轴类零件径向钻孔夹具的设计*

2018-07-25陈冲锋

机械制造 2018年3期

□陈冲锋

芜湖机械工程学校安徽芜湖 241200

1 设计背景

轴类零件是机械加工中常见的零件，在轴类零件外圆柱面上径向钻孔是钻削加工中相对困难的一种加工工艺。在轴类零件外圆柱面上钻孔，通常采用钻床加工，并使用台虎钳装夹定位。但是由于轴类零件的形状特点，使用台虎钳装夹时，会产生定位不准确、装夹不紧等问题。同时，这种方法不仅速度慢、效率低，而且还会因定位不准导致孔径垂直度无法保证，影响产品质量，甚至可能在钻削过程中造成钻头折断，从而增加生产成本[1-3]。

2 问题分析

图1为笔者所在单位一批轴类零件托辊轴的加工图，材质为45号钢，钻孔工序要求在轴上钻削两个φ10圆孔，该圆孔不仅有轴向精度要求，而且有径向对称度要求，加工有一定难度。传统轴类零件径向孔的加工方法一般为车削毛坯成形、工作平台找正、划线、冲眼、台虎钳装夹、找正、钻孔，这种方法一般适合单件加工，生产效率低。由于托辊轴要在轴两头钻削径向孔，两头位置固定，因此采用划线确定位置、装夹找正都比较复杂，且加工中对刀找正都靠操作者眼力，误差较大，不易保证精度。针对以上问题，笔者设计了一套专用加工夹具，以提高生产效率[4-5]。

这一夹具的优点在于定位准确、夹紧方便、通用性好，在孔轴向位置发生变化时，只需要调节定位螺钉，就可以实现快速定位，大大提高了生产效率。

▲图1 托辊轴加工图

3 设计思路

为了满足轴类零件托辊轴的加工要求，提高钻孔的生产效率，根据零件图纸分析，在工艺上首先考虑零件的准确定位，使用长V形块支撑零件外圆柱面，使用定位螺钉确定零件的准确位置。其次考虑零件的夹紧，使用圆弧状的压块与锁紧手柄配合，实现快速夹紧。最后考虑夹具与钻床的配合问题，在长V形块上加工两个长腰型槽，使用T形块和螺栓将专用夹具固定在钻床工作台上。可见，专用夹具的设计思路为定位准确快速，夹紧方便快捷，安装简单实用[6-7]。

4 夹具结构

专用夹具结构如图2所示，主要由V形底座、锁紧手柄、固定螺钉、U形支架、固定挡板、锁紧螺母、定位螺钉等组成。为了方便快速夹紧定位，夹具以V形底座的V形块定位零件的圆柱面，采用圆弧状的锁紧压块夹紧零件。夹具端口配置了固定挡板，挡板侧面设置了可以调节的定位螺钉，以实现零件轴向快速定位，提高夹具的通用性。挡板上设有钻头导向孔，以保证孔位的径向对称。整套夹具由45号钢制作，固定挡板经过调质处理，以利于钻头导向孔部位提高硬度及耐磨性，延长使用寿命。

▲图2 夹具结构示意图

5 夹具使用过程

5.1 零件定位

固定挡板通过螺钉固定在夹具底座的端面，定位螺钉和锁紧螺母通过螺纹配合在固定挡板侧面构成夹具的轴向定位装置。调节定位螺钉和锁紧螺母，实现工件的轴向定位。为了保证加工孔位的径向对称，在固定挡板上设置了φ10圆孔，即钻头导向孔，用以引导钻头，达到加工孔定位的目的。这一夹具不仅可以实现工件的准确定位，而且能满足不同规格托辊轴钻孔加工的需要[8-9]。

5.2 零件夹紧

根据零件尺寸和钻头位置，用螺栓通过夹具底座上的腰型槽将夹具固定在钻床工作台上。U形支架固定在V形底座两侧，锁紧手柄通过螺纹与U形支架配合，其顶端以螺纹固定圆弧状锁紧压板，由此构成夹紧装置。加工时，将待加工托辊轴通过U形支架置于V形底座上，调整锁紧手柄，使螺杆向下伸长，通过锁紧压板将工件夹紧在V形底座上。锁紧压板采用弧面设计，不仅提高了夹紧的稳定性，而且可以避免工件的表面损伤。手柄锁紧后，压板给予工件向下压力，V形底座给予反作用力，从而固定工件，排除了工件轴向移动和径向转动的可能性，为快速加工提供保障[10]。