特殊孔机械加工工艺及夹具设计

胡现丰

摇臂零件是纺织机械中广泛应用的一个零件装置，对于纺织机械的生产运行有着非常重要的作用和影响。因此，进行纺织机械中摇臂零件的夹具设计研究，其作用意义也十分明显和突出。卷纬机作为一种典型的纺织机械，在卷纬机的锭带张紧装置，摇臂零件作为一个重要的应用零件，应用非常广泛。通常情况下，在卷纬机锭带张紧装置中，平均每只锭就需要应用一个摇臂零件，因此，卷尾机中对于摇臂零件的应用十分广泛，并且应用数量巨大。

在进行卷纬机摇臂零件的加工制造中，根据该零件产品在卷纬机中的装配要求，零件中的一个160+0.025以及两个50+0.021孔，这三个孔在装配过程中不仅具有较高的平行度要求，同时需要这三个孔与摇臂零件中的A面垂直度达到0.025 mm，具有较高的装配要求。因此，在进行该零件的设计制造中，按照传统的毛坯铸造以及时效、A面铣磨，进行内孔以及各孔端面车镉、划线、2-4钻割、铰孔至50+0.021，最后进行检验。

但是，在对于上述工艺加工实现的摇臂零件进行装配检验中，零件尺寸以及位置精度并不符合摇臂零件的设计要求，导致出现较多数量的零件废品，造成较大的经济损失。针对这种情况，本文将结合该纺织机械摇臂零件的设计要求，对其加工工艺以及装配实现的具体需求进行分析研究。

1 特殊孔的机械加工工艺研究

特殊孔机械加工工艺分析 按照上述傳统工艺方式进行摇臂零件的加工制造后，其尺寸大小以及零件钻孔位置并不能满足相关要求。针对此情况，在进行零件生产加工技术以及工艺改进基础上，应用“毛坯铸造、时效、A面铣磨、零件160+0.025内孔以及各孔端面粗精车铣、应用夹具进行2-4.8-0.10孔钻进加工、手工进行2-4.8-0.10以及50+0.021的铰孔加工、最后进行检验”的工艺方法，进行摇臂零件及其孔洞的加工制造。在对于上述工艺方法加工生产出的机械零件进行检验中，发现加工生产零件的精度有很大的改善和提高，但是在进行零件中的孔洞加工中，由于零件的13 mm宽槽没有经过机械加工，属于原铸造毛坯面，因此在进行零件中的孔洞4.8-0.10钻孔加工中，容易出现钻头钻偏的情况，导致最终手工铰孔加工出来的2-50+0.021孔孔洞位置精度不能达到相关要求和标准，在卷纬机中进行装配应用后，容易导致卷纬机锭带在生产运行中出现跑偏现象，影响正常生产应用。

如图1所示，为纺织机械卷纬机顶带张紧装置中的摇臂零件工作示意图。

根据上述传统工艺以及改进工艺进行摇臂零件加工生产的具体情况，结合摇臂零件本身的特殊性，在进行摇臂零件中的2-4.8-0.10孔加工中，有一个孔的情况下，需要钻头通过切入、切出以及又切入、又切出的加工特点进行钻孔加工实现。因此，进行摇臂零件钻孔加工过程中，重点是第二次切入加工部分，由于钻头的切入点位于凹凸不平的毛坯平面上，所以很容易就会出现钻头钻偏的情况。再加上引导钻头进行钻孔加工的钻套距离第二次切入面的距离比较远，钻头直径又比较小，进行钻孔加工过程中还容易出现弯曲变形，导致钻孔加工中出现较大的偏移，与零件加工的位置精度要求出现偏差，造成加工生产零件不符合设计要求。

特殊孔机械加工夹具设计分析 结合摇臂零件加工情况，为避免钻孔加工中钻头跑偏影响零件位置精度，通过在摇臂零件13 mm槽的位置处增加一个钻套，以提高零件加工中钻头的引导精度，避免钻头钻偏问题发生，从而提高零件加工的精度。如图2、图3所示，分别为对于特殊孔工艺夹具的改进设计示意图和装配示意图。

在图3所示的特殊孔改进夹具装配示意图中，数字1表示手柄，2表示偏心轮，3表示拉簧，4表示转轴，5表示心轴，6表示压板，7表示钻套，8表示短定位销，9和10分别表示夹具体以及安装孔，11表示定位销钉，12表示支承钉，13表示钻模板螺钉，14则表示中间增加的钻套。通过对摇臂零件加工夹具进行上述改进，并在机械加工中进行装配应用，不仅较大程度地提高了钻头引导的精度，有效避免零件加工中钻头钻偏问题，而且提高了摇臂零件加工的精度，有利于在纺织机械中生产应用。

2 特殊孔工艺中改进夹具定位原理与操作分析

根据上述对于特殊孔加工中应用夹具的改进设置，在进行摇臂零件加工中，夹具通过一个大平面和工件的A面进行接触，以对于工件的三个自由度进行限制。同时，夹具通过使用一个短圆柱销，也就是图3所示的短定位销，与工件的160+0.025内孔进行配合，对于工件的两个自由度进行限制。此外，夹具还通过支承钉的作用，对于工件的一个自由度进行限制，这样就能够在工件加工过程中，通过夹具对于加工工件进行完全定位实现，从而对于工件加工的精度进行保证。

总之，进行特殊孔工件加工中应用的夹具，主要通过偏心轮夹紧，在转动手柄的情况下，通过偏心轮带动压板围绕心轴进行回转，同时进行工件压紧实现。在对工件压紧后，则分别开始进行两个4.8-0.10孔的钻孔加工。在钻孔完成后，松开夹具手柄，取出加工工件，通过手工进行50+0.021孔的加工实现。

在进行工件加工过程中，为了保证工件加工的精度，需要对于加工工件两孔中心距尺寸精度以及50+0.021两孔的位置精度进行计算。首先，根据纺织机械摇臂零件加工要求，在进行零件中160+0.025孔以及50+0.021孔加工中，要求两孔中心距公差为0.1 mm，并且50+0.021两个孔与加工工件的A面的垂直度要求为0.025 mm。因此，在进行工件加工应用夹具设计中，应注意对于定位误差以及导向误差导致的工件加工精度影响进行考虑，并注意通过公式（1）进行工件加工精度核算：

（1）

在上示公式中，δK表示的是两孔中心距的尺寸公差，D、D1、d、d1以及δD、δD1、δd、δd1分别表示两孔基本尺寸和公差值。

其次，在进行50+0.021两孔位置精度计算中，根据零件加工中对于50+0.021孔和加工零件A面的垂直度要求，也需要通过公式（2）进行垂直度等位置精度计算校核：

（2）

在上示公式中，δK2表示的是加工工件中50+0.021两孔的垂直度公差。

通过上述公式进行工件加工精度的核算，能够避免加剧装配应用中的误差，同时通过夹具定位对于加工过程中钻头钻偏误差的控制，能够对于加工工件的精度进行保证。

3 结束语

总之，在进行特殊孔机械加工工艺以及夹具设计中，应注意结合影响加工工件精度准确性的具体原因，结合工件加工的工艺方法，对于加工工艺以及夹具进行改进设计，以避免影响工件加工精度。

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