| 径向孔可转位钻模
江苏多棱数控机床股份有限公司 夏向阳
图1所示的零件为我公司的数控机床上的一种压盖,零件要求在距大端面6.25mm处圆周上加工出10个均布的M6螺纹孔。此孔的作用是:在机床主轴做动平衡试验时,在螺纹孔中拧进或旋出紧定螺钉来给相应部分减重或加重,因此这些孔的位置度是有一定的要求的。此类孔的加工工艺为:平台找正→划线→冲孔→装夹→钻孔→攻螺纹。工艺流程复杂,划线工作繁杂,生产效率低下,特别是工件装夹部分是薄壁的,装夹时易使工件变形,所钻的孔是圆柱面上的径向孔,钻头容易引偏和打滑导致断裂,因此只适合单件加工。自从我公司被选定为国家的数控机床的产业化基地后,数控机床产量已增加到年产几百台,此种加工方法已经不能适用零件的工艺节拍,满足不了生产的实际需求,为此我开发了一种可转位钻模,经过实践检验,可以提高工效4倍左右,极大地提高了劳动生产率、降低了操作工人的劳动强度,也减小了钻头的损耗,.延长了刀具的使用寿命,效果很好,深受工人好评.
1.夹具的结构及工作过程
如图2所示,该夹具主要由夹具体21、定位心轴5、回转分度盘20、回转轴承19、锁紧支架14、定位销9、定位衬套8、压紧弹簧11、快换钻套6、定位销1等组成。其工作过程如下:先将工件2的￠60.2mm的孔套入定位心轴5,同时使工件2上的￠5mm的工艺销孔对准定位销1,然后用铜棒均匀敲击工件使其大端面靠紧心轴的￠68轴肩左端面,此时工件已经定位完毕,拧紧螺母4,通过开口压板3将工件2夹紧,当钻完第一个孔时,转动锁紧手柄17,可将回转分度盘20松开,此时将滚花把手13向右提起,横销12相应从弹簧座套10的右端面所开的3.5mm深的凹槽中抬出,待横销12与凹槽脱离后立即将滚花把手13转过90°,然后松手,在压紧弹簧11弹力作用下,横销12靠紧在弹簧座套10的右端面上,这时定位销9已完全从定位衬套8中退出,然后将回转分度盘20连同工件2一起回转36°,此时将滚花把手13稍微向右拉出并重新转回90°,然后松手使横销12对准3.5mm深的凹槽放下,此时定位销9会在压紧弹簧11的弹力的作用下重新进人下一个定位衬套中,直至横销12与凹槽槽底接触为止,此时分度盘定位完毕,将锁紧手柄17转回,将分度盘锁紧即可进行下一个孔的加工,重复上述过程转动分度盘9次就可以将10个孔加工完毕。
2.定位分析
工件2通过定位心轴5的￠60.2mm的轴颈和￠68mm的轴肩以及定位销1组合定位,定位心轴的￠60.2mm的轴颈和￠68mm的轴肩限制了工件除了绕自身轴线回转以外的五个自由度。要在工件圆柱面上钻均布的孔,还必须限制工件2绕自身轴线回转的自由度,定位销1的作用正是限制这一自由度的,至此工件已经完成6点完全定位。为此我们必须预先在工件2的端面上距圆心R40mm的圆弧上关于圆心对称的钻、扩、铰出两个￠5mm的工艺销孔(如图1所示,这里之所以要钻出对称的两个孔,是为了该零件的动平衡考虑的),回转分度盘20上也需在端面上距圆心R40mm的圆弧上任选一点钻、扩、铰出一个￠5mm的工艺销孔(如图3所示),然后再以此孔为基准,逆时针转过18°在￠85mm的圆弧中心线上钻、扩、铰出第一个￠8mm的分度销孔,再在￠85mm的圆弧中心线上每间隔36°加工一个孔,顺次加工出另外的9个孔即可。
3.设计要点
这里需要注意的是,由于定位销1不需要经常从分度盘20上的￠5mm工艺销孔中取出,故定位销1和分度盘20上的￠5mm工艺销孔宜采用过盈配合;由于加工完毕后工件2要从心轴5和定位销1上取下,结合工件2的实际定位要求,心轴5与工件2的￠60.2mm的孔宜采用过渡配合(如本夹具中采用的￠60.2H6/k6);定位销1与工件2上的￠5mm工艺销孔也宜采用过渡配合,以方便工件2的拆卸。另外为了便于工件2的拆卸,必须保证工件2大端面与分度盘20的左端面留有足够的间隙(如图2 本夹具为7mm),以便插人加力杆之类的杆件,通过从工件四周均匀敲击加力杆来拆卸工件,否则工件拆卸困难,就违背了设计夹具提高生产效率的初衷。弹簧座套10的右端面的凹槽深度一定要大于回转分度盘定位完毕状态下定位销9下端面与定位衬套8的锥孔上表面的距离(如图2中本夹具中的3.5mm＞3mm),这样才能保证横销从凹槽中拉出放到弹簧座套10的右端面上后,定位销9完全从定位衬套8中退出,以便于分度盘进行分度。
4.夹具特点
(l)工件采用六点完全定位,保证了圆柱面径向孔的加工精度。
(2)采用工件轴向夹紧,夹紧力有利于工件准确定位而不会破坏它,夹紧力作用方向与工件刚度最大方向一致,不会引起工件变形。
(3)采用两只深沟球轴承支承回转分度盘,工件分度回转轻松自如。
(4)定位衬套8采用锥形孔,分度盘定位准确。
(5)工件采用开口压板夹紧,工件装夹快捷,夹具采用快换钻套,钻套磨损更换方便。
(6)可以根据不同的孔数更换相应的分度盘,夹具有一定的柔性。
5.主要零件的材料选择及热处理
定位心轴5、回转分度盘20、要求具有很高的耐磨性,材料选用20Cr,淬火硬度应达58-62HRc;定位衬套8、心轴衬套18、定位销1、定位销9均为轴类或盘套类零件,宜选用45钢,因均要求具有较高的耐磨性,淬火硬度应达到45-50HRC;夹具体21、锁紧支架14选用HT300,其余为标准件或选用Q235A。
编辑：[国抒云]
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