基于精度要求下特殊孔機(jī)械加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉金燕

（山東聯(lián)誠(chéng)精密制造股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

1 搖臂部件介紹

搖臂部件既在紡織機(jī)制造中有良好的使用，在具體加工中也起到了關(guān)鍵作用，所以搖臂機(jī)械夾具架構(gòu)規(guī)劃中的要求越來(lái)越高。在紡織機(jī)內(nèi)最常用的加工機(jī)械屬于卷緯機(jī)，搖臂部件是其重要的使用部件，因?yàn)閾u臂部件具有很多數(shù)量，在卷緯機(jī)內(nèi)固定著部分部件，因此，紡織機(jī)器卷緯機(jī)搖臂部件要和特殊孔搭配維持緊密的聯(lián)系，以往的部件規(guī)劃生產(chǎn)工藝已不能和社會(huì)發(fā)展相接軌，而且也無(wú)法滿足機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)要求。

2 特殊孔機(jī)械制造工藝存在的不足

某紡織廠內(nèi)紡織機(jī)器卷緯機(jī)中的錠帶設(shè)備內(nèi)必須設(shè)置一個(gè)搖臂部件，按照機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)需求，每個(gè)錠應(yīng)當(dāng)有一個(gè)搖臂部件，所以零件索要量較大。根據(jù)零件裝配需求，機(jī)械搖臂制造零件時(shí)的160+0.025與兩個(gè)50+0.02 1 3個(gè)孔組裝時(shí)需要維持高度平行，而且搖臂工件的A面和3個(gè)孔的垂直性維持在0.0025cm，方可滿足裝備需求。根據(jù)以往的加工模式，紡織機(jī)器場(chǎng)選擇毛坯鑄造，再經(jīng)過(guò)時(shí)效、銑A面、制造件內(nèi)孔與外孔每個(gè)端面，再實(shí)施劃線，鉆孔、鉸孔，接著再做好檢驗(yàn)。但在檢驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)搖臂工件的大小尺寸與鉆孔位置均不能符合零件需求。所以，對(duì)該制造工藝進(jìn)行改善，采取毛坯鑄造、A面銑磨、每個(gè)孔端面粗精車銑、人工實(shí)施2-4.8～0.1與50+0.021的鉸孔制造、部件用160+0.25內(nèi)孔、采取夾具用2～4.8～0.1鉆孔制造及其基巖的生產(chǎn)方式，對(duì)搖臂部件與孔口進(jìn)行制造。

改善之后，加工部件的精度與質(zhì)量有了極大提升，但是零件的孔口在制造時(shí)，零件的1.3cm寬槽是原鑄造毛坯面，未通過(guò)機(jī)械制造，所以在零件孔口4.8～0.1鉆口制造時(shí)，常常產(chǎn)生鉆頭鉆偏情況，人工鉸孔制造的2～50+0.021孔口位置不能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而影響機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 特殊孔機(jī)械制造方法和夾具結(jié)構(gòu)規(guī)劃分析

在搖臂結(jié)構(gòu)加工中，夾具選擇大平面來(lái)接觸加工結(jié)構(gòu)A面，并設(shè)置制造結(jié)構(gòu)三自由度。夾具選擇短圓柱銷來(lái)配合鉆160+0.025內(nèi)孔，對(duì)制造結(jié)構(gòu)自由度進(jìn)行限制。選擇支護(hù)釘來(lái)限制其中某一制造結(jié)構(gòu)自由度，進(jìn)而可以有效保障機(jī)械部件在加工過(guò)程借助夾具能固定全部加工部件，以保障制定部件精準(zhǔn)度。在特殊孔制造工藝中采用夾具結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是采用偏心輪把兩側(cè)部件夾緊，于手柄運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)，偏心輪回推進(jìn)壓板纏著中心軸實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)，接著夾具夾緊制造部件。在確定制造部件夾緊后，再逐一鉆孔，鉆孔結(jié)束后，松開(kāi)夾具的手柄，然后取出生產(chǎn)零件，再采用人工方法完成50+0.021孔的制造。在具體加工環(huán)節(jié)，為了可以保障加工件精度，需要對(duì)生產(chǎn)部件中心孔距離、精度、大小和空間的位置進(jìn)行測(cè)算。按照紡織機(jī)器搖臂部件加工要求，對(duì)部件孔進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)對(duì)精準(zhǔn)設(shè)置兩孔之間的中心距。依據(jù)紡織機(jī)搖臂加工標(biāo)準(zhǔn)，兩孔之間的中心間距是0.01cm。

此外，在應(yīng)用加工件夾具時(shí)，還應(yīng)精準(zhǔn)計(jì)量孔口精度，確保加工部件A面與孔口垂直度可以符合加工要求。采取科學(xué)措施計(jì)量孔口中心距大小公差，進(jìn)而防止在生產(chǎn)裝配環(huán)節(jié)產(chǎn)生尺寸偏差。利用夾具定位，對(duì)制造鉆頭鉆片現(xiàn)象進(jìn)行把控，由此有效保證機(jī)械生產(chǎn)部件的質(zhì)量與精度。

4 特殊孔機(jī)械制造工藝分析

若按照傳統(tǒng)特殊孔機(jī)械生產(chǎn)工藝加工完成搖臂部件的生產(chǎn)，其鉆孔處與大小均不符合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，可選擇毛坯鑄造、孔端頭精銑以及時(shí)效等諸多方法檢驗(yàn)部件的工藝，然后，制造搖臂部件的孔口。

采取技術(shù)和方法完成加工檢查，對(duì)搖臂部件工藝精度實(shí)現(xiàn)有效改進(jìn)，由此提升加工質(zhì)量。但在進(jìn)行搖臂部件特殊孔制造環(huán)節(jié)，其寬槽沒(méi)有進(jìn)行打磨，仍然是鑄造毛坯。故在部件鉆孔時(shí)會(huì)引起鉆頭鉆偏現(xiàn)象，既會(huì)導(dǎo)致孔口精度和實(shí)際存在明顯偏差，還將導(dǎo)致卷緯機(jī)在運(yùn)行時(shí)釘帶偏移，對(duì)機(jī)械加工造成嚴(yán)重影響。

在紡織機(jī)械卷緯機(jī)工作中選擇搖臂結(jié)構(gòu)，要求鉆頭進(jìn)行反復(fù)切入、切出，這樣才能夠做好特殊孔鉆孔工藝。

隨著科技的進(jìn)步，能夠不斷改進(jìn)零件制造方法，按照改進(jìn)工藝方法完成工件加工制造與科技的處置，工件尺寸符合實(shí)際要求，進(jìn)而可以有效提升制造精度。

5 特殊孔加工夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)介紹

為滿足現(xiàn)代化加工標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)模式的日益改變，對(duì)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了諸多要求。通過(guò)準(zhǔn)套高度分析，結(jié)合已檢查的制造孔口徑大小來(lái)明確鉆套高度，如果鉆套很高，也代表直徑和高度比很大，過(guò)小將會(huì)越小，提高鉆孔加工精度。夾具結(jié)構(gòu)規(guī)劃環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)符合如下幾點(diǎn)基準(zhǔn)。

（1）部件定位基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相結(jié)合；

（2）科學(xué)選取定位零件；

（3）在定位零件中，需達(dá)到六個(gè)定位原理標(biāo)準(zhǔn)。

另外，在設(shè)置夾具架構(gòu)時(shí)，需多方位分析，夾緊及定位屬于夾具設(shè)置環(huán)節(jié)的關(guān)鍵內(nèi)容，可以避免多余的化纖流程，由此迅速、精準(zhǔn)地設(shè)置零件，簡(jiǎn)化操作手續(xù)，讓機(jī)械制造時(shí)間得以減少，由此不斷提升勞動(dòng)效率，而且還可以減小定位安裝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的偏差概率，提升夾具精度以及穩(wěn)固性、可靠性，以迅速轉(zhuǎn)換零件，并不斷降低夾具結(jié)構(gòu)設(shè)置的工藝需求，以提高夾具構(gòu)造的使用效率。

經(jīng)過(guò)多次的設(shè)計(jì)研究表明，按照部件特殊性與本工序加工環(huán)節(jié)存在一個(gè)孔時(shí)，鉆頭需要采取切入與切出反復(fù)的特征，由此確定第2遍的切入，準(zhǔn)頭是基于不平整毛坯面中切入，故在切入時(shí)將產(chǎn)生鉆偏現(xiàn)象。此外，還需多角度考量鉆頭鉆套同第2遍切入面間距差別很大，并且鉆頭直徑小，由此還將造成彎曲變化問(wèn)題，所以在鉆孔時(shí)將出現(xiàn)偏移，降低了位置的準(zhǔn)確度。

基于這些情況，在工藝夾具構(gòu)造設(shè)計(jì)中獲得全面改進(jìn)及規(guī)范。于1.3厘米槽處加上一個(gè)鉆套1。

鉆套配備好后，可以有效下降鉆頭引導(dǎo)精度，由此可以處理好鉆頭鉆偏情況，因此能夠提升加工精度。

6 特殊孔工藝完善夾具定位的基本原理及其操作

按照上述特殊孔制造中所用夾具改進(jìn)的設(shè)置，在做好搖臂零件制造時(shí)，夾具應(yīng)采取大平面與部件A面相接觸，進(jìn)而更好限制零件三自由度。而且，夾具還應(yīng)采用短圓柱銷與部件內(nèi)孔相搭配，更好地限制結(jié)構(gòu)兩個(gè)自由度。同時(shí)，夾具還要選擇支撐釘作用限制結(jié)構(gòu)一個(gè)自由度，進(jìn)而令零件在加工時(shí)可以采用夾具得到加工部件整體的二定位，由此更好地保障零件加工環(huán)節(jié)的精度。

此外，采用特殊孔零件加工環(huán)節(jié)選擇夾具，旨在基于偏心輪固定，對(duì)手柄運(yùn)動(dòng)中基于偏心輪讓壓板實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)，并夾固零件。然后，對(duì)兩個(gè)鉆孔進(jìn)行制造，完成鉆孔以后，松開(kāi)夾具手柄，進(jìn)而取出加工部件，采用人工方式完成鉆孔的制造。

在實(shí)現(xiàn)零件加工環(huán)節(jié)，為了提升零件加工進(jìn)程，就需保證制造零件兩孔中間間距的長(zhǎng)度精度，并保證兩孔位置準(zhǔn)確。首先，基于紡織機(jī)器搖臂部件的制造標(biāo)準(zhǔn)，部件鉆孔結(jié)束后，精度是0.01cm，并且兩個(gè)孔與加工零件垂直度是0.0025cm。故在零件加工中進(jìn)行夾具結(jié)構(gòu)設(shè)置時(shí)，要整體考量定位誤差和導(dǎo)向誤差對(duì)結(jié)構(gòu)精度的限制，也能用下式來(lái)計(jì)量工藝精度：

其中，δK表示兩孔間的中心距長(zhǎng)度公差；D、D1、d1、d指兩個(gè)孔基本大小。

而且，在計(jì)量?jī)煽孜恢镁葧r(shí)，以零件加工時(shí)對(duì)兩孔和制造零件的A面垂直度標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)下式來(lái)計(jì)量：

利用以上公式計(jì)量零件工藝精度，能避免裝配使用中偏差持續(xù)擴(kuò)大。也能基于夾具定位把控制造鉆頭產(chǎn)生鉆偏偏差，以此更好地保障加工部件的精準(zhǔn)度。

7 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，其科技也在日益進(jìn)步，國(guó)內(nèi)紡織機(jī)搖臂部件加工標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高。則本文就針對(duì)紡織機(jī)械及輕工機(jī)械方面的張緊搖臂部件，對(duì)部件在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)的狀況和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的要求，研究了傳統(tǒng)加工階段產(chǎn)生問(wèn)題的影響因素，而且完成了這類特殊孔制造工藝的夾具。此處分析的夾具有一定創(chuàng)新性，尤其是中間鉆套結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，同時(shí)，基于實(shí)踐表明，這種工藝夾具既可以提升加工精度，還可以減小生產(chǎn)率，而且把鉆套架構(gòu)視為技術(shù)基礎(chǔ)，可以有效防止鉆頭產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象，由此更好推廣到各個(gè)機(jī)械制造中。