特殊孔機械加工工藝及夾具設計

胡現豐

搖臂零件是紡織機械中廣泛應用的一個零件裝置，對于紡織機械的生產運行有著非常重要的作用和影響。因此，進行紡織機械中搖臂零件的夾具設計研究，其作用意義也十分明顯和突出。卷緯機作為一種典型的紡織機械，在卷緯機的錠帶張緊裝置，搖臂零件作為一個重要的應用零件，應用非常廣泛。通常情況下，在卷緯機錠帶張緊裝置中，平均每只錠就需要應用一個搖臂零件，因此，卷尾機中對于搖臂零件的應用十分廣泛，并且應用數量巨大。

在進行卷緯機搖臂零件的加工制造中，根據該零件產品在卷緯機中的裝配要求，零件中的一個160+0.025以及兩個50+0.021孔，這三個孔在裝配過程中不僅具有較高的平行度要求，同時需要這三個孔與搖臂零件中的A面垂直度達到0.025 mm，具有較高的裝配要求。因此，在進行該零件的設計制造中，按照傳統的毛坯鑄造以及時效、A面銑磨，進行內孔以及各孔端面車鎘、劃線、2-4鉆割、鉸孔至50+0.021，最后進行檢驗。

但是，在對于上述工藝加工實現的搖臂零件進行裝配檢驗中，零件尺寸以及位置精度并不符合搖臂零件的設計要求，導致出現較多數量的零件廢品，造成較大的經濟損失。針對這種情況，本文將結合該紡織機械搖臂零件的設計要求，對其加工工藝以及裝配實現的具體需求進行分析研究。

1 特殊孔的機械加工工藝研究

特殊孔機械加工工藝分析 按照上述傳統工藝方式進行搖臂零件的加工制造后，其尺寸大小以及零件鉆孔位置并不能滿足相關要求。針對此情況，在進行零件生產加工技術以及工藝改進基礎上，應用“毛坯鑄造、時效、A面銑磨、零件160+0.025內孔以及各孔端面粗精車銑、應用夾具進行2-4.8-0.10孔鉆進加工、手工進行2-4.8-0.10以及50+0.021的鉸孔加工、最后進行檢驗”的工藝方法，進行搖臂零件及其孔洞的加工制造。在對于上述工藝方法加工生產出的機械零件進行檢驗中，發現加工生產零件的精度有很大的改善和提高，但是在進行零件中的孔洞加工中，由于零件的13 mm寬槽沒有經過機械加工，屬于原鑄造毛坯面，因此在進行零件中的孔洞4.8-0.10鉆孔加工中，容易出現鉆頭鉆偏的情況，導致最終手工鉸孔加工出來的2-50+0.021孔孔洞位置精度不能達到相關要求和標準，在卷緯機中進行裝配應用后，容易導致卷緯機錠帶在生產運行中出現跑偏現象，影響正常生產應用。

如圖1所示，為紡織機械卷緯機頂帶張緊裝置中的搖臂零件工作示意圖。

根據上述傳統工藝以及改進工藝進行搖臂零件加工生產的具體情況，結合搖臂零件本身的特殊性，在進行搖臂零件中的2-4.8-0.10孔加工中，有一個孔的情況下，需要鉆頭通過切入、切出以及又切入、又切出的加工特點進行鉆孔加工實現。因此，進行搖臂零件鉆孔加工過程中，重點是第二次切入加工部分，由于鉆頭的切入點位于凹凸不平的毛坯平面上，所以很容易就會出現鉆頭鉆偏的情況。再加上引導鉆頭進行鉆孔加工的鉆套距離第二次切入面的距離比較遠，鉆頭直徑又比較小，進行鉆孔加工過程中還容易出現彎曲變形，導致鉆孔加工中出現較大的偏移，與零件加工的位置精度要求出現偏差，造成加工生產零件不符合設計要求。

特殊孔機械加工夾具設計分析 結合搖臂零件加工情況，為避免鉆孔加工中鉆頭跑偏影響零件位置精度，通過在搖臂零件13 mm槽的位置處增加一個鉆套，以提高零件加工中鉆頭的引導精度，避免鉆頭鉆偏問題發生，從而提高零件加工的精度。如圖2、圖3所示，分別為對于特殊孔工藝夾具的改進設計示意圖和裝配示意圖。

在圖3所示的特殊孔改進夾具裝配示意圖中，數字1表示手柄，2表示偏心輪，3表示拉簧，4表示轉軸，5表示心軸，6表示壓板，7表示鉆套，8表示短定位銷，9和10分別表示夾具體以及安裝孔，11表示定位銷釘，12表示支承釘，13表示鉆模板螺釘，14則表示中間增加的鉆套。通過對搖臂零件加工夾具進行上述改進，并在機械加工中進行裝配應用，不僅較大程度地提高了鉆頭引導的精度，有效避免零件加工中鉆頭鉆偏問題，而且提高了搖臂零件加工的精度，有利于在紡織機械中生產應用。

2 特殊孔工藝中改進夾具定位原理與操作分析

根據上述對于特殊孔加工中應用夾具的改進設置，在進行搖臂零件加工中，夾具通過一個大平面和工件的A面進行接觸，以對于工件的三個自由度進行限制。同時，夾具通過使用一個短圓柱銷，也就是圖3所示的短定位銷，與工件的160+0.025內孔進行配合，對于工件的兩個自由度進行限制。此外，夾具還通過支承釘的作用，對于工件的一個自由度進行限制，這樣就能夠在工件加工過程中，通過夾具對于加工工件進行完全定位實現，從而對于工件加工的精度進行保證。

總之，進行特殊孔工件加工中應用的夾具，主要通過偏心輪夾緊，在轉動手柄的情況下，通過偏心輪帶動壓板圍繞心軸進行回轉，同時進行工件壓緊實現。在對工件壓緊后，則分別開始進行兩個4.8-0.10孔的鉆孔加工。在鉆孔完成后，松開夾具手柄，取出加工工件，通過手工進行50+0.021孔的加工實現。

在進行工件加工過程中，為了保證工件加工的精度，需要對于加工工件兩孔中心距尺寸精度以及50+0.021兩孔的位置精度進行計算。首先，根據紡織機械搖臂零件加工要求，在進行零件中160+0.025孔以及50+0.021孔加工中，要求兩孔中心距公差為0.1 mm，并且50+0.021兩個孔與加工工件的A面的垂直度要求為0.025 mm。因此，在進行工件加工應用夾具設計中，應注意對于定位誤差以及導向誤差導致的工件加工精度影響進行考慮，并注意通過公式（1）進行工件加工精度核算：

（1）

在上示公式中，δK表示的是兩孔中心距的尺寸公差，D、D1、d、d1以及δD、δD1、δd、δd1分別表示兩孔基本尺寸和公差值。

其次，在進行50+0.021兩孔位置精度計算中，根據零件加工中對于50+0.021孔和加工零件A面的垂直度要求，也需要通過公式（2）進行垂直度等位置精度計算校核：

（2）

在上示公式中，δK2表示的是加工工件中50+0.021兩孔的垂直度公差。

通過上述公式進行工件加工精度的核算，能夠避免加劇裝配應用中的誤差，同時通過夾具定位對于加工過程中鉆頭鉆偏誤差的控制，能夠對于加工工件的精度進行保證。

3 結束語

總之，在進行特殊孔機械加工工藝以及夾具設計中，應注意結合影響加工工件精度準確性的具體原因，結合工件加工的工藝方法，對于加工工藝以及夾具進行改進設計，以避免影響工件加工精度。

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