閆文平

1 研究背景

如圖1和圖2所示，半軸套是由軟鋼鍛造而成的，上部正中間位置有一個(gè)耳孔，耳孔直徑為Ф5。為簡(jiǎn)化鍛造工藝，毛坯件無(wú)耳孔，Ф5小耳孔通過(guò)鉆削加工而成。由于耳孔結(jié)構(gòu)及所處位置特點(diǎn)，導(dǎo)致在完成加工小耳孔這道工序時(shí)，對(duì)零件的裝夾具有一定困難，因此，設(shè)計(jì)一套耳孔加工裝置對(duì)大成批生產(chǎn)這種半軸套零件，保證耳孔的加工位置精度和提高生產(chǎn)效率具有非常重要的意義[1]。

圖1 半軸套零件圖

2 耳孔加工分析

2.1 半軸套上耳孔結(jié)構(gòu)、位置分析

如圖3所示，耳孔結(jié)構(gòu)在套類(lèi)零件上比較常見(jiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于耳孔的位置比較特殊，居于軸套上圓柱面的中間位置，而且半軸套的形狀不規(guī)則，導(dǎo)致在普通鉆床上加工耳孔時(shí)沒(méi)有專(zhuān)用裝夾裝置來(lái)保證半軸套的穩(wěn)定性，導(dǎo)致無(wú)法完成Ф5小孔的加工。

圖2 半軸套實(shí)體

圖3 工件放置方式

2.2 半軸套上耳孔加工分析

由于鉆孔時(shí)，鉆削加工的進(jìn)給方向是主軸垂直于工作臺(tái)，因此，加工半軸套上耳孔Ф5時(shí)需要將工件按照?qǐng)D3位置放置，以保證鉆削加工的正常工作方位，使加工出的Ф5小孔的軸線位置正確，達(dá)到使用要求。

一般情況下，半軸套零件上的耳孔被安排在比較靠后的一道工序來(lái)鉆削完成。由1圖得出耳孔所在位置是關(guān)于半軸套的左右對(duì)稱(chēng)面對(duì)稱(chēng)，因此，選擇已加工好的半軸套的結(jié)合表面作為定位面，先對(duì)耳孔所在凸臺(tái)的左右面進(jìn)行加工保證平整，得到尺寸16mm后，再加Ф5耳孔。

3 耳孔加工裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 耳孔加工裝置定位元件及夾緊元件的選用及構(gòu)成

定位和夾緊元件：先加工制作一個(gè)支座，該支座的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖5 半軸套耳孔加工位置

圖4 半軸套耳孔加工裝置支座

工件的定位和夾緊：支座由底板、立板和兩個(gè)肋板構(gòu)成，立板相當(dāng)于定位板，屬于大平面，如圖4所示。由于在加工耳孔時(shí)需要將工件如圖5位置放置，所以需要限制的自由度為：x、y方向的移動(dòng)；x、y、z轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖6所示，工件安裝在支座上，立板起到限位作用，相當(dāng)于大平面，能限制3個(gè)自由度，x移動(dòng)，y、z的轉(zhuǎn)動(dòng)。利用立板上的銷(xiāo)孔，在安裝工件時(shí)采用一個(gè)短圓柱銷(xiāo)限制y，z的移動(dòng)。此時(shí)，相當(dāng)于一面兩銷(xiāo)定位，限制了3個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。經(jīng)過(guò)分析工件需要限制的x轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，在通過(guò)螺栓連接緊固后可得到限制，此時(shí)的定位和螺栓緊固件的夾緊能夠滿(mǎn)足加工要求。

輔助支撐元件：當(dāng)定位夾緊該半軸套零件后，由于需要加工耳孔部分處于懸空狀態(tài)，因此，鉆頭在鉆削過(guò)程中向下切削力的作用會(huì)導(dǎo)致半軸套產(chǎn)生微量位移，進(jìn)而導(dǎo)致耳孔偏斜。因此，為避免誤差發(fā)生或誤差過(guò)大，該處采用了輔助支撐[2]，即由2個(gè)頂柱和2個(gè)彈簧構(gòu)成。這個(gè)輔助支撐在鉆削Ф5耳孔過(guò)程中，起到輔助作用，它不限制自由度，只是在加工過(guò)程中起到提高工藝系統(tǒng)的剛度的作用。

耳孔加工裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：該加工耳孔裝置主要由支座、直槽塊、螺紋頂柱、支撐彈簧、短圓柱銷(xiāo)和螺栓組件（螺栓、螺母、墊圈）構(gòu)成。裝配圖如圖7所示。

3.2 耳孔加工裝置工作原理

將該裝置安裝在鉆床上，首先將半軸套上的一個(gè)孔與立板上的銷(xiāo)孔對(duì)準(zhǔn)，插入短圓柱銷(xiāo)，然后將另一個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)立板上下面的孔穿入螺栓，套上墊片，擰緊螺母，使緊固連接如圖7所示。最后調(diào)整螺紋頂柱的高度，使直槽塊上表面與耳孔部位底面剛剛接觸，保持耳孔部位上下面與鉆床工作臺(tái)平行，以此保證加工出的耳孔軸線不出現(xiàn)偏斜。

圖6 半軸套耳孔加工裝置實(shí)體圖

圖7 半軸套耳孔加工裝配圖

3.3 耳孔加工裝置的優(yōu)點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)和幾點(diǎn)說(shuō)明

3.3.1 耳孔加工裝置的優(yōu)點(diǎn)

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作。其中，直槽塊為鉆削加工提供了足夠的讓刀和排屑空間，有利于切屑的集中排除，并提高了鉆削工藝系統(tǒng)的剛度，保護(hù)了鉆頭。

該裝置安裝和拆卸零件方便，只有一個(gè)螺栓連接。當(dāng)半軸套的耳孔加工完成后，只要將螺栓緊固件拆開(kāi)，即可很容易地將工件卸下或安裝下一個(gè)零件，省時(shí)省力，操作方便。

直槽塊的高度通過(guò)螺紋頂柱與支座上的螺紋孔的旋合進(jìn)行調(diào)整。一旦高度調(diào)整完成，在更換下一個(gè)半軸套的過(guò)程中，只需微調(diào)即可滿(mǎn)足加工要求，方便穩(wěn)固。

支撐彈簧是通過(guò)點(diǎn)焊方式與螺紋頂柱連接，承受向下的鉆削力，起到輔助支撐的作用。

本裝置通過(guò)在底板上加工出兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的沉槽，如圖4所示，直接用螺栓連接在機(jī)床導(dǎo)軌上即可，安裝拆卸方便。

本小孔加工裝置適合于成批大量生產(chǎn)類(lèi)型，價(jià)格低，效率高，能夠很好地保證在半軸套上加工出滿(mǎn)足加工精度要求小的耳孔。

3.3.2 耳孔加工裝置的關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)之一是支座的立板與底板的垂直度公差不能超過(guò)0.05mm。實(shí)踐證明該垂直度直接影響耳孔軸線的偏斜程度。如果偏斜超過(guò)0.05則影響耳孔的功用。

關(guān)鍵技術(shù)之二是支座立板上的上下銷(xiāo)孔和螺栓連接孔之間的位置度公差不能超過(guò)0.01，實(shí)踐證明該位置度直接影響定位的可靠性。如果超過(guò)0.01將會(huì)影響工藝系統(tǒng)的定位的精度。

關(guān)鍵技術(shù)之三是立板與半軸套結(jié)合面接觸的定位面的平面度和波度。實(shí)踐證明，該定位面的平面度和波度會(huì)影響定位應(yīng)該限制的3個(gè)自由度，影響定位的可靠性。

以上3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)均屬于幾何公差范疇，因此，在制作該裝置的支座時(shí)一定要保證支座這個(gè)關(guān)鍵零件的幾何公差，使零件在安裝后能夠順利保證其耳孔的加工精度。

3.3.3 幾點(diǎn)說(shuō)明

第一點(diǎn)：該裝置的支撐彈簧的選擇需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，確定其剛度，在加工時(shí)起到輔助支撐作用，從而滿(mǎn)足耳孔加工精度，即要保證支撐彈簧的剛度。

第二點(diǎn)：在每次調(diào)整螺紋頂柱的高度時(shí)，一定要用扳手輕輕旋擰，防止用力過(guò)大導(dǎo)致螺紋頂柱折斷，重新更換，會(huì)影響工作效率。

第三點(diǎn)：結(jié)合圖4和圖7，兩個(gè)肋板之間要留有足夠空間，保證螺栓組件的每次拆卸及安裝。該裝置安裝在設(shè)備上時(shí)需要找正，以保證立板與機(jī)床導(dǎo)軌面的垂直度[3]。

4 結(jié)論

此耳孔加工用專(zhuān)用裝置經(jīng)實(shí)踐證明：結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便簡(jiǎn)單，工作性能安全、可靠。該裝置特別適用于大批大量生產(chǎn)類(lèi)型，除半軸套零件上耳孔的加工外，還可以推廣到箱體類(lèi)、叉架類(lèi)上位置比較特殊的小孔加工。如果是單件小批量生產(chǎn)類(lèi)型，若使用該加工裝置將會(huì)增加產(chǎn)品的加工成本，因此應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型合理使用。

[1]梁炳文.機(jī)械加工工藝與竅門(mén)精選[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：45-46．

[2]黃如林.金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：89-90．

[3]劉守勇.機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具M(jìn)].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：101-102．