一种高精度自动夹紧钻孔模的设计研究

王映东

（贵州航太精密制造有限公司，贵州 遵义　563000）

一种高精度自动夹紧钻孔模的设计研究

王映东

（贵州航太精密制造有限公司，贵州 遵义563000）

文章介绍了一种通用性强、定位精度高、具有自动夹紧功能、可靠性高的钻孔模。

钻孔模；钻孔机；自动夹紧

1　概述

在航空标准件中，有很多螺栓（钉）类标准件，需在头部或杆部钻各种直径的小孔（如图1、图2所示）。由于标准件均是以直径为基本尺寸，以长度为系列尺寸进行选用，因此，对于各种规格的螺栓或螺钉，就需要设计不同的钻孔工装。目前贵州航太精密制造有限公司最常用的简易钻孔工装型式如图3所示，该工装因无夹紧机构，存在如下问题：①钻孔时易出现尺寸波动；②进出口尺寸L1偏差大；③加工的孔的对称性差，会导致零件的强度出现较大的降低；④通用性差，不便于生产管理。

图1　圆柱头螺钉

图2　六角头螺钉

图3　钻孔工装型

2　钻孔模的设计方案

如何设计出一种可靠性高且通用性好的钻孔夹具，是必须首先要解决的问题。为解决这一问题，查阅了大量的相关设计资料，认为采用冲压加工中的导柱式切边模的结构，然后进行适当的优化设计，就能很好地解决上述问题。在该结构的切边模中，为了保证产品切边后断面的毛刺小，就必须使凸、凹模刃口周边之间的配合间隙保证一致，而这一功能是通过模具上模座的导套与下模座上的导柱通过小间隙配合，来实现在大量重复冲切的过程中，除了刃口的磨损外，其配合间隙始终保证不变，即该结构具有较高的重复定位精度。根据这一原理，设计出了图4所示的钻孔模。

图4　钻孔模

3　钻孔模的具体实施方式

（1）结构型式。采用中间导柱模架，双侧拉簧、凸轮及顶杆对称布置结构型式。

（2）功能实现。①夹紧及松开功用的实现：通过双侧对称布置的拉簧的作用力实现自动夹紧；需要松开时，由手柄带动转轴转动，通过与双侧对称布置的凸轮及用六角头螺栓改制成的顶杆共同作用，实现零件的松开。②通用性的实现：通过更换钻模板、钻套及调节定位钉，可实现不同规格不同孔径、相同规格不同长度钻孔的要求。③重复定位精度的实现：通过导柱与上模板之间的小间隙配合，实现上模板沿导柱上、下移动，其精度取决于导柱与上模板孔之间的配合隙。

（3）原材料的选择及热处理控制。为了保证该夹具的可靠性，对装置中关键零件的原材料及所要达到的各项性能指标，均作了具体的要求。①导柱采用GCr15材料，热处理达到60～64HRC，主要是为了提高耐磨性。②钻模板采用45#材料，热处理达到40～45HRC。③凸轮、转轴、钻套采用60Si2MnA材料，热处理达到52～56HRC。

（4）加工控制。①为了保证各零件装配后能满足设计规定要求，对装置中的关键零件部件如上、下模板的加工，采用高精度数控铣床来完成；②导柱尺寸精度控制则采取与上模板的孔进行配磨加工后保证配合间隙；③钻模板的加工：采用磨床磨成六面体，尺寸精度高，然后按需可加工成不同规格的孔。

4　结语

综上所述，通过借鉴冲压切边模的结构特点，设计出了一种采用中间导柱模架，双侧拉簧、凸轮及顶杆对称布置结构型式的钻孔模，实现了通用性好，定位精度高，加工尺寸稳定，具有自动夹紧功能。该钻孔模在生产使用中，解决了常规钻孔模出现的质量问题，效果很好。

［1］王孝培.冲压手册［M］.北京：机械工业出版社，1990.

［2］陈炎嗣，郭景仪.冲压模具设计与制造技术［M］.北京：北京工业出版社，1991.

Research on Design of a High Precision Automatic Clamping Drilling Mold

WANG Ying-dong
（Guizhou Aerospace Precision Manufacturing Co.，LTD.，Zunyi，Guizhou 563000，China）

The article introduces a kind of drilling mode with strong commonality，high positioning accuracy，functions of automatic clamping and high reliability.

drilling mode；drilling machine；automatic clamp

TG52

A

2095-980X（2016）07-0077-01

2016-06-24

王映东（1975-），男，贵州遵义人，大学本科，工程师，主要研究方向：产品的设计及其实现过程的工艺性研究，产品的性能检测与质量控制，产品生产服务优化及工艺装备的设计等。