钻镗两用夹具设计

2013-04-09沈阳理工大学应用技术学院辽宁110005

金属加工(冷加工) 2013年6期

沈阳理工大学应用技术学院（辽宁 110005）吴敬

钻镗两用夹具设计

沈阳理工大学应用技术学院（辽宁 110005）吴敬

1.零件技术分析

学院实验中心加工一批盘形零件如图1所示。材质45钢，采用模锻制造毛坯。零件外径400mm，轮缘厚度40mm，中心孔φ100＋0.035＋0mm，盘形中部有4个等分圆，直径60mm，轮缘上有均布16个φ20＋0.013＋0mm孔，零件外缘径向有16个φ10＋0.009＋0mm孔，深度20mm。为提高加工效率，保证加工质量，决定设计专用夹具——钻镗两用夹具，一套夹具分别进行16个φ20mm孔镗加工和16个φ10mm孔钻孔加工。利用夹具精度保证加工零件的尺寸精度。

2.夹具设计

图1

（1）夹具结构及工件安装图2所示，该夹具大体由如夹具体、定位部分和夹紧装置三部分组成。夹具体为铸钢件，退火处理，材质45钢。定位心轴4安装在夹具体5里，其端部轴颈φ100mm与工件孔φ100mm联接为定位部分。夹紧盘3与心轴4为刚性联接，用于联接工件端部。锁紧套两件8、9，锁紧螺栓10和锁紧螺母11用于夹紧定位心轴，控制心轴转动。刻度盘6与定位心轴4之间采用键联接，与定位心轴4联接为一体，随心轴转动。定位销7联接于刻度盘6和夹具体5，控制刻度盘位置。定位键12安装在夹具体里孔，与锁紧套为滑动式联接，锁紧套可以在键上滑动，限制锁紧套位置。

加工时，先将工件内孔φ100mm安装在心轴上，工件上4个φ60mm孔与夹紧盘用压板和螺栓联接，夹紧牢固，使工件与定位心轴联接为一体。利用刻度盘6找正，确认后，将定位销7插入刻度盘和夹具体上的销孔里定位，然后拧紧锁紧螺母，将心轴固定住。加工一个孔后，松开锁紧螺母，转动心轴，转到下一个加工部位。刻度盘共分32等分刻度，要求分度精确，每一等分钻一个销孔，用于定位。

图2

（2）定位方式工件φ100mm内孔安装在定位心轴外端部φ100mm轴颈上，属于短轴定位，限制2个自由度。内孔为定位面，心轴为定位元件。工件厚度方向端面与夹紧盘端面接触联接属于面定位，限制3个自由度，共限制5个自由度。

（3）夹紧方式其夹紧分两部分，一部分为工件利用4个φ60mm孔与夹紧盘联接为一体，用螺栓压板紧固；另一部分为固定心轴夹紧，定位心轴安装在夹具体里孔，锁紧螺栓、锁紧套和锁紧螺母为夹紧元件，转动锁紧螺母，两个锁紧套向中间移动，夹紧定位心轴，利用摩擦力控制心轴转动。

为保证各孔分度均匀，精心制作刻度盘，刻度盘上刻度误差限制在±0.1°。

工件与定位心轴定位，其孔与轴的间隙将影响加工工件上孔的误差，工件与心轴轴颈定位时最大间隙为

式中，Δ为心轴与孔之间的最小间隙（mm）；δx为心轴的公差（mm）；δg为孔径公差（mm）。

心轴与夹具体孔制造配合尺寸间隙δ2限制在0.01mm。夹具体安装误差δ3控制在0.01mm，这样总定位误差可用概率法计算，总定位误差δ为

经计算总定位误差δ为0.026mm。分析工件特点，工件轮缘上均布16个φmm孔，孔公差为0.013mm，而孔与工件中心的距离无特殊要求，可按自由公差考虑，所以总定位误差对孔距没有影响，而φ20mm孔公差0.013mm可通过机床精度和刀具精度来保证。

心轴采用45钢材质，淬火处理，轴颈磨削加工，确保精度和表面粗糙度。

（5）减小振动影响工件安装在夹具体一侧，工件重量及切削力的作用使夹具体一侧受力，将产生振动，影响加工精度。为减小振动，将夹具体底座加大，底平面刮研处理，加大接触面积。工件重心尽量下移。

3.夹具应用

加工零件外缘上径向16个φ10mm孔采用立式钻床，将夹具体固定在钻床工作台上，将被加工部位转到上部，刻度盘用销轴定位，确认无误后，锁紧心轴。钻头通过钻套加工φ10mm孔，利用钻套尺寸精度保证钻孔尺寸精度和位置精度。钻模板安装在支架上，制造夹具时，确保钻模板和钻套的尺寸精度和位置精度。加工完成一个孔后转位，利用刻度盘确定下一个孔位置，确认后锁紧心轴，加工下一个孔。

加工轮缘上16个φ20mm孔，采用镗床，将夹具安装在镗床工作台上，零件面对镗床刀具，刀具在水平方向旋转，从上部加工第一个孔，加工后转位加工下一个孔，由刻度盘找正定位。刀具位置确定后，刀具仅实现轴向移动，零件进行转动，变换加工部位，由刻度盘的位置精度保证零件加工位置精度。孔的尺寸精度由刀具保证。