CN111922390A - 一种台阶轴钻孔夹具及台阶轴钻孔方法 - Google Patents

Abstract

一种台阶轴钻孔夹具，包括底座，底座上固定连接有V型支撑座，台阶轴放置于V型支撑座上，底座的边缘垂直固定连接背板，背板上边缘铰接有钻模板，钻模板沿背板的铰接边转动至与底座平行时被限位；底座上还固定连接有轴向定位机构，轴向定位机构具有轴向限位面，底座上还包括夹紧机构，所述夹紧机构提供沿台阶轴轴向并相对所述轴向限位面的水平夹紧作用力；底座上还固定连接有圆周定位机构，圆周定位机构包括固定连接在底座上的限位块以及可与在台阶轴外圆拆卸连接的圆周定位套，所述圆周定位套上具有两个呈180°夹角的圆周限位面；所述钻模板还包括钻套，钻套有钻套孔，钻套孔至背板的距离与V型支撑座的V形中心平面到背板的距离相等。

Description

一种台阶轴钻孔夹具及台阶轴钻孔方法

技术领域

本发明涉及机械加工夹具领域，特别设计一种台阶轴钻孔夹具及台阶轴钻孔方法。

背景技术

台阶轴是车辆配件中常见的机械零配件，在分动箱中应用广泛。台阶轴的外圆具有不同外径的，并且在其外圆需要钻取一定数量的排润滑油孔，这些排润滑油孔沿台阶轴的轴向分布，并且在整个台阶轴的外圆呈对向180°分布有两排排润滑油孔，通过这些排润滑油孔对安装在轴上旋转的齿轮提供润滑油。目前加工上述的排润滑油孔采用摇臂钻床，其夹具是笼式的，零件装夹在夹具中间，钻套设计在夹具的两个面上，沿轴向钻完一边孔后，整个夹具翻转180°，加工另一边孔。通过上述夹具装夹台阶轴钻孔存在一定的缺陷：其一是只适合重量相对轻的零件 ，当零件较重时，夹具也要做得很大，零件加上夹具重量更重，翻边时劳动强度较大。其二是每个夹具只适用一种零件，不同的零件需要很多的夹具，增加夹具制造数量和成本，浪费大；而且切换零件需要更换不同的夹具，浪费切换时间。

通过专利检索，没有发现与本专利相同的专利文献公开，与本专利相关的对比文件有以下几个：

1、申请号为“CN201720775134.X”，名称为“台阶轴外圆车削平面和径向钻孔的夹具”的实用新型专利，公开了一种台阶轴外圆车削平面和径向钻孔的夹具，包括卡簧、夹具本体，其特征在于：卡簧内部嵌套装有夹具本体，夹具本体通过连接体连接有夹具瓣体，夹具瓣体之间形成安装槽，夹具瓣体与定位块相连接，定位块前部设置有端面型腔，定位块置于卡簧端面的外侧，夹具瓣体与定位块之间形成阶梯轴定位面，卡簧与定位块通过阶梯轴定位面定位，安装槽由上部和下部的两片夹具瓣体所围成。该对比文件涉及到了台阶轴径向钻孔定位，但并未针对适应不同型号台阶轴钻孔做通用性的结构设计。

2、申请号为“CN201920830800.4”，名称为“一种45L平衡轴专用钻孔夹具”的实用新型专利，公开了一种45L平衡轴专用钻孔夹具，包括底座、定位座和夹紧组件；定位座和夹紧组件均固定设于底座上；定位座开设有用以容纳平衡轴的某一台阶轴段的第一容纳槽，该台阶轴段与相邻台阶轴段之间的台阶面抵接于定位座；夹紧组件包括V型支座，设于V型支座上方的压紧板，以及用以调节压紧板与V型支座之间距离的调节螺杆；平衡轴的销孔位于其中一件V型支座上，该件V型支座上方的压紧板上开设有用以钻孔刀具通过的通孔，通孔与销孔同轴分布。该对比文件是针对轴端为台阶结构的45L平衡轴钻孔的夹具，对于其台阶结构分布不同的台阶轴，加工时的轴向定位将难以适应。

因此提出一种能适应各种外形尺寸型号且使得钻孔加工方便的台阶轴钻孔夹具及台阶轴钻孔方法在本技术领域内具有重大的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：提出一种台阶轴钻孔夹具，包括底座，底座上固定连接有V型支撑座，台阶轴放置于V型支撑座上，底座的边缘垂直固定连接背板，背板上边缘铰接有钻模板，钻模板沿背板的铰接边转动至与底座平行时被限位；底座上还固定连接有轴向定位机构，轴向定位机构具有轴向限位面，底座上还包括夹紧机构，所述夹紧机构提供沿台阶轴轴向并相对所述轴向限位面的水平夹紧作用力；底座上还固定连接有圆周定位机构，圆周定位机构包括固定连接在底座上的限位块以及可与在台阶轴外圆拆卸连接的圆周定位套，所述圆周定位套上具有两个呈180°夹角的圆周限位面；所述钻模板还包括钻套，钻套有钻套孔，钻套孔至背板的距离与V型支撑座的V形中心平面到背板的距离相等。

进一步地，轴向定位机构为固定连接在底座上的方条凸起，夹紧机构对垂直台阶面提供沿台阶轴轴向并相对方条凸起水平作用力，将台阶轴的垂直台阶面固定在夹紧机构与方条凸起之间。

进一步地，圆周定位套与台阶轴一端为键连接，圆周定位套上沿其直径上分布有一对伸出臂，伸出臂和限位块接触后即对台阶轴进行圆周定位。

进一步地，夹紧机构为偏心夹紧结构，所述偏心夹紧结构包括偏心轴和套接在偏心轴的手柄，通过旋转手柄带动偏心轴旋转，偏心轴与垂直台阶面接触并将垂直台阶面固定在偏心轴与方条凸起之间。

进一步地，钻模板上为台阶结构，所述台阶机构包括中央向上凸起的台阶，所述台阶与台阶轴的垂直台阶面相匹配。

进一步地，钻模板与背板铰接的铰接轴套接有压缩弹簧，压缩弹簧为钻模板提供台阶轴轴向相对垂直台阶面的水平作用力。

进一步地，钻模板上与背板铰接边还包括垂直面，当钻模板绕背板翻转时垂直面和背板靠紧，使得钻模板保持与底座平行。

进一步地，在背板和底座之间还固定连接有垫板。

还提出一种台阶轴钻孔方法，使用如上述台阶轴钻孔夹具，并包括如下步骤，

S1：将所述台阶轴钻孔夹具固定在摇臂钻的工作台面，将钻模板向上翻起打开，将台阶轴V型支撑座上；

S2：在台阶轴的一端套接上圆周定位套，旋转台阶轴使得圆周定位套上其中一个圆周限位面和限位块接触，完成台阶轴的圆周定位；

S3：操作夹紧机构将台阶轴固定在轴向限位面与夹紧机构之间，完成轴向定位；

S4：放下钻模板使得钻模板限位保持和底座平行；

S5：操作摇臂钻，通过钻套上钻套孔的定位和导向，完成台阶轴单排钻孔。

进一步地，在步骤S5之后还包括如下步骤，

S6：松脱夹紧机构，反向旋状台阶轴使得圆周定位套上另一个圆周限位面和限位块接触，随即操作夹紧机构将将台阶轴固定在轴向限位面与夹紧机构之间；

S7：操作摇臂钻，通过钻套上钻套孔的定位和导向，完成台阶轴第二排钻孔。

本发明具有以下优点：

1、通过底座上的V型支撑座，使得台阶轴在放置于其上后轴线和V型支撑座的中心处在同一平面上；钻模板在沿背板翻转盖合后被限位成与底座平行，钻模板上的钻套开设的钻套孔则刚好通过V型支撑座的V形中心平面，使得在钻套孔引导下，钻取的润滑孔确保通过台阶轴的轴线。针对不同型号不同孔距的台阶轴钻孔加工，只需更换不同的钻套即可完成钻孔的引导。

2、本夹具利用了台阶轴中央的外圆台阶面结合底座上的轴向定位机构来对台阶轴进行轴向定位，通过夹紧机构对台阶轴轴向定位后进行夹持稳固，保证其加工时不会发生移动，确保了加工时的精度。

3、在台阶轴轴端套接圆周定位套，利用圆周定位套上呈180°的圆周限位面和底座上的限位块接触，来完成钻孔时的圆周定位，使得加工时仅需要旋转台阶轴即可完成对向两排的排油孔钻取，加工省时省力效率高。

附图说明

图1台阶轴夹具的立体结构示意图；

图2台阶轴夹具的钻模板打开状态结构示意图；

图3是台阶轴夹具的侧视图。

具体实施方式

为了本领域普通技术人员能充分实施本发明内容，下面结合附图以及具体实施例来进一步阐述本发明内容。

如图1至图3所示，一种台阶轴钻孔夹具，包括底座1，底座1上固定连接有V型支撑座20，台阶轴22放置于V型支撑座20上，底座1的边缘垂直固定连接背板12，背板12上边缘铰接有钻模板2，钻模板2沿背板12的铰接边转动至与底座1平行时被限位；底座1上还固定连接有轴向定位机构，轴向定位机构具有轴向限位面，底座1上还包括夹紧机构，所述夹紧机构提供沿台阶轴22轴向并相对所述轴向限位面的水平夹紧作用力；底座1上还固定连接有圆周定位机构，圆周定位机构包括固定连接在底座1上的限位块21以及可与在台阶轴外圆拆卸连接的圆周定位套14，所述圆周定位套14上具有两个呈180°夹角的圆周限位面；所述钻模板2还包括钻套3，钻套3有钻套孔31，钻套孔31至背板12的距离与V型支撑座20的V形中心平面到背板12的距离相等。

在本实施例中，V型支撑座20具有两个，分别固定安装在底座1的两端，钻模板2通过开口销11与背板12铰接，在钻模板2以开口销11为轴翻转盖合至与底座1平行位置时，钻模板2与背板12相邻的边接触限位，使钻模板2保持与底座1所在平面平行。这样使得设置在钻模板2上的钻套3也和底座1所在平面平行。由于钻套孔31开设方向是以钻套3垂向开设的，并且钻套孔31至背板12的距离与V型支撑座20的V形中心平面到背板12的距离相等，因此在钻模板2保持与底座1所在平面平行并被限位后，钻套孔31的延伸方向能刚好沿台阶轴22的径向。

钻模板2上开设数个具有缺口的方孔26，钻套3也相应的为具有缺口的方块，缺口的设置使得钻套3在安装在钻模板2上的方向带有防错设计。不同的钻套3通过螺栓能方面地拆装于方孔26中。钻套3根据代加工的台阶轴具体型号开设了数个与型号对应的引导孔，每个引导孔的上方标注了对应的型号标识，加工时根据标识的型号选择相应的引导孔进行钻孔即可。方孔26和钻套3的缺口防错设计避免了引导孔因钻套3安装方向相反而出现引导错误，在本实施例中，如图2所示，钻套3在钻模板2上共设置了四个，在台阶24两侧分别设置两个，在台阶24两侧的钻套3缺口方向是呈对向设置的，这样当然台阶24两侧的钻套3在安装时不会发生替换安装的错误，进一步保证了钻套3的安装位置正确。倘若单个钻套3上开设的引导孔仍然无法满足所需众多型号的引导孔孔位，可相应地设置多个钻套3，当需要钻取不同规格的孔时，更换相应地钻套3即可。

底座1固定设置的轴向定位机构利用了台阶轴22本身中央部分的外圆台阶的垂直台阶面221和轴向定位机构的轴向限位面接触来完成台阶轴22的轴向定位。而夹紧机构则在轴向定位完成后，将外圆台阶的垂直台阶面221固定在夹紧机构和轴向限位面之间，使得台阶轴22在加工时轴向不会产生晃动。

台阶轴22的圆周方向定位是通过套接在台阶轴22一端的圆周定位套14并配合底座1上的限位块21来完成的。圆周定位套14上具有两个呈180°夹角的圆周限位面，当其中一个圆周限位面和限位块21接触后对台阶轴22进行钻孔加工，通过旋转台阶轴，令另一个圆周限位面和限位块21接触，这样钻取的两排排油孔则呈180°对向分布在台阶轴22的外圆上。

一种轴向定位机构的典型实施方式为固定连接在底座1上的方条凸起23，夹紧机构对垂直台阶面221提供沿台阶轴22轴向并相对方条凸起23水平作用力，将台阶轴22的垂直台阶面221固定在夹紧机构与方条凸起23之间。在本实施例中，方条凸起23与台阶轴22轴线垂直方向固定设置在底座1上，方条凸起23的一个侧面即为轴向定位面，当台阶轴的垂直台阶面221和方条凸起23侧面接触后，利用夹紧机构将垂直台阶面221固定在方条凸起23侧面处，即完成了轴向的定位，并稳固夹持住台阶轴22，避免在加工时轴向晃动。轴向定位机构并不局限于方条凸起23这种结构以及上述的设置方向，只要具有一个和垂直台阶面221平行的轴向限位面即可。

在本实施例中，待加工的台阶轴22的一端是外有花键的，圆周定位套14与台阶轴22相应的配合为键连接。而一般地，圆周定位套14可采用其他的拆卸结构套接在台阶轴22的一端，将圆周定位套14设计为环状，利用顶紧螺栓来实现可拆卸连接也可。圆周定位套14上沿其直径上分布有一对伸出臂141，伸出臂141和限位块21接触后即对台阶轴22进行圆周定位。限位块21为方条状，圆周限位面即为伸出臂141的一个侧面。

夹紧机构可为偏心夹紧结构，所述偏心夹紧结构包括偏心轴18和套接在偏心轴18的手柄15，在偏心轴18的一侧还包括一个平垫16，通过旋转手柄15带动偏心轴18旋转，偏心轴18与垂直台阶面221接触并将垂直台阶面221固定在偏心轴18与方条凸起23之间。这种偏心夹紧操作便利，夹紧力大，能快速方便地对台阶轴22进行轴向夹持。现有技术中常见的丝杠螺母结合滑块的夹紧机构，也可运用在本实施例中对台阶轴22进行轴向夹持。

钻模板2上为台阶结构，所述台阶机构包括中央向上凸起的台阶24，所述台阶24与台阶轴22的垂直台阶面221相匹配。在钻模板2翻转至与底座1平行时，台阶轴22的中部外圆台阶能嵌入到台阶24的内部空间中，使得钻模板2上、台阶24两边的区域能距离台阶轴22外圆更近，从而使得钻套孔31的引导效果更好。

钻模板2与背板12铰接的铰接轴套接有压缩弹簧10，压缩弹簧10为钻模板2提供台阶轴22轴向相对垂直台阶面221的水平作用力。由于钻模板2的台阶24和台阶轴22的垂直台阶面221的匹配的，当钻模板2翻转盖合后，台阶轴22的垂直台阶面221和台阶24侧面接触，此时压缩弹簧10提供水平作用力使得垂直台阶面221始终紧靠在台阶24侧面上，使得台阶轴22的轴向稳固性进一步提高。

为了使得钻模板2翻转盖合后能更加稳固地保持和底座1平行的状态。钻模板2上与背板12铰接边还包括垂直面25，当钻模板2绕背板12翻转时垂直面25和背板12靠紧，使得钻模板2保持与底座1平行。

在背板12和底座1之间还固定连接有垫板19。垫板19能对底座1和背板12之间的间距进行调整。背板12的中部位置固定连接有一块呈45°角倾斜的靠板6，在钻模板2翻转开合后将其放置在靠板6，不需人力来扶持。

本实施例还涉及一种利用上述夹具对台阶轴钻孔的方法，具体包括如下步骤，

S1：将所述台阶轴钻孔夹具固定在摇臂钻的工作台面，将钻模板2向上翻起打开，将台阶轴22V型支撑座20上；在本实施例中底座1的两侧有凹槽，通过T型螺栓配合凹槽可将整个夹具固定在摇臂钻的工作台面上。

S2：在台阶轴22的一端套接上圆周定位套14，旋转台阶轴22使得圆周定位套14上其中一个圆周限位面和限位块21接触，完成台阶轴22的圆周定位；

S3：操作夹紧机构将台阶轴22固定在轴向限位面与夹紧机构之间，完成轴向定位；

S4：放下钻模板2使得钻模板2限位保持和底座1平行；

S5：操作摇臂钻，通过钻套3上钻套孔31的定位和导向，完成台阶轴22单排钻孔。

在步骤S5之后还包括如下步骤，

S6：松脱夹紧机构，反向旋状台阶轴22使得圆周定位套14上另一个圆周限位面和限位块21接触，随即操作夹紧机构将将台阶轴22固定在轴向限位面与夹紧机构之间；

S7：操作摇臂钻，通过钻套3上钻套孔31的定位和导向，完成台阶轴22第二排钻孔。

通过上述方法，台阶轴22在加工时轴向不会晃动，保证了钻孔精度；在首排孔加工完成后，旋转台阶轴22，利用圆周定位套14的圆周定位即可加工对向分布的孔，整个加工过程省时省力。

显然，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种台阶轴钻孔夹具，包括底座（1），底座（1）上固定连接有V型支撑座（20），台阶轴（22）放置于V型支撑座（20）上，其特征在于：底座（1）的边缘垂直固定连接背板（12），背板（12）上边缘铰接有钻模板（2），钻模板（2）沿背板（12）的铰接边转动至与底座（1）平行时被限位；底座（1）上还固定连接有轴向定位机构，轴向定位机构具有轴向限位面，底座（1）上还包括夹紧机构，所述夹紧机构提供沿台阶轴（22）轴向并相对所述轴向限位面的水平夹紧作用力；底座（1）上还固定连接有圆周定位机构，圆周定位机构包括固定连接在底座（1）上的限位块（21）以及可与在台阶轴外圆拆卸连接的圆周定位套（14），所述圆周定位套（14）上具有两个呈180°夹角的圆周限位面；所述钻模板（2）还包括钻套（3），钻套（3）有钻套孔（31），钻套孔（31）至背板（12）的距离与V型支撑座（20）的V形中心平面到背板（12）的距离相等。

2.如权利要求1所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：轴向定位机构为固定连接在底座（1）上的方条凸起（23），夹紧机构对垂直台阶面（221）提供沿台阶轴（22）轴向并相对方条凸起（23）水平作用力，将台阶轴（22）的垂直台阶面（221）固定在夹紧机构与方条凸起（23）之间。

3.如权利要求2所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：圆周定位套（14）与台阶轴（22）一端为键连接，圆周定位套（14）上沿其直径上分布有一对伸出臂（141），伸出臂（141）和限位块（21）接触后即对台阶轴（22）进行圆周定位。

4.如权利要求3所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：夹紧机构为偏心夹紧结构，所述偏心夹紧结构包括偏心轴（18）和套接在偏心轴（18）的手柄（15），通过旋转手柄（15）带动偏心轴（18）旋转，偏心轴（18）与垂直台阶面（221）接触并将垂直台阶面（221）固定在偏心轴（18）与方条凸起（23）之间。

5.如权利要求1-4任意一项所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：钻模板（2）上为台阶结构，所述台阶机构包括中央向上凸起的台阶（24），所述台阶（24）与台阶轴（22）的垂直台阶面（221）相匹配。

6.如权利要求5所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：钻模板（2）与背板（12）铰接的铰接轴套接有压缩弹簧（10），压缩弹簧（10）为钻模板（2）提供台阶轴（22）轴向相对垂直台阶面（221）的水平作用力。

7.如权利要求6所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：钻模板（2）上与背板（12）铰接边还包括垂直面（25），当钻模板（2）绕背板（12）翻转时垂直面（25）和背板（12）靠紧，使得钻模板（2）保持与底座（1）平行。

8.如权利要求7所述的台阶轴钻孔夹具，其特征在于：在背板（12）和底座（1）之间还固定连接有垫板（19）。

9.一种台阶轴钻孔方法，其特征在于：使用如权利要求5所述的台阶轴钻孔夹具，并包括如下步骤，

S1：将所述台阶轴钻孔夹具固定在摇臂钻的工作台面，将钻模板（2）向上翻起打开，将台阶轴（22）V型支撑座（20）上；

S2：在台阶轴（22）的一端套接上圆周定位套（14），旋转台阶轴（22）使得圆周定位套（14）上其中一个圆周限位面和限位块（21）接触，完成台阶轴（22）的圆周定位；

S3：操作夹紧机构将台阶轴（22）固定在轴向限位面与夹紧机构之间，完成轴向定位；

S4：放下钻模板（2）使得钻模板（2）限位保持和底座（1）平行；

S5：操作摇臂钻，通过钻套（3）上钻套孔（31）的定位和导向，完成台阶轴（22）单排钻孔。

10.如权利要求9所述的台阶轴钻孔方法，其特征在于：在步骤S5之后还包括如下步骤，

S6：松脱夹紧机构，反向旋状台阶轴（22）使得圆周定位套（14）上另一个圆周限位面和限位块（21）接触，随即操作夹紧机构将将台阶轴（22）固定在轴向限位面与夹紧机构之间；

S7：操作摇臂钻，通过钻套（3）上钻套孔（31）的定位和导向，完成台阶轴（22）第二排钻孔。

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