镗孔的加工工艺及夹具设计

周文浩 张永飞

摘要：机械加工工艺是工装设计、确定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对保证产品质量、保证生产效率、降低生产成本、缩短生产周期及改善工人的劳动条件都有直接影响因此，加工工艺在生产工作中起着至关重要的作用。然而，机床夹具的设计是能够保证加工质量，工件位置精度且易于实现多工位加工的有效途径。

关键词：加工工艺;机床夹具

1.镗孔加工工艺设计

1.1镗孔的定位分析

在镗床上加工孔时，需要对零件进行夹紧，因此需要对零件进行夹紧设计，镗孔应采用专用夹具，根据六点定位原则来确定工件的定位方式。下面对图一中的镗孔进行定位分析：该道工序为镗三个平行的孔，但是由于工件自身尺寸较大，孔径也较大，其定位基准分布在同一平面上，所以根据六点定位原理选择A面为定位基准。由一个角铁作为安装的底座，工件的定位和导向机构完全安装在角铁上，脚架和压紧丝杠限制了X、Z方向的转动及移动，定位销限制了Y方向的转动和移动，由此可见，实现了工件镗孔时的完全定位。

图1 镗床夹具图

1.2切削力与夹紧力的计算

（1）镗Φ146孔

查表给定镗刀B=30 H=20   L=200  I=100  d=20 ;

选择合金钢镗刀  公称直径Φ146;

在镗孔时候只考虑圆周切削力;

查文献得;                     （1.1）

取;

Kmp=（HB/150）n  取n=0.55所以Kmp=1.17;

所以;

;

由于夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式：

P=KFz                       （1.2）

取安全系数K=K1K2K3K4K5

式中 K1——基本安全系数1.5;

K2——夹紧状态系数1.2;

K3——刀具钝化系数1.0;

K4——考虑夹紧动力稳定性系数1.0;

K5——尽在有力矩企图使用回转时开考虑支撑面接触情况的系数1.0;

所以得到K=K1K2K3K4K5=1.9，得到P=KFz=1.9X365.18=693.88N

（2）镗Φ48孔

选择高速钢镗刀  公称直径Φ48;

查表给定镗刀B=25 H=30   L=170  I=80  d=15 ;

在镗孔时候只考虑圆周切削力;

查文献得;

取;

Kmp=（HB/150）n  取n=0.55所以Kmp=1.17;

所以;

;

由于夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式：

P=KFz

取安全系数K=K1K2K3K4K5

式中 K1——基本安全系数1.5;

K2——夹紧状态系数1.2;

K3——刀具钝化系数1.0;

K4——考虑夹紧动力稳定性系数1.0;

K5——尽在有力矩企图使用回转时开考虑支撑面接触情况的系数1.0;

所以得到K=K1K2K3K4K5=1.9，得到P=KFz=1.9X223.2=424.08N

1. 镗Φ80孔

镗Φ80孔的计算过程与上边量孔的方法是一样的，就是选择高速钢镗刀  公称直径Φ80的镗刀，最后计算结果为P=KFz=569.23N

根据上边的计算夹紧力不是很大，且夹具选择的种类为组合夹具，所以动力选择手动夹紧。

2.镗孔夹具设计

2.1 镗孔夹具的组成

夹具的组成主要有：定位装置、夹紧装置、夹具体、其他元件及装置。镗模主要由镗套、镗杆、衬套、导套、隔离环、支架组成。镗模支架是保证镗孔位置精度和尺寸精度的关键，因为本工序中镗孔的位置精度要求较高，所以夹具设计时采用脚架和夹紧丝杠来夹紧工件，从而保证镗孔时的位置精度。镗模底座就是镗模的夹具体，它要求承受连同工件在内的全部重量和加工时产生的切削力，所以要求有很好的刚性，变形要小。

2.2镗孔夹具精度分析

夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件与刀具应该形成一个封闭的加工系统，它们之间相互关联，形成工件与刀具间的正确位置关系。因此，在机床夹具设计时，在确定结构方案以后，需要对夹具进行误差计算和精度分析。

在本镗孔的加工过程中根据图1镗床夹具图可以看出主要是要保证Φ146、Φ48、Φ80孔的位置精度，而选取的定位基面为底面的A面，而它们的尺寸公差分别为、，所以在加工过程中加工Φ80孔时候要保住孔中心到底面A的尺寸精度，为加工Φ48孔时候主要是保证的精确度，最后是保证的精确，这样就可以保证整个镗床对零件的加工精度。

对于镗床夹具的精度，主要是保证工件底面A的接触面的精度等级，同时夹具的定位与镗床刀具的位置误差要精确，夹具在安装时候要就行矫正，以保证加工精度。

2.3镗孔夹具操作的简要说明

图2 镗孔的夹具图

由图2可以看出镗孔的夹具是由手动夹具的，通过旋转左端的装置来夹具工件，对于工件的精度是要保证定位销的定位误差，保证夹具底面的平行度和粗糙度，这样就保证了工件的右端面与底面的垂直度，在镗孔时候精度的到保证，根据基准重合、统一原则，在加工下一道工序是尽量选择上一道工作作为定位基准。这个镗孔的夹具主要是通过一个定位销和一个螺旋夹紧装置，通过这两个装置就将工件的六个自由度全部限制住了。

在机械设计当中，加床的夹具设计是一个非常重要的环节，因为只有夹紧机构完全起到作用才能保证定位精度，只有好的夹紧才能有更好的定位，因而在镗孔加工零件过程中，夹具是保证精神的必要装置。

参考文献：

[1]机床夹具设计手册.李昌东.北京：机械工业出版社，2007;

[2]使用机械制造工艺设计手册.王凡.北京：机械工业出版社，2008.