立加四轴钻油孔夹具设计

立加四轴钻油孔夹具设计

张燕

陕西法士特齿轮有限责任公司 西安 710077

摘要：目前轴类零件径向油孔大多在立式加工中心四轴夹持加工，一般为四轴自带夹具即可满足加工要求；而径向油孔有三种特殊情况如：1.空心轴；2. 与轴端偏心深孔有相对应的位置关系；3.与轴上齿部、花键有相对应的位置关系。这三种情况下，常规夹具无法满足位置要求，本文设计了三类型钻油孔夹具，以保证图纸要求。夹具经验证，稳定可靠，效果良好。

关键词：轴、立式加工中心、四轴，钻油孔夹具、位置关系

1. 问题描述

目前轴类零件径向油孔大多在立式加工中心四轴夹持加工，一般为四轴自带夹具即可满足加工要求；而径向油孔有三种特殊情况如下：

1：空心轴，如下图1所示：大孔径空心轴。

2：径向油孔与轴端偏心深孔有相对应的位置关系，如下图2（两偏心深孔）、图3（单偏心深孔）所示；

3：径向油孔与轴上齿部、花键有相对应的位置关系。

需根据三种不同情况分别设计不同类型的钻油孔夹具。

2. 夹具设计

2.1空心轴钻油孔夹具设计

其夹具设计难点为空心轴需以轴两端中心定位，但因孔径尺寸较大，且较深，常用夹具无法满足其定位定心要求。设计时采用夹具设计中的锥面与锥面组合定位方式，设计圆锥芯轴：定心精度高，可达0.005-0.01mm，完全可稳定满足工件的加工精度。左端设计专用加长大头回转锥面顶尖，另一端设计相配的大孔径顶尖座及专用硬三爪辅助支撑。大头回转顶尖与顶尖座定心，硬三爪夹持外圆，装配示意如图1所示

图1夹具装配示意图

2. 2. 偏心深孔轴钻油孔夹具设计

其设计难点在于此类轴轴端设计有两个以上偏心的深孔，且分别有径向油孔需与各自相对应的偏心深孔相通，因此需设计以轴端偏心深孔为位置基准的夹具，且定位时需区分出不同的轴向深孔，防止径向孔错位。

首先，工件定位采用以组合表面定位形式，平面与外圆柱面组合：设计件2液压爪块（3块）夹持轴外圆，轴端靠紧爪块端面定位；

其次考虑径向油孔的位置度，设计定位销设计件3圆柱销、件4菱形销与件1中心轴销孔配磨，保证过盈量0.01-0.015，配磨完成后将件3、件4敲入件1作为一个整体使用，件4按图所示其长轴与两个销孔中心线连线垂直。加工时，将两销子插入零件已加工完成的轴向深孔中，注意两深孔有序号区分，各自对应不同的销子，这样即可保证插入销子后，工件的径向角度定位已与轴向深孔一一对应。

为防止过定位，两定位销设计与工件轴端深孔有间隙：

夹具XF42-02681-1中心轴的销孔尺寸φa=7.8（0/+0.01）；

XF42-02681-3/4圆柱轴、菱形销的外径尺寸配磨后φbmin=7.81；φbmax=7.825；

工件轴端深孔内径尺寸φc=8（+0.12/-0.1）；

销孔配合间隙dmin=7.9-7.825=0.075；dmax=8.12-7.81=0.31；

当两定位销配合间隙都为最大0.31时，综合工件销孔及夹具两销位置度误差，工件的最大可旋转角度（未夹紧状态）α=1.03°。

工件径向油孔尺寸φ3，轴端深孔φ8，图纸要求钻通即可，因此1.03°角度误差完全可满足图纸要求，保证加工径向油孔时与不同销子所对应的深孔相通。装配示意如图2所示

图2夹具装配示意图

b.此类轴轴端设计有一个中心孔与一个偏心的深孔，径向油孔需与偏心的深孔相通，因此需设计以偏心深孔为位置基准的夹具，以保证钻油孔时与之相通。设计件2液压爪块（3块）夹持轴外圆；件3菱形销与件1中心轴销孔配磨，保证过盈量0.01-0.015，配磨完成后将件3敲入件1作为一个整体使用，件3按图所示其长轴与两个销孔中心线连线垂直。加工时，件1顶尖锥度定心轴端，定位精度可达0.005-0.01mm；将销子件3插入零件已加工完成的深孔中，类似于上述两偏心销孔所设计夹具，深孔与销子有适量间隙，即可保证加工径向油孔时与销子所对应的深孔相通。

2. 2. 对齿类钻油孔夹具设计

此类轴径向油孔与齿部有一定的位置关系，设计难点在于需设计以齿槽为位置基准的对齿钻孔夹具。首先设计的顶尖及硬爪，顶尖定心，硬爪夹持外圆，工件定位精度可达0.005-0.01；再考虑与齿槽的位置度关系，设计图13所示的对齿规：加工时，压紧挡块利用弹簧系统使对齿规XF42-02680-4的60°锥压紧并贴合齿槽，保证工件径向角度与齿槽对应，液压硬爪夹紧外圆后，工件定位完成，再松开对齿规，从而保证径向油孔与齿部的对应关系。

3. 现场验证及结论

经五万四立加及试制中心立加现场批量加工验证，上述三种轴类零件所对应设计的钻径向油孔夹具，有效解决了在加工过程中所涉及到的定位问题，使用稳定可靠，加工效果良好，符合图纸要求。

参考文献：

[1]潘石群、陈攀、张小明. VMC1000L立加关键零件加工工艺分析

[J]. 中国新技术新产品，2019.10 

[2]周志平、陈勇. 一种四轴精密车床的研制及应用[J].现代制造技术与装备，2019.12 

[3]钟礼东，许玢等. 机械设计基础. 杭州. 浙江大学出版社，2014

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