斜孔加工的夾具設(shè)計

漢川數(shù)控機床股份公司（陜西 漢中 723003）張雎軍

平面上的斜孔有兩種情況：①在斜面上鉆孔。②在平面上鉆斜孔。它們有一個共同的特點，即孔的中心與鉆孔端面不垂直。這在沒有工裝保證的情況下，就成了較困難的問題。

一、斜孔加工存在的主要問題

（1）鉆頭開始接觸工件時，單面受力，作用在鉆頭切削刃上的徑向力必然會把鉆頭推向一邊，致使鉆頭偏斜、滑移而鉆不進工件。

（2）鉆孔中心容易滑離所要求的位置，鉆出的孔難以保證要求。

（3）孔口往往被刮爛，破壞了孔端面的平整。

（4）鉆頭容易崩刃或折斷。

鉆斜孔常用的方法有以下幾種：①將鉆頭回轉(zhuǎn)中心與工件鉆孔中心校正。②在不改變工件位置的前提下，用校沖在鉆孔中心再打一個較大的中心眼。③在鉆孔位置上用鏨子鏨出一個小平面（定心窩），使鉆頭的切削刃不受斜面的影響而滑離原位置，然后鉆孔。

以上采用的加工方法，嚴重制約工件的批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品的一致性很差。在機床上設(shè)計合理的夾具，就會改變這種生產(chǎn)方式，提高加工效率。

二、夾具設(shè)計

1.斜面上鉆孔夾具

以圖1所示零件為例，設(shè)計立式加工中心機床使用夾具。

圖1

（1）零件分析 該零件斜面與端面夾角為10°，斜面上均布5個φ16mm的孔，孔的中心線與斜面垂直。原加工方式：采用鉆床，在分度頭上安裝三爪夾頭，每次夾緊一件產(chǎn)品，鉆一個孔后，旋轉(zhuǎn)分度頭，再加工下一孔。一次鉆孔不能達到產(chǎn)品要求，還必須通過鉆孔后再鉸孔才能完成。

根據(jù)加工中心的特點，設(shè)計成多工位夾具，一次安裝八個零件，同一個位置的孔加工結(jié)束后，再加工下一個孔，滿足批量生產(chǎn)及零件一致性的要求，如圖2所示。

圖 2

（2）零件安裝及定位設(shè)計 根據(jù)這種零件的特點，單個零件安裝采用筒夾裝夾，容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)，筒夾與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)各孔的位置要求，零件安裝在軸套內(nèi)，用彈性筒夾夾緊，如圖3和圖4所示。

圖4

單個總成安裝在底板上，底板上安裝耐磨軸套與旋轉(zhuǎn)軸配合，使旋轉(zhuǎn)軸可手動旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)定位盤隨同旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，通過彈性定位銷（插銷式結(jié)構(gòu)），與定位盤孔聯(lián)接，可實現(xiàn)不同孔位的加工要求。

（3）夾具總體設(shè)計：夾具的底板上，裝有8個裝夾總成，可同時安裝8個零件，零件通過筒夾裝夾并保證可靠的夾持力，單個總成是通過凸輪旋轉(zhuǎn)壓緊到底板上，如圖5所示。

加工時，底板與底座的夾角旋轉(zhuǎn)成零件的角度，（該角度可以通過插銷來調(diào)整，滿足不同零件的要求。加工的位置與工作臺平行，通過數(shù)控編程加工8個零件的同位置的孔。加工下個孔時，凸輪旋轉(zhuǎn)松開，手動轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軸，到下個加工位置，自動定位，凸輪鎖緊，完成下個孔的加工，如圖6所示。

圖5

圖 6

2.平面上鉆斜孔夾具

在平面上鉆斜孔有兩種情況，一種是孔沿著基準面傾斜，這種孔的加工方式與上面介紹的斜面上加工方式相同。另一種是孔的傾斜中心線與基準面有角度，這種孔加工難度大，需要用夾具來保證，如圖7所示。

圖7

上述零件上有一個φ5mm的孔，與上表面的夾角45°，與垂直方向的夾角33°41'，是一個空間角度。這種零件用機床直接加工比較困難，要通過夾具來解決加工問題，考慮到工件的重量較重，工件在夾具上裝夾要安全方便。

夾具考慮如下方案：在安裝時，安裝平面為水平狀態(tài)，產(chǎn)品只需旋轉(zhuǎn)一個方向，就可以水平裝入，安裝后，通氣，氣缸活塞桿向后收縮，產(chǎn)品定位板通過固定旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到固定角度塊位置時，氣缸還有收縮余量，此時氣缸把產(chǎn)品定位板施加力并壓緊定位板，此時就可以加工產(chǎn)品。 工件加工完后，氣缸伸出，把安裝板頂平，平著就可以吊出產(chǎn)品（見圖8）。

圖8

第一步，工件安裝時，產(chǎn)品安裝導(dǎo)向塊用來限定孔與垂直方向的夾角33°41'，工件安裝后，這個角度面與產(chǎn)品的定位板旋轉(zhuǎn)方向一致，工件在定位板上呈斜向裝夾。圖9為工件安裝狀態(tài)。

圖9

第二步，工件加工時，產(chǎn)品定位板在氣缸的作用下，向下轉(zhuǎn)45°，這時要加工的孔與機床的主軸平行，可進行加工，如圖10所示。

圖10

通過以上論述，使用夾具來滿足斜孔的加工要求，可以保證加工精度及批量生產(chǎn)的要求，使這類零件的加工變得直接和簡單，也讓工人的操作變得容易和安全。