自动钻孔工装设计

自动钻孔工装设计

邓承业

江苏金科森电子科技有限公司

摘要：在进行工业零件生产过程中，常会因为工艺特征等问题造成一定的质量缺陷与安全隐患。为了解决零件钻头因为偏差导致的加工质量和安全隐患等问题，同时也需要提高其生产效率。本文设计了一种自动夹紧的工装技术，通过有效的自动夹紧机构、下料机构，解决了钻头偏斜等方面的问题，同时提高了工业生产过程中的效率，希望能够为零件自动钻孔技术的提升提供技术参考。

关键词：轴类零件；钻孔；工装设计

目前在进行零件加工时，特别需要径向进行钻孔时，通常使用三种夹紧定位的方法，分别是V型夹紧模式、压板夹紧模式和虎钳夹紧模式。在加工过程中，很容易造成钻头的错位而导致的加工质量差，而且劳动效率较低，存在着一定的安全隐患。为了解决这一问题，本文通过夹具的改进，完成了自动钻孔工装设计的基本要求，希望能够为钻孔工装设计提供技术参考。

1零件分析

本文使用的加工零件为圆柱形，使用合金钢作为主要材料。在进行螺纹加工时，首先进行钻孔工序。由于孔的定位需要在圆孔上面，因此需要选用专门的夹具进行工艺设计。

2夹具设计原理

2.1结构设计

在进行钻孔设计的过程中，需要依据钻孔的基本工艺展开夹具设计，通过工艺优化，需要使用钻孔的夹具，包括上料、夹紧和下料的机构。

2.2工作原理

工装夹紧设计的工作原理如下：一是上料的动作。需要在圆柱状的物体料盒内装有感应器，当感应器感应到料盒的位置，圆柱物可以反映到PLC系统中，PLC系统通过控制阀将气缸向上进行运转。当运转到上部时，顶面加工有圆弧结构，而圆弧结构可以依据斜率递减。通过带动圆弧结构，缓慢向上提升。实现圆柱状物料的自动滚落，从而达到斜率的有效控制。通过自动滚动到料槽当中，将料槽的加工平面，设置到有挡板的位置，同时使其自动进行掉落。当圆柱物滚动到料槽中，使其感应器感应到其相应的位置，由其传送到PLC系统。PLC系统使得活塞杆向外拉伸，同时确定其位置后继续反馈到PLC系统。将活塞的工装体与活塞杆紧紧连接，完成上料的动作。二是夹紧动作。当期完成上料动作后，PLC系统控制油缸的底部和顶部向外推动，然后带动夹板接近圆柱物完成夹紧动作，后将其进行固定，然后再进行钻孔的工艺。三是下料动作。在钻孔完成之后，PLC系统将活塞杆收回，带动夹板同时进行回收的动作。这样使用PLC控制系统可以将其在回收完成之后，有效的控制活塞杆向外伸出，从而使圆柱物达到了其设定的位置。通过PLC控制系统使其回到了初始的位置，再用PLC系统的控制，使活塞盖推动到下料的机构中。下料机构高低有所不同，圆柱物可以使其自动滚落到下料口，同时在下料口的地点被加工到底板上，最终实现原装物料自动落料。

2.3上料机构

上料机构由物料、顶料、斜板、挡板、气缸等组成，要求其表面具有一定的斜度。当圆柱物料到料盒时，由于其自重，可以由上到下进行滚落，当顶料板穿过相应的孔后，使用PLC感应系统控制气缸，带动顶料板缓慢的运动。当顶料板圆柱物慢慢上升时，不断的向上进行提升，通过斜率递减曲线到预定位置后，自动滚落到上料斜坡处，上料斜坡会将其自动调整到料槽的位置，逐渐运行其挡板，然后使用PLC控制系统将活塞杆伸出送入到夹具内，还有夹紧机构的配合使用。

2.4夹紧机构的设计

包括夹块、夹具和气缸。上料机构将圆柱物提供到夹具内。PLC控制系统将其活塞杆推到固定的位置后，进行上料机构的圆柱物与气缸之间的有效连接。同时，PLC控制系统将有油缸1和油缸4的运动有效的伸出，从而保证U/1和U/4运动的准确进行，同时夹紧圆柱物料。

2.4下料机构

下料机构有气缸、斜坡和落料口组成。在完成钻孔工艺后，PLC系统可以将夹紧的气缸货架杆自动回到原位。当夹紧的气缸完成该动作之后，PLC系统控制上料系统的活塞杆继续做出伸出的动作，然后到达设定位置后逐渐进行回退。PLC系统使用下料器向前伸出，从而将圆柱物有效的推动到斜坡处，将其自重和斜坡的斜面进行自动过落到下料口的位置。下料口有方向，孔加工在地板的位置逐渐的形成自动落料的操作方向。口下端设有物料框，可以接料，保证物料供应的工装设计整体性完成。

3定位误差等参数的分析

3.1定位误差分析

使用定位元件对气缸的实际位置进行准确的镜像定位，限制圆柱物料的6个自由度。然后通过定位将圆柱体物料的端面和底面进行基准面的核准。避免存在其基准不重合的问题，就可以实现定位误差为零的作用。

3.2夹紧力、切削力的计算

通过夹紧力的计算，可以有效的对油缸的推力进行准确的评估。本设计是用两个油缸的推力，通过以下公式计算夹紧力：

2F_推=2×3.14R2P=3040N （1）

式中R代表活塞半径，P代表工作压力。

切削力的计算公式为

F=667df0.7Kp=2198.1N （2）

式中D代表着钻孔的直径，f为进缸量，KP为修正系数。当进行验算过程当中，夹紧力大于切削力的时候，既可以满足工业生产的要求。

4结束语

通过本文的论述，在钻孔零件设计的过程中，因其在生产过程中可能受到斜率不稳定的影响，会导致生产效率的下降以及安全风险的发生。因此，在实际工装设计中必须要重点把握上料、夹紧和下料机构的准确性设计，通过良好的参数把握，可以使其定位精度得到良好的提升。在定位误差的分析中，可以使其与定位的基准获得良好的契合，这样就可以保证定位误差为零。同时，在工装设计的实施过程计算中，也可以实现夹紧力大于切削力，有效的保证了零件工艺的安全生产，为实现钻孔自动化的工装设计，提供良好的应用尝试。

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