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钻孔夹具设计3丁同梅,周正武(广东省技师学院,广东博罗516100)摘要:笔者设计的夹具用于钻床上加工斜孔及倾斜台阶面,是一种摆动式钻床专用夹具。通过分析夹具的结构特点、工作原理,计算定位误差、夹紧力、导向误差,说明该夹具设计新颖、结构合理、效率高,同时,还解决了斜孔和斜面加工精度和位置难保证的难题。关键词:斜孔加工；摇臂结构分析；摆动式钻床夹具中图分类号:TG751.2文献标识码:A文章编号:1007-4414(2008)05-0067-03DesignoffixturetomachineholesbythedrillingmachineDingTong-mei,ZhouZheng-wu(Guangdongcollegeofhigh-gradetechnician,BoluoGuangdong516100,China)Abstract:Thefixtureinthispaperisaspecialswingdrilljig,itisdesignedformachiningtiltedholesandplanesbythedrill2ingmachine.Throughanalyzingthestructure,workingprinciple,clampforce,errorsofthepositionandtheguidance,wecancometotheconclusionthatthedesignismoreinnovative,thestructureisreasonableandefficient,atthesametimeitsolvestheproblemtoimprovetheaccuracyofthetiltedholesandsurfacesindrilling.Keywords:tiledholesmachining；analysisofrockerstructure；fixtureforradialdrillingmachine1零件分析在钳工钻孔加工中,常通过台虎钳装夹来保证工件的加工精度,这只是通用夹具,可装夹的工件形状相对单一,不能满足特殊需要；而为了提高生产率,减少废品率,改善工人的劳动强度,满足形状特殊的零件加工要求,则需要设计适应本工件的专用夹具,就是通过专用夹具达到定位准确、夹紧迅速、操作快捷等优点,易于保证加工精度,缩短辅助时间。如图1所示,摇臂是重要的传动零件,该零件为大批量生产,并且孔的位置要求特殊,因此,为提高生产率、保证加工精度,设计了加工斜螺纹孔M8-7H的专用夹具。这套夹具采用定位套及菱形销定位,快卸压板夹紧装卸工件快速、准确。虽然夹具结构略显复杂,但能保证加工精度,产品合格率大为提高,生产效率高,减少辅助时间,批量生产中显示出经济性。零件为典型的叉架类零件,零件外形尺寸不大,材料为QT400,年产3000件,属大批量生产,形状比较复杂,其他各表面已经加工过,本工序待加工的孔需钻孔攻螺纹。外圆24f7、端面可作为定位基准面。本工序主要的难点就是如何保证两个斜孔在一步加工完成,尤其要注意其位置要求,特别是操作快捷方便,可在钻床上用6.7钻头钻孔、M8-7H丝锥加工该零件的螺孔1。2夹具结构分析零件为典型的叉架类零件,经过零件分析,合理选择定位元件,选用轴套16作为定位元件比较合适,并按六点定位原理满足工件加工的定位要求。以24f7外圆柱面为定位面,限制X、Z两个自由度；轴套16端面为定位面限制Y、X、Z三个自由度,菱形销防转动限制Y一个自由度,属于完全定位,能保证螺孔加工时的正确位置。图1摇臂零件图如图2所示,在加工前,把工件安装到各定位面76第21卷第5期2008年10月机械研究与应用MECHANICALRESEARCH&APPLICATIONVol21No520082103收稿日期:2008-04-14作者简介:丁同梅(1970-),女,吉林白山人,高级讲师,主要从事计算机辅助设计与制造、工艺装备教学与研究方面的工作。上,并用快卸压板4夹紧,摆动式钻模板右边的销座顶到定位套2的端面上,用铰链式锁紧螺杆锁紧,即可加工第一个孔；在加工完一个孔后,用手柄5把右边的铰链式锁紧螺杆6松开,扳动摆动式钻模板转动,至摆动式钻模板3的销座接触到定位套2的端面,锁紧左边的铰链式锁紧螺杆即可加工第二个孔。钻套采用快换钻套,以保证钻孔后攻螺纹。图2摇臂钻孔夹具图夹紧装置采用一组快卸压板9压紧,靠用手旋转滚花螺母8带动压块压紧工件,拆卸工件时旋松滚花螺母,带动压块脱离工件后,把压板扳转开900,即可卸下工件。夹具体1采用焊接结构,材料为HT200灰铸铁制造,价格低、减震,吸震性好,与定位夹紧元件用销轴和锁紧螺钉联接,销轴和螺钉尽量采用标准件。夹具体底板加工精度要求高,因为它要做为基准面与机床工作台面结合。3夹具可行性分析该夹具快捷方便,正确地发挥其各部分功能尤为重要,因此从定位、夹紧、导向3个方面分析。(1)定位:定位精度高低直接关系到加工质量的好坏,因此对定位误差分析是必要的。一般零件的加工误差由夹具制造精度、夹具安装误差和夹具的定位误差三部分决定,它们对定位误差的影响均等,因此只要定位误差不超过零件制造公差的1/3,就说明夹具的定位精度能满足加工精度的要求。而定位误差主要由两个方面决定:定位基准是否与设计基准重合,即基准不重合误差,若重合,则基准不重合误差B为零；否则存在基准不重合误差；来自于工件定位面相对定位基准面的位移误差,即基准位移误差Y2。定位误差D=B+Y其中:D为定位误差；B为基准不重合误差；Y为基准位移误差。定位基准为工件的端平面,和设计基准一致,基准重合,因此基准不重合误差B=0。而外圆定位面24f7(-0.020-0.041)与定位套24H8(+0.0330)之间配合的最大间隙即为基准位移误差为:Y=ES-ei=+0.033-(-0.041)=0.074mm所以D=0.074,小于52这个联系尺寸(按自由公差IT12级计算)公差0.3mm的1/3,因此满足定位要求。(2)夹紧:夹紧是为了保证定位稳定、满足切削时使切削过程顺利完成,满足夹紧力作用点靠近加工位置,夹紧力方向与切削力方向尽量一致,这样使夹紧力最小、最合理。先计算满足切削条件要求的最小夹紧力。本工件QT400调质钢b=400MPa、硬度为130180HBS,直径为26mm时,用20钢制造,渗碳深度为0.81.2mm,热处理硬度为5864HRC。本夹具中钻套采用T10A钢制造,并经淬火处理。(2)钻模板的设计由于工件从扳转压板后留下的空间装卸,所以钻模板可相对固定,与下边的心轴是过渡配合16N7h6,完成摆转角度的功能,而心轴与夹具体中的衬套是间隙配合16G7h6。6实用效果在操作中要注意选择合适的切削用量,利用钻床上的深度尺来控制钻孔深度,并经常退出钻头排屑,效果较理想,小孔的尺寸精度和位置精度均符合图纸要求。该夹具制造两套,一套用于钻6.7螺纹底孔；一套用于攻M8螺纹,效率高。实践证明,本夹具使用钻模板为摆动装置,定位、夹紧、导向等装置都与摆动体相连接,结构尺寸较小,结构新颖、简单；装卸工件迅速可靠,大大提高了生产效率。参考文献:1薛源顺.机床夹具设计M.北京:机械工业出版社,1991.2张世昌.机械制造工艺基础M.天津:天津大学出版社,1996.3陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具M.北京:机械工业出版社,1999.4艾兴,肖诗刚.切削用量手册M.北京:机械工业出版社,1985.欢迎订阅欢迎刊登广告欢迎投稿机械制造与自动化2009年征订机械制造与自动化杂志为南京机械工程学会和南京机电产业(集团)有限公司联合主办的技术期刊,创刊于1972年,双月刊,是江苏、南京地区与其他省市信息交流的桥梁。期刊拥有9名院士和10多位著名专家、学者组成的高层次编委会,在全国机电行业中有一定影响,被国内主要科技网站和期刊数据库全文收录,被定为江苏省一级期刊。办刊宗旨:面向全国机电行业,报道和交流国内外机械制造及自动化领域的新技术、新产品、新工艺、新材料以及科学管理与生产经营等信息,促进行业科技进步,为实现国民经济现代化服务。服务对象:以中、高级科技人员和管理人员为主,兼顾初级科技和管理人员,是从事科研、设计、制造、教学、经营和管理人员的首选读物。主要栏目:综述与展望；机械制造与研究；信息技术；电气技术与自动化；节能技术等。邮发代号:28-291开本:大16开页码:88页定价:8.00元(全年48元)国内统一连续出版物号:CN32-1643/TH国际标准连续出版