新型装卡定位工装在钢管钻孔工艺中的应用

□竹涛

河南能源化工集团永煤公司机电制修厂河南永城476600

新型装卡定位工装在钢管钻孔工艺中的应用

□竹涛

河南能源化工集团永煤公司机电制修厂河南永城476600

以DSJ1000型带式输送机为研究对象，对钢管钻孔加工工艺中装卡定位困难问题进行了分析，设计制作了一种新型装卡定位工装，可以实现预加工钢管的快速装卡和精准定位，进而达到高效钻孔的目的。

在机械加工技术中，经常需要对钢管进行钻孔处理。由于钢管为圆筒状，在对其进行钻孔时，定位难度较大，钻孔位置定位准确度也不高，定位方式复杂，费工费时。沿钢管径向钻孔时，需要使钻杆穿过钢管圆心，在轴向上与轴线垂直。如果一根钢管上需要多次钻孔，则所有钻孔的中心线保持平行。由于轴线是条虚拟线，钻杆在钻多个孔时都满足穿过钢管圆心且与轴线垂直，加工难度很大。传统的方法是在钢管上将要钻孔的中心位置做标记，然后使用钻杆对标记点进行钻孔[1]。这种加工方法手段落后，精度不高，主要靠工人经验工作，加工出的零件中一大半因为所钻孔位置偏差很大而报废[2]。在直接使用立式钻床进行钻孔时，由于没有专用夹具，致使钢管钻孔时定位、装卡难度大，定位不准确，影响装配质量。笔者通过设计制作装卡定位工装辅助加工，提高了生产效率，保障了加工质量[3]。

1 待加工钢管工艺特性分析

如图1所示为DSJ1000型带式输送机下运料H架上用于连接托辊的钢管，钢管外径为60 mm，管壁厚度为3.5mm，长度为140mm，管体上有两个直径12 mm的通孔需要钻削。设两孔分别为D1、D2，两孔的中心距为（54±0.2）mm，D1孔的中心距离钢管右端面90 mm。

图1 DSJ1000型带式输送机下运料H架钢管

安装一条带式输送机需要使用上百件该型钢管，钻孔工作量很大。如前所述，使用传统方法加工困难。

2 新型装卡定位工装的结构设计

新型装卡定位工装主要由定位基体、压紧装置和定位销三部分组成。

图2所示为定位基体，定位基体上设计有辅助通孔，分别为F1、F2，两孔孔径和孔中心距均与图1中待钻钢管D1、D2孔径及两孔中心距相同，辅助通孔F2的中心距立挡板端面距离与图1中D1孔距钢管右端面距离相同，即为90 mm。槽钢座材料为14Q型槽钢，限位板为一块长方形钢板，定位台是两件倒置的30 mm×30 mm等边角铁，立板为一块竖起的长方形钢板，板上预留一个安装孔，立挡板亦为30 mm×30 mm等边角铁，所有零件拼焊为一体。

图2 工装定位基体

图3所示为压紧装置，由握杆和压紧板按尺寸位置焊接而成，握杆材料为圆钢，压紧板材料为30 mm×30 mm等边角铁。

图3 工装压紧装置

图4所示为定位销，由拉环和销棒焊接而成，拉环为普通垫片，方便定位销的拿取，销棒材料为圆钢，通过车削加工至所需直径。

综上所述，笔者制作的新型装卡定位工装设计简单，结构新颖，所用材料均为边角余料，大大节省制作成本[5]。

图4 工装定位销

3 新型装卡定位工装的应用

应用新型装卡定位工装时，将定位基体安装到立式钻床的操作平台上，同时保证钻床钻杆与辅助通孔F2同轴[6]。

加工图1中D1孔时，将钢管放到定位基体的槽钢座上，基于V型块定位原理[7]使钢管与定位台线性相切，一端贴紧立挡板。压紧装置中握杆的一端安装在定位基体立板的孔上，作业人员一只手握住握杆的另一端向下压，使压紧板压紧钢管，实现钢管的装卡、定位，另一只手操作钻床，完成D1孔的钻削加工，如图5所示。

图5 加工D1孔时装卡定位示意图

加工图1中D2孔时，定位基体不动，取下压紧装置，调整钢管位置，将加工好的D1孔与辅助通孔F1对应同轴，将定位销插入加工好的D1孔和辅助通孔F1内，定位销端部由定位基体限位板孔定位，实现钢管的第二次装卡、定位，作业人员便可操作钻床实现D2孔的钻削加工，如图6所示。

完成D2孔加工后，取下定位销，拿下钢管，此时钢管的装卡、定位及钻孔工序全部完成。整个工艺操作过程简单方便，高效快捷，同时可有效保证两孔之间的尺寸[8]，按同样操作即可完成下一件钢管钻孔作业。

图6 加工D2时装卡定位示意图

4 结束语

装卡定位工装是钻床加工中不可缺少的辅助装置，通过工装可控制和保证加工零件的精度[9]。与现有技术相比，笔者制作的装卡、定位工装与众不同，定位准确可靠，具有组合性、可调性、柔性和经济性等特点，使用寿命长，可满足产品加工中周期短、成本低等要求[10]。新工装装卡、定位钢管速度快，极大提高了钻孔效率，节省了生产成本。同时，在进行不同直径的钢管加工时，可以调整定位台等边角铁的大小、间距，进而实现装卡、定位，也可以调整辅助通孔F1和F2的直径和孔距，以适应不同直径和孔距要求工件的钻孔加工。

[1]夏洪亮.钻孔方法初探[J].中小企业管理与科技，2010（36）:205-206.

[2]武友德，卢万强，李先跃.工艺原则在划线工序中的正确应用[J].机械设计与制造，2004（2）:98-99.

[3]李宁，刘峙.小型轴套类零件径向钻孔工艺的改进[J].模具制造,2016,16（7）:53-54.

[4]侯红叶，刘建强.通用径向钻孔夹具设计[J].机械研究与应用，2012（3）:100-101.

[5]王先奎.机械制造工艺学[M].2版.北京：机械工业出版社，2007.

[6]朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[7]田培棠，石晓辉，米林.夹具结构设计手册[M].北京：国防工业出版社，2011.

[8]冯丰.机械制造工艺与工装[M].北京：机械工业出版社，2015.

[9]教传艳，吴敬.轴套零件钻孔加工夹具设计[J].金属加工（冷加工）,2016（4）:44-45.

[10]赵秀芳.浅谈组合夹具设计应用[J].中国信息化，2013（10）:173.

（编辑：丁罡）

The difficulties in drilling process for steel pipe involving chucking and positioning were analyzed with DSJ1000 belt conveyor as the object of study and a new type of tooling for chucking and positioning was designed and manufactured.This tooling can realize quick chucking and precise positioning for pre-processing of steel tubes and thus achieve the purpose ofhigh-efficient drilling.

带式输送机；钢管；钻孔；装卡；定位

Band Conveyor；SteelTube；Drilling；Chucking；Positioning

TH122；TG751.2

B

1672-0555（2017）01-030-03

2016年9月

竹涛（1988—），男，本科，助理工程师，主要从事煤矿机械设备生产制造及技术管理工作