应用尺寸链原理确定电镀前杆端体螺纹的精度

卢金忠

(福建龙溪轴承(集团)股份有限公司，福建 漳州 363000)

按标准要求，杆端关节轴承的杆端体(含螺纹)需经电镀处理，电镀后螺纹精度要符合要求，而镀层厚度允许有一定的波动量(镀层厚度为8～10 μm，各公司的规定可能不同)，这将对电镀后杆端体螺纹精度产生影响。为了保证螺纹精度，电镀前必须确定杆端体螺纹的加工精度等级。

1 工艺尺寸链原理

工艺尺寸链由组成环(增环和减环)和封闭环组成，它们之间存在下列关系[1]：封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，即

(1)

封闭环的上偏差等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，即

(2)

封闭环的下偏差等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即

(3)

封闭环的公差等于所有组成环的公差之和，即

(4)

2 杆端体螺纹的尺寸链关系

杆端体螺纹镀前尺寸公差、镀层厚度公差及镀后尺寸公差三者之间形成如图1所示的尺寸链关系。

图1 杆端体螺纹尺寸链关系

对杆端体外螺纹

A=A′+δ，

(5)

es=es′+ξKδmax；ei=ei′+ξKδmin。

(6)

对杆端体内螺纹

A=A′-δ，

(7)

ES=ES′-ξKδmin；EI=EI′-ξKδmax。

(8)

式中：A为杆端体螺纹镀后螺纹中径(封闭环)；A′为杆端体螺纹镀前螺纹中径(组成环)；δ为镀层厚度(组成环)；ES，EI分别为内螺纹螺纹中径镀后上、下偏差；ES′，EI′分别为内螺纹螺纹中径镀前上、下偏差；es，ei分别为外螺纹螺纹中径镀后上、下偏差；es′，ei′分别为外螺纹螺纹中径镀前上、下偏差；ξ为传递系数，指镀层厚度对螺纹中径镀后尺寸的影响；K为镀层厚度比，指螺纹牙型表面镀层与主要表面镀层的比值。

2.1 传递系数ξ

图2 镀层分布

2.2 镀层厚度比K

杆端体电镀时，由于尖端放电效应、屏蔽效应、电流密度分布及其他一些工艺因素影响，螺纹牙型各表面之间的镀层厚度是不均匀的。

对于杆端体外螺纹，由于电镀工艺参数是按其外径尺寸制订的，外径面作为主要表面，所以取K=1。

对于内螺纹，需考虑：(1)机加工内螺纹时或多或少形成的孔口大、中间小的喇叭口现象；(2)电镀时的屏蔽作用使镀层形成的孔口厚、中间薄现象。综合这两方面，在一般情况下可以认为镀后内螺纹的螺纹中径是圆柱形，但制订电镀工艺时，不是把杆端体内螺纹，而是把杆端体柄的外表面作为主要表面确定工艺参数。通过试验和检测统计，得出杆端体内螺纹的镀层厚度比K取为0.5较合适。

3 计算实例

es′=-0.034-4×1×0.01=-0.074 mm；ei′=-0.184-4×1×0.008=-0.216 mm。

ES′=0.200+4×0.5×0.008=0.216 mm；EI′=0+4×0.5×0.010=0.020 mm。

4 结束语

根据工艺尺寸链原理，封闭环的公差等于组成环的公差之和，作为组成环的杆端体螺纹镀前尺寸公差一定比镀后尺寸公差小，其减少值为ξK(δmax-δmin)。应用文中所述公式，可以保证大多数杆端体螺纹的镀后尺寸满足要求，但仍需根据标准要求和企业自身情况，制定出合理的镀层厚度。

镀层厚度不但影响杆端体的防锈性能，也影响产品精度，因此要配备好与批量生产相适应的检测手段；且镀层厚度比K应通过工艺试验验证后才能用于工艺设计。