上盖圆周打孔夹具

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  在我单位自行研制的某型水下设备中,有一上盖零件(如图1所示),材料为铝合金,牌号为5A06。此零件为小批量生产,在生产过程中突出的问题是2-φ2.00深4mm的小孔。加工时所需的装夹与找正时间相对较长,较为影响此零件的加工效率。因此特意的设计了打孔加工的夹具,来解决加工效率问题。
  在后来的实际运用中,使用此夹具与未使用的效率是原来的4倍,经过千余件的零件加工验证,加工合格率为100%。因此将此夹具的设计思路在此详细讲解,希望对你的零件的加工有所帮助。
  1、 加工工艺分析
  从图纸可知,此零件属于回转体类零件。零件的表面质量要求较高达到1.6um的表面粗糙度,其余的要求为3.2um的要求。此零件的加工难度不高,所需加工设备也较为普通。其主要加工过程如下。
  (1) 车削加工
  车削加工如图1所示的各个外圆尺寸、槽尺寸、以及相关的精度要求。总长23.00mm留0.5mm的余量加工成平端面样式,加工长度为23.5mm。
  (2) 铣削加工(数控铣削)
  使用数控铣床加工R267.2mm的圆柱面,控制尺寸23.00mm留0.1mm余量,加工为23.10mm。
  其次加工图1所示的2-M5深10mm的螺纹孔及2-C0.5的倒角。
  (3) 钳工加工(打磨,打孔)
  打磨加工圆柱面R267.2mm,控制尺寸23.00mm及粗糙度1.6um的要求。
  利用“旋转分度头”,“高度尺”等设备,划线确定2-φ2.00深4mm孔的中心位置。具体的操作步骤如下:
  (3-1)将零件φ88mm的外圆部分装夹于旋转分度机构的卡爪上,将两支φ4.1X30mm的销钉插入两个内螺纹孔中,旋转分度机構,利用百分表找正两销钉的水平高度差小于0.05mm时,将分度头的刻度设为0度,其后,将零件逆时针旋转30度。用高度尺在φ99.5mm圆柱面的两边画出两条细线。
  (3-2)取下工件将φ88.00mm的端面置于平板上,将高度尺的高度调整为17.50mm,在φ99.50mm圆柱面上划线,使其与上道工步画出的线段相交。最终确定2-φ2.00深4mm孔的中心位置。
  (3-3)将工件夹持于虎钳上,利用针尖找正其孔中心位置后再利用台钻进行加工2-φ2.00深4mm孔的加工。
  综上所述是此零件的常用加工过程,加工质量也较为稳定,其中2-φ2.00深4mm孔的加工大约耗时4分钟左右,主要时间损耗为划线确定小孔的中心位置。钻孔加工前的小孔位置找正时间用时3分钟,钻削加工用时1分钟。其划线、找正时间约占整个小孔加工总时间的75%左右。因此需要改进其加工划线、找正的时间比例,以提高其效率。
  2、夹具的设计
  鉴于以上的分析,改进划线、找正时间是提高工作效率的关键。为此专门设计了相应的钻孔夹具,来解决效率问题。设计的夹具主要实现以下功能。
  (a) 一次性找正,无需重复。
  (b) 快速定位与装夹上盖零件。
  (c) 使用简单、方便、高效。
  (d) 加工后零件必须满足图纸要求。
  (1) 夹具的工作原理
  夹具如图2所示,2-φ4.1定位销的中心点连线与坐标系的Y轴相交,形成60°的夹角。保证60mm的中心距。夹具的2-φ4.1销钉与上盖圆柱面上的2-M5螺纹孔配合,上盖的圆柱面与基板的端面相切。此夹具限制了上盖零件的5个自由度,如图3所示。
  3、夹具的使用
  (1)将需打孔的零件按照图3所示的装配方法安装。
  (2)将机用平口虎钳的定钳口的侧边安装一个固定挡块,如图4所示,此挡块主要功能是限制夹具X方向的位移,Y方向位移的限制则由平口虎钳的定钳口限制,由虎钳与夹具的组合完全的限制了零件的自由度,达到快速定位的作用。
  (3)将φ2.00的麻花钻安装于台钻机的钻夹头内,并将其紧固。通过技术手段将钻头的中心调整为X方向距固定挡块49.75mm,Y方向距离定钳口17.50mm的位置,将其固定。如图5所示。
  (4)将零件与夹具的组合体放置于机用平口虎钳上,组件的一个侧面与机用平口虎钳的承载面接触,零件的平端面与虎钳的定钳口接触,夹具板的端面与虎钳的动钳口接触。夹具的侧面与固定挡块接触。如图6所示。而后夹紧虎钳。即可对零件进行打孔加工。加工完毕后,松开虎钳钳口,将零件与夹具一同取出,将其翻转180?后,再次如上述的装夹方法一样,夹紧后,再次加工另一个φ2.00的小孔。至此整个零件加工完毕。
  4 结语
  经过千余件零件的加工验证,证明此夹具加工后的零件均达到了图纸设计的要求。从而证明了该夹具的设计是合理的。从加工车间反馈的使用信息表明,此夹具的使用将打孔时间由原来的4分钟提高至现在的1分钟,打孔效率提升了4倍。因此认为该夹具对提升加工效率确实起到了良好的作用。
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