和谐号动车摇臂轴油孔的钻模设计

（常州铁道高等职业技术学校，江苏 常 州 2 13011）

在我国高速铁路上行驶的和谐号动车上有一个重要零件—摇臂轴，且每一台动车有16根，其零件图，如图1所示。摇臂轴是某单位设计生产加工的一个主产品，生产批量较大，毛坯为锻件，材料为42Cr-Mo合金钢，周身全部加工，还要进行氮化处理，两头要与摇臂配合。为了保证加工品质和生产效率，对此零件的某些机加工工序需要设计工装来保证。本文主要介绍摇臂轴上油孔加工的钻模设计。

图1 摇臂轴

1 零件工艺分析

一般对工件进行钻孔，首先要经过划线确定孔的中心，然后在立式钻床或摇臂钻床上进行对刀钻孔，对于回转类零件来说，要在同一圆周、不同方向上或同一圆周匀布的孔，由于找正轴线较难，不易固定，因此，增加了划线和加工的难度，且无法保证精度。为了适应批量生产的要求，如果每次都用这种传统的划线方法加工显然是不可取的，故一般都要设计专用工装——钻模来完成。

2 钻模结构及工作原理

在立式钻床上或摇臂钻床上加工直径小于10 mm的小孔或孔系，钻模总质量小于15 kg时，由于钻削扭矩较小，在加工时，用人力就可以扶得住它，因此，钻模不需要固定在钻床上，这类可以自由移动的钻模，称为非固定式钻模。本案例由于加工的工件质量和尺寸都较小，且要在4个不同的方向上加工孔，考虑工件一次装夹后最好能完成8个孔的加工，故我们选择了翻转式非固定钻模。

图2 夹具总装图

这是一种转动夹具，只是没有转轴和分度装置。当工件有几个面上的孔系或回转体轴套类工件有几个径向孔系时，可以将工件安装于特殊的夹具体内。在加工时，将夹具翻转即能加工完工件上的各孔。图2所示为加工摇臂轴油孔孔系所用的翻转式钻模结构。摇臂轴上两端8个Ф4 mm的油孔均需钻孔，工件以Ф60 mm外圆表面和Ф20 mm内孔分别在钻模体1内表面和定位销3的圆柱面上实现定位，限制六个自由度。由于加工时钻削力较小，为加工方便，不考虑夹紧机构。

此种翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面（方向）的上的孔，其结构比回转式钻模简单，由于加工时钻模需在工作台上翻转，因此，夹具的重量不宜过大。故翻转式钻模适合于夹具与工件总重量不大于100 N，工件上钻孔直径小于8~10 mm，加工精度要求不高且生产批量中等的场合。

3 钻模的设计要点

钻床夹具与其他机床夹具的主要不同在于其有独特的元件——钻套与钻模板。因此，在设计钻床夹具时，除了根据加工要求选择夹具类型外，还要进行钻套与钻模板的选择与设计。

3.1 钻套

钻套又称导套，是钻模上的重要元件，其作用是用来引导刀具以保证被加工孔的位置，提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的转动，从而保证工件的加工品质，因此，钻套的选用与设计正确与否，直接影响工件的加工品质。钻套通常装在钻模板上，钻套的类型有标准和特殊两大类，根据加工要求、生产批量等，查《机床夹具设计手册》确定，本案采用标准形的固定式钻套，钻套与钻模板（夹具体）的配合采用基孔制的过渡配合，钻套内孔采用基轴制的间隙配合，各部分尺寸如图3所示。在加工过程中，钻套的内孔与刀具间均会产生摩擦，钻套应具有很高的耐磨性。故钻套的材料选用T10A制造，热处理硬度(58~64)HRC。

图3 固定钻套

3.2 钻模板

钻模板是供安装钻套用的，要求具有一定的强度和刚度，以防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。根据工件的加工要求及形状，同时也为简化夹具，本案采用钻模板与夹具体（钻模）做成一体的固定式钻模板。但在设计时需注意钻模体上与工作台接触的平面宽度（六边）必须大于T型槽宽度，以保持装夹及加工安全平稳，结构如图2所示，材料为45号钢。

3.3 定位销

为定位可靠合理，装卸方便安全，设计成如图4形状及尺寸。

图4 定位销

4 结束语

经生产实践证明，该钻模结构简单，制造容易，生产周期短，操作方便，效果好，在进行孔加工时，能大大提高生产效率，保证加工品质。其是值得借鉴和推广的一种简单实用的钻模。由经验所知，一些批量加工的回转类零件的孔加工，完全可根据孔的大小及不同位置，设计此类似钻模进行加工，实现不同精度要求的孔（或孔系）加工，从而大幅度提高加工效率和加工精度。

[1]肖继德，陈宁平.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社，2010.

[2]上海柴油机厂工艺设备研究所.金属切削机床夹具设计手册[K].北京：机械工业出版社，1984.