　　　针对套类零件径向孔的加工，设计出立式钻床专用钻夹具。零件为圆周径向均布等直径孔的套类零件，批量生产，主要问题是保证孔之间的位置精度很困难，用划线找正的方法费时费事，且还不易保证孔之间的位置精度，本钻夹具设计旨在能较易保证孔之间的位置精度，提高生产效率。本钻夹具设计重点为：选择夹具类型，正确选择和设计钻套及钻模板的结构形式。圆周径向均布等直径孔的套类零件在机械加工生产中应用广泛，设计成熟合理，而此转位钻模正是为加工该零件而设计的专用夹具，有很好的发展前景。应用此转模至少提高工效4倍左右,定能极大地提高劳动生产率、降低操作工人的劳动强度,减小钻头的损耗,.更能延长刀具的使用寿命。

关键词：均布径向孔；钻夹具；钻套；钻模板；分度装置

第一章绪论1

1.1 选题背景及目的意义1

1.2 发展前景1

1.3 主要研究方向及内容2

第二章钻床夹具设计原理与说明3

2.1 机床夹具设计的基本要求和步骤3

2.2 机床夹具的分类和组成4

2.3 工件在夹具中的定位原理、常见定位方式及定位元件5

2.3.1工件定位原理5

2.3.2 常见定位方式及定位元件5

2.4 工件在夹具中的夹紧原理6

2.5 钻夹具设计要点6

2.5.1 钻模类型的选择6

2.5.2 钻套类型的选择和设计7

2.5.3 钻模板的类型和设计10

第三章钻夹具设计12

3.1 研究零件图，进行结构技术分析12

3.2 钻模类型确定13

3.3 夹具草图构思14

3.4 工件定位方案确定14

3.5 工件定位误差分析16

第四章分度装置设计17

4.1 回转分度装置的组成17

4.2 分度对定机构及操纵机构的设计17

4.2.1 分度方案对比17

4.2.2 对定机构设计17

4.2.3 分度操纵机构设计17

4.3分度盘锁紧机构的设计19

第五章工件夹紧装置的设计21

5.1 工件夹紧方案21

5.2 夹紧力确定21

5.3 工件夹紧装置结构设计23

第六章钻套及钻模板的设计24

6.1 钻套的设计24

6.2 钻模板的类型和设计25

第七章钻夹具总体方案26

7.1 夹具体的技术要求26

7.2 主要零件的材料选择及热处理26

7.3 机床夹具的总装配27

7.4 夹具使用说明28

结束语29

致谢30

参考文献31

附录32

第一章绪论

1.1 选题背景及目的意义

　　　日常生产制造中，通过机加工生产的法兰、凸轮等零件，常常需要对零件在某个圆周上钻多个孔，对于立式钻床的普通夹具，一次装夹后只能加工一个孔。从而导致对某个圆周上加工多个孔的零件时生产效率低、操作不便。而再次装夹又降低了位置精度，为了提高生产效率保证零件加工精度，需要使用专用的夹具带有分度盘的钻模。

　　　带分度盘夹具是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。对工件一次装夹可实现多工位加工，对于法兰可实现一次装夹后可沿着某个圆周对法兰钻多个孔。伴随着工业化大规模生产的进一步深化，带分度盘的夹具已经得到广泛的应用，以提高工件加工的效率且保证工件的加工精度。

　　　本次夹具设计的意义在于有效提高加工径向均布多个孔的套类零件的生产效率以及产品质量，进而提高中小型生产商家在市场中的竞争力。1.3 主要研究方向及内容

　　　该课题主要研究方向是对钻模的深刻理解，也就是设计钻模主要应解决的问题主要有以下三个方面。首先，是钻模类型的选择，钻模类型很多，在设计钻模时，首先要根据工件的形状、尺寸、重量和加工要求，并考虑生产批量、工厂工艺装备的技术状况等具体条件，选择钻模类型和结构。其次，是钻套类型的选择和设计，钻套和钻模板是钻夹具上的特殊元件。钻套装配在钻模板或夹具体上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。在次主要考虑两个方面的问题：钻套类型的选择和钻套内孔的基本尺寸及公差配合的选择。最后，是钻模板的类型和设计。在此同样需要研究两个方面的问题：钻模板类型的选择，以及钻模板的设计要点。即再设计钻模板结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。具体牵涉问题将在下文一一解答。

　　　本设计的主要研究内容有：熟悉钻床夹具的分类组成、结构特点、定位夹紧、对刀方案；分析零件图并查阅相关资料，明确零件的结构特点及技术要求；拟定设计思路，提出钻床夹具设计的原理，并计算；修改设计方案，使设计满足尺寸、公差和技术要求；绘制钻夹具装配图及零件工作图；

　　　就上面设计所需考虑的问题始终以机械行业标准为基准和原则来指导完成此毕业设计。

QQ截图20130712212255.gif

立式钻床钻模设计.jpg

内容简介：: 西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题目立式钻床钻模设计学生姓名刘畅学号08102080232专业名称机械设计制造指导教师赵竹青检查时间2012-4-5班级08级机械2班毕业设计（论文）进展情况1. 对圆周径向均布20个孔的套类零件的结构特点及技术要求进行了分析，绘制了零件的工程图。根据零件的同轴度要求及壁厚并且要防止钻头引偏或打滑，形成了解决该类零件装夹问题的雏形。2. 确定了最适合该零件的钻模结构形式及夹紧装置的选择。根据工件结构特点和加工工艺再结合夹紧力、生产规模和生产率的要求及其他具体情况确定夹紧装置。3. 结合设计手册选取夹具的组成零件，根据力学公式，结合加工方案及零件设计要求计算钻削力，再推导出所需夹紧力。4. 绘制夹具体结构草图并开始着手编写夹具设计论文。指导教师意见签字：年月日教研室意见签字：年月日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名刘畅学号08102080232专业机械设计制造及其自动化班级08级2班毕业设计（论文）题目立式钻床钻模设计设计（论文）起止时间年月日至年月日指导教师评语：（应从选题、收集资料与运用、论点、论述依据、结论、论证方法、写作规范以及日常表现等方面对论文进行评述。）建议成绩：指导教师签名：年月日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名刘畅学号08102080232专业机械设计制造及其自动化班级08级2班毕业设计（论文）题目立式钻床钻模设计设计（论文）起止时间年月日至年月日评阅教师评语：（应从选题、写作规范、问题论证或说明效果等方面对论文进行评述）建议成绩：评阅教师签名：年月日西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题目立式钻床钻模设计专业班级 08级机械（二）班学号 08102080232 学生姓名刘畅指导教师赵竹青设计所在单位西安文理学院 2012年月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题目立式钻床钻模设计学生姓名刘畅学号08102080232专业班级机械设计制造及其自动化0802指导教师赵竹青职称副教授教研室机械毕业设计（论文）任务与要求任务：零件为圆周径向均布20个孔的套类零件，批量生产，为提高劳动生产率，设计出在立式钻床上加工该零件孔系的可分度钻模。完成:1. 对需要加工孔的套类零件结构特点及技术要求进行分析；2.搜集并分析各种适合该套类零件孔加工的夹具的特点及原理；3.选择最适合加工该套类零件孔的夹具设计原理并设计计算；4.完成正确、完整的夹具装配图、零件工作图；5.撰写设计论文；6.对该夹具的设计撰写2500字的相关外文资料翻译。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容2012.1.102012.1.162012.1.172012.2.172012.2.182012.2.292012.3.12012.3.72012.3.82012.3.152012.3.162012.4.172012.4.182012.5.12012.5.22012.5.82012.5.92012.5.11接受设计任务，明确设计内容要求；查阅文献，收集信息，对资料进行初步分析整理；了解设计内容，撰写开题报告；分析分度盘在实际中的主要作用及应用；分析研究分度盘定位方法及分度特点；比较各定位方法及分度特点，确定设计方案并完成分析计算；绘制完整的图纸并撰写毕业论文，提交审阅，修订稿；打印论文，提交终稿；整理资料，准备答辩。开始日期 2012-1-10 完成日期 2012-5-11 教研室主任（签字）系主任（签字）西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题目立式钻床钻模设计学生姓名刘畅学号08102080232专业名称机械设计制造及其自动化指导教师赵竹青开题时间班级08机械（一）班一、选题目的和意义日常生产制造中，通过机加工生产的法兰、凸轮等零件，常常需要对零件在某个圆周上钻多个孔，对于立式钻床的普通夹具，一次装夹后由只能加工一个孔。从而导致对某个圆周上加工多个孔的零件时生产效率低、操作不便。而再次装夹又降低了对准的精度，为了提高生产效率保证零件加工精度，需要使用专用的夹具即分度盘。分度盘是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。对工件一次装夹可实现多工位加工，对于法兰可实现一次装夹后可沿着某个圆周对法兰钻多个孔。伴随着工业大规模生产的进一步深化，分度盘已经得到广泛的应用，以提高工件加工的效率保证工件的加工精度。因此对分度盘的研究也显得相当重要。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势现代企业在生产过程中分度盘已经得到广泛的应用。分度方法和功能可分为3种：万能分度盘、半万能分度盘和等分分度盘。1. 国内的研究状况60 年代以来，随着跨国公司推动的产业全球化发展使得国际分工和国际贸易格局发生了改变，加工贸易成为全球化产业发展的本质要求。我国的分度盘加工也得到了发展日趋成熟，通过对世界分度工作台的分析提出了四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”的发展宗旨。2. 国外的研究状况目前国外的产业结构比较合理、产业集中技术密集型产品，生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗小、产出率高、环境污染轻、对自然资源破坏力小；企业总体规模大、技术创新能力强、管理水平先进等。 3. 发展趋势在全球化背景下，对于发展中国家而言，产业升级成为在全球化产业链条中由劳动密集环节向资本和技术密集环节逐步提升的过程。由跨国公司推动的加工贸易的发展，为发展中国家切入全球高新技术产业链条，实现产业升级提供了便捷路径。其中分度盘的运用得到了广泛推广，各种新型工作台不断被引进，同时我国也自主研制和开发了一批适用、高效性的分度盘。本次设计的意义是设计出一套结构简单、实用性强、精度较高的分度盘，并能满足生产和加工的需要。分度盘作为机机床的一个重要的组成部分，研究其设计、制造过程是非常有实际的工程应用价值。三、主要研究内容1.确立课题的研究目标。分析需要孔加工的套类零件及分度盘在日常生活中的主要作用及在企业生产中的主要应用。2.常见的分度盘的分析。分度盘按不同的特点分类都有哪些，各自都有什么样的优点和缺点。3.分度盘的设计。根据每种分度盘的特点，选择其中一种，完成适用于立式钻床加工圆周径向均布20个孔的套类零件的分度盘设计。4.影响分度盘分度及定位因素的分析。造成问题的因素进行分析与解决。5.绘制完整的图纸并撰写毕业论文。指导教师意见及建议：签字：年月日教研室审核意见：签字：年月日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。班级 08机械2班姓名刘畅学号 08102080232 立式钻床钻模设计指导老师赵竹青 1 选题背景及目的意义日常生产制造中通过机加工生产的法兰凸轮等零件常常需要对零件在某个圆周上钻多个孔对于立式钻床的普通夹具一次装夹后由只能加工一个孔从而导致对某个圆周上加工多个孔的零件时生产效率低操作不便而再次装夹又降低了位置的精度为了提高生产效率保证零件加工精度需要使用专用的夹具即带分度盘的夹具本次夹具设计的意义在于有效提高套类零件的生产效率以及产品质量进提高中小型生产商家在市场中的竞争力 2 机床夹具设计的一般特点在夹具设计工作中一般具有下列特点 1 夹具的设计周期较短一般不进行强度和刚度计算 2 专用夹具的设计对产品零件有较强的针对性 3 确保产品加工质量提高劳动生产率是夹具设计工作的首要任务 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结构具有决定性的影响 3 工件定位方案确定本工序为钻20 M4的孔定位方案采用六点定位原理工件以内孔轴线和一端面为定位基准夹具上分别以定位心轴和分度盘的端面来定位根据零件大小及工件受力确定定位元件的尺寸 4 回转分度装置的组成回转分度装置的组成包括固定部分转动部分分度对定机构抬起与锁紧机构固定部分是分度装置的基体与机床工作台或机床主轴相连材料一般为灰口铸铁转动部分是分度装置的运动件包括回转盘衬套和转轴等分度对定机构包括分度盘和对定销主要作用就是对转盘进行定位分度盘抬起与锁紧机构作用是使分度转动灵活减少摩擦锁紧机构的作用就是防止切削时产生振动 5 分度盘锁紧机构的设计分度装置中的分度副仅能起到转位分度和定位的作用为了保证在工作过程中受到较大的力或力矩作用时仍能保持正确的分度位置在本钻夹具设计中须设计分度盘锁紧机构在本夹具设计中采用通过主轴将分度盘压紧的锁紧方案分度定位后旋转螺母即将分度盘压紧 6 工件夹紧方案零件在心轴和分度盘端面上定位后必须有夹紧装置保证其在轴向上不会因加工过程中受力而移动且不会绕轴旋转现采取这种结构简单夹紧可靠在手动夹紧中应用极广的螺旋压板组合夹紧机构 7 夹具使用说明本夹具采用心轴定位工件在夹具上定位后将开口压板插入工件端面与螺母之间即可将工件夹紧分度盘上开有等分槽当加工完一个孔需要加工下一个孔时抬起手柄转动操纵盘到下一个等分槽松开手柄即可进行该孔的加工余孔依次进行 8 致谢大学本科的学习生活即将结束在此我要感谢所有曾经教导过我的老师他们在我成长过程中给予了我很大的帮助此次毕业设计之所以能够按时按要求顺利完成要特别感谢我的导师赵竹青老师同时也要感谢其他老师和同学在我需要帮助之时伸出了援助之手最后我要向所有曾经关心和帮助过我的人送上诚挚的祝福谢谢大家西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题目立式钻床钻模设计专业班级 08机械2班学号 08102080232 学生姓名刘畅指导教师赵竹青设计所在单位西安文理学院 2012年 5 月立式钻床钻模设计摘要：针对套类零件径向孔的加工，设计出立式钻床专用钻夹具。零件为圆周径向均布等直径孔的套类零件，批量生产，主要问题是保证孔之间的位置精度很困难，用划线找正的方法费时费事，且还不易保证孔之间的位置精度，本钻夹具设计旨在能较易保证孔之间的位置精度，提高生产效率。本钻夹具设计重点为：选择夹具类型，正确选择和设计钻套及钻模板的结构形式。圆周径向均布等直径孔的套类零件在机械加工生产中应用广泛，设计成熟合理，而此转位钻模正是为加工该零件而设计的专用夹具，有很好的发展前景。应用此转模至少提高工效4倍左右,定能极大地提高劳动生产率、降低操作工人的劳动强度,减小钻头的损耗,.更能延长刀具的使用寿命。关键词：均布径向孔；钻夹具；钻套；钻模板；分度装置The design of vertical drilling machine drill mold Abstract：According to the sleeve parts in radial hole processing, I designed the vertical drilling machine for drilling jig. Parts for the circumference radially uniform diameter hole sleeve parts, mass production, the main problem is that between the hole position accuracy is very difficult, scribing alignment method takes time and effort, and is not easy to guarantee the hole position accuracy between the drilling fixture design, to can easily guarantee the hole position accuracy between, improve production efficiency. The drill jig design focus on: choice the fixture type, make correct choice and design the drill sleeve and the drill template structure. Circular radial uniform etc diameter hole of set of components in production in mechanical processing applications, design mature, but the inversion reasonable for processing the drill mode is designed special fixture of parts, have very good prospects for development. Application of this transfer mode 4 times at least improve working efficiency, set about would greatly improve labor productivity, lower operating labor intensity, and reduce the loss, Drill more service life of cutter can extend.Keywords：Uniform Radial hole; Drill fixture; Drilling sheath; Drill template；目录目录第一章绪论11.1 选题背景及目的意义11.2 发展前景11.3 主要研究方向及内容2第二章钻床夹具设计原理与说明32.1 机床夹具设计的基本要求和步骤32.2 机床夹具的分类和组成42.3 工件在夹具中的定位原理、常见定位方式及定位元件52.3.1工件定位原理52.3.2 常见定位方式及定位元件52.4 工件在夹具中的夹紧原理62.5 钻夹具设计要点62.5.1 钻模类型的选择62.5.2 钻套类型的选择和设计72.5.3 钻模板的类型和设计10第三章钻夹具设计123.1 研究零件图，进行结构技术分析123.2 钻模类型确定133.3 夹具草图构思143.4 工件定位方案确定143.5 工件定位误差分析16第四章分度装置设计174.1 回转分度装置的组成174.2 分度对定机构及操纵机构的设计174.2.1 分度方案对比174.2.2 对定机构设计174.2.3 分度操纵机构设计174.3分度盘锁紧机构的设计19第五章工件夹紧装置的设计215.1 工件夹紧方案215.2 夹紧力确定215.3 工件夹紧装置结构设计23第六章钻套及钻模板的设计246.1 钻套的设计246.2 钻模板的类型和设计25第七章钻夹具总体方案267.1 夹具体的技术要求267.2 主要零件的材料选择及热处理267.3 机床夹具的总装配277.4 夹具使用说明28结束语29致谢30参考文献31附录32第 32 页西安文理学院本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1 选题背景及目的意义日常生产制造中，通过机加工生产的法兰、凸轮等零件，常常需要对零件在某个圆周上钻多个孔，对于立式钻床的普通夹具，一次装夹后只能加工一个孔。从而导致对某个圆周上加工多个孔的零件时生产效率低、操作不便。而再次装夹又降低了位置精度，为了提高生产效率保证零件加工精度，需要使用专用的夹具带有分度盘的钻模。带分度盘夹具是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和定位的机床附件。对工件一次装夹可实现多工位加工，对于法兰可实现一次装夹后可沿着某个圆周对法兰钻多个孔。伴随着工业化大规模生产的进一步深化，带分度盘的夹具已经得到广泛的应用，以提高工件加工的效率且保证工件的加工精度。本次夹具设计的意义在于有效提高加工径向均布多个孔的套类零件的生产效率以及产品质量，进而提高中小型生产商家在市场中的竞争力。1.2 发展前景在全球化背景下，对于发展中国家而言，产业升级成为在全球化产业链条中由劳动密集环节向资本和技术密集环节逐步提升的过程。由跨国公司推动的加工贸易的发展，为发展中国家切入全球高新技术产业链条，实现产业升级提供了便捷路径。其中分度盘的运用得到了广泛推广，各种新型工作台不断被引进，同时我国也自主研制和开发了一批适用、高效性的分度盘。本次设计的意义是设计出一套结构简单、实用性强、精度较高的带分度盘的钻模，适用于圆周径向均布等直径孔的套类零件，此转位钻模能极大地提高劳动生产率、降低操作工人的劳动强度,减小钻头的损耗,.更能延长刀具的使用寿命,并且能满足生产和加工的需要。本课题本意设计虽是着眼于中小型企业，但它自身的发展，断不可脱离了机床夹具发展的大方向。1.3 主要研究方向及内容该课题主要研究方向是对钻模的深刻理解，也就是设计钻模主要应解决的问题主要有以下三个方面。首先，是钻模类型的选择，钻模类型很多，在设计钻模时，首先要根据工件的形状、尺寸、重量和加工要求，并考虑生产批量、工厂工艺装备的技术状况等具体条件，选择钻模类型和结构。其次，是钻套类型的选择和设计，钻套和钻模板是钻夹具上的特殊元件。钻套装配在钻模板或夹具体上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。在次主要考虑两个方面的问题：钻套类型的选择和钻套内孔的基本尺寸及公差配合的选择。最后，是钻模板的类型和设计。在此同样需要研究两个方面的问题：钻模板类型的选择，以及钻模板的设计要点。即再设计钻模板结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。具体牵涉问题将在下文一一解答。本设计的主要研究内容有：熟悉钻床夹具的分类组成、结构特点、定位夹紧、对刀方案；分析零件图并查阅相关资料，明确零件的结构特点及技术要求；拟定设计思路，提出钻床夹具设计的原理，并计算；修改设计方案，使设计满足尺寸、公差和技术要求；绘制钻夹具装配图及零件工作图；就上面设计所需考虑的问题始终以机械行业标准为基准和原则来指导完成此毕业设计。第二章钻床夹具设计原理与说明2.1 机床夹具设计的基本要求和步骤在夹具设计工作中，一般具有下列特点：1 夹具的设计周期较短，一般不进行强度和刚度计算；2 专用夹具的设计，对产品零件有较强的针对性；3 确保产品加工质量，提高劳动生产率是夹具设计工作的首要任务；4 夹紧装置的设计对整个夹具的结构具有决定性的影响；夹具设计的原则是经济和实用，夹具设计的基本要求有以下三方面：好用；好造；好修。好用是最重要的。主要技术指标有以下几点：1、保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2、提高生产效率专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。3、工艺性好专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。能正确处理作用力的平衡问题及夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。该专用夹具的产属于中批量生产。夹具的构造应与其用途及生产规模相适应。4、使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5、经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。夹具设计工作的步骤和注意事项如下文所述。1. 明确任务要求，研究加工工件图样；2. 熟悉工艺文件准备参考资料和有关图纸；3. 了解机床情况；4. 了解本工序所用的其他工艺装备情况；5. 调查研究，了解类似零件的加工情况和存在问题；6. 确定设计方案；7. 绘制结构草图，实现夹具设计方案；8. 进行必要计算；9. 绘制零件图及总装图；10. 自行校对全部零件图和总装图；11. 编辑设计论文。2.2 机床夹具的分类和组成机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计和制造的方便，往往按某一属性进行分类。（1）按夹具的通用特性分类按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具和自动线夹具六大类。（2）按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。（3）按夹具动力源分类可分为手动夹具和机动夹具。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应具有扩力机构和自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。虽然机床夹具的种类繁多，但他们的工作原理基本上是相通的。将各类夹具中作用相同的结构元件加以概括，可得出夹具一般有以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又彼此联系。定位支撑元件（1）夹紧元件（2）连接定向元件（3）对刀元件或导向元件（4）其他装置或元件。根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其他链接元件。（5）夹具体。夹具体是夹具的基本骨架，用来配置、安装各夹具元件，使之组成一整体。上述组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。2.3 工件在夹具中的定位原理、常见定位方式及定位元件2.3.1工件定位原理六点定位原理：用六个定位支撑点与工件接触，并保证支撑点合理分布，每个定位支撑点限制工件的一个自由度，便可将工件六个自由度完全限制，工件在空间的位置也就唯一的被确定。要是工件完全定位，就必须限制工件在空间的六个自由度，即为工件的“六点定位原理”。在夹具设计的定位分析中，注意解决以下问题：完全定位和不完全定位，过定位和欠定位。限制了工件全部六个自由度，称为工件的“完全定位”，允许少于六点的定位称为“不完全定位”。工件的某一个自由度同时被一个以上的定位支撑点重复限制，则对这个自由度的限制会产生矛盾，这种情况称为“过定位”或“重复定位”。在加工中，工件的定位支撑点数少于应限制的自由度数，必然导致达不到所要的加工精度。这种工件定位点不足的情况称为“欠定位”，欠定位在实际生产中，是绝对不允许的。2.3.2 常见定位方式及定位元件工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件，以保证定位元件的定位面和工件定位基准面相结合或配合。定位元件的设计应满足下列要求：a 要有与工件相适应的精度b 要有足够大刚度，不允许受力后发生变形c 要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为5862hrcHRC各种典型表面的定位方法和定位元件1. 工件以平面定位在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式。所用的定位元件称为基本支撑，包括固定支撑、可调支撑和自位支撑。2. 工件以圆孔定位有些工件，如套筒、法兰盘、拔叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销定位心轴等。3. 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位在生产中是常见的。常用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座等。2.4 工件在夹具中的夹紧原理夹紧装置有三部分组成：动力源装置，传力机构，夹紧元件。夹紧装置的设计原则：a. 工件不移动原则；b. 工件不变形原则；c. 工件不振动原则；d. 安全可靠原则；e. 经济实用原则；夹紧机构的设计要求：可浮动，可联动，可増力，可自锁。设计夹紧机构，必须首先合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。夹紧力方向的确定应遵循以下原则：a 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面b 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小c 夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小夹紧力作用点的确定应依据以下原则：a 夹紧力的作用点应落在支撑元件或机构支撑元件形成的稳定受力区域内。b 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位c 夹紧力作用点应尽可能靠近加工面夹紧力的大小的确定可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算。为了安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比理论计算值大23倍。2.5 钻夹具设计要点2.5.1 钻模类型的选择钻模类型很多，在设计钻模时，首先要根据工件的形状、尺寸、重量和加工要求，并考虑生产批量、工厂工艺装备的技术状况等具体条件，选择钻模类型和结构。在选型时要注意以下几点：（1）工件被加工孔径大于10mm时，钻模应固定在工作台上（特别是钢件）。因此其夹具体上应有专供夹压用的凸缘或凸台。（2）当工件上加工的孔处在同一回转半径，且夹具的总重量超过100N时，应采用具有分度装置的回转钻模，如能与通用回转台配合使用则更好。（3）当在一般的中型工件某一平面上加工若干个任意分布的平行孔系时，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工。大型工件则可采用盖板式钻模在摇臂钻床上加工。如生产批量较大，则可在立式钻床或组合机床上采用多轴传动头加工。（4）对于孔的垂直度允差大于0.1mm和孔距位置允差大于0.15mm的中小型工件，宜优先采用滑柱式钻模，以缩短夹具的设计制造周期。2.5.2 钻套类型的选择和设计钻套和钻模板是钻夹具上的特殊元件。钻套装配在钻模板或夹具体上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。（1）钻套的类型根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。（a）（b）图2.1 固定钻套固定钻套图2.1所示为固定钻套的两种形式（图2.1（a）为无肩，图（b）为带肩），该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用100012000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。可换钻套当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便，如图2.2左所示。可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。图2.2 快换钻套快换钻套当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间，如图2.2右所示。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。以上三类钻套已标准化，其结构参数、材料和热处理方法等，可查阅有关手册。特殊钻套由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套，如图2.3所示。在斜面上钻孔时，应采用图2.3a示的钻套，钻套应尽量接近加工表面，并使之与加工表面的形状相吻合。如果钻套较长，可将钻套孔上部的直径加大（一般取0.1mm），以减少导向长度。在凹坑内钻孔时，常用图2.3b所示的加长钻套（H为钻套导向长度）。图2.3c、d为钻两个距离很近的孔时所设计的非标准钻套。图2.3 特殊钻套（2）钻套内孔的基本尺寸及公差配合的选择钻套内孔钻套内孔（又称导向孔）直径的基本尺寸应为所用刀具的最大极限尺寸，并采用基轴制间隙配合。钻孔或扩孔时其公差取F7或F8，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的是刀具的导柱部分，则可按基孔制的相应配合选取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。导向长度H如图2.3右上所示，钻套的导向长度H对刀具的导向作用影响很大，H较大时，刀具在钻套内不易产生偏斜，但会加快刀具与钻套的磨损；H过小时，则钻孔时导向性不好。通常取导向长度H与其孔径之比为：H/d=12.5。当加工精度要求较高或加工的孔径较小时，由于所用的钻头刚性较差，则H/d值可取大些，如钻孔直径d5mm时，应取H/d2.5；如加工两孔的距离公差为0.05mm时，可取H/d=2.53.5。排屑间隙h如图2.3右下所示，排屑间隙h是指钻套底部与工件表面之间的空间。如果h太小，则切屑排出困难，会损伤加工表面，甚至还可能折断钻头。如果h太大，则会使钻头的偏斜增大，影响被加工孔的位置精度。一般加工铸铁件时，h=(0.30.7)d；加工钢件时， h=(0.71.5)d；式中d为所用钻头的直径。对于位置精度要求很高的孔或在斜面上钻孔时，可将h值取得尽量小些，甚至可以取为零。2.5.3 钻模板的类型和设计1.钻模板的类型钻模板通常是装配在夹具体或支架上，或与夹具体上的其它元件相连接，常见的有以下几种类型：固定式钻模板这种钻模板是直接固定在夹具体上的，故钻套相对于夹具体也是固定的，钻孔精度较高。但是这种结构对某些工件而言，装拆不太方便。该钻模板与夹具体多采用圆锥销定位、螺钉紧固的结构。对于简单钻模也可采用整体铸造或焊接结构。分离式钻模板这种钻模板与夹具体是分离的，并成为一个独立部分，且钻模板对工作要确定定位要求。工件在夹具体中每装卸一次，钻模板也要装卸一次。该钻模板钻孔精度较高，但装卸工件的时间较长，因而效率较低。铰链式钻模板这种钻模板是通过铰链与夹具体或固定支架连接在一起的，钻模板可绕铰链轴翻转。铰链轴和钻模板上相应孔的配合为基轴制间隙配合(G7/h6)，铰链轴和支座孔的配合为基轴制过盈配合(N7/h6)，钻模板和支座两侧面间的配合则按基孔制间隙配合(H7/g6)。当钻孔的位置精度要求较高时，应予配制，并将钻模板与支座侧面间的配合间隙控制在0.010.02mm之内。同时还要注意使钻模板工作时处于正确位置。这种钻模板常采用蝶形螺母锁紧，装卸工件比较方便，对于钻孔后还需要进行锪平面、攻丝等工步尤为适宜。但该钻模板可达到的位置精度较低，结构也较复杂。悬挂式钻模板这种钻模板是悬挂在机床主轴或主轴箱上，随主轴的往复移动而靠紧工件或离开，它多与组合机床或多头传动轴联合使用。加工完毕后，多轴传动头上升继而退出钻头，并提起钻模板恢复至原始位置。2. 钻模板的设计要点在设计钻模板的结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易，并注意以下几点：在保证钻模板有足够刚度的前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定，一般在1030mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。钻模板上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度，因此至关重要。在上述各钻模板结构中，以固定式钻模板钻套底孔的位置精度最高，而以悬挂式钻模板钻套底孔的位置精度为最低。焊接结构的钻模板往往因焊接内应力不能彻底消除，而不易保持精度。一般当工件孔距大于0.1mm时方可采用。若孔距公差小于0.05mm时，应采用装配式钻模板。要保证加工过程的稳定性。如用悬挂式钻模板，则其导柱上的弹簧力必须足够大，以使钻模板在夹具体上能维持所需的定位压力；当钻模板本身的重量超过800N时，导柱上可不装弹簧；为保证钻模板移动平稳和工作可靠，当钻模板处于原始位置时，装在导柱上经过预压的弹簧长度一般不应小于工作行程的3倍，其预压力不小于150N。第三章钻夹具设计3.1 研究零件图，进行结构技术分析图3.1 零件图图3.2 三维零件图零件工艺分析（1）零件材料：45钢。切削加工性良好。（2）零件组成表面：外圆表面，内表面，径向孔，两端面。（3）主要表面分析：内孔既是支撑其他零件的支撑面，亦是本零件的主要基准面。（4）主要技术条件：圆周均布径向孔20-M4与上端面的距离为；粗糙度；零件热处理硬度为HRC4050。3.2 钻模类型确定由工件零件图知，所加工零件为套类零件，本工序为钻圆周径向均布的10-M5通孔，根据第二章提及的钻模类型及其设计要点，在本钻夹具设计中，选择回转式钻模。此钻模要实现转位，主要靠分度装置。分度装置的设计将在下文具体阐述。3.3 夹具草图构思根据所给零件，以及以上对零件图的分析，对草图有以下构思。图3.3 夹具草图图中1是分度操纵手柄，2是钻模板，3是分度板（棘轮），4是钻套，5是定位心轴，6是开口垫圈，7是夹紧螺母，8是工件，9是对定机构（棘爪），10是夹具体。图中螺母7和开口垫圈6都是能将外力施加到工件上来克服切削力等外力作用，使工件保持在正确定位位置上不动的夹紧装置或夹紧元件，钻套4用于导引钻头加工决定了刀具相对夹具的位置，棘爪9和棘轮3组成了分度装置，利用它们进行分度加工。机床工作台面接触的夹具体的地面则是链接面。夹具体10可由铸造得到。3.4 工件定位方案确定本工序为钻20-M4的孔，定位方案采用六点定位原理，工件以内孔轴线和一端面为定位基准，夹具上分别以定位心轴和分度盘的端面来定位。心轴基本尺寸按e8制造，长度约为工件孔长之半。工作部分以定位孔最大极限尺寸为基本尺寸，按r6制造。根据零件大小及工件受力确定定位元件的尺寸。定位元件结构及尺寸由下图：图 3.4 定位心轴零件图图 3.5 三维定位心轴3.5 工件定位误差分析本工序为在立式钻床上钻出10-M4的径向孔，其工序尺寸为设计基准为左端面，定位基准也为左端面(紧靠心轴的定位工作面)，基准重合，因为所加工孔为径向孔，且为通孔，所以不存在基准位移误差，所以该工序定位误差。其他尺寸条件非本工序内容，在此不予计算。第四章分度装置设计4.1 回转分度装置的组成回转分度装置的组成包括：固定部分，转动部分，分度对定机构，抬起与锁紧机构。固定部分是分度装置的基体，与机床工作台或机床主轴相连，材料一般为灰口铸铁。转动部分是分度装置的运动件，包括回转盘、衬套和转轴等。材料一般为：45钢、40、20钢渗碳。分度对定机构包括分度盘和对定销主要作用就是对转盘进行定位。分度盘抬起与锁紧机构，抬起机构作用是使分度转动灵活，减少摩擦，锁紧机构的作用就是防止切削时产生振动。4.2 分度对定机构及操纵机构的设计4.2.1 分度方案对比1、蜗轮蜗杆分度用蜗轮蜗杆分度可实现任意角度的分度，但是其加工成本高，工作发热量大，传动效率低。2、棘轮棘爪分度用棘轮棘爪分度只能实现定角度的分度，其加工成本低，工作发热量小。故选用棘轮棘爪分度。4.2.2 对定机构设计使用分度或转位夹具加工时，径向孔之间的相对位置精度与分度装置的分度定位精度有关，而分度定位精度与分度装置的结构形式及制造精度有关。为了减小和清除配合间隙，提高分度精度，采用如下图示的棘轮棘爪对定机构。又由于本次加工的零件为径向均布20-M4个孔的套类零件，故选用的棘轮为20个齿，尺寸如图4.1所示。将每个齿当做一个悬臂梁进行简单的强度校核，得出结果远大于理论强度值，即设计可靠。4.2.3 分度操纵机构设计分度操纵机构形式很多，各种对定机构除钢球、圆头对定机构外，均需设有拔销装置，根据上文所选棘轮棘爪对定机构，并结合本设计的应用范围，主要是针对小型工厂，以提高生产效率，本设计选择手拉式棘轮棘爪对定机构，其机构如下图所示，该机构由于手柄与棘爪连接在一起，拉动手柄便可让棘爪从配合的棘轮中退出，用以进行下个工位的加工。图4.1 分度盘零件图图4.2 三维分度盘图4.3 手拉式分度对定机构图4.4 三维手拉式分度对定机构4.3分度盘锁紧机构的设计分度装置中的分度副仅能起到转位分度和定位的作用，为了保证在工作过程中受到较大的力或力矩作用时仍能保持正确的分度位置，在本钻夹具设计中须设计分度盘锁紧机构。在本夹具设计中采用通过主轴将分度盘压紧的锁紧方案。分度定位后，旋转螺母即将分度盘拉紧。图4.5 分度板的锁紧机构图4.6 三维分度板的锁紧机构第五章工件夹紧装置的设计5.1 工件夹紧方案零件在心轴和分度盘端面上定位后，必须采用一定的装置零件压进夹牢。即必须有夹紧装置。工件为套类零件，本工序内容为加工圆周径向均布的20-M4孔，保证其在轴向上不会因加工过程中受力而移动且不会绕轴旋转，现采取这种结构简单，夹紧可靠在手动夹紧中应用极广的螺旋压板组合夹紧机构。5.2 夹紧力确定5.2.1 钻削力的计算钻头选择高速钢麻花钻，钻头直径为4mm。，按加工要求，并查资料有进给量f有取值范围0.140.22.由于L/d=1，所以修正系数取1.1，故应乘以修正系数，则工件材料为45钢，刀具材料选择高速钢，查上述资料知道，钻削力的计算有以下公式 (51)钻削力矩，,mm（钻头直径），（每转进给量）mm，（修正系数可查表），轴向钻削力将数据代入公式求得钻削力矩，轴向钻削力。5.2.2 夹紧力的计算钻孔时由于钻削力会产生各种不同的分力，所以在计算实际所需夹紧力时，必须乘以安全系数K。即有公式实际所需夹紧力 (52)安全系数 (53) 式中：基本安全系数；取1.5 加工性质系数；取1.1 刀具钝化系数；取1.1 断续切削系数；取1.1则既得结论，所需实际夹紧力不应小于3455N。5.3 工件夹紧装置结构设计工件夹紧装置见图5.1所示图5.1 螺旋压板夹紧机构图5.2 三维螺旋压板夹紧机构第六章钻套及钻模板的设计6.1 钻套的设计本设计为钻床夹具的设计，钻套实为确定钻头位置并预防钻头引偏用的

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