简析盘类零件分度夹具设计

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摘 要：夹具是一种装夹工件的工艺装备。它的主要功用是实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证加工精度。本文通过对斜盘的结构特点进行加工工艺分析，并对几种加工方法进行比较，提出采用专用夹具加工平面斜交小孔，同时设计出一套适用性较强的三轴立式加工中心分度钻孔夹具，用于批量生产。该夹具的结构简单，制造容易，经济实用，安装操作方便，极大提高了加工精度和加工效率。经在生产实践中使用后证明，该夹具除了很好的保证加工精度、提高生产效率，同时也降低劳动强度、改善工作环境上取得了很好的效果。

关键词：三轴立式加工中心 斜交小孔 分度钻孔夹具

引言

盘套类零件是很常见的机械零件，但随着科技的进步，在盘类零件上出现了许多各种各样的轮廓形状和加工要求，因而对如何来完成其加工提出了更大挑战。在实现过程中有时由于受到设备的条件限制，此时就必须结合实际采取有效的方法来解决问题。本文主要通过对斜盘零件的结构特点进行加工工艺分析，并结合现有条件，决定采用三轴立式加工中心来进行加工，为了保证加工质量，零件装夹采用设计的专用夹具来进行装夹加工。

一、加工分析和加工方法比较

本文所要加工的零件由（如图1所示），在A侧的两个φ5mm斜孔对称分布于零件两侧，它们分别以角度为33°20′与φ10mm孔相贯通，孔的深度尺寸为84mm，加工时要求两φ5细孔终端与零件圆弧中心对称的两个孔相交，而位于B处的另一个φ5mm孔需与另一端φ10mm孔相垂直贯通。如果工艺方法选择不当，会导致两深孔不能与零件圆弧中心对称的两个孔相交及钻头折断等现象。

图1 斜盘零件简图

目前对零件常用几种装夹加工方法有如下[2]：

1.划线找正加工：该方法运用工具先在零件上划加工位置刻线，加工时对住所划位置进行加工。但由于划线误差大以及对刀误差大，加工过程有定位偏移现象，比较难保证斜孔加工尺寸和精度要求。

2.组合夹具装夹加工：采用组合夹具则是根据零件要求，通过将各种装夹和定位等元件组装而成的零件装夹。但组合装夹一次只能加工一个孔，而三个孔需三次组合，出现操作步骤繁多，甚至会导致综合定位累计误差大，也难以保证斜孔加工尺寸和精度要求，不适合该零件生产。

3.专用夹具装夹加工：专用夹具是完全根据零件相应加工部位自行设计的一种夹具。该夹具可根据零件设计一种专用分度钻孔夹具， 让一次装夹定位完成三个斜孔加工， 这样即可以提高装夹效率，并能保证加工尺寸和精度要求，适合于该零件加工。

二、夹具设计

根据零件结构特点和加工要求，本文设计出一套分度钻孔专用夹具（如图2所示）。该夹具主要由定位机构、分度机构、夹紧机构、引导部件（钻模套）等部分组成。其特点是：工件通过定位元件与螺钉连结成为一体，手柄转动即可带动工件转动实现分度加工， 具有定位准确，尺寸精度，产品装夹和拆卸方便。

1.定位机构

工件以φ43。55mm孔和φ10mm孔作为定位基准，设计出与之相对应的定位与定向机，由螺钉锁紧快卸压板实现零件全定位。由于在钻B处的小孔须与φ10mm定向孔贯通，为了避开钻头，特在定向菱形销处开通孔（参见图2中E-E视图）

2.分度机构[1]

在一幅钻模上采用分度实现3个斜孔加工。因此， 钻模采用了轴向孔盘式分度， 分度插销14采用直拉手提式结构，该结构简单、操作简便。使用时将其定位端分别插入钻模体上3个衬套孔中以实现对工件上3斜交孔定位加工。

3.夹紧机构

采用了快卸压板和螺纹夹紧机构。 螺纹夹紧机构具有结构简单、可靠、制造容易、并且具有自锁作用和足够的夹紧力。考虑到螺纹夹紧机构具有夹紧比较缓慢，夹紧力大小不易控制等问题，故在夹具上采用了快卸压板，通过使用，在装夹和拆卸工件时只需要转动较少的螺纹行程，就可以夹紧或松开工件。为防止夹紧力过大造成工件表面夹伤，选用的压板热处理硬度不宜过高，一般控制在33―38HRC。考虑该夹具为手动锁紧，为减轻工人的劳动强度，在锁紧螺纹时，可用风动扳手。

4.引导部件

由钻套、衬套及固定螺钉组成。钻套的外圆与衬套之间采用H7/h6配合，衬套与钻模板采用H7/r6配合，钻套用螺钉进行固定，防止加工过程中钻套转动及退刀时钻套随钻头的退回而被带出。当钻套磨损报废时，只需拆下螺钉，换下新钻套即可。考虑到两细长孔轴线与工件表面不垂直，且钻削长度较深（达到84mm），为了保证钻削加工时不偏斜，并为了提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动，将钻头的引导部件的下端设计成与轴线倾斜状，使钻头在加工斜孔时，在受力小的方向得到支撑，防止钻孔偏斜，同时提高钻头使用寿命。

图2 夹具装配图

三、夹具使用原理

将斜盘中心φ43.55mm孔及B侧φ10mm孔分别安装于夹具定位螺钉7及菱形定位销19内，将快卸压板11套于定位螺钉7内，锁紧螺母12。加工时将分度盘10转至分度孔1时，插入插销14，固定转盘10使其不能旋转，实现对斜盘右边斜交孔的加工；依次分度盘转至分度孔2时，实现对斜盘上端小孔的加工；分度盘转至分度孔3时，实现对斜盘左边斜交孔的加工。

四、实施效果

1.采用分度钻孔专用夹具，可达到一次装夹定位，分度加工斜孔之功效，所加工小孔的几何角度、尺寸精度满足设计图纸要求。

2.该方法具有加工速度快，劳动强度低，产品装夹和拆卸方便，易操作等特点。

3.利用分度钻孔专用夹具方法加工斜孔，在实际生产过程中取得了一定的效益，满足批量生产要求。

五、结语

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

参考文献

[1].成大先编著： 《机械设计手册》，化学工业出版社 2003

[2].彭文生等编著： 《机械设计》，高等教育出版社 2002