一種特定零件的加工工藝及鉆斜孔夾具設計

馬淑霞， 沈建成， 曹德瑾

（1.蘭州工業學院a.機電工程學院；b.國有資產管理處，蘭州 730050；2.甘肅省高校綠色切削加工技術及其應用省級重點實驗室，蘭州 730050）

0 引言

眾所周知，夾具是一種裝夾工件的工藝設備，其主要功能是實現工件定位及夾緊[1]，使工件加工時相對于機床、刀具有正確的位置，以保證工件的加工精度。在具體加工中，對于不同零件的不同工序，需要設計專門的夾具以實現零件的固定[2]。斜孔由于不與基本面平行，在夾具裝夾和加工中都相對困難，為此，本文提出了針對某一特定零件的加工工序設計，及其工序之一——斜孔加工的夾具設計，為該零件的實體加工等后續工作提供技術參考。

1 被加工零件結構分析

該零件安裝于車床主軸箱上面，主要作用是給主軸箱內供油及對油液起緩沖作用。如圖1所示，零件的底座兩端設計兩孔，基座與φ48h6的外圓柱面連接，中間設計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油設備，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 零件的加工工藝設計

本零件為不規則的多孔零件體，底面為設計基準，為避免因基準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[3]。在寬度方向，采用“互為基準”的原則[4]，重復加工φ48 mm外圓柱面和φ38 mm內孔，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，其表面粗糙度為Ra1.6 μm，加工方法選用粗銑→精銑[5]。φ38 mm內孔的加工經濟精度為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，只需用對應尺寸麻花鉆鉆削即可。φ48 mm外圓柱面公差等級為IT6，表面粗糙度為Ra1.6 μm，加工方法采用半精車→精車→細車。進油孔用于連通油液，密封性很高，連接部分采用螺紋設計，由于毛坯未鑄底孔，此部分采用锪沉頭孔→鉆→擴→攻絲加工。

2）加工工藝設定。在此零件的加工工序確定中，主要考慮了以下幾個方面：a.盡量粗精加工分階段[6]進行，這樣既可以通過粗加工高效去除較大加工余量[7]，待殘余內應力重新分布后，再利用精加工獲得較高的表面質量；b.盡量使得粗加工安排在所有工序之前，這樣有利于及早發現毛坯的缺陷，避免后續加工造成浪費；c.考慮到對于小批量特殊零件的加工，工序分散能使加工設備結構簡化、降低加工設備的使用和操作人員的技術要求，尤其是加工的工序可采用效率高的專用機床機夾具，如本零件的鉆斜孔工序，這樣在降低投資成本的同時也保證了加工質量。所以經過調整修改，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計

3.1 零件的自由度限制

3.2 定位誤差計算

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]主要是孔的起點與下底面的尺寸（95±0.435）mm。

由上述得:Δjw=Δjw1+Δjw2=0.311 mm。

將其轉換為高度方向的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 夾具裝配設計

該零件的定位是由夾具體1的斜面和2個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現夾緊，借助鉆模板2上的鉆套3的導向，以實現對刀。這樣各部分聯合就實現了夾具對零件的定位、夾緊和對刀等功能。

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。夾具體上部設計有鉸鏈翻開式鉆模板[12]，鉆模板上的快換鉆套能實現加工孔時刀具的良好導向并防止其折斷。夾具體底座與加工設備，通過地腳螺栓連接。

圖2 鉆斜孔工序的夾具設計

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套筒相固定，工作時順時針旋轉手柄，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， 反向旋轉則可拆卸零件。

圖3 雙翼套筒的使用方法

4 結語

通過對該零件的加工工藝分析及設計，最終設計出此零件斜孔加工的夾具。該夾具安裝拆卸方便，能實現零件的良好定位。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，可完成斜孔的擴孔和螺紋攻絲加工。