加工阀盖孔用钻镗两用夹具.pdf

２０１５ 年 １０ 月 第 ４３ 卷 第 ２０ 期 机床与液压 ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｏｃｔ􀆱 ２０１５ Ｖｏｌ􀆱 ４３ Ｎｏ􀆱 ２０ ＤＯＩ１０．３９６９／ ｊ􀆱 ｉｓｓｎ􀆱 １００１－３８８１􀆱 ２０１５􀆱 ２０􀆱 ０２８ 收稿日期 ２０１４－０９－０３ 作者简介 庄金雨 （１９７６）， 男， 硕士， 讲师， 主要从事机电及数控专业教育教学研究。 Ｅ－ｍａｉｌ ｓｑｚｈｊｙ＠ １２６􀆱 ｃｏｍ。 加工阀盖孔用钻镗两用夹具 庄金雨 （江苏省宿迁经贸高等职业技术学校， 江苏沭阳 ２２３６００） 摘要 生产中等批量阀盖孔时， 传统方法是采用钻、 镗两套夹具进行加工， 增加了设计量， 并且工件重新装夹有重复 定位误差。 针对这一问题， 设计一套夹具就能完成以上两种夹具的工作， 并采用 ＵＧＮＸ７􀆱 ０ 进行钻镗两用夹具的模拟装配。 结果表明 该夹具既可以在钻床上使用， 又可以在镗床上使用， 只需更换钻套或镗套， 工件无需重新装夹， 降低了夹具设 计成本， 保证了工件的加工精度， 提高了劳动生产率。 关键词 阀盖孔； 钻镗两用夹具； 三维建模 中图分类号 ＴＧ７５１􀆱 ２； ＴＧ７５１􀆱 ９ 文献标志码 Ｂ 文章编号 １００１－３８８１ （２０１５） ２０－０８１－３ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ⁃ｂｏｒｉｎｇ Ｆｉｘｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｖａｌｖｅ Ｃｏｖｅｒ Ｈｏｌｅ ＺＨＵＡＮＧ Ｊｉｎｙｕ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｕｑｉａｎ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ ＆ Ｔｒａｄｅ Ｈｉｇｈｅｒ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ⁃ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｃｈｏｏｌ， Ｓｈｕｙａｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２３６００， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｗｈｅｎ ｖａｌｖｅ ｃｏｖｅｒ ｈｏｌｅｓ ａｒｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｉｎ ｍｅｄｉｕｍ ｂａｔｃｈ， ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｔｏ ｕｓｅ ｔｗｏ ｓｅｔｓ ｏｆ ｆｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｂｏｒｉｎｇ ｔｏ ｍａｃｈｉｎｅ． Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ， ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗｏｒｋ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ， ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ａ ｍａｒｇｉｎ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｒｅ⁃ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｘｔｕｒｅ． Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ， ａ ｓｅｔ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ⁃ｐｕｒｐｏｓｅ ｆｉｘｔｕｒｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｆｉｎｉｓｈ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ ｂｅ ｆｉｎｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｗｏ ｓｅｔｓ ｏｆ ｆｉｘｔｕｒｅｓ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ａｂｏｖｅ． Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＵＧＮＸ ７􀆱 ０， ３Ｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｘｔｕｒｅ ｗａｓ ｄｏｎｅ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｆｉｘｔｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｏｎ ｂｏｔｈ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｂｏｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｅｔ ｏｒ ｂｏｒｉｎｇ ｓｅｔ， ｎｏ ｎｅｅｄ ｔｏ ｒｅｌｏａｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ． Ｓｏ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｆｉｘｔｕｒｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ， ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔ ｉｓ ｅｎｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｖａｌｖｅ ｃｏｖｅｒ ｈｏｌｅ； Ｄｒｉｌｌｉｎｇ⁃ｂｏｒｉｎｇ ｄｏｕｂｌｅ⁃ｐｕｒｐｏｓｅ ｆｉｘｔｕｒｅ； Ｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ 夹具是用来定位和夹紧工件的一种工艺装备， 该 装备能使工件在加工中保证正确的位置。 专用夹具是 为大批大量生产某一工件的某工序而设计的。 如文献 ［１］ 中设计了一种翻转式钻模， 在夹具质量不增加 的情况下设计一套钻床夹具， 即可完成两套夹具的工 作， 而且工件一次装夹， 避免了因重复装夹而产生的 误差， 减少了夹具的调整时间， 然而只能应用于一台 设备上。 也有学者［２］在分析了连杆零件技术特征后， 合理安排加工工艺， 设计了钻孔夹具， 该夹具结构简 单， 操作方便， 精度高， 能保证加工零件的尺寸精 度， 但只能加工同方向的孔， 不能加工不同方向的 孔。 文献 ［３］ 介绍阀体零件双角度斜孔夹具的设 计， 通过检测加工零件的误差， 可知该夹具设计合 理， 能满足零件的尺寸公差和形位公差的要求， 提高 了机械加工效率， 但只能用于钻床上， 不适合在其他 设备上装夹工件。 另外对于加工回转体零件上横向双 孔， 房玉胜［４］设计了钻模夹具， 该钻模通过调节钻模 板和更换钻套可适用于多种尺寸类似结构的轴上横向 双孔钻削， 钻削质量好， 效率高， 但同样只能应用在 钻床上。 文中将克服以上问题， 设计一种钻镗两用 夹具。 １ 阀盖二维视图 阀盖二维视图如图 １ 所示， 材料为 ＨＴ２００， 生产 纲领为 ４ ０００ 件／ 年， 毛坯为铸造毛坯。 ϕ４２Ｈ８ 与 ϕ１８Ｈ７ 孔有同轴度要求。 其中 ϕ１８Ｈ７ 孔需要钻、 扩、 铰加工， ϕ４２Ｈ８ 孔需要钻、 粗镗、 精镗加工。 图 １ 阀盖二维视图 ２ 钻镗两用夹具的设计 传统加工需要两套夹具才能完成， 一套夹具为钻 床夹具， 加工 ４⁃Ｍ１０⁃７Ｈ 底孔及 ϕ１８Ｈ７ 孔； 另一套夹 具为镗床夹具， 镗削 ϕ４２Ｈ７ 孔。 作者设计一套夹具 就能实现定位及夹紧的要求， 如图 ２ 所示。 图中双点 划线为需要加工的工件， 工件的定位基准为底平面与 两个 ϕ１４ 孔， 定位基准元件为垫块 １４、 菱形销 ２ 以 及定位销 １１， 即一面两孔定位限制 ６ 个自由度， 为 完全定位。 采用钩形压板进行夹紧。 菱形销及定位销 与垫块 １４ 采用过盈配合， 与工件采用间隙配合。 衬 套与钻模板采用过盈配合， 衬套与钻套采用间隙配 合， 以便快速更换钻套。 图 ２ 钻镗两用夹具二维视图 ３ 钻镗两用夹具模拟装配 在 ＵＧＮＸ７􀆱 ０ 创建阀盖的三维实体模型， 并创建 图 ２ 中的 １５ 个元件的三维实体模型， 按照装配顺序 将夹具各元件装入夹具中， 如图 ３ （ａ） 所示。 图 ３ （ｂ）为预装工件夹具图， 图３ （ｃ） 为夹具钻削工作 位置三维视图。 通过 ＵＧＮＸ７􀆱 ０ 的装配查询与分析， 可以得出夹具各组成部分能顺利装配， 不存在空间的 几何干涉。 从三维视图中可以看出夹具体上开了 ４ 个 ２８机床与液压第 ４３ 卷 Ｕ 形孔， 供夹紧螺栓滑动用。 ４ 个 Ｕ 形孔和常规的 Ｕ 形孔方向成 ９０， 目的是方便在钻床或镗床的工作台 上装夹， 而不会因为钻床或镗床的工作台上 Ｔ 形槽 间距变化而无法装夹， 简化了设计， 这也是此设计的 创新点之一。 图 ３ 钻镗两用夹具三维视图 图 ３ （ｃ） 为钻削 ４⁃Ｍ１０⁃７Ｈ 底孔及 ϕ１８Ｈ７ 孔加 工工作位置， 当镗削 ϕ４２Ｈ７ 孔时， 只需将图 ３ （ｃ） 逆时针旋转 ９０， 且更换钻套 ４， 将其换成相应的镗 套即可。 无需重新装夹工件， 节省了装夹时间， 提高 了劳动生产率， 尤其是在两个设备上加工不涉及工件 的重复定位， 没有重复定位误差。 ４ 结论 （１） 当工件上有互相垂直的孔需要加工且一个 孔较大需要镗削加工时， 所设计的钻镗两用夹具的夹 具体应该设计成可翻转式， 如果夹具体较大应该有供 吊装用的吊装孔。 （２） 夹具体上 Ｕ 形孔的方向和工作台的 Ｔ 形槽 的方向垂直， 以便与不同的 Ｔ 形槽间距相适应， 减少 装夹时间。 （３） 钻、 扩、 铰、 镗削加工时， 应根据加工工 件的直径精度设计快换钻套或可换钻套， 而工件无需 重新装夹， 减少了重复定位误差， 保证了加工精度。 参考文献 ［１］ 郭永环，范希营．基于 Ｐｒｏ／ Ｅ 的轴承架翻转式钻模设计 ［Ｊ］．制造技术与机床，２０１３（２）１１６－１１８． ［２］ 吴敬，张树伟．连杆结构加工工艺分析及钻孔夹具设计 ［Ｊ］．机床与液压，２０１３，４１（１１）１３１－１３２． ［３］ 熊旭平，孙慧峰．用摇臂钻床钻削阀体双角度斜孔的夹 具设计［Ｊ］．机床与液压，２０１３，４１（２２）６４－６６． ［４］ 房玉胜．回转体零件上横向双孔钻模设计［Ｊ］．机床与液 压，２０１３，４１（２）６８－６９． （上接第 １３３ 页） 据表明， 引起电液伺服阀研制件空载性能与动态性能 不稳定的因素为 （１） 电液伺服阀研制件的比例电磁铁磁力不足， 需要进一步对隔磁环的工艺、 材料、 线圈线径和线圈 绕制圈数等进行分析； （２） 电液伺服阀研制件的阀套、 阀芯尺寸精度 影响了滑阀的密封性能， 从而导致电液伺服阀空载、 动载特性出现波动； （３） 电液伺服阀研制件的弹簧弹性系数不足， 致使电液伺服阀不能实现执行完全闭合功能。 通过对上述不足改进， 改进后的电液伺服阀已完 全满足使用要求， 获得了客户的认可。 参考文献 ［１］ 方群，黄增．电液伺服阀的发展历史、研究现状及发展趋 势［Ｊ］．机床与液压，２００７，３５ （１１）１６２－１６５． ［２］ ＯＧＡＴＡ Ｋ．现代控制工程［Ｍ］．卢伯英，译．北京电子工 业出版社，２０００１－１０． ［３］ ＭＯＯＧ Ｂｉｌｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｅｒｖｏ ＶａｌｖｅＵ．Ｓ．２６２５，１３６ ［Ｐ］．１９５３－０１． ［４］ 王文宇，傅周东，应必金．压铸机电液伺服控制系统的应 用研究［Ｊ］．现代机械，２００４（６）８－１１． ［５］ 潘旭东，王广林，韩俊伟，等．伺服阀新型叠合量液动测 量系统的研制［Ｊ］．液压与气动，２００９（１１）２－５． ［６］ ＬＩ Ｓ Ｊ，ＢＡＯ Ｗ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｌｕｉｄｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｙｎａｍ⁃ ｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｅｒｖｏ⁃ｖａｌｖｅ Ｔｏｒｑｕｅ Ｍｏｔｏｒ ［Ｊ］．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００８，２２ （４）１００８－１０１５． ［７］ 黄淑娟，万德安．高精度微型扭杆刚度测量仪的研制及 性能验证［Ｊ］．机械电子，２００３（６）２９－３１． ［８］ 吴冬良，戴一帆，郑子文．基于模态分析的挠性接头角刚 度测量研究［Ｊ］． 国防科技大学学报，２００４，２６（５） ９４－９８． ３８第 ２０ 期庄金雨 加工阀盖孔用钻镗两用夹具