轴套钻孔夹具的设计

张月平， 朱海松， 朱睿智

（淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223003）

轴套钻孔夹具的设计

张月平， 朱海松， 朱睿智

（淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223003）

文中通过轴套类工件加工工序内容分析、确定定位方案、选择定位元件、确定导向装置、选择夹紧机构、设计夹具体、进行定位误差分析及夹紧力分析，介绍了轴套类零件的钻孔夹具的结构及设计方法。

轴套；夹具；设计

0 引言

夹具是在金属机械加工中，用以准确地确定工件在机床中的位置，并将其夹紧，以便进行正确的机械加工［1］。为了保证轴套上钻孔的加工精度，选择内孔面作为主定位面，一个端面作为次定位面，并从另一端夹紧。这样不仅定位可靠，还提高了加工精度。

1 夹具设计过程

1）工件加工工序内容分析。工序内容：钻孔φ8（如图1）。尺寸精度要求：φ8孔的尺寸精度要求为未注公差。位置精度：φ8孔的轴向位置尺寸及公差为56±0.1 mm，径向位置要求是对基准A的对称度0.12 mm。工件材料：45钢，调质硬度20～25HRC。加工设备：立式钻床Z525。加工刀具：锥柄麻花钻φ8，刀具材料为高速钢。

2）开始绘图，首先用双点划线画出工件图如图2所示。

3）确定定位方案如图3所示，选择定位元件。φ48H7圆孔4点定位用间隙配合的圆柱长心轴，端面1点定位采用小端面定位方式。如图3所示，孔轴的配合为φ48H7/f7。

图1 工件工序图

图2 工件图

图3 定位方案

4）确定导向装置，如图4所示。由于仅有钻孔工序，所以选用固定钻套即可。钻套内孔配合φ8F7，外圆与钻模板的配合为φ16H7/n6。如图4所示，钻套规格A8×20 （JB/T8045.1-1999标准）。

5）确定夹紧机构，如图5所示。此类心轴常采用螺旋夹紧机构，在定位心轴上接一段螺纹，加开口垫圈用螺母夹紧。要注意带肩螺母的最大直径要小于工件孔的直径，以便于工件的拆卸。选择螺母为M16 JB/T8004.1-1999；选择垫片为 A16X60 JB/T8008.5-1999。

图4 导向装置设计

6）确定夹具体。定位心轴装在夹具体的孔中，用螺母紧固，为防止夹紧工件时心轴转动，加一个平键止转，如图6所示。固定钻套装在钻模板上，钻模板用3个内六角螺钉固定在夹具体上，用两个圆柱销定位，如图7所示。夹具体采用铸铁件，也可以采用钢板焊接结构。最后画出夹具装配图样，如图8所示。

图5 夹紧装置设计

图6 夹具体设计

图7 钻模板设计

7）装配图标注，如图9所示。标注夹具轮廓尺寸；标注夹具长、宽、高3个方向的最大尺寸。标注夹具内的各配合尺寸：定位元件与工件的配合尺寸：心轴定位外圆与工件内孔配合尺寸为φ48H7/f7；钻套与麻花钻的配合尺寸为φ8F7；钻套与钻模板的配合尺寸为φ16H7/n6；标注定位心轴与钻套之间的相对尺寸为56±0.02（取工件公差的1/3～1/5），钻套中心与定位心轴的中心A基准的对称度为±0.02。标注定位心轴与夹具体的配合尺寸为φ48H7/n6。

2 夹具的定位误差分析

1）轴向定位误差分析（φ8孔中心与端面尺寸56±0.1）：

a.基准不重合误差ΔB。夹具的定位基准与工序基准重合，所以 ΔB＝0。

b.基准位移误差ΔY。因是平面定位，基准位移误差是可以忽略不计的，所以ΔY＝0。

c.即轴向定位误差ΔD＝ΔB+ΔY＝0。

2）径向定位误差分析（φ8孔中心与基准A的对称度允差0.12）。工序基准A是 φ48H7轴线，定位心轴的定位基准也是此轴线，两个基准重合，无基准不重合误差。只存在基准位移误差：

a.基准不重合误差ΔB。夹具的定位基准与工序基准重合，皆为φ48H7孔，所以ΔB＝0；

b.基准位移误差ΔY。定位心轴水平放置时，销与孔表面单边接触，基准位移误差按以下公式计算，ΔY＝（TD+Td）/2＝（0.025+0.025）/2=0.025。

c.即轴向定位误差 ΔD＝ΔB+ΔY＝0.025。

结论：ΔD＝0.025小于对称度公差0.12的1/3，说明定位方案可行。

图9 夹具装配图

3 夹紧力的分析

钻φ8孔的切削力比较小，M16螺纹的许用夹紧力可达5000N以上，超过切削力的需要，如果仅从夹紧力的角度考虑可以选用较小的螺纹。但由于工件的定位孔较大，心轴较粗，从结构上综合考虑，选用M16螺纹是比较合适的。

4 结语

在实际生产中，经常会遇到轴套类零件钻孔加工，通常会用心轴定位加工。本例中也是利用心轴进行主要定位，然后利用零件一段面作为次定位面。实践证明，这种加工方法简单易行，保证了加工精度，这种夹具设计思路可作为类似套筒类零件的钻孔加工［2］。

［1］何理瑞.快速加工中心孔的专用夹具设计［J］.机床与液压，2014（42）：57.

［2］张业俊.薄壁件精镗内孔的数控车夹具设计［J］.金属加工，2009（1）：42.

（编辑 明 涛）

TG 75

B

1002-2333（2015）12-0280-02

张月平（1975—），女，硕士，副教授，主要研究方向为机械设计与制造。

2015-08-07