可微调划针的结构设计与应用

甘永建 黄常春 文新育

（韶关市技师学院，广东 韶关 512023）

传统划针是机加工中使用非常普遍的工具，但没有微调高度的功能，想达到微调高度只能采用敲击划针，此种微调高度的方法是不够科学，不够人性化，并且带来诸多麻烦，如：微调高度不准确，时多时少；划针易变形降低划针的寿命等。本文作者根据立柱摆动时，立柱上某固定点的高度会发生微小的变化的原理启发，对划针盘立柱可微调摆动的设计与制作实现对划针高度进行高度微调的目的。

1 技术难度分析

传统划针结构简单，价格低廉，实用性强，但不具有微调功能。常用微调机构有：

（1）螺纹机构①如：千分尺微调机构。螺纹微调机构，此机构必须安装有螺纹微调机构支架、锁紧机构等。

（2）齿轮机构②如：带表游标卡尺。采用齿轮机构必须有齿条、齿轮减速机构、齿轮支架等。这两种设计思路增加了机构数量、增加了制作成本，使简单的划针变复杂了，不利产品的竟争优势与产品的普及。作者受到绘制圆弧时，圆弧上的点到达象限点后就会发生改变（变高或变低）的启发。如果能设计出控制划针导柱沿某一固定点作微小摆动，则可解决高度微调的难题。本文作者通过螺纹旋转控制微调杠杆作微小角度转动，划针、划针导柱、微调杠杆三者刚体连接，从而带动划针作微小摆动，实现增加划针微小调节高度的功能。

2 可微调划针的制作

可微调划针底座1 采用优质45#钢加工，粗、精铣底座侧边四面，底座上、下面上磨床加工平整，按图纸尺寸开槽，保证与可微调支架6 滑动自由。在可微调划针底座1 侧边钻孔，用于安装可微调支架6 定位销；可微调划针底座1 前面钻孔、攻牙，保证与微调支架顶柱间隙配合并滑动自由，最后加工可微调划针底座1 上面四条边倒角。可微调支架采用优质45#钢板，线切割加工外轮廓前上磨床半精加工上、下两面平整留余量0.2mm，钻销钉孔、划针导柱锁紧螺钉孔，上端面钻孔攻牙M6，保证与可微调螺钉2 配合，焠火热处理，上磨床加工两侧面至尺寸要求。

划针导柱接头7，划针导柱锁紧螺母5，划针导柱锁紧螺钉4 采用优质45#钢按图加工而成。划针导柱锁紧螺母5，表面滚花深度不低于0.3mm。划针导柱接头7 与划针导柱锁紧螺钉4为间隙配合。保证能夹紧划针导柱孔14 的孔位置公差，划针导柱锁紧螺钉4 的外圆长度为下偏差，确保能锁紧划针导柱14，划针导柱14 采用ø10mm 冷拉型材，高度为300mm，划针13 采用ø6mm 304 不锈钢型材，划针13 一头焊接合金，在砂轮机上粗磨成形后，然后在工具磨床上精加工针尖部分，保证划针13的两个针尖与划针体同心，以提高划线精度。

划针导柱夹套10、划针导柱夹头11 采用优质35Mn 材料。划针导柱夹套10，车床加工外形、内孔保证同轴度，之后热处理，最后线切割开槽，保证夹套有足够的弹性；划针导柱夹头11，在铣床上加工外形，钻两个孔至图纸尺寸，之后热处理，最后用线切割开槽，保证夹头有足够的弹性。划针锁紧螺母8、划针锁紧螺钉9、划针夹头12 采用优质45#钢加工成形。划针锁紧螺母8 滚花深度不低于0.3mm。划针夹头12、划针锁紧螺钉9保证间隙配合，加工两个ø6mm 的内孔时保证孔的位置精度，确保划针能同时穿过这两个内孔。划针锁紧螺钉9 大的外圆长度公差取下偏差，安装划针时确保能够夹紧合金头划针13。

图1、2 中：1、可微调划针底座；2、可微调螺钉；3、可微调支架定位销；4、划针导柱锁紧螺钉；5、划针导柱锁紧螺母；6、可微调支架；7、划针导柱接头；8、划针锁紧螺母；9、划针锁紧螺钉；10、划针导柱夹套；11、划针导柱夹头；12、划针夹头；13、合金头划针；14、划针导柱；15、弹簧调节螺钉；16、弹簧；17、可微调支架顶柱。

图1 可微调划针的结构图

图2 可微调划针底座剖视图

3 数据分析

合金头划针13、划针导柱14、微调杠杆6 三者为刚体连接，合金头划针13 在车床上找正工件时通常安装高度约为240mm。可微调螺钉2 旋转一周，可微调支架摆动1.43°，如图6 所示，划针高度变化为0.149mm，如图5 所示。如果可微调螺钉旋转半周，划针高度变化为0.074mm，几十个微米的变化量足够胜任划线或在车床卡盘上找正工件的需求，因为划线的精度一般为0.2mm。当划针安装高度低于240mm 时划针的高度变化比0.149mm 更小，也就是说它的变化量更小，精度更高，相反安装高度高时它的精度则低。对于常用的划线是可以胜任的。

图3 传统划针

图4 可微调划针

图5 立柱摆动高度差分析图

图6 可微调支架分析图

4 可微调划针的使用

使用可微调划针时先选择划针的头部，对于划线时选择合金头部，在车床上找正工件时选择划针的无合金的头部，调整划针的大概高度，锁紧划针导柱锁紧螺钉4、划针锁紧螺母8。调整划针高度时需要手动移开可微调划针，使划针在工件附近，注意不要碰到工件表面以免碰伤工件表面，旋转可微调螺钉2一定角度后再移动划针接近工件，则可对划针的高度进行微调（可调高也调低）。调整划针高度时注意划针不要碰到工件表面，以免碰伤划针和工件表面。如果工件高度超过或可微调划针最大高度时，可以改变划针导柱14 的高度，则可满足使用要求。

5 可微调划针的使用效果

5.1 可微调划针外形美观，制作过程简单，符合低成本、高效率的设计原则。

5.2 操作方便，可对划针进行微小调节高度。

5.3 适用性强，调节范围大于±6mm。

5.4 可微调划针的使用，简化划针需作微调的操作难度。

5.5 只局限于技工院校金工车间实训教学和企业机械加工或维修车间使用。

5.6 可微调划针没有高度游标尺的实时高度，只有相对高度的变化量，但比高度游标尺造价低很多，用途也广很多。

可微调划针的零部件加工是由数控、模具大专毕业班的学生加工、装配而成，作为毕业实训项目之一，产品的制造成本相对较高，如果有一定产量时部分零部件可以采用精铸或粉末治金技术，这样可以大量降低产品的加工量、加工时间，从而降低产品的成本，利于产品的稳定性及产品的普及。

研发，改良工装夹具是我院现代制造产业系的优良传统，可以：（1）提高师生发现问题的能力，在实训过程真正用脑做事，用心做事。（2）提高师生解决问题的能力，当发现问题后就会去查找相关理论书籍、研究问题，用理论去指导实践，让实践巩固理论。还可以让学生们了解工装夹具在机械加工过程中的重要性，并且参与工装夹具制作的全过程，掌握相关的机械制图、划线、钻孔、车削、线切割、装配、工艺等相关知识。（3）对提高学生的自信心、学习能动性非常有帮助，零部件加工出来时由于形、位公差不达标时，产品装配出了问题时，他们会很自觉、主动去研究问题，解决问题，当产品完成后多数学生有说不出的自豪。该工具成功研发、制作、使用得到了韶关周边多家企业认同与肯定，创造了经济效益和社会效益。近几年我院现代制造产业系的学生受到珠三角多家企业的高度评价。

致谢：本人撰写论文过程中得到了韶关市技师学院现代制造产业系的华柏江老师和其他协助加工和测试该工具的实训老师的大力支持。在此表示感谢！