钢套小孔加工装置优化设计

□ 闫文平

吉林电子信息职业技术学院 机电技术学院 吉林吉林 132021

钢套小孔加工装置优化设计

□ 闫文平

吉林电子信息职业技术学院 机电技术学院 吉林吉林 132021

根据套类零件的作用及零件上小孔尺寸、位置精度的特点，设计了专用钻孔装置。设计的重点是要保证钢套上小孔的尺寸精度和对称度的精度；其次是要保证钢套安装定位后，对刀准确，保证钻头进退不折断且排屑方便，在使用过程中定位可靠，方便操作及调整。

钢套小孔 加工装置 优化设计

套类零件主要分为衬套和轴套。衬套的使用范围很广，工业领域中很多部件如阀门、滑动轴承等部件都会使用衬套。在阀门应用领域，衬套被安装在阀盖内，套住阀杆来减少阀门的泄露，达到密封作用；在滑动轴承应用领域，衬套的使用能减少轴承和轴座之间的磨损，避免轴和孔之间的间隙增大。衬套的作用概括为能减少设备的磨损、振动和噪声，并有防腐蚀的效果，还能方便机械设备的维修，简化设备的结构和制造工艺。轴套主要是与轴类零件配套，起到限制传动件的轴向位置，起到轴肩的作用，例如减速器上的轴套。

如图1所示为与轴配合的钢套零件图，距离钢套左端面60±0.1 mm位置有一直径为5 mm的小孔，该小孔相对钢套中心对称面的对称度为0.01 mm。钢套左端面与钢套的轴线垂直度要求为0.02 mm。因此，当大批量生产该套类零件时，设计一套专用钻孔装置，用以提高生产效率和保证零件上的对称度、垂直度要求十分必要。

为解决此问题，本文应用夹具设计原理，根据定位元件和夹紧元件的作用，设计了专用夹紧装置，保证了φ5 mm小孔的加工质量。

1 小孔加工分析

1.1 套上小孔结构分析

如图1所示，小孔结构在套类零件上比较常见，结构简单。但是，在生产批量大、套类零件尺寸较小、小孔尺寸精度、位置精度要求严格的情况下，在普通钻床上用虎钳装夹加工该小孔，很难保证加工精度和生产效率。

1.2 套上小孔加工分析

加工套上小孔时需要限制5个自由度 （3个移动自由度和2个转动自由度）。在普通钻床上通常采用通用夹具——平口虎钳装夹，缺点是：钢套外圆柱面与虎钳夹紧工作面属于线接触，不易夹紧。在加工过程中，由于切削力的作用，会使钢套夹紧位置发生移动，破坏正确定位，导致钻出的小孔位置和尺寸精度降低。且加工双面小孔时，必须在加工一个孔后，将钢套旋转180°再次夹紧加工小孔，造成生产效率降低。

实践证明，只要有1%的变形和位移，就会产生小孔的对称度、位置度的误差及上下小孔位置的偏差，同时生产效率会降低50%～60%。

▲图1 钢套零件图

2 小孔加工装置结构设计

一般情况下，套类零件上的小孔被安排在比较靠后的工序来钻出，在此，可以利用加工过的钢套左端面和外圆柱表面作为定位精基准加工φ5 mm小孔，用以保证尺寸60±0.1 mm和小孔相对钢套中心对称面对称度为0.01 mm的要求。

2.1 小孔加工装置定位元件的选用

（1）定位元件。选择加工定位夹角为90°的V槽圆筒和固定挡板，限制6个自由度；

（2）夹紧元件。选择用螺纹连接将钻模板与活动挡板连接，起到夹紧作用；

（3）导向元件。钻模板和钻套各一个，引导钻头，保证钻头不易折断。

如图2所示为加工小孔装置结构的装配实体图。该小孔加工装置由8个零件（包括：圆柱销、钻模板、钻套、螺钉、活动挡板、V槽圆筒底板和固定挡板）装配构成。其中V槽圆筒、底板和固定挡板焊接成一个组件，其装配图如图3所示。

▲图2 钻模装配实体图

▲图3 φ5 mm小孔加工装置装配图

2.2 小孔加工装置工作原理

将该钻模安装在钻床上，将螺钉松开，拆下活动挡板；以圆柱销为中心旋转带有钻套的钻模板；将需要钻孔的钢套放置在V槽圆筒上，使钢套的左端面紧靠焊接在底板左侧的固定挡板上，V槽圆筒相当于长V型块，限制4个自由度（2个移动自由度和2个转动自由度），左侧固定挡板上限制2个自由度（1个移动自由度和1个转动自由度），这种定位方式属于完全定位，符合加工要求；将带有钻套的钻模板旋转复位，再将活动挡板用螺钉旋紧固定工件，保证工件的左端面靠紧固定挡板。

2.3 小孔加工装置优、缺点及注意事项

2.3.1 优点

该装置结构简单、便于操作。其中V槽圆筒对称性好，且V槽圆筒可容纳切屑，有利于切屑的集中排除，防止了刀具的磨损，提高了刀具的耐用度；圆柱销相当于转轴，方便带有钻套的钻模板旋转，为钢套零件的安装提供足够的空间，且旋转灵活，便于拆卸，磨损后可以直接更换；活动挡板与钻模板的连接也是常见的螺纹连接，便于拆装操作和磨损后的更换；固定挡板、底板和V槽圆筒为一焊接组件，结构简单且牢固可靠。在钻床上可以用压板直接安装，或在底板上加工出T型连接槽，直接用T型槽螺栓连接在机床导轨上即可，安装拆卸方便。本小孔加工装置适合批量加工零件，价格低，效率高，能够很好地保证钢套上小孔的加工精度。

2.3.2 缺点

缺点一：该装置的V槽圆筒、底座左侧和固定挡板，在对其实行焊接过程中容易出现变形现象，会直接造成钢套零件外圆柱表面与V槽和底座左侧固定挡板与左端面接触不良的后果，致使小孔加工出现偏斜后果，严重时会影响使用。

缺点二：大批量生产时，V槽圆筒限位工作侧面磨损后影响定位精度，因为是焊接组件，所以整个组件无法修复，只得丢弃，造成损失。

2.3.3 注意事项

（1）严格控制固定挡板与底板的垂直度；

（2）保证钻模板与底板的平行度及其长度要与钢套的长度尺寸相适应，否则不能保证活动挡板与工件右端面夹紧的要求。

3 结论

此小孔加工装置经实践证明，结构紧凑、合理，操作方便简单、安全可靠。该装置特别适用于大批量生产带有小孔结构的小尺寸钢套零件的加工，也可以推广到小型轴上的小孔加工。如果是单件小批量生产类型，使用该加工装置将会增加产品的加工成本，因此应根据生产类型合理选用。

［1］梁炳文.机械加工工艺与窍门精选［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［2］黄如林，汪群.金属加工工艺及工装设计［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［3］刘守勇.机械制造工艺及机床夹具［M］.北京：机械工业出版社，2011.

（编辑 丁 罡）

TH162

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1000-4998（2015）04-0059-02

2014年10月