浅谈左右托架对称多孔的加工工艺
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摘要：本文针对校企合作左右托架零件的批量加工，通过零件分析，制定出合理的机械加工工艺路线。考虑到左右托架对称加工多个孔的实际情况，根据夹具设计原理进行专用夹具的设计，制作多孔对称钻模，在摇臂钻床上使用同一钻模加工左右托架对称多孔。
关键词：左右托架 对称多孔 加工 工艺
在国家中职示范校建设过程中，校企合作、工学结合是技能型人才培养模式改革的方向。学院在与企业的合作办学过程中，拓宽合作渠道，对校企合作进行教学模式创新。通过承接合作企业左右托架零件的加工，创新教学方式，把企业的产品零件加工任务作为教学任务，让学生在做中学、学中做，使学生在学院实训教学中与企业的加工生产无缝对接，教学紧贴生产实际，既提高学生的综合素质技能水平，又打造了一体化教师队伍。
结合教学改革的要求，学院技训中心主动承接到一批合作企业外协产品零件左右托架
机械加工的订单。其中左托架和右托架各有1000件，加工批量较大。要求在合同期限内带领学生按质按量地顺利加工出这批零件，对于师生来讲都是个不小的难题。学院为此成立了
1.零件分析
图2 右托架零件图
左托架零件如图1所示，右托架零件如图2所示。左右托架零件材料为HT200，铸件进行消除内应力热处理，单件重量为3.3kg，属于企业外协来料加工零件。其中左托架和右托架各有1000件，生产类型为中批生产。底平面表面粗糙度为Ra12.5，外形尺寸为110×100×16，厚度16由铣削进行保证。φ30H9孔前后端面表面粗糙度为Ra25，对称铣削至距离尺寸50。φ30H9孔进行钻扩铰孔，定位保证中心高250±0.1及位置度0.1要求，孔口用锪孔钻两端倒角2×45°。φ20凸台平面定位进行铣削保证尺寸32，表面粗糙度为Ra25。凸台平面钻攻M14×1.5-6H细牙内螺纹，钻完底孔后在立钻上直接用机用丝锥攻制内螺纹，孔口进行倒角1×120°。R3油槽进行錾削加工，也可以拉削加工。
左右托架底板上的对称3-φ14孔为装配通孔，孔距尺寸为70×60，表面粗糙度为Ra25。因批量较大，设计专用夹具进行钻孔，保证孔距尺寸要求，满足使用装配需要。在设计制作钻模加工3-φ14多孔时，如果左右托架钻模分别制作，从经济成本方面考虑显然不可取。通过分析左右托架发现，底板上的3-φ14孔左右对称分布，中心高250±0.1和孔距尺寸均相同，可以设计二者都可兼顾的多孔对称钻模，降低左右托架的加工成本，同时又为批量加工左右托架对称多孔提供工艺保证。
2.制定加工工艺路线
左右托架材料为HT200，毛坯形状为铸件，生产类型为批量生产，必须选择合理的工艺加工路线进行加工。具体工艺路线如表1所示。
3.钻模设计
左右托架3-φ14对称多孔钻模如图3所示。设计为固定式钻模，在摇臂钻床上进行对称多孔的加工。其中左托架加工3-φ14孔的装夹方式如图a所示，右托架加工3-φ14孔的装夹方式如图b所示。通过改变装夹方式，就能使用同一钻模加工左右托架对称多孔。根据夹具设计原理，左右托架钻模的组成部分包括：夹具体、定位芯轴、锁紧螺母、开口垫圈、钻模板、衬套、钻套、限位块及定位螺栓等。夹具体是钻模的基础元件，由底板1和支撑板4组合而成。定位芯轴11用来确定左右托架零件在钻模中的正确位置，属于定位装置元件。工件的夹紧由螺母13和开口垫圈12来完成。因为左右托架使用同一钻模，钻模板5上对称设计安装了4个可换钻套，可满足左右托架分别加工3-φ14孔的不同要求。钻套9装在压入钻模板的衬套8中，在加工对称多孔时起导向作用。可换钻套与衬套采用φ22F7/n6的配合公差带，衬套与钻模板采用φ30H7/n6的配合公差带，以保证钻套磨损后可进行更换。限位块10起辅助定位的作用，位于其上的定位螺栓18可根据铸件毛坯外形尺寸进行调整，确保加工3-φ14孔时钻头轴线和工件底平面垂直。
4.孔加工的定位和夹紧
4.1.孔加工的定位：
要实现左右托架3-φ14孔加工工序相关位置精度要求，必须在设计钻模时有正确的定位。如图3所示的左右托架对称多孔钻模中，工件的主要定位基准为φ30H9内孔及其端面，辅助定位基准为工件底平面的侧面，图中已标出定位符号。根据夹具设计的六点定位原理，左右托架加工3-φ14孔必须对6个自由度进行限制。其中定位芯轴11的外圆分别限制了Y方向和Z方向上的移动及转动的四个自由度，芯轴的端面限制了X方向上的移动自由度，限位块10上的定位螺栓18限制了X方向上的转动自由度，工件被完全定位。
4.2.孔加工的夹紧：
要实现左右托架3-φ14孔的加工工序，除了在设计钻模时有正确的定位，还应有合理的夹紧装置。如图3所示的左右托架对称多孔钻模中，工件的夹紧采用快速螺旋夹紧机构进行夹紧，其结构简单，夹紧可靠。装入左右托架夹紧工件时，只要插入开口垫圈12，拧紧夹紧螺母13即可。孔加工后由于夹紧螺母13外径小于左右托架工件φ30H9内孔，只要稍松开螺母13取下开口垫圈12，工件即可穿过螺母13取出，高效方便。
5.钻模的制作和安装
5.1.钻模的制作：
钻模所有零件的制作材料均为45钢，成本较低，能满足使用要求。其中定位芯轴直接和工件接触、钻套直接引导钻头加工3-φ14孔、衬套和钻套配套使用，均需提高表面耐磨性进行淬火热处理，硬度为38～42HRC。其余零件进行调质热处理，硬度为220～250HB。为保证支撑板4上的定位芯轴11和底板1底平面平行及尺寸精度要求，支撑板采用一面双销、内六角螺钉紧固的配作方式。同样为保证钻模板5上的钻套9轴线和钻模底板1底平面垂直及尺寸精度要求，固定式钻模板5仍采用一面双销、内六角螺钉紧固的配作方式，借助仪表校正制作精度后将螺钉紧固，同时钻铰双销孔合销定位，方能保证钻模制作精度。
5.2.钻模的安装：
左右托架对称多孔钻模安装在Z3040摇臂钻床上加工3-φ14孔，安装基准为夹具体底板1的底平面，应使底平面直接接触摇臂钻床的工作台面，保证二者接触良好。在钻模安装时，将安装于钻床主轴中的钻头插入钻套内孔，使钻模对于机床取得相对正确的位置，然后将带T型螺栓的压板左右各一块压紧底板紧固钻模，钻模便可获得正确的安装。
钻模安装好后，加工3-φ14孔时钻头由钻套引入对准孔位，锁紧摇臂钻的摇臂及主轴箱进行第一个孔的加工。加工好第一个孔之后，松开摇臂及主轴箱锁紧手柄，拖动摇臂带动钻头由钻套引入第二个孔，再锁紧摇臂及主轴箱进行第二个孔的加工。加工好第二个孔之后，松开摇臂钻的摇臂及主轴箱锁紧手柄，拖动摇臂带动钻头由钻套引入第三个孔，同样锁紧摇臂及主轴箱进行第三个孔的加工。
6.结论
通过左右托架机械加工工艺路线的制定和实施，不管是学生和教师对零件加工工艺都有了更全面地理解。特别是通过设计制作钻模在摇臂钻床上加工左右托架3-φ14对称多孔，拓展了教学视野，改革了教学模式，调动了学生主动学习的积极性。把教学和生产融为一体，学生实训技能得到全面增强，教师的教学对接生产加工实际，在钻孔工艺上解决了同一钻模加工左右托架对称多孔，按质按量保证完成了工作任务，交出合格产品，最终使校企合作都实现了双赢
作者简介：陈怀洪（1971- ），男，汉族，云南省嵩明县人，云南工业技师学院一体化教师 ，大学本科学历 ，工程师，主要从事机械专业教学工作。
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