軸類零件徑向鉆孔夾具的設(shè)計(jì)*

□陳沖鋒

蕪湖機(jī)械工程學(xué)校 安徽蕪湖 241200

1 設(shè)計(jì)背景

軸類零件是機(jī)械加工中常見(jiàn)的零件，在軸類零件外圓柱面上徑向鉆孔是鉆削加工中相對(duì)困難的一種加工工藝。在軸類零件外圓柱面上鉆孔，通常采用鉆床加工，并使用臺(tái)虎鉗裝夾定位。但是由于軸類零件的形狀特點(diǎn)，使用臺(tái)虎鉗裝夾時(shí)，會(huì)產(chǎn)生定位不準(zhǔn)確、裝夾不緊等問(wèn)題。同時(shí)，這種方法不僅速度慢、效率低，而且還會(huì)因定位不準(zhǔn)導(dǎo)致孔徑垂直度無(wú)法保證，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至可能在鉆削過(guò)程中造成鉆頭折斷，從而增加生產(chǎn)成本[1-3]。

2 問(wèn)題分析

圖1為筆者所在單位一批軸類零件托輥軸的加工圖，材質(zhì)為45號(hào)鋼，鉆孔工序要求在軸上鉆削兩個(gè)φ10圓孔，該圓孔不僅有軸向精度要求，而且有徑向?qū)ΨQ度要求，加工有一定難度。傳統(tǒng)軸類零件徑向孔的加工方法一般為車削毛坯成形、工作平臺(tái)找正、劃線、沖眼、臺(tái)虎鉗裝夾、找正、鉆孔，這種方法一般適合單件加工，生產(chǎn)效率低。由于托輥軸要在軸兩頭鉆削徑向孔，兩頭位置固定，因此采用劃線確定位置、裝夾找正都比較復(fù)雜，且加工中對(duì)刀找正都靠操作者眼力，誤差較大，不易保證精度。針對(duì)以上問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了一套專用加工夾具，以提高生產(chǎn)效率[4-5]。

這一夾具的優(yōu)點(diǎn)在于定位準(zhǔn)確、夾緊方便、通用性好，在孔軸向位置發(fā)生變化時(shí)，只需要調(diào)節(jié)定位螺釘，就可以實(shí)現(xiàn)快速定位，大大提高了生產(chǎn)效率。

▲圖1 托輥軸加工圖

3 設(shè)計(jì)思路

為了滿足軸類零件托輥軸的加工要求，提高鉆孔的生產(chǎn)效率，根據(jù)零件圖紙分析，在工藝上首先考慮零件的準(zhǔn)確定位，使用長(zhǎng)V形塊支撐零件外圓柱面，使用定位螺釘確定零件的準(zhǔn)確位置。其次考慮零件的夾緊，使用圓弧狀的壓塊與鎖緊手柄配合，實(shí)現(xiàn)快速夾緊。最后考慮夾具與鉆床的配合問(wèn)題，在長(zhǎng)V形塊上加工兩個(gè)長(zhǎng)腰型槽，使用T形塊和螺栓將專用夾具固定在鉆床工作臺(tái)上。可見(jiàn)，專用夾具的設(shè)計(jì)思路為定位準(zhǔn)確快速，夾緊方便快捷，安裝簡(jiǎn)單實(shí)用[6-7]。

4 夾具結(jié)構(gòu)

專用夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由V形底座、鎖緊手柄、固定螺釘、U形支架、固定擋板、鎖緊螺母、定位螺釘?shù)冉M成。為了方便快速夾緊定位，夾具以V形底座的V形塊定位零件的圓柱面，采用圓弧狀的鎖緊壓塊夾緊零件。夾具端口配置了固定擋板，擋板側(cè)面設(shè)置了可以調(diào)節(jié)的定位螺釘，以實(shí)現(xiàn)零件軸向快速定位，提高夾具的通用性。擋板上設(shè)有鉆頭導(dǎo)向孔，以保證孔位的徑向?qū)ΨQ。整套夾具由45號(hào)鋼制作，固定擋板經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，以利于鉆頭導(dǎo)向孔部位提高硬度及耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命。

▲圖2 夾具結(jié)構(gòu)示意圖

5 夾具使用過(guò)程

5.1 零件定位

固定擋板通過(guò)螺釘固定在夾具底座的端面，定位螺釘和鎖緊螺母通過(guò)螺紋配合在固定擋板側(cè)面構(gòu)成夾具的軸向定位裝置。調(diào)節(jié)定位螺釘和鎖緊螺母，實(shí)現(xiàn)工件的軸向定位。為了保證加工孔位的徑向?qū)ΨQ，在固定擋板上設(shè)置了φ10圓孔，即鉆頭導(dǎo)向孔，用以引導(dǎo)鉆頭，達(dá)到加工孔定位的目的。這一夾具不僅可以實(shí)現(xiàn)工件的準(zhǔn)確定位，而且能滿足不同規(guī)格托輥軸鉆孔加工的需要[8-9]。

5.2 零件夾緊

根據(jù)零件尺寸和鉆頭位置，用螺栓通過(guò)夾具底座上的腰型槽將夾具固定在鉆床工作臺(tái)上。U形支架固定在V形底座兩側(cè)，鎖緊手柄通過(guò)螺紋與U形支架配合，其頂端以螺紋固定圓弧狀鎖緊壓板，由此構(gòu)成夾緊裝置。加工時(shí)，將待加工托輥軸通過(guò)U形支架置于V形底座上，調(diào)整鎖緊手柄，使螺桿向下伸長(zhǎng)，通過(guò)鎖緊壓板將工件夾緊在V形底座上。鎖緊壓板采用弧面設(shè)計(jì)，不僅提高了夾緊的穩(wěn)定性，而且可以避免工件的表面損傷。手柄鎖緊后，壓板給予工件向下壓力，V形底座給予反作用力，從而固定工件，排除了工件軸向移動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性，為快速加工提供保障[10]。

5.3 零件加工

加工時(shí)，將待加工托輥軸通過(guò)U形支架置于V形底座上，調(diào)整鎖緊手柄，使螺桿向下伸長(zhǎng)，通過(guò)鎖緊壓板將工件夾緊在V形底座上。鉆頭由固定擋板上方的鉆頭導(dǎo)向孔引導(dǎo)定位，對(duì)托輥軸徑向孔進(jìn)行鉆削。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析傳統(tǒng)方法加工存在的問(wèn)題，筆者針對(duì)在鉆床上鉆削軸類零件徑向孔設(shè)計(jì)了一款專用夾具，在產(chǎn)品合格率、安全性能及生產(chǎn)效率方面都有明顯提高，加工效率是傳統(tǒng)加工方法的2～3倍，無(wú)加工廢品，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中無(wú)安全事故。

這一軸類零件徑向鉆孔夾具操作簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)單實(shí)用，通用性強(qiáng)，完全滿足加工要求，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且還為學(xué)校實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了夾具開(kāi)發(fā)典型案例。目前這一夾具已獲國(guó)家實(shí)用新型專利[11]，且已正式投入使用，使用效果良好。