见图1与表1。
图1 圆锥螺纹的基本尺寸和牙型表1螺纹代号每寸牙数螺距t基面直径螺纹长度螺纹光度Lra(/°)D(d)D2(d2)D1(d1)L1L2L3PZ39122.11739.00037.64336.28617.6726>211.3550.29155PZ27.8141.81427.80026.63625.4721.1620.249
[pagecute] 2 PZ27.8 锥螺纹底孔铰刀的设计本文以锥螺纹PZ27.8为例，介绍锥螺纹底孔铰刀的设计方法。
图2 PZ27.8锥螺纹加工要求PZ27.8锥螺纹尺寸及加工精度要求 PZ27.8锥螺纹尺寸及加工精度要求如图2所示。 铰刀各部分尺寸的确定 铰刀直径的确定 精铰刀基面上直径 采用S20A(优质深冲钢)作为气瓶材料，考虑到加工后孔径会有扩张，因此精铰刀直径按以下公式计算：
D刀max=dmax-Pmax
D刀min=dmax-Pmax-G(1)式中D刀max——基面上精铰刀最大直径； dmax——基面上孔径上限； Pmax——孔的最大扩张量(一般在0.003～0.03mm 之间选取)，本文根据试验取Pmax=0.007mm D刀min——基面上精铰刀最小直径； G——铰刀制造公差：按IT8～IT9 级取G=0.015mm。 由于基面上锥螺纹底径为Ø25.472+0.025mm，则 dmax=25.472+0.025=25.497mm代入式(1) D刀max=25.497-0.007=25.49mm
D刀min=25.497-0.007-0.015=25.475mm所以，精铰刀基面上直径为 D刀精=25.472+0.018+0.003mm粗铰刀基面上直径
D’刀max=d-D1
D’刀min=D’刀max-D2(2)式中D’刀max——基面上粗铰刀最大直径； d——基面上孔的公称尺寸； D’刀min——基面上粗铰刀最小直径； D1，D2——铰刀的制造公差，取D1=0.05mm，D2=0.021 mm 因此，粗铰刀基面上直径 D’刀max=d-D1=25.472-0.05=25.422mm D’刀min=D’刀max-D2=25.472-0.021=25.401mm 则粗铰刀基面上直径为 D刀粗=25.4+0.022mm铰刀基本尺寸的确定 铰刀的基本尺寸见表2。 莫氏锥柄尺寸的确定 莫氏锥柄的尺寸见表3。
[pagecute] 表2 d01Lll2d1d0d4r4lc基本尺寸偏差基本尺寸偏差基本尺寸偏差粗25.41700
-2.5400
-2.23026.5621.81+0.07
023150精25.4721700
-2.5400
-2.23026.6621.88+0.07
023150
[pagecute] 表3莫氏锥度号D1d2d3cl1ber2r1基本尺寸偏差324.05119.13118.613987.90
-0.222072324.05119.13118.613987.90
-0.222072
图3 粗铰刀前角及后角
图4 精铰刀前角及后角铰刀齿形尺寸的确定 前角g0 由于铰刀是在已加工出的孔的表面上进行半精加工和精加工，因此，与车刀一样，铰刀的前角对切屑变形及孔的表面粗糙度有直接影响。由于工件材料S20A的塑性较大，为了减少变形，采用高速钢W18Cr4V作为铰刀刀头材料，取粗铰刀前角g0为8°、精铰刀前角为3°。 后角a0及刃带ba1 后角a0的作用是在铰刀轴向进给时减少刀体圆柱部分与孔壁的摩擦。对于粗铰刀，为了防止后角齿背和孔壁发生摩擦，采用折线型后角，取ap1=10°，副后角ap2=20°，并将ap1保持在整个刃带宽度ba1=2mm 上(见图3)。对于精铰刀，取后角ap=10°(见图4)。 锥角ak 锥角ak等参数的选取见表4。断屑槽尺寸的确定铰刀断屑槽尺寸见表5。
[pagecute] 表4 偏差锥角akr后角a1前角g齿数zqFrd01直径处d0直径处基本尺寸偏差基本尺寸偏差粗6°50’34"±25"20°8°680°1.4+0.4
02.0+0.4
01精6°50’34"±25"10°3°880°1.4+0.4
02.0+0.4
01表5 Sr3≤b1t基本尺寸偏差基本尺寸偏差粗80.152.50.3
01.2+0.2
0
[pagecute] 表6 D≤dl4D4粗525.87.5精525.87.5中心孔尺寸的确定 铰刀中心孔尺寸见表6。铰刀工作图 根据以上步骤确定铰刀的各部分参数和尺寸后，作出铰刀工作图。粗铰刀工作图见图5，精铰刀工作图见图6。
图5 粗铰刀工作图
图6 精铰刀工作图3 结语通过锥螺纹底孔铰刀的设计，将气瓶原口部螺纹加工工艺中的镗孔变为铰孔，提高了气瓶口部螺纹的加工质量和生产率，具有一定的实用价值。
