曲面零件钻孔加工的夹具设计

张弘 郑佳玉 张韶山 张沪生

摘 要：本文介绍了一种曲面零件孔加工的专用钻床夹具。为了解决现实生产过程中曲面零件钻孔加工过程复杂、效率低且误差较大的问题，采用限位槽与导向孔相配合，将待加工零件固定于特殊夹具之中的方法，利用底座与压板之间的紧固配合，对曲面孔定位后进行加工。经过实践检验表明，该夹具定位准确，稳定性良好，此方法可广泛应用于钳工领域曲面孔加工领域，具有很好的推广意义。

关键词：曲面零件 钻孔加工 孔定位 夹具

中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02

Abstract：this paper introduces a special drill press jig for hole machining of curved parts. In order to solve the problem of complex， low efficiency and large error in the drilling process of curved surface parts in the actual production process， the method of fixing the parts to special clamps by limiting groove and guiding hole is adopted， and the fastening coordination between base and platen is used to process the curved face after positioning. The result of practice shows that the fixture is accurate and stable. This method can be widely used in the machining area of flexure face in the fitter field， which has good popularization significance.

Key words：curved surface parts； Drilling； Hole location； The fixture

在现有技术中，曲面零件孔加工在台钻上进行，属于钳工领域。在加工过程中，有的零件孔较多且孔与孔之间有定位尺寸要求，这时就需要先在零件上面进行人工划线、打样冲孔，最后进行钻孔加工。这些孔的机械加工劳动量，据统计，约占零件机械总加工劳动总量的30%，尤其是加工有一定位置精度要求的孔系时，在通用设备上采用直接划线找正的办法加工，不仅生产效率低，而且容易在加工过程中打歪，导致孔变大，加工质量不高，且因为曲面零件难以进行固定、划线和加工，所以曲面零件孔加工的效率近年来被得到广泛关注，而影响零件加工效率的直接因素是零件的夹紧以及曲面零件待加工孔的定位，所以曲面零件的夹紧和零件孔的定位尤为重要。钻床夹具的使用有利于保证被加工孔之间的尺寸精度和位置精度，并可显著提高劳动生产率。现有技术中，零件钻孔加工前需进行人工划线、打样冲孔来实现孔定位，最后进行钻孔加工，而人工定位时导向容易摆偏，起钻时容易打歪，误差较大，且过程繁琐，效率较低。该文设计了一种针对此曲面零件钻孔加工的夹具，夹具实现孔加工定位与导向，提高加工效率且成本较低。可以广泛用于此类曲面零件孔加工。

1 曲面零件孔加工夹具设计方案

使用该夹具所加工的曲面零件为一种水下机器内部配件零件。零件外轮廓形状为曲面，且零件顶部有加强筋，在该零件上有许多不同用途的孔，该零件进行钻孔加工时需在钻台上进行钻孔加工。被加工孔的特点为保证被加工的孔大小相等和相互对称，因此设置夹具辅助加工对满足加工要求和提高生产效率是必要的。且此类多孔曲面零件在实际应用中范围广泛，因此设计此类夹具并加以推广，可以解决现有技术中加工此类零件的困难。

基于上述存在的问题，本设计方案采用限位槽定位，紧固零件配合夹紧曲面零件，定位精准，固定牢靠，分别考虑了定位误差、夹具安装误差、夹具误差、加工方法误差以满足加工精度。使加工效率大大提高；同时采用上压板与夹具底座的导向孔相配合，省略了人工划线、打样冲孔的过程，且有导向打孔，不会打歪，不会导致孔变大，且操作简便，结构合理。

2 曲面零件孔加工夹具设计

2.1 定位方案

该文设计的曲面零件孔加工夹具采用限位槽与导向孔配合定位，由导向孔导向，夹具底座放置零件。由上压板和限位槽配合进行零件钻孔导向，并且在上压板与夹具底座分别设置导向孔，限位槽位于上压板下地面中部。夹具底座用于放置零件，上压板与夹具底座用于固定零件并进行每一次加工工位的定位。其中，上压板的下底面与曲面零件的上顶面形状相适应，夹具底座的上顶面与曲面零件的下底面形状相适应。上压板设置限位槽，且限位槽形状与曲面零件加强筋形状相适应，用于零件限位与孔加工定位。上压板与夹具底座设置导向通孔的数量与零件孔数量相同。

2.2 夹紧方案

本设计是一个钻床夹具，加工多个孔，由于钻孔精度要求较高，需保证在每一工位的钻孔加工过程中待加工零件保持不动，且钻床夹具应用于多种场合，因此必须设计夹紧装置。如图2所示，在上压板两侧各设置一个通孔，并在夹具底座设置螺纹孔以固定上压板与夹具底座，用于进行零件固定与孔的定位。采用螺柱连接定位方法，方便拆卸，并可调整夹紧力度，防止零件在加工工程中产生松动，影响孔加工精度。

3 夹具使用过程及其应用分析

3.1 夹具使用过程

用夹具进行钻孔加工时，待加工曲面零件放置于夹具底座上，零件下底面与夹具底座上顶面相重合，上压板上的限位槽与零件加强筋配合进行每一工位的定位，用螺柱紧固上压板与夹具底座完成一次加工工位的定位。将零件放置于钻台，导向孔对钻头导向进行钻孔加工。此钻孔过程中不会将孔打歪，不会导致孔变大，且操作简便，结构简单，固定牢靠。

3.2 夹具应用分析

根据实际加工调研与市场需求调研，曲面孔加工用夹具可广泛应用于钳工钻孔加工领域。属于机械加工领域。该夹具结构简单合理、實用性强、成本较低、可设计多种类曲面零件孔夹具以便更广泛的钻孔加工应用。本设计采用夹具底座与限位槽配合定位，紧固零件配合夹紧曲面零件，采用上压板与夹具底座的导向孔相配合进行孔定位，在钻孔过程中省略了人工划线、打样冲孔的过程，且有导向打孔，不会打歪，不会导致孔变大，且操作简便，结构合理。可广泛应用于此类零件孔加工使用。

4 结语

为满足用于曲面零件钻孔加工的特殊需要，设计了一种专用钻床夹具。采用限位槽与导向孔配合定位，螺柱连接夹紧的设计方法，并对此类夹具应用进行分析。结果表明，该夹具能在零件钻孔过程中，省略人工划线步骤并能保证孔的位置精度，且钻通孔时不会将孔打歪，起钻时不会摆偏导致孔变大。能满足精度要求，同时该夹具使用时对工人技术水平要求也相对较低，使用方法合理，操作简单。该夹具可广泛应用于在实际加工应用中具有很好的推广价值，后续还将从夹具的通用性上进行相应的改进。

参考文献

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