三爪卡盘夹头钥匙圆柱面横孔加工钻模设计与制作

摘要：本文主要解决三爪卡盘夹头钥匙圆柱面横孔加工这一难题。目的是提高加工效率，节省加工成本。通过分析产品技术要求，初定加工方案。经过几套加工方案的理论与实践比较，找出最合适的加工工艺，设计制作出专用夹具，解决企业难题。

关键词：夹头钥匙　圆柱面　横孔加工　加工工艺

本项目来源于衢州市培能机械厂。具体是三爪卡盘夹头钥匙圆柱面横孔加工。圆柱面上打通孔比较难加工，用钻头钻孔不好定位，容易钻偏，很容易折断刀具；在铣床上加工工序多，成本高。需要组织师生解决该难题。由于零件加工精度要求不是很高，笔者学校师生主要从提高加工效率，节省加工成本的方向考虑，最后解决问题的难点—设计制作出圆柱面钻孔加工专用钻模。具体加工产品见图1，产品装配图见图2。

一、研究过程

1.机械产品工艺分析

本产品钻通孔时，要求孔的中心与圆柱的轴心线有位置精度要求，并且孔与夹头钥匙端面有位置精度要求。孔要与加力杆配合，有形状和尺寸精度要求。

2.加工工艺方案确定

由于夹头钥匙有圆柱面，要在圆柱面上直接打通孔，有一定难度。为达到高效，节省加工成本的目的，笔者学校组成课题攻关小组，设计了几套工艺方案，最终确定一套方案进行加工。具体如下：

方案一：用电腐蚀加工方法。用铜棒在车床上加工出和孔一样大小的圆柱形电极。在电火花成形机上，直接利用电腐蚀在圆柱面上加工通孔（本工艺能加工出符合要求的零件，但加工效率低，成本相对比较高）。

方案二：用激光打孔（本工艺对于加工孔深比较深的孔，难度高，效率低，成本高）。

方案三：用铣床加工。借助立铣刀在圆柱面进行预加工，加工出小平面，防止钻孔时发生偏移或引偏。再换钻头，钻孔加工（本工艺不容易装夹对刀，加工效率不高）。

方案四：用钻床直接加工。利用钻模直接装夹定位，只需要用普通的摇臂钻床就可以加工（本工艺难点在于设计出专用钻模。只要设计出专用钻模，就可以在保证质量的基础上，提高加工效率，节省加工成本）。

通过分析和比较，最后确定用第四套工艺方案。

3.钻模设计制作

该方案的难点在于专用夹具设计与制作。针对产品要求设计制作出三爪卡盘夹头钥匙圆柱面横孔加工钻模，最终在保证产品质量的基础上，提高加工效率，降低成本。

组织学生学习现代机床夹具设计教材，分析零件特点，通过书中典型夹具实例，寻找思路，反复试验，最后成形。夹具图见图3。

4.试验分析

制作出专用夹具后，我们用了10个半成品，进行试验。发现每个成品横孔位置精度和形状精度均能达到要求。而且加工效率高，生产成本低，达到批量生产的要求。经企业技术人员论证，给予采纳。以下是夹具试验过程，见图4、图5。

二、成果形式

设计制作出三爪卡盘夹头钥匙等圆柱面上通孔加工钻模，解决企业产品加工难题。夹具图见图6。

三、作品介绍

1.专用夹具材料和结构

钻套材料用碳素工具钢T10（淬火硬度为HRC58～62）或者合金工具钢Cr12（淬火硬度为HRC60～65），钻具体材料是45号钢（调质HB280～320），8.8强度的螺钉。专用夹具结构简单，由钻套、钻具体和两个夹紧定位螺钉组成。

2.工作原理

钻套引导钻头进行加工，不容易折断钻头或钻偏孔位。两固定螺钉防止工件打滑。钻套对面的孔用于钻通孔排屑。夹具体圆柱面上做出四个平面，其中安装螺钉的两个平面，用于平口钳的夹紧。另两个平面便于钻套孔和排屑孔的加工。整个钻模有利于保证被加工孔对定位基准的尺寸精度和位置精度。

四、效果

第一，企业使用了这套钻模，只需要在摇臂钻床就能加工这类产品，工艺简单设备使用费用低；对操作人员的技术水平要求不高，可以节省人工成本。

第二，该夹具的材料普通，设计制作成本低，整个产品加工过程、定位和夹紧都容易，能保证产品的质量，提高生产效率。

第三，教师在指导学生方面，能与时俱进，促使教师不断学习，充实新知识。

第四，通过共同完成该项目，也培养了学生的团队合作精神。

本文为浙江省“企业出题，学校选题，教师析题，学生破题”创新比赛成果。

（作者单位：衢州市技师学院）