回轉(zhuǎn)等分孔專用夾具設(shè)計(jì)

徐禮標(biāo)

（廣東工業(yè)制造技工學(xué)校， 廣東 廣州 510000）

引言

機(jī)械零件的加工過(guò)程中，盤類零件如：齒輪、端蓋、法蘭等很多端面等分孔要鉆孔加工。而不同規(guī)格尺寸的零件，其孔距尺寸、孔徑尺寸、等分孔數(shù)都不盡相同。一般情況下，其加工方法是先劃線，再鉆孔加工。對(duì)于大批量、高精度、多規(guī)格的情況下，都要配套專用鉆模來(lái)加工。但缺陷是要配套很多鉆模，且專用鉆模的制作周期長(zhǎng)，成本也高。通過(guò)設(shè)計(jì)制作，本夾具能用普鉆或普銑設(shè)備對(duì)該類零件進(jìn)行批量加工，減少鉆模，同時(shí)達(dá)到零件精度要求，零件材質(zhì)是45鋼，外形尺寸如圖1所示。

圖1 盤類零件示意圖（單位：mm）

1 盤類零件的工藝分析

1）形位精度和定位尺寸要求較高；

2）相對(duì)于端面Φ80孔的垂直度為0.02 mm；

3）Φ6.8與Φ10兩孔同軸度為0.025 mm；

4）相對(duì)于中心軸的12等分孔中心度要求0.02mm。

在12個(gè)軸向等分孔在中心圓上直徑為80 mm，要求均勻分布，且同心圓的精度為±0.02 mm。在Φ80上鉆Φ10和Φ6.8的等分孔，保證同心圓±0.02 mm。

2 夾具設(shè)計(jì)原理分析

通過(guò)應(yīng)用“誤差平均效應(yīng)”原理，采用2個(gè)圓柱銷和1個(gè)鋼球?qū)Χǚ侄妊b置，3個(gè)同時(shí)均勻?qū)Χ▉?lái)控制零件快速分度定位，夾設(shè)計(jì)原理具分析如下。

1）圓柱銷對(duì)定分度裝置：利用2個(gè)對(duì)稱圓孔中彈簧的彈力，當(dāng)裝置旋轉(zhuǎn)一次，彈簧上的圓柱銷剛好落在夾具的平板座圓孔中，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)快速定位，如圖2所示。

2）鋼球?qū)Χǚ侄妊b置：利用零件同一圓周上12個(gè)均分的小盲孔及其平板座在同一直徑有一小圓孔中拖鋼球的彈簧，其彈力可根據(jù)松緊調(diào)節(jié)，導(dǎo)致每旋轉(zhuǎn)零件一次，鋼球剛好落在小孔中，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)快速定位，如同分度頭一樣旋轉(zhuǎn)分度。

按照原理可根據(jù)零件所需的等分孔來(lái)定平板座和零件在同一圓周上的均分肓孔和圓柱孔，從而達(dá)到各等分孔的快速定位。

圖2 圓柱銷對(duì)定分度裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

3 夾具的結(jié)構(gòu)

該夾具特點(diǎn)是方便固定與裝卸工件；可自由旋轉(zhuǎn)，精確分度；且?jiàn)A具的大小恰好適合用于普通鉆床工作臺(tái)，如下頁(yè)圖3所示。

圖3 夾具結(jié)構(gòu)示意圖

4 夾具的工藝分析

4.1 夾具的工作過(guò)程

1）將夾具裝夾在雙座標(biāo)工作臺(tái)，把夾具定位在普通鉆床工作臺(tái)上中間位置，用百分表校正平板座基準(zhǔn)面與鉆頭的垂直度，并用螺絲將雙座標(biāo)鉆銑工作臺(tái)緊固在鉆床工作臺(tái)上。

2）加工前，利用鉆床上的鉆頭定位，根據(jù)等分孔離中心孔距離，調(diào)節(jié)雙座標(biāo)鉆銑工作臺(tái)X或Y軸。

3）按加工工藝，鉆Φ6.8→擴(kuò)孔Φ10→平底锪孔，最后用專用鉆頭一次性完成加工。

4.2 夾具制作應(yīng)注意的工藝問(wèn)題

1）滑套與心軸的配合間隙必須控制在H7/h6之間，以確保轉(zhuǎn)動(dòng)自如。

2）圓柱銷定位孔與圓柱銷間隙配合H8/h7，以保證彈簧的伸縮靈活。

3）平板座的鋼球定位孔與鋼球配合間隙大小控制在0.05～0.1 mm之內(nèi)，以保證彈簧和鋼球伸縮自如。

4）根據(jù)回轉(zhuǎn)類定位夾具設(shè)計(jì)，本夾具運(yùn)用彈性作為定位元件，因此要控制平板與12個(gè)孔的中心孔距和深度尺寸保持一致，以減少定位誤差。

5 夾具分度誤差分析

各種分度對(duì)定機(jī)構(gòu)由于不同的結(jié)構(gòu)，以及配合、制造誤差等因素，通過(guò)分度得到的實(shí)際位置與理想位置存在差異，其差值即為分度誤差。

對(duì)定位銷與零件的圓孔以及固定部分圓孔之間的配合間隙、零件圓孔圓柱度、零件兩相鄰孔距誤差等因素，在一次分度的兩個(gè)最大極限情況下所造成的位置偏誤差，便產(chǎn)生了分度誤差。

從本夾具設(shè)計(jì)可知，影響分度誤差的因素有：平板座分度圓孔與圓柱銷頭部的最大配合間隙ε1；平板座分度圓孔與零件分度圓孔最大配合間隙ε2；各分度盤上相鄰兩孔間中心距的誤差Δ1；各分度孔對(duì)分度盤回轉(zhuǎn)中心距離R的誤差Δ2（這一誤差可利用削邊對(duì)定銷來(lái)補(bǔ)償）[1]。因此分度時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角誤差Δa，可根據(jù)以下公式計(jì)算：

由于該夾具用鋼球和圓柱銷對(duì)定的分度裝置，采用了兩個(gè)圓柱銷和一個(gè)鋼球同時(shí)均勻?qū)Χ?，根?jù)分度原理，所產(chǎn)生的分度誤差Δa是分度盤上三個(gè)相鄰孔位置誤差的平均值，從而使分度誤差因均分而減了2/3，從而提高等分孔零件加工的精度。

6 使用成效

1）夾具制作工藝簡(jiǎn)單，成本較低，鉆床能達(dá)到一機(jī)多用的效果。

2）比手工劃線鉆孔提高工效12倍，加工精度提高2倍，適用于批量生產(chǎn)盤類零件。

3）夾具使用后，加工效率迅速提高，減少專用鉆模的報(bào)廢量，且使用性能穩(wěn)定。

7 結(jié)語(yǔ)

本夾具的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，盤類零件的生產(chǎn)效率顯著提高，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，且加工精度明顯改善，具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。