一种断续深孔的专用夹具设计与分析
陈雷1,2，黄晓斌1,2
(1.中北大学机械工程学院 ，山西  太原 030051)
(2.山西省深孔加工工程技术研究中心，山西  太原 030051)
摘要：为满足断续深孔加工直线度要求，设计了一款专用夹具，分别对其定位、夹紧、分度和导向元件进行设计和制造，并进行了误差分析。对设计的专用夹具进行了加工实验，结果表明，使用该夹具加工的断续深孔直线度较高，符合设计要求。
关键词：专用夹具；断续深孔；误差分析
中图分类号：TG523; TH161 文献标识码：A 文章编号：2095-509X(2019)05-0057-03

随着经济的发展、科技的进步，机械加工设备的精度水平不断提升，实际应用中很多零件在加工时遇到的困难也越来越少，然而断续深孔加工在隔断处孔的直线度仍难以保证。本文设计了一种专用夹具来解决上述问题，以求在生产过程中能有效地降低工人的劳动强度、提高劳动生产率，并获得较高的加工精度。

1 断续深孔与常规深孔的区别
在机械制造业中，一般将孔深超过孔径5倍的圆柱孔（内圆柱面）称为深孔，如图1所示。深孔看似只是浅孔的延长，但实际上二者差别很大。深孔切削区域空间窄小且处在半封闭的环境，导致切削产生的热量和切屑难以排出，因此刀具要具备连续自动排屑、冷却润滑和自导向的能力，否则会造成加工走偏、孔表面质量差等后果。深孔加工通常使用的刀具包括枪钻、BTA钻、喷吸钻等。

图1 常规深孔与断续深孔
断续深孔是一种特殊的深孔，整个孔非连续，孔中间存在数个隔断，导致整个切削系统难以密封，钻头容易偏心。要保证断续深孔的直线度和孔加工表面质量，需对加工工艺做出一些改进。

2 断续深孔加工考虑的问题
断续深孔的加工方案一般有以下两种：1）用相同的材料进行填充，把隔断处堵上，完成加工后再将填充物去除。2）使用专用夹具装夹工件辅助加工。第一种方案看似简单，然而对隔断处的填充往往要花费很多时间，同时也需要大量的材料，这种方案通常适用于小批量生产。第二种方案适用于大批量生产，一方面专用夹具安装方便、省时省力，一次投入可长期使用；另一方面由于实际钻孔的长度变短，加工效率会更高。
本文以图2零件为例，设计专用夹具。该零件为轴套类零件，外壁带端耳，在端耳处加工深孔，几何精度及表面质量要求不高。针对〖HJ〗该类孔径不太大的深孔一般采用枪钻加工，枪钻具有自导向功能，在金属实体内部能够自动导向进行切削。但此工件孔多处间断，枪钻在隔断处无法自导向，且钻头进入实体时与其表面不垂直，这就使钻头进入实体的瞬间产生剧烈振动，造成孔加工精度大大降低。

图2 回转体零件

3 断续深孔专用夹具结构设计
3.1 定位元件设计
为了使工件在放置到夹具中时处于相同的位置，需遵守六点定位原理，约束工件毛坯所有的空间自由度，使工件毛坯在夹具中的位置完全确定。1）以平面支撑板作为主要定位基准面，限制沿X，Y轴的转动自由度和Z轴的移动自由度；2）以短心轴作为次要定位基准，限制X，Y轴的移动自由度；3）以定位销作为防转位定位基准，限制余下的自由度即Z轴转动自由度。至此，对空间上所有自由度进行了约束。

基金项目：中北大学自然科学研究基金资助项目(XJJ2016002)
作者简介：陈雷（1992—），男，硕士研究生，主要研究方向为机械工程，1491925891@qq.com.