孔加工常用工藝裝備(4)

（二）鉆夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　1.鉆模類型的選擇

　　鉆模類型很多，在設(shè)計(jì)鉆模時(shí)，首先要根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求，并考慮生產(chǎn)批量、工廠工藝裝備的技術(shù)狀況等具體條件，選擇鉆模類型和結(jié)構(gòu)。在選型時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

　　（1）工件被加工孔徑大于10mm時(shí)，鉆模應(yīng)固定在工作臺(tái)上（特別是鋼件）。因此其夾具體上應(yīng)有專供夾壓用的凸緣或凸臺(tái)。

　　（2）當(dāng)工件上加工的孔處在同一回轉(zhuǎn)半徑，且夾具的總重量超過100N時(shí)，應(yīng)采用具有分度裝置的回轉(zhuǎn)鉆模，如能與通用回轉(zhuǎn)臺(tái)配合使用則更好。

　�。�3）當(dāng)在一般的中型工件某一平面上加工若干個(gè)任意分布的平行孔系時(shí)，宜采用固定式鉆模在搖臂鉆床上加工。大型工件則可采用蓋板式鉆模在搖臂鉆床上加工。如生產(chǎn)批量較大，則可在立式鉆床或組合機(jī)床上采用多軸傳動(dòng)頭加工。

　�。�4）對于孔的垂直度允差大于0.1mm和孔距位置允差大于±0.15mm的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱式鉆模，以縮短夾具的設(shè)計(jì)制造周期。

　　2.鉆套類型的選擇和設(shè)計(jì)

　　鉆套和鉆模板是鉆夾具上的特殊元件。鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，其作用是確定被加工孔的位置和引導(dǎo)刀具加工。

　　（1）鉆套的類型

　　根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，主要有四種類型。

　　①固定鉆套

　　圖7-56所示為固定鉆套的兩種形式（圖a為無肩，圖b為帶肩），該類鉆套外圓以H7/n6或H7/r6配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，鉆套一般可使用1000~12000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。

　�、诳蓳Q鉆套

　　當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時(shí)，則用可換鉆套較為方便，如圖7-57所示�？蓳Q鉆套裝在襯套中，襯套是以H7/n6或H7/r6的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用F7/m6或F7/k6配合。當(dāng)鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘還能防止加工時(shí)鉆套轉(zhuǎn)動(dòng)或退刀時(shí)鉆套隨刀具拔出。

　

　　③快換鉆套

　　當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時(shí)，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具，這時(shí)使用快換鉆套可減少更換鉆套的時(shí)間，如圖 7-58所示�？鞊Q鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的相同。更換鉆套時(shí)，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。

　　以上三類鉆套已標(biāo)準(zhǔn)化，其結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料和熱處理方法等，可查閱有關(guān)手冊。

　�、芴厥忏@套

　　由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時(shí)需要設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如圖7-59所示。

　　在斜面上鉆孔時(shí)，應(yīng)采用圖7-59a所示的鉆套，鉆套應(yīng)盡量接近加工表面，并使之與加工表面的形狀相吻合。如果鉆套較長，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取0.1mm），以減少導(dǎo)向長度。

　　在凹坑內(nèi)鉆孔時(shí)，常用圖7-59b所示的加長鉆套（H為鉆套導(dǎo)向長度）。圖7-59c、d為鉆兩個(gè)距離很近的孔時(shí)所設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)鉆套。

 

 

　�。�2）鉆套內(nèi)孔的基本尺寸及公差配合的選擇

　　①鉆套內(nèi)孔

　　鉆套內(nèi)孔（又稱導(dǎo)向孔）直徑的基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，并采用基軸制間隙配合。鉆孔或擴(kuò)孔時(shí)其公差取F7或F8，粗鉸時(shí)取G7，精鉸時(shí)取G6。若鉆套引導(dǎo)的是刀具的導(dǎo)柱部分，則可按基孔制的相應(yīng)配合選取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。

　�、趯�(dǎo)向長度H

　　如圖7-60所示，鉆套的導(dǎo)向長度H對刀具的導(dǎo)向作用影響很大，H較大時(shí)，刀具在鉆套內(nèi)不易產(chǎn)生偏斜，但會(huì)加快刀具與鉆套的磨損；H過小時(shí)，則鉆孔時(shí)導(dǎo)向性不好。通常取導(dǎo)向長度H與其孔徑之比為：H/d=1~2.5。當(dāng)加工精度要求較高或加工的孔徑較小時(shí)，由于所用的鉆頭剛性較差，則H/d值可取大些，如鉆孔直徑d<5mm時(shí)，應(yīng)取H/d≥2.5；如加工兩孔的距離公差為±0.05mm時(shí)，可取H/d=2.5~3.5。

　�、叟判奸g隙h

　　如圖7-61所示，排屑間隙h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。如果h太小，則切屑排出困難，會(huì)損傷加工表面，甚至還可能折斷鉆頭。如果h太大，則會(huì)使鉆頭的偏斜增大，影響被加工孔的位置精度。一般加工鑄鐵件時(shí)，h=(0.3~0.7)d；加工鋼件時(shí)， h=(0.7~1.5)d；式中d為所用鉆頭的直徑。對于位置精度要求很高的孔或在斜面上鉆孔時(shí)，可將h值取得盡量小些，甚至可以取為零。

　　3.鉆模板的類型和設(shè)計(jì)

　�。�1）鉆模板的類型

　　鉆模板通常是裝配在夾具體或支架上，或與夾具體上的其它元件相連接，常見的有以下幾種類型：

　　①固定式鉆模板

　　如圖7-62a所示，這種鉆模板是直接固定在夾具體上的，故鉆套相對于夾具體也是固定的，鉆孔精度較高。但是這種結(jié)構(gòu)對某些工件而言，裝拆不太方便。該鉆模板與夾具體多采用圓錐銷定位、螺釘緊固的結(jié)構(gòu)。對于簡單鉆模也可采用整體鑄造或焊接結(jié)構(gòu)。

　　②分離式鉆模板

　　如圖7-62b所示，這種鉆模板與夾具體是分離的，并成為一個(gè)獨(dú)立部分，且模板對工作要確定定位要求。工件在夾具體中每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。該鉆模板鉆孔精度較高，但裝卸工件的時(shí)間較長，因而效率較低。

　�、坫q鏈?zhǔn)姐@模板

　　如圖7-62c所示，這種鉆模板是通過鉸鏈與夾具體或固定支架連接在一起的，鉆模板可繞鉸鏈軸翻轉(zhuǎn)。鉸鏈軸和鉆模板上相應(yīng)孔的配合為基軸制間隙配合 (G7/h6)，鉸鏈軸和支座孔的配合為基軸制過盈配合(N7/h6)，鉆模板和支座兩側(cè)面間的配合則按基孔制間隙配合(H7/g6)。當(dāng)鉆孔的位置精度要求較高時(shí)，應(yīng)予配制，并將鉆模板與支座側(cè)面間的配合間隙控制在0.01~0.02mm之內(nèi)。同時(shí)還要注意使鉆模板工作時(shí)處于正確位置。圖7-63所示是為保證這一要求的幾種常用結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)情況選用。

　　這種鉆模板常采用蝶形螺母鎖緊，裝卸工件比較方便，對于鉆孔后還需要進(jìn)行锪平面、攻絲等工步尤為適宜。但該鉆模板可達(dá)到的位置精度較低，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。

 

　　④懸掛式鉆模板

　　如圖7-62d所示，這種鉆模板是懸掛在機(jī)床主軸或主軸箱上，隨主軸的往復(fù)移動(dòng)而靠緊工件或離開，它多與組合機(jī)床或多頭傳動(dòng)軸聯(lián)合使用。圖中鉆模板4由錐端緊定螺釘將其固定在導(dǎo)柱2上，導(dǎo)柱2的上部伸入多軸傳動(dòng)頭6的座架孔中，從而將鉆模板4懸掛起來；導(dǎo)柱2的下部則伸入夾具體1的導(dǎo)孔中，使鉆模板4準(zhǔn)確定位。當(dāng)多軸傳動(dòng)頭6向下移動(dòng)進(jìn)行加工時(shí)，依靠彈簧5壓縮時(shí)產(chǎn)生的壓力使鉆模板4向下靠緊工件。加工完畢后，多軸傳動(dòng)頭上升繼而退出鉆頭，并提起鉆模板恢復(fù)至原始位置。

　　（2）鉆模板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　在設(shè)計(jì)鉆模板的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以及機(jī)床類型等條件而定。要求所設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易，并注意以下幾點(diǎn)：

　�、� 在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在10~30mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。

　�、� 鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。在上述各鉆模板結(jié)構(gòu)中，以固定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。

　�、� 焊接結(jié)構(gòu)的鉆模板往往因焊接內(nèi)應(yīng)力不能徹底消除，而不易保持精度。一般當(dāng)工件孔距大于±0.1mm時(shí)方可采用。若孔距公差小于±0.05mm時(shí)，應(yīng)采用裝配式鉆模板。

　�、芤�保證加工過程的穩(wěn)定性。如用懸掛式鉆模板，則其導(dǎo)柱上的彈簧力必須足夠大，以使鉆模板在夾具體上能維持所需的定位壓力；當(dāng)鉆模板本身的重量超過 800N時(shí)，導(dǎo)柱上可不裝彈簧；為保證鉆模板移動(dòng)平穩(wěn)和工作可靠，當(dāng)鉆模板處于原始位置時(shí)，裝在導(dǎo)柱上經(jīng)過預(yù)壓的彈簧長度一般不應(yīng)小于工作行程的3倍，其預(yù)壓力不小于150N。

　�。ㄈ�）幾種典型鉆床夾具的結(jié)構(gòu)分析

　　1.鉆鉸支架孔鉆模

　　圖7－64所示為支架工序圖。Φ20H9孔的下端面和Φ24 mm短圓柱面均已加工，本工序要求鉆鉸Φ20H9孔，并要求保證該孔軸線到下端面的距離為25±0.05mm。

　　圖7－65所示為在立式鉆床上鉆鉸支架上Φ20H9孔的鉆模。工件以Φ20H9孔的下端面、Φ24  mm短圓柱面和R24mm外圓弧面為定位基準(zhǔn)，通過夾具上定位套1的孔、定位套的端面和一個(gè)擺動(dòng)V形塊2實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。為了裝卸工件方便，采用鉸鏈?zhǔn)綁喊?和擺動(dòng)V形塊2夾緊工件。該夾具定位結(jié)構(gòu)簡單，裝卸工件方便，夾緊可靠。

　　上一章已指出機(jī)床夾具總圖中應(yīng)正確標(biāo)注出影響定位誤差、安裝誤差和調(diào)整誤差的有關(guān)尺寸和技術(shù)要求。該夾具的上述尺寸和技術(shù)要求的分析如下：

　　定位副的制造誤差應(yīng)是影響定位誤差的因素,因此在夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注出定位元件的精度和技術(shù)要求，如定位套孔徑Φ24  mm，定位套與夾具體配合尺寸Φ35H7/n6。

　　定位元件工作表面與機(jī)床連接面之間的技術(shù)要求是影響安裝誤差的因素，而該鉆夾具與機(jī)床的連接面是夾具體底面A，因此定位元件工件表面與夾具體底面的技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)出，如襯套端面對夾具體底面A的垂直度0.02mm。定位元件工作面與刀具位置之間的技術(shù)要求是影響調(diào)整誤差的因素，對鉆夾具而言，鉆套軸線的位置即為孔加工刀具的位置，因此鉆套軸線與定位元件工作面之間應(yīng)標(biāo)出必要的技術(shù)要求。如鉆套軸線與夾具體底面A的垂直度0.02mm，鉆套軸線與定位套端面的距離尺寸精度25±0.015mm，鉆套內(nèi)徑的尺寸公差Φ20F7，鉆套與襯套之間、襯套與鉆模板之間的配合精度Φ26F7/m6、Φ32H7/n6 等。鉆夾具的調(diào)整誤差也稱導(dǎo)向誤差。

　　此外還應(yīng)標(biāo)注出一些其他裝配尺寸，如銷子3與V形塊2、與壓板4之間的配合尺寸Φ10G7/h6、Φ10N7/h6等。

　　2.鉸鏈模板固定式鉆模

　　圖7－66所示為在撥叉45上加工直徑Φ8.4mm的M10底孔的工序圖和在立式鉆床上完成以上工序的鉆�？倛D。

　　工件以圓孔Φ15.81F8、叉口51 mm及槽14.  2mm作為定位基準(zhǔn)，通過夾具上的定位軸6、扁銷1及偏心輪8上的對稱楔塊等定位元件實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位，且符合基準(zhǔn)重合原則。由于鉆孔后需要攻絲，并且考慮使工件裝拆方便，故該鉆模采用了可翻開的鉸鏈?zhǔn)姐@模板。

　　夾緊時(shí)，通過手柄順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)偏心輪8，偏心輪上的對稱楔塊插入工件槽內(nèi)，在定位的同時(shí)將工件夾緊。由于鉆削力不大，故工作時(shí)比較可靠。

　　鉆模板4用銷軸3采用基軸制裝在模板座7上，翻下時(shí)與支承釘5接觸，以保證鉆套的位置精度，并用緊定螺釘2鎖緊。

　　該夾具對工件的定位考慮合理，且采用偏心輪使工件既定位又夾緊，簡化了夾具的結(jié)構(gòu)。

　　對該夾具所標(biāo)注的技術(shù)要求分析如下：

　　影響工件定位誤差的技術(shù)要求有：定位軸直徑及公差Φ15.81h6，扁銷直徑及公差Φ51g6、扁銷軸線的位置度等。

　　影響安裝誤差的技術(shù)要求有：定位軸軸線與安裝基面C的平行度。

　　影響導(dǎo)向誤差的技術(shù)要求有：鉆套中心線與夾緊偏心輪對稱面的距離尺寸3.1±0.03mm，夾緊偏心輪與底座的配合公差15H7/h6，鉆套中心與基準(zhǔn) B的位置度；另外對于鉸鏈鉆模板夾具，鉸鏈鉆模板與鉸鏈座的配合精度Φ12G7/h6和40H7/f6也影響導(dǎo)向誤差。

此外還應(yīng)標(biāo)注出一些其他裝配尺寸，請讀者自行分析。