鏨刃可更換式扁鏨設(shè)計(jì)

孫文輝

中山市建斌職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廣東中山 528415

1 序言

扁鏨是鉗工鏨削常用的工具之一[1]，其作用是通過(guò)錘子敲擊其頭部位置，使鏨刃對(duì)金屬工件進(jìn)行切削加工，常用于不便機(jī)械加工的場(chǎng)合，如去除工件的飛邊、毛刺、凸緣及分割材料等[2]。傳統(tǒng)的扁鏨由鏨體和鏨刃兩部分組成，如圖1所示。這兩部分由同一材料組成，且是整體式結(jié)構(gòu)，不可拆卸。在使用過(guò)程中，當(dāng)鏨刃磨損而不能再使用時(shí)，就需要磨削鏨刃，而當(dāng)磨損較為嚴(yán)重時(shí)便無(wú)法繼續(xù)磨削，需要將整個(gè)扁鏨回爐重新加工成型才能使用。這樣不僅浪費(fèi)材料，而且非常麻煩且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使用起來(lái)非常不方便。因此，本文圍繞此問(wèn)題，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝與使用方便的鏨刃可更換式扁鏨，利用本扁鏨可有效解決現(xiàn)有扁鏨由于磨損嚴(yán)重需要重新回爐加工而造成原材料浪費(fèi)的問(wèn)題。

圖1 整體式扁鏨

2 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)背景技術(shù)中的缺陷，設(shè)計(jì)出一款如圖2所示的鏨刃可更換式扁鏨，包括鏨體和鏨芯，鏨體和鏨芯由不同材料制成，鏨體由硬度較軟且韌性較好的材料制作，而鏨芯由硬度較大的材料制作，鏨體和鏨芯之間通過(guò)螺釘和螺母擰緊固定，其具體聯(lián)接方式如下所述。

圖2 鏨刃可更換式扁鏨

如圖3所示，鏨體6設(shè)有通槽10和敲擊帽7，通槽10設(shè)有螺釘孔9和鏨芯固定面8，鏨芯4設(shè)有4個(gè)鏨刃1、臺(tái)階面2、通孔3，鏨芯4和通槽10厚度尺寸一致。

圖3 模型爆炸視圖

在安裝時(shí)，首先將鏨芯4放入通槽10中，并使得鏨芯4上的臺(tái)階面2與通槽10上的鏨芯固定面8相貼合，鏨芯固定面8的主要作用是承受鏨削時(shí)鏨芯4所受的沖擊力，然后用螺釘5穿過(guò)螺釘孔9和通孔3，最后用螺母11擰緊固定，其作用是防止鏨芯4在通槽10中左右竄動(dòng)，且螺釘5尺寸比螺釘孔9和通孔3的尺寸稍小，在鏨削時(shí)不用承受鏨芯4所受的沖擊力，模型局部剖視如圖4所示。

圖4 模型局部剖視

在鏨削時(shí)，操作人員手握鏨體6，然后將鏨刃1對(duì)準(zhǔn)需要鏨削的地方，再用手錘對(duì)敲擊帽7進(jìn)行錘擊即可。在使用過(guò)程中，當(dāng)鏨芯4的其中1個(gè)鏨刃1因磨損不能再使用時(shí)，只需將鏨芯4上的螺釘5松開(kāi)后轉(zhuǎn)位，使新的鏨刃1進(jìn)入工作位置，再經(jīng)夾緊就可以繼續(xù)使用，直至鏨芯4上4個(gè)鏨刃1全部都磨損后才需更換新的鏨芯。

3 鏨體的受力分析

本扁鏨由于是組合式結(jié)構(gòu)，鏨體和鏨芯是分開(kāi)的，兩者之間通過(guò)螺釘和螺母固定，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理、強(qiáng)度是否夠用，將直接影響整個(gè)扁鏨能否正常使用。鑒于此，重點(diǎn)對(duì)本扁鏨的結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。針對(duì)本扁鏨的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別從壓力和位移兩方面運(yùn)用Creo軟件中的Simulate功能進(jìn)行相應(yīng)的分析[3]，如圖5、圖6所示。

圖5 壓力分析

根據(jù)壓力和位移分析可知，鏨芯在最大受力為51.42M P a的情況下，其位移最大變化量?jī)H為0.1189μm，變形量較小。而在實(shí)際的鏨削過(guò)程中，扁鏨所受的敲擊力往往遠(yuǎn)＜51.42MPa，因此，通過(guò)上面的分析可知，本扁鏨的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿足使用要求。

4 加工制造

本鏨刃可更換式扁鏨由鏨體和鏨芯兩部分組成，在加工時(shí)可將兩部分分開(kāi)加工制造。

4.1 鏨體的加工

（1）加工通槽 首先將1把廢棄的整體式扁鏨用線切割機(jī)床割掉鏨刃部分，然后再畫(huà)圖編程切割出圖7所示的通槽。

圖7 鏨體通槽

（2）加工螺釘孔 將圖7中已加工出通槽的鏨體放在銑床或者鉆床中，先鉆出通孔，再用沉頭銑刀加工出上下沉孔，如圖8所示，完成鏨體的加工。

圖8 鏨體螺釘孔

4.2 鏨芯的加工

（1）加工鏨芯外形 將碳素工具鋼T7或T8的方料作為鏨芯材料，并將其放在數(shù)控銑床中，先加工出臺(tái)階面再鉆中間的通孔，如圖9所示。

圖9 鏨芯外形

（2）刃磨出鏨刃 將圖9中的鏨芯外形用砂輪機(jī)刃磨出4個(gè)鏨刃，如圖10所示。

圖10 鏨刃

（3）鏨刃的熱處理 鏨刃經(jīng)過(guò)刃磨后，其硬度和韌性仍較低，還不能馬上投入使用[4]。為提高鏨刃的硬度和韌性，需將圖10所示鏨刃進(jìn)行淬火、回火熱處理，使其硬度達(dá)到52～57HRC，這樣就完成了鏨芯的制作。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

1）本扁鏨的鏨體和鏨芯由于是可拆卸的，鏨芯上設(shè)有4個(gè)鏨刃，所以當(dāng)其中1個(gè)鏨刃磨損不能使用時(shí)，只需將鏨芯上的螺釘松開(kāi)后轉(zhuǎn)位，使新的鏨刃進(jìn)入工作位置，再經(jīng)夾緊就可以繼續(xù)使用，直至鏨芯上4個(gè)鏨刃全部都磨損后才需更換新的鏨芯，使用非常靈活，大大提高了鏨刃的使用率，同時(shí)也提高了實(shí)際生產(chǎn)中的工作效率。與傳統(tǒng)的整體式扁鏨相比，本設(shè)計(jì)的鏨體是可以重復(fù)利用的，出現(xiàn)嚴(yán)重磨損時(shí)不需要將整個(gè)扁鏨回爐加工，不僅能較好地避免原材料的浪費(fèi)，而且能減少回爐加工的費(fèi)用，有效降低成本，保護(hù)環(huán)境。

2）本扁鏨的鏨芯安裝與拆卸較為方便，鏨芯和鏨體上的通槽厚度尺寸一致，在安裝鏨芯時(shí)，只需要徒手就可以將鏨芯塞入通槽中，兩者再通過(guò)螺釘和螺母擰緊固定即可。而當(dāng)需要更換鏨芯時(shí)，只需用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q松鏨芯上的螺釘，徒手拔出鏨刃，操作方便。

3）在實(shí)際生產(chǎn)中，本扁鏨只需要將其鏨體中的通槽和鏨芯尺寸規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，便可實(shí)現(xiàn)1把鏨體可與多種鏨芯安裝與使用，從而為扁鏨的購(gòu)置、存儲(chǔ)、攜帶和使用帶來(lái)方便。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)整體式扁鏨的鏨刃由于磨損嚴(yán)重而導(dǎo)致的報(bào)廢問(wèn)題，本鏨刃可更換式扁鏨設(shè)計(jì)很好地解決了此問(wèn)題，不僅操作方便，提高了工作效率，還有效降低了成本，節(jié)能且綠色環(huán)保。因此，本鏨刃可更換式扁鏨設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中具有很廣泛的使用價(jià)值和推廣空間。