鉆鏜兩用夾具設計

沈陽理工大學應用技術學院 （遼寧 110005） 吳 敬

鉆鏜兩用夾具設計

沈陽理工大學應用技術學院 （遼寧 110005） 吳 敬

1.零件技術分析

學院實驗中心加工一批盤形零件如圖1所示。材質45鋼，采用模鍛制造毛坯。零件外徑400mm，輪緣厚度40mm，中心孔φ100＋0.035＋0mm，盤形中部有4個等分圓，直徑60mm，輪緣上有均布16個φ20＋0.013＋0mm孔，零件外緣徑向有16個φ10＋0.009＋0mm孔，深度20mm。為提高加工效率，保證加工質量，決定設計專用夾具——鉆鏜兩用夾具，一套夾具分別進行16個φ20mm孔鏜加工和16個φ10mm孔鉆孔加工。利用夾具精度保證加工零件的尺寸精度。

2.夾具設計

圖1

（1）夾具結構及工件安裝 圖2所示，該夾具大體由如夾具體、定位部分和夾緊裝置三部分組成。夾具體為鑄鋼件，退火處理，材質45鋼。定位心軸4安裝在夾具體5里，其端部軸頸φ100mm與工件孔φ100mm聯接為定位部分。夾緊盤3與心軸4為剛性聯接，用于聯接工件端部。鎖緊套兩件8、9，鎖緊螺栓10和鎖緊螺母11用于夾緊定位心軸，控制心軸轉動。刻度盤6與定位心軸4之間采用鍵聯接，與定位心軸4聯接為一體，隨心軸轉動。定位銷7聯接于刻度盤6和夾具體5，控制刻度盤位置。定位鍵12安裝在夾具體里孔，與鎖緊套為滑動式聯接，鎖緊套可以在鍵上滑動，限制鎖緊套位置。

加工時，先將工件內孔φ100mm安裝在心軸上，工件上4個φ60mm孔與夾緊盤用壓板和螺栓聯接，夾緊牢固，使工件與定位心軸聯接為一體。利用刻度盤6找正，確認后，將定位銷7插入刻度盤和夾具體上的銷孔里定位，然后擰緊鎖緊螺母，將心軸固定住。加工一個孔后，松開鎖緊螺母，轉動心軸，轉到下一個加工部位。刻度盤共分32等分刻度，要求分度精確，每一等分鉆一個銷孔，用于定位。

圖2

（2）定位方式 工件φ100mm內孔安裝在定位心軸外端部φ100mm軸頸上，屬于短軸定位，限制2個自由度。內孔為定位面，心軸為定位元件。工件厚度方向端面與夾緊盤端面接觸聯接屬于面定位，限制3個自由度，共限制5個自由度。

（3）夾緊方式 其夾緊分兩部分，一部分為工件利用4個φ60mm孔與夾緊盤聯接為一體，用螺栓壓板緊固；另一部分為固定心軸夾緊，定位心軸安裝在夾具體里孔，鎖緊螺栓、鎖緊套和鎖緊螺母為夾緊元件，轉動鎖緊螺母，兩個鎖緊套向中間移動，夾緊定位心軸，利用摩擦力控制心軸轉動。

為保證各孔分度均勻，精心制作刻度盤，刻度盤上刻度誤差限制在±0.1°。

工件與定位心軸定位，其孔與軸的間隙將影響加工工件上孔的誤差，工件與心軸軸頸定位時最大間隙為

式中，Δ為心軸與孔之間的最小間隙（mm）；δx為心軸的公差（mm）；δg為孔徑公差（mm）。

心軸與夾具體孔制造配合尺寸間隙δ2限制在0.01mm。夾具體安裝誤差δ3控制在0.01mm，這樣總定位誤差可用概率法計算，總定位誤差δ為

經計算總定位誤差δ為0.026mm。分析工件特點，工件輪緣上均布16個φmm孔，孔公差為0.013mm，而孔與工件中心的距離無特殊要求，可按自由公差考慮，所以總定位誤差對孔距沒有影響，而φ20mm孔公差0.013mm可通過機床精度和刀具精度來保證。

心軸采用45鋼材質，淬火處理，軸頸磨削加工，確保精度和表面粗糙度。

（5）減小振動影響 工件安裝在夾具體一側，工件重量及切削力的作用使夾具體一側受力，將產生振動，影響加工精度。為減小振動，將夾具體底座加大，底平面刮研處理，加大接觸面積。工件重心盡量下移。

3.夾具應用

加工零件外緣上徑向16個φ10mm孔采用立式鉆床，將夾具體固定在鉆床工作臺上，將被加工部位轉到上部，刻度盤用銷軸定位，確認無誤后，鎖緊心軸。鉆頭通過鉆套加工φ10mm孔，利用鉆套尺寸精度保證鉆孔尺寸精度和位置精度。鉆模板安裝在支架上，制造夾具時，確保鉆模板和鉆套的尺寸精度和位置精度。加工完成一個孔后轉位，利用刻度盤確定下一個孔位置，確認后鎖緊心軸，加工下一個孔。

加工輪緣上16個φ20mm孔，采用鏜床，將夾具安裝在鏜床工作臺上，零件面對鏜床刀具，刀具在水平方向旋轉，從上部加工第一個孔，加工后轉位加工下一個孔，由刻度盤找正定位。刀具位置確定后，刀具僅實現軸向移動，零件進行轉動，變換加工部位，由刻度盤的位置精度保證零件加工位置精度。孔的尺寸精度由刀具保證。

4.結語

設計了兩用夾具，實現了一套夾具可以在兩臺機床上分別加工不同部位，簡化了加工工藝，提高了加工效率。夾具結構簡單，操作方便，精度高。通過試驗效果非常明顯。

20121016）