圆盘类零件径向孔专用夹具的设计

王廷 孔贝贝 王雷苏

摘要：本文主要介绍了加工圆盘类零件径向孔专用夹具的结构及工作原理，因径向孔均匀分布，故介绍了分度机构的结构及工作原理，最后对夹紧力进行估算，确定专用夹具的可行性。该夹具具有结构简单，适用范围广，加工效率高等优点。

关键词：圆盘类零件;径向孔;夹具;分度机构

目前，圆盘类和轴套类零件应用范围广，对于圆盘类零件径向孔的加工方案和夹具的设计也有多种，王道林等设计出一种铰链式钻床夹具，结构简单紧凑，操作方便，适用范围广[1];苏瞧忠等设计出轴类径向多孔快速夹具，装夹方便，可以实现任意角度径向孔的加工[2];颜科红等设计出采用偏心夹紧机构的径向孔钻床夹具，定位元件是V形块，保证钻孔时的定位误差为零[3];但圆盘类零件径向孔的加工方法还有待进一步的优化和改进。

1 零件分析

某企业加工圆盘类零件如图1所示，材料为45号钢，年生产纲领为大批大量生产。零件外径为450，零件厚度为200，孔在径向均布，孔深30，孔轴线到底面的距离为100，所要加工孔的精度等级为IT8，表面粗糙度为Ra6.3，对于分度机构的精度要求为°。在立式钻床上对该工件进行加工。

2 夹具的结构设计及工作原理

2.1 结构设计

根据孔表面粗糙度的要求，采用钻削就可以完成，机床采用立式钻床，圆盘类零件径向孔夹具示意图如图2所示，其结构主要由1夹具体、2自定心卡盘、3钻模板、4工件、5钻套组成。

在加工过程中，为了更方便更换钻套，所采用的钻套为快换钻套，根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为即。导向装置所用材料为T10A，这种材料具有良好的耐磨性，而且经过加工可以得到良好的精度。

2.2 工作原理

此夹具体的夹紧装置为自定心三爪卡盘，其优点是可以适用于多种直径的盘类零件，可以自动找正，且拆装方便，对于钻套，其位置和高度可以根据所要钻孔的位置和深度进行调整，从而增加了此夹具的适用性，径向孔轴线距离两端面的长度相等，尺寸为100mm，进行钻孔时由可换钻套进行保证，钻套另外一个重要的作用是防止在钻孔过程中出现引偏。

2.3定位基准

径向孔的直径为14mm，轴向定位为一限位支承，用于保证径向孔轴线距离底边的距离，由于限位支承是一精度很高的平面，而且零件中对此距离的要求不高，故其定位误差可以忽略不计。

3 分度机构设计

由于加工要求中规定6个孔须均匀分布于圆盘零件一周，故分度装置是必不可少的结构。分度装置由1分度盘、2手柄、3分度装置主轴、4蜗轮、5单头蜗杆五大部分组成，其结构示意图如图3所示。

其中，主轴前端装自定心卡盘，自定心卡盘上装夹盘类零件，蜗轮的齿数为40，故传动比为40：1。分度盘在使用时将定位销调至24孔圈对应的半径上，加工完一个孔之后，手柄需要转过6正圈又16个孔距，然后加工下一个孔。

4 可行性分析

如前文所述，加工所采用的机床为立式钻床，刀具采用麻花钻，钻头直径为14mm。由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，在加工过程中工件的受力情况由图4所示，钻削部位直径为，最大值为，最小值，夹紧部位的直径为，取工件为分离体，忽略次要因素，只考虑主切削力所产生的力矩与卡爪夹紧力所产生的力矩相平衡，卡爪与工件之间的摩擦力。

经代入数值及相关经验值比较之后发现，三爪卡盘的夹紧力可以满足加工要求。

5 结束语

该夹紧装置采用最常见的三爪卡盘夹紧工件，采用快换钻套保证加工孔的位置，采用蜗轮蜗杆传动保证6个孔的均匀分布，夹具的结构简单易懂，适用范围广，生产周期短，工件加工质量高。

参考文献：

[1]王道林.轴套径向孔钻床夹具设计[J].机床与液压，2015，43（20）：70-71+74.

[2]苏瞧忠.轴类径向多孔加工快速夹具的研究[J].山东工业技术，2013（12）：209+206.

[3]颜科红.精密阀芯径向孔钻床夹具设计[J].机床与液压，2019，47（20）：92-94+103.

[4]李大磊，楊丙乾.机械制造工艺学课程设计指导书（第 3 版） [M].北京：机械工业出版社.

[5]王先逵.机械制造工艺学（第4版）. [M]北京：机械工业出版社.

作者简介：王廷（1991—），女，助教，硕士研究生，研究方向为阀门设计与密封技术。

基金项目：齐鲁理工学院校级科研项目（QL19K076）