一種快速定位裝夾鉆孔夾具的工藝分析

周曉蓉

摘 要：企業(yè)批量半成品機(jī)加工過(guò)程中，存在加工規(guī)格不同、交貨周期短、時(shí)間緊迫等難題。為提高加工效率，保證工件質(zhì)量，降低人工成本，準(zhǔn)時(shí)交貨，有必要專門設(shè)計(jì)快速定位與裝夾的鉆孔夾具，使半成品工件快速定位裝夾及拆卸更換，快速確定等分鉆孔孔位，并且能針對(duì)不同孔徑鉆孔要求，快速轉(zhuǎn)換鉆模。主要設(shè)計(jì)目的是提高半成品工件裝夾速度，保證半成品工件鉆孔孔位精度和整體加工效率的同時(shí)，降低夾具制作成本。

關(guān)鍵詞：快速定位;快速裝夾;鉆孔夾具;批量加工

中圖分類號(hào)：TG751.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）26-0065-03

Process Analysis of a Fast Positioning and Clamping Drilling Fixture

ZHOU Xiaorong

（Suzhou Chien-shiung Institute of Technology， Taicang Jiangsu 215411）

Abstract： During the machining process of batch semi-finished products in enterprises， there are problems such as? two processing specifications， short delivery cycle， and tight time. In order to improve processing efficiency， ensure the quality of the workpiece， reduce labor costs， and deliver on time， it is necessary to design a drilling fixture for rapid positioning and clamping， so that the semi-finished workpiece can be quickly positioned， clamped， disassembled and replaced， and the positions of the equally divided drilling holes can be quickly determined， and the drilling mold can be quickly changed according to the drilling requirements of different diameters. The main design purpose is to increase the clamping speed of semi-finished workpieces， ensure the accuracy of the drilling holes of the semi-finished workpieces and the overall processing efficiency， while reducing the cost of fixture production.

Keywords： rapid positioning;rapid clamping;drilling fixture;batch processing

某企業(yè)需要加工一批半成品工件，但是時(shí)間緊，任務(wù)重。半成品工件使用數(shù)控加工中心（Compnterized Numer-ical Control，CNC）編程加工最為合適，但因?qū)嵱?xùn)工廠內(nèi)CNC機(jī)床工作量飽和，無(wú)法連續(xù)使用加工這批工件。如果使用普通鉆孔加工方法，相對(duì)六等分孔的加工以及裝夾方法等要求，無(wú)法在規(guī)定交貨期內(nèi)完成任務(wù)。為了同時(shí)保證精度與效率，本研究專門設(shè)計(jì)一套快速定位與裝夾的鉆孔夾具，該夾具的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在裝夾便捷、定位精準(zhǔn)，從而提高工作效率，降低人工成本[1]。

1 夾具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析

本夾具在設(shè)計(jì)初主要考慮功能與便捷相結(jié)合，從操作人員體驗(yàn)感角度出發(fā)，滿足便于搬運(yùn)、裝夾固定以及操作實(shí)施等需求。該夾具主要分為工件固定機(jī)構(gòu)及麻花鉆導(dǎo)向機(jī)構(gòu)兩部分。這種快速定位裝夾鉆孔夾具的組成部分如圖1所示，由底板、夾板、工件固定軸、滑塊、拉桿、彈簧、夾緊螺栓、緊固手柄、支撐螺釘和滾花螺母等零件組成。首先由底板與夾板之間的工件固定軸確定半成品工件軸心位置。同時(shí)，拉桿頂尖通過(guò)滑塊運(yùn)動(dòng)，與工件固定軸上等分錐孔配合定位，確定工件鉆孔等分位置。在夾緊半成品工件時(shí)，由支撐螺釘和滾花螺母調(diào)整限高至半成品工件相同高度，用緊固手柄和夾緊螺栓的螺紋連接，緊固半成品工件。

麻花鉆導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由支柱、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、緊固螺釘及鉆模組成，先用導(dǎo)柱將導(dǎo)套與鉆模固定在支柱上，確定Z軸位置，然后用兩個(gè)緊固螺釘確定并緊固鉆模中心位置，確定兩個(gè)方向位置后，麻花鉆通過(guò)鉆模導(dǎo)向孔，對(duì)固定在工件固定機(jī)構(gòu)上的半成品工件進(jìn)行定位鉆孔。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可針對(duì)工件加工孔徑大小不同，對(duì)鉆模進(jìn)行更換，從而使不同孔徑要求的工件能在同一夾具上進(jìn)行加工，無(wú)須頻繁更換整套夾具，從而提高加工效率，降低加工成本。

2 夾具設(shè)計(jì)工藝分析

2.1 外形設(shè)計(jì)

該夾具便于與鉆床固定，整體以輕便為主。一端設(shè)計(jì)手持式拿取結(jié)構(gòu)，既控制夾具總質(zhì)量，又便于操作人員搬運(yùn)使用[2-3]。

2.2 底板設(shè)計(jì)

根據(jù)便于搬運(yùn)的需求，一端設(shè)計(jì)成手持外形結(jié)構(gòu)，減輕底板質(zhì)量的同時(shí)，便于整個(gè)夾具拿取。為了便于與鉆床固定，夾具兩側(cè)設(shè)計(jì)了兩個(gè)U形槽，尺寸適用于鉆床臺(tái)面的腰槽，裝夾時(shí)可利用T形螺母、螺栓和六角螺母對(duì)夾具與鉆床臺(tái)面進(jìn)行連接固定。同時(shí)，設(shè)計(jì)了與拉桿、滑塊連接裝配對(duì)應(yīng)的槽，結(jié)合滑塊、拉桿、彈簧對(duì)工件固定軸進(jìn)行六等分定位，作用于半成品工件的六等分鉆孔。

2.3 半成品工件裝夾固定設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有半成品工件的高度，結(jié)合考慮后期通用性，可能會(huì)有不同高度的工件需要加工，在設(shè)計(jì)夾緊方式時(shí)，使用開(kāi)放式夾緊，以面與面平行的狀態(tài)夾緊半成品工件，并且能保證快裝、快卸、快換等，提高加工效率。

2.4 半成品工件六等分孔位定位設(shè)計(jì)

半成品六個(gè)等分孔的圓周等分位在控制孔位精度的同時(shí)，可以保證加工方便快捷。設(shè)計(jì)時(shí)，在工件固定軸的徑向設(shè)置6個(gè)等分錐孔，通過(guò)底板上的槽與拉桿、滑塊配合，以拉桿頂尖與錐孔相抵，確定半成品工件六等分孔位，這個(gè)設(shè)計(jì)有快速轉(zhuǎn)位、定位與固定的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)鉆模導(dǎo)向孔孔位中心、工件固定軸中心以及底板配合孔中心，結(jié)合計(jì)算軸心距與鉆模導(dǎo)向孔中心位置，確定各孔具體尺寸位置，這個(gè)過(guò)程依托UG軟件編程計(jì)算出圖。半成品工件與工件固定軸的定位功能是指在工件固定軸臺(tái)階面上根據(jù)鉆孔孔位與初始孔孔位的關(guān)系，設(shè)計(jì)一個(gè)定位銷與之配合定位[4]。

2.5 導(dǎo)套設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)需求，有兩個(gè)規(guī)格的孔需要鉆削加工，為了便于鉆模更換，對(duì)鉆模配制了導(dǎo)套。導(dǎo)套設(shè)計(jì)時(shí)，一方面考慮裝夾定位方便;另一方面，在加工過(guò)程中，鉆模不涉及抗壓?jiǎn)栴}。所以，將材料選為拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及可延展性都較好的鋁材。

3 核心件加工工藝分析

3.1 底板加工工藝

在加工底板時(shí)，考慮到加工條件限制，只能在普通銑床上加工，所以工藝相對(duì)煩瑣。但夾具外形對(duì)精度的要求較低，加工難度適中，主要難點(diǎn)在于外形45°角度銑削以及與拉桿、滑塊相配的兩個(gè)槽銑削。加工前，應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，槽位應(yīng)利用3D萬(wàn)向?qū)み吰鲗ぇ?2H7孔中心位置，確保槽的中心線與孔的中心成45°夾角。加工完畢的槽寬與滑塊成間隙配合，槽深尺寸應(yīng)比滑塊高度大，避免裝配后無(wú)法滑動(dòng)。底板加工樣圖參考底板主視圖和A向視圖，如圖2、圖3所示。

3.2 工件固定軸加工工藝

工件固定軸加工時(shí)，應(yīng)注意六等分錐孔位置的準(zhǔn)確性，錐孔軸向尺寸應(yīng)與裝配后的拉桿頂尖中心位置相等，確保拉桿頂尖能準(zhǔn)確定位錐孔孔位。六等分的孔位在車削工藝結(jié)束后，利用分度頭在銑床上進(jìn)行六等分鉆孔加工，加工時(shí)，注意每個(gè)孔的深度應(yīng)一致，并且確保分度頭等分計(jì)算準(zhǔn)確，計(jì)算時(shí)采用分度頭單分度計(jì)算公式。加工樣圖參考工件固定軸主視圖和工件固定軸剖視圖，如圖4、圖5所示[5]。

3.3 加工注意點(diǎn)

加工底板時(shí)，底板與拉桿、滑塊配合的槽應(yīng)確保槽深、槽寬均與滑塊的厚、寬成間隙配合，避免裝配后滑塊無(wú)法在槽內(nèi)滑動(dòng)，影響使用功能。麻花鉆導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中，鉆模導(dǎo)向孔的中心位置加工時(shí)，應(yīng)注意與半成品工件六等分孔的定位尺寸相對(duì)應(yīng)。為避免孔間距偏大或偏小，可在完成第一個(gè)半成品件后，進(jìn)行檢測(cè)與微調(diào)?；谇捌诘某叽缭O(shè)計(jì)與模擬，該尺寸誤差可控制在六等分孔位的要求公差范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

這套快速定位裝夾鉆孔夾具是根據(jù)半成品工件的加工需求，專門設(shè)計(jì)加工而成的，其最終目的是保證工件精度的同時(shí)，提高加工效率，降低人工成本。在使用過(guò)程中，半成品工件實(shí)現(xiàn)了快速定位、裝夾及拆卸更換，快速確定等分孔孔位等目的，并且快速轉(zhuǎn)換的鉆?？筛鶕?jù)不同孔徑的鉆孔需求，完成不同加工任務(wù)。本夾具設(shè)計(jì)最終保證了半成品工件的孔位精度，確保了加工效率，使得企業(yè)順利在交貨期內(nèi)交貨，且具有一定的通用性，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

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[5]王子鵬，王閏.鉆床夾具的設(shè)計(jì)與研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（3）：147.

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