一種特定零件的加工工藝及鉆斜孔夾具設(shè)計(jì)

馬淑霞， 沈建成， 曹德瑾

（1.蘭州工業(yè)學(xué)院a.機(jī)電工程學(xué)院；b.國有資產(chǎn)管理處，蘭州 730050；2.甘肅省高校綠色切削加工技術(shù)及其應(yīng)用省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730050）

0 引言

眾所周知，夾具是一種裝夾工件的工藝設(shè)備，其主要功能是實(shí)現(xiàn)工件定位及夾緊[1]，使工件加工時(shí)相對(duì)于機(jī)床、刀具有正確的位置，以保證工件的加工精度。在具體加工中，對(duì)于不同零件的不同工序，需要設(shè)計(jì)專門的夾具以實(shí)現(xiàn)零件的固定[2]。斜孔由于不與基本面平行，在夾具裝夾和加工中都相對(duì)困難，為此，本文提出了針對(duì)某一特定零件的加工工序設(shè)計(jì)，及其工序之一——斜孔加工的夾具設(shè)計(jì)，為該零件的實(shí)體加工等后續(xù)工作提供技術(shù)參考。

1 被加工零件結(jié)構(gòu)分析

該零件安裝于車床主軸箱上面，主要作用是給主軸箱內(nèi)供油及對(duì)油液起緩沖作用。如圖1所示，零件的底座兩端設(shè)計(jì)兩孔，基座與φ48h6的外圓柱面連接，中間設(shè)計(jì)有和外圓柱面同軸的孔，圓柱體上有一同中心孔軸線呈30°的螺紋孔。其中，兩基座小孔用于零件的固定連接，圓柱面上的傾斜孔由于連接進(jìn)油設(shè)備，外圓柱面與主軸箱承配合裝配，中心孔則用于油液的過濾及緩沖。

圖1 待加工零件的分析

2 零件的加工工藝設(shè)計(jì)

本零件為不規(guī)則的多孔零件體，底面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，為避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差，在高度方向選定下底面為零件的工藝基準(zhǔn)[3]。在寬度方向，采用“互為基準(zhǔn)”的原則[4]，重復(fù)加工φ48 mm外圓柱面和φ38 mm內(nèi)孔，以保證兩者有較高的同軸度。

1）加工方法的確定。下底面為非圓平面，也是加工其它表面的精基準(zhǔn)，其表面粗糙度為Ra1.6 μm，加工方法選用粗銑→精銑[5]。φ38 mm內(nèi)孔的加工經(jīng)濟(jì)精度為IT14，表面粗糙度為Ra6.3 μm，由于毛坯上已鑄造出底孔，所以選用擴(kuò)孔→粗鉸加工。2-φ9孔表面粗糙度為Ra6.3 μm，未注公差尺寸，只需用對(duì)應(yīng)尺寸麻花鉆鉆削即可。φ48 mm外圓柱面公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度為Ra1.6 μm，加工方法采用半精車→精車→細(xì)車。進(jìn)油孔用于連通油液，密封性很高，連接部分采用螺紋設(shè)計(jì)，由于毛坯未鑄底孔，此部分采用锪沉頭孔→鉆→擴(kuò)→攻絲加工。

2）加工工藝設(shè)定。在此零件的加工工序確定中，主要考慮了以下幾個(gè)方面：a.盡量粗精加工分階段[6]進(jìn)行，這樣既可以通過粗加工高效去除較大加工余量[7]，待殘余內(nèi)應(yīng)力重新分布后，再利用精加工獲得較高的表面質(zhì)量；b.盡量使得粗加工安排在所有工序之前，這樣有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，避免后續(xù)加工造成浪費(fèi)；c.考慮到對(duì)于小批量特殊零件的加工，工序分散能使加工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡化、降低加工設(shè)備的使用和操作人員的技術(shù)要求，尤其是加工的工序可采用效率高的專用機(jī)床機(jī)夾具，如本零件的鉆斜孔工序，這樣在降低投資成本的同時(shí)也保證了加工質(zhì)量。所以經(jīng)過調(diào)整修改，依照工序分散的原則[8]，確定出此零件的工藝加工方案，如表1所示。

表1 零件工藝加工方案

3 鉆斜孔工序的夾具設(shè)計(jì)

3.1 零件的自由度限制

3.2 定位誤差計(jì)算

所加工為零件的φ11 mm斜孔，本工序加工要求保證的位置精度[10]主要是孔的起點(diǎn)與下底面的尺寸（95±0.435）mm。

由上述得:Δjw=Δjw1+Δjw2=0.311 mm。

將其轉(zhuǎn)換為高度方向的Δjw為0.173 mm。因該工序的允許制造公差為0.29 mm，則Δdw=Δjb+Δjw=0.173＜0.29 mm。

故該定位的誤差分析符合要求。

3.3 夾具裝配設(shè)計(jì)

該零件的定位是由夾具體1的斜面和2個(gè)可換定位銷連接起來的，通過雙翼套筒5卡在夾具體的楔形口里實(shí)現(xiàn)夾緊，借助鉆模板2上的鉆套3的導(dǎo)向，以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀。這樣各部分聯(lián)合就實(shí)現(xiàn)了夾具對(duì)零件的定位、夾緊和對(duì)刀等功能。

如圖2所示，零件的下底面與夾具體傾斜面接觸，起到支撐和固定作用。在夾具體下底面上用螺紋固定且裝配有圓柱銷，和零件內(nèi)孔相裝配。底面上另用螺紋固定的為一菱形銷[11]，其與零件底座小孔相配合，以限制零件的旋轉(zhuǎn)。夾具體上部設(shè)計(jì)有鉸鏈翻開式鉆模板[12]，鉆模板上的快換鉆套能實(shí)現(xiàn)加工孔時(shí)刀具的良好導(dǎo)向并防止其折斷。夾具體底座與加工設(shè)備，通過地腳螺栓連接。

圖2 鉆斜孔工序的夾具設(shè)計(jì)

圖3為雙翼套筒工作的A向視圖，沿零件的軸向方向用帶有兩翼的旋轉(zhuǎn)套筒相固定，工作時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄，將套筒卡入夾具體的楔形口中，其上帶角度的斜面，可讓兩翼因受摩擦力而自鎖[13]，起到夾緊作用， 反向旋轉(zhuǎn)則可拆卸零件。

圖3 雙翼套筒的使用方法

4 結(jié)語

通過對(duì)該零件的加工工藝分析及設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出此零件斜孔加工的夾具。該夾具安裝拆卸方便，能實(shí)現(xiàn)零件的良好定位。夾具中的夾緊裝置通過自鎖提高了零件固定的穩(wěn)定性；此夾具采用鉸鏈翻開式鉆模板，便于零件拆卸且解決了安裝空間的問題。另外，通過更換鉆套，可完成斜孔的擴(kuò)孔和螺紋攻絲加工。