回转等分孔专用夹具设计

徐礼标

（广东工业制造技工学校， 广东 广州 510000）

引言

机械零件的加工过程中，盘类零件如：齿轮、端盖、法兰等很多端面等分孔要钻孔加工。而不同规格尺寸的零件，其孔距尺寸、孔径尺寸、等分孔数都不尽相同。一般情况下，其加工方法是先划线，再钻孔加工。对于大批量、高精度、多规格的情况下，都要配套专用钻模来加工。但缺陷是要配套很多钻模，且专用钻模的制作周期长，成本也高。通过设计制作，本夹具能用普钻或普铣设备对该类零件进行批量加工，减少钻模，同时达到零件精度要求，零件材质是45钢，外形尺寸如图1所示。

图1 盘类零件示意图（单位：mm）

1 盘类零件的工艺分析

1）形位精度和定位尺寸要求较高；

2）相对于端面Φ80孔的垂直度为0.02 mm；

3）Φ6.8与Φ10两孔同轴度为0.025 mm；

4）相对于中心轴的12等分孔中心度要求0.02mm。

在12个轴向等分孔在中心圆上直径为80 mm，要求均匀分布，且同心圆的精度为±0.02 mm。在Φ80上钻Φ10和Φ6.8的等分孔，保证同心圆±0.02 mm。

2 夹具设计原理分析

通过应用“误差平均效应”原理，采用2个圆柱销和1个钢球对定分度装置，3个同时均匀对定来控制零件快速分度定位，夹设计原理具分析如下。

1）圆柱销对定分度装置：利用2个对称圆孔中弹簧的弹力，当装置旋转一次，弹簧上的圆柱销刚好落在夹具的平板座圆孔中，实现旋转快速定位，如图2所示。

2）钢球对定分度装置：利用零件同一圆周上12个均分的小盲孔及其平板座在同一直径有一小圆孔中拖钢球的弹簧，其弹力可根据松紧调节，导致每旋转零件一次，钢球刚好落在小孔中，实现旋转快速定位，如同分度头一样旋转分度。

按照原理可根据零件所需的等分孔来定平板座和零件在同一圆周上的均分肓孔和圆柱孔，从而达到各等分孔的快速定位。

图2 圆柱销对定分度装置的结构示意图

3 夹具的结构

该夹具特点是方便固定与装卸工件；可自由旋转，精确分度；且夹具的大小恰好适合用于普通钻床工作台，如下页图3所示。

图3 夹具结构示意图

4 夹具的工艺分析

4.1 夹具的工作过程

1）将夹具装夹在双座标工作台，把夹具定位在普通钻床工作台上中间位置，用百分表校正平板座基准面与钻头的垂直度，并用螺丝将双座标钻铣工作台紧固在钻床工作台上。

2）加工前，利用钻床上的钻头定位，根据等分孔离中心孔距离，调节双座标钻铣工作台X或Y轴。

3）按加工工艺，钻Φ6.8→扩孔Φ10→平底锪孔，最后用专用钻头一次性完成加工。

4.2 夹具制作应注意的工艺问题

1）滑套与心轴的配合间隙必须控制在H7/h6之间，以确保转动自如。

2）圆柱销定位孔与圆柱销间隙配合H8/h7，以保证弹簧的伸缩灵活。

3）平板座的钢球定位孔与钢球配合间隙大小控制在0.05～0.1 mm之内，以保证弹簧和钢球伸缩自如。

4）根据回转类定位夹具设计，本夹具运用弹性作为定位元件，因此要控制平板与12个孔的中心孔距和深度尺寸保持一致，以减少定位误差。

5 夹具分度误差分析

各种分度对定机构由于不同的结构，以及配合、制造误差等因素，通过分度得到的实际位置与理想位置存在差异，其差值即为分度误差。

对定位销与零件的圆孔以及固定部分圆孔之间的配合间隙、零件圆孔圆柱度、零件两相邻孔距误差等因素，在一次分度的两个最大极限情况下所造成的位置偏误差，便产生了分度误差。

从本夹具设计可知，影响分度误差的因素有：平板座分度圆孔与圆柱销头部的最大配合间隙ε1；平板座分度圆孔与零件分度圆孔最大配合间隙ε2；各分度盘上相邻两孔间中心距的误差Δ1；各分度孔对分度盘回转中心距离R的误差Δ2（这一误差可利用削边对定销来补偿）[1]。因此分度时产生的转角误差Δa，可根据以下公式计算：

由于该夹具用钢球和圆柱销对定的分度装置，采用了两个圆柱销和一个钢球同时均匀对定，根据分度原理，所产生的分度误差Δa是分度盘上三个相邻孔位置误差的平均值，从而使分度误差因均分而减了2/3，从而提高等分孔零件加工的精度。

6 使用成效

1）夹具制作工艺简单，成本较低，钻床能达到一机多用的效果。

2）比手工划线钻孔提高工效12倍，加工精度提高2倍，适用于批量生产盘类零件。

3）夹具使用后，加工效率迅速提高，减少专用钻模的报废量，且使用性能稳定。

7 结语

本夹具的设计及应用，盘类零件的生产效率显著提高，具有结构简单、操作方便、成本较低等优点，且加工精度明显改善，具有较高的推广和应用价值。