钻模结构分析毕业设计

四川科技职业学院毕业论文论文设计题目钻模的结构分析和设计学生姓名张涵学号200803010247学院四川科技职业学院机电系专业数控年级2008级指导教师刘俊蓉2011年3月四川科技职业学院毕业设计论文第II页毕业设计论文鉴定表院系机电系专业数控年级08级二班姓名张涵题目钻模的结构分析和设计指导教师刘俊蓉评语过程得分占总成绩20是否同意参加毕业答辩同意指导教师签字答辩教师评语答辩得分占总成绩80毕业论文总成绩等级答辩组成员签字年月日四川科技职业学院毕业设计论文第III页毕业设计论文任务书班级08级二班学生姓名张涵学号200803010247发题日期2010年11月26日完成日期2011年3月9日题目钻模的结构分析和设计1、本论文的目的、意义这次撰写毕业论文的目的，主要有两个方面；一是自己在校期间的知识相能力进行一次全面的考核。二是对自己进行科学研究基本功的训练，培养自己综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力。撰写毕业论文的过程，同时也是专业知识的学习过程，而且是更生动、更切实、更深入的专业知识的学习。首先，撰写论文是结合科研课题，把学过的专业知识运用于实际，在理论和实际结合过程中进一步消化、加深和巩固所学的专业知识，并把所学的专业知识转化为分析和解决问题的能力。其次，在搜集材料、调查研究、接触实际的过程中，既可以印证学过的书本知识，又可以学到许多课堂和书本里学不到的活生生的新知识。此外，我在毕业论文写作过程中，对所学专业的某一侧面和专题作了较为深入的研究，培养了学习的志趣，这对于我今后确定具体的专业方向，增强攀登某一领域科学高峰的信心大有裨益。其次这次写毕业论文通过自己在图书馆，网上查找资料还培养了自己独立思考处理问题的能力，以及各个方面的综合运用为我今后毕业工作带来了很大的帮助和指导。2、学生应完成的任务首先明确了论文题目后，安排好论文的各部分的内容，通过到图书馆，网上查找相关资料，构思出论文的大概。运用自己平时所学知识理论跟实际相结合，深入分析论文，找到论文的关键点和重要部分。最后独立自主的完成毕业论文。四川科技职业学院毕业设计论文第IV页3、论文各部分内容及时间分配共20周第一部什么是钻模1周第二部分钻模夹具2周第三部分钻模（机床夹具的设计思路和方案3周评阅及答辩2周备注指导教师刘俊蓉2010年3月9日审批人年月日四川科技职业学院毕业设计论文第V页摘要在现代工业化进程中，钻模在机械制造中起着至关重要的作用，对于保证产品精度，提高工作效率，降低工人操作要求扮演着关键角色。钻床类夹具包括用在各种钻床、镗床和组合机床上的孔加工夹具，简称钻模。钻模是辅助钻孔的一种工装夹具，它的主要作用是保证被加工孔的位置精度。钻模是一种用来确保工件在正确的位置上被钻孔，攻螺纹或绞孔的装置。它基本上是由一个夹紧组件构成的。该装置将工件保持在一个硬化套筒的下部，在钻空加工过程中钻头便是在套筒里面并沿着套筒运动的。如果工件的构造比较简单，模具就可以直接夹在工件上。然而，在大多数情况下，模具是被固定在一个位置而工件是被模具夹住的。这样工件在加工前后可以快速的导入导出模具。钻模使钻孔，绞孔及攻螺纹的速度和精度比传统的手工方法高了很多。它的另一个优点是使用钻模并不对加工者有太高的技巧要求。孔的定位精度不靠操作者而是靠钻模保证。限位钻模一般用在用来钻孔、绞空、攻螺纹的装置上。它一般不会被完全固定在使用它的机器上，可以在放置钻孔机的平台上移动，使套筒直接处于钻头的下方。限位钻模实际上限制并控制了刀具的运动路径。关键词钻模结构；钻模分类；钻模设计应用四川科技职业学院毕业设计论文第VI页目录第一章什么是钻模211钻模的定义212钻模的优点313钻模的构成和特点4131钻模的结构和作用4132钻套的类型5133钻模的特点8第二章钻模夹具921钻模夹具的种类922钻模的结构分析10第三章钻模（机床夹具）的设计思路和方案1531机床夹具设计要求1532确定夹具设计和结构方案16321研究原始资料16322拟订夹具的结构方案16323主要工作程序1733确定并标注有关尺寸、配合及技术要求18331夹具总装配图上应标注的尺寸18332确定夹具18结论19致谢20四川科技职业学院毕业设计论文第2页第一章什么是钻模11钻模的定义钻床类夹具包括用在各种钻床、镗床和组合机床上的孔加工夹具，简称钻模。钻模是辅助钻孔的一种工装夹具，它的主要作用是保证被加工孔的位置精度。钻模是一种用来确保工件在正确的位置上被钻孔，攻螺纹或绞孔的装置。它基本上是由一个夹紧组件构成的。该装置将工件保持在一个硬化套筒的下部，在钻空加工过程中钻头便是在套筒里面并沿着套筒运动的。如果工件的构造比较简单，模具就可以直接夹在工件上。然而，在大多数情况下，模具是被固定在一个位置而工件是被模具夹住的。这样工件在加工前后可以快速的导入导出模具。钻模使钻孔，绞孔及攻螺纹的速度和精度比传统的手工方法高了很多。它的另一个优点是使用钻模并不对加工者有太高的技巧要求。孔的定位精度不靠操作者而是靠钻模保证。限位钻模一般用在用来钻孔、绞空、攻螺纹的装置上。它一般不会被完全固定在使用它的机器上，可以在放置钻孔机的平台上移动，使套筒直接处于钻头的下方。限位钻模实际上限制并控制了刀具的运动路径。如果加工过程中包括一些机加工过程，例如铣、刨、成型、车削等等，限位夹具便要用到了。夹具在机加工时夹持工件，但与钻模不同，没有专门引导刀具的装置。钻模实物如下图1四川科技职业学院毕业设计论文第3页图1另一种样式的钻模图2图2四川科技职业学院毕业设计论文第4页12钻模的优点1）省去了划线和其它测量与装夹的方法。2）技术不熟练的工人在了解到工件可以准确定位，而且刀具可以准确地引导或安装的前提下，也可以快速而又自信地进行操作。3）使零件的装配变得容易。因为所有零件在小的极限范围内都视为相同，而且零件试装和锉削操作都可省去。4）使零件具有互换性。如果产品大范围生产的话，同类型零件的生产问题就可以得到简化。13钻模的构成和特点131钻模的结构和作用钻模主要由钻套、钻模板、定位元件及夹紧装置夹具体组成。1钻套作用1、引导钻头对中。2、保证产品的精度。3、提高生产率，4、降低工人要求。2钻模板作用于安装钻套。钻模板如图3夹具体钻模的夹具体一般不设定位或导向装置，夹具通过夹具底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压板压紧（或在夹具体上设置耳座用螺栓压紧）。四川科技职业学院毕业设计论文第5页4钻模结构如图132钻套的类型根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。（1）固定钻套图756所示为固定钻套的两种形式（图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。四川科技职业学院毕业设计论文第6页（A）（B）（2）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（C）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。（C）（3）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（D）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，四川科技职业学院毕业设计论文第7页即可取出钻套。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。（D）（4）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，如图所示在斜面上钻孔时，应采用图（E1）所示的钻套，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01MM），以减少导向长度。在凹坑内钻孔时，常用图（E2）所示的加长钻套（H为钻套导向长度）。图（E3）、（E4）为钻两个距离很近的孔时所设计的非标准钻套。（E1）（E2四川科技职业学院毕业设计论文第8页E3E4133钻模的特点钻模的作用钻模是用来在钻床上钻孔、扩孔、铰孔的机床夹具，通过钻套引导刀具进行加工是钻模的主要特点。钻削时，被加工孔的尺寸和精度主要由刀具本身的尺寸和精度来保证，而孔的位置精度则由钻套在夹具上相对于定位元件的位置精度来确定，从而保证钻模的位置度,提高钻孔效率，降低工人对技术的要求。钻模的使用范围1、法兰，2、电机板，3、机座，4、液压阀块，5、盖板，6、螺母，7、垫圈。8、轴等。钻模的加工方式旧精加工好钻模板，然后将钻套压入。新将钻套先定位好在一定环境内，然后浇注填料。四川科技职业学院毕业设计论文第9页第二章钻模夹具21钻模夹具的种类钻夹具的结构形式主要决定于工件被加工孔的分布位置情况，如有的孔系是分布在同一平面上、或分布在几个不同表面上、或分布在同一圆周上，还有的是单孔等等。因此钻模的结构形式很多，常用的有以下几种1固定式钻模在使用中这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。2回转式钻模回转式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线（立轴、卧轴或倾斜轴）分布的轴向或径向孔系以及分布在工件几个不同表面上的孔。工件在一次装夹中，靠钻模回转可依次加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模按所采用的对定机构的类型，分为轴向分度式回转钻模和径向分度式回转钻模。这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。（3）翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于F8F10MM。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10KG为宜。（4）盖板式钻模这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10KG。（5）滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。图11为固定式钻模的典型结构。工件以一平面、一外圆柱面和一小孔作定位基准，在夹具的定位元件上定位，用螺旋夹紧件通过开口垫圈2夹紧工件，钻模板固定在夹具体上，而夹具体则固定在钻床工作台上。四川科技职业学院毕业设计论文第10页22钻模的结构分析（1）固定式钻模结构分析图3所示的固定式钻模，工件以其端面和键槽与钻模上的定位法兰3及键4相接触而定位。转动螺母9使螺杆2向右移动时，通过钩形开口垫圈1将工件夹紧。松开螺母9，螺杆2在弹簧的作用下向左移，钩形开口垫圈1松开并绕螺钉摆下即可卸下工件。（图3）2回转式钻模结构分析图（4）为轴向分度式回转钻模。工件以其端面和内孔与钻模上的定位表面及圆柱销7相接触完成定位；拧紧螺母8，通过快换垫圈9将工件夹紧；通过钻套引导刀具对工件上的孔进行加工。四川科技职业学院毕业设计论文第11页对工件上若干个均匀分布的孔的加工，是借助分度机构完成的。如图（4）所示，在加工完一个孔后，转动手柄3，可将分度盘（与定位销7装为一体）松开，利用把手5将对定销6从定位套中拔出，使分度盘带动工件回转至某一角度后，对定销5又插入分度盘上的另一定位套中即完成一次分度，再转动手柄3将分度盘锁紧，即可依次加工其余各孔。（图4）四川科技职业学院毕业设计论文第12页（3）翻转式钻模结构分析图（5）所示为加工套筒上四个径向孔的翻转式钻模。工件以内孔及端面在台肩销1上定位，用快换垫圈2和螺母3夹紧。钻完一组孔后，翻转60钻另一组孔。该夹具的结构比较简单，但每次钻孔都需要找正钻套相对钻头的位置，所以辅助时间较长，而且翻转费力。因此该类夹具连同工件的总重量不能太重，一般不宜超过80“100N。（图5）四川科技职业学院毕业设计论文第13页（4盖板式钻模结构分析盖板式钻模的结构最为简单，它没有夹具体，只有一块钻模板。一般钻模板上除装有钻套外，还装有定位元件和夹紧装置。加工时，只要将它盖在工件上定位夹紧即可。图（6）所示为加工车床溜板箱上多个小孔的盖板式钻模。在钻模板1上不仅装有钻套，还装有定位用的圆柱销2、削边销3和支承钉4。因钻小孔，钻削力矩小，故未设置夹紧装置。盖板式钻模结构简单，一般多用于加工大型工件上的小孔。因夹具在使用时经常搬动，故盖板式钻模的重量不宜超过100N。为了减轻重量，可在盖板上设置加强筋，以减小其厚度，也可用铸铝件。（图6）四川科技职业学院毕业设计论文第14页（5）滑柱式钻模结构分析滑柱式钻模是一种带有升降钻模板的通用可调夹具。图（7）所示为手动滑柱式钻模的通用结构，由夹具体1、三根滑柱2、钻模板4和传动、锁紧机构所组成。使用时只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台和钻模板上的适当位置，就可用于加工。转动手柄6，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利地带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。锁紧机构的种类很多，但用得最广泛的则是图（7）所示的圆锥锁紧机构。其工作原理为螺旋齿轮轴7的左端制成螺旋齿，与中间滑柱后侧的螺旋齿条相啮合，其螺旋角为45。轴的右端制成双向锥体，锥度为15，与夹具体1及套环5的锥孔配合。钻模板下降接触到工件后继续施力，则钻模板通过夹紧元件将工件夹紧，并在齿轮轴上产生轴向分力使锥体楔紧在夹具体的锥孔中。由于锥角小于两倍磨擦角（锥体与锥角的磨擦系数F01,6），故能自锁。当加工完毕，钻模板升到一定高度时，可以使齿轮轴的另一段锥体楔紧在套环5的锥孔中，将钻模板锁紧。（7）四川科技职业学院毕业设计论文第15页第三章钻模（机床夹具）的设计思路和方案31机床夹具设计要求保证工件加工的各项技术要求一主要技术指标（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。专用夹具的生产属于中批量生产。（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。四川科技职业学院毕业设计论文第16页32确定夹具设计和结构方案321研究原始资料在明确夹具设计任务后，应对以下几方面的原始资料进行研究一研究加工工件图样了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技术要求。二熟悉工艺文件，明确以下内容（1）毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。（2）工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。（3）本工序所使用的机床、刀具及其它辅具的规格。（4）本工序所采用的切削量。322拟订夹具的结构方案拟订夹具的结构方案包括以下几个内容（1）确定夹具的类型，各类机床夹具均有多种不同的类型、钻床夹具有固定式、翻转式、盖板式和滑板式等，应根据工件的型状、尺寸、加工要求及重量确定为回转式。（2）确定工件的定位方案，设计定位装置根据六点定位原则，通过分析工序图确定工件以椎孔定位，定位元件为心轴。（3）确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。根据工件的结构，加工方法其因素确定为螺旋夹紧。四川科技职业学院毕业设计论文第17页（4）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）钻套的类型有固定式钻套、可换式钻套、快换式钻套、特殊式钻套，根据工件加工量确定为可换式钻套。（5）夹具精度分析与计算（6）绘制夹具总图323主要工作程序（1）零件本工序的加工要求分析（2）确定夹具类型（3拟定定位方案和选择定位元件（4确定夹紧方案（5确定引导元件钻套的类型及结构尺寸（6夹具精度分析与计算（7绘制夹具总图（8绘制夹具零件图样（9）编写设计说明书四川科技职业学院毕业设计论文第18页33确定并标注有关尺寸、配合及技术要求331夹具总装配图上应标注的尺寸（1）工件与定位元件间的联系尺寸，例如，工件基准孔与夹具定位销的配合尺寸。（2）夹具与刀具的联系尺寸，例如，对刀块与定位元件之间的位置尺寸及公差，钻套。锤套与定位元件之间的位置尺寸及公差。（3）夹具与机床联接部分的尺寸，对于铣床夹具是指定位键与铣床工作台T型槽的配合尺寸及公差，对于车、磨床夹具指的是夹具联接到机床主轴端的联接尺寸及公差。（4）夹具内部的联系尺寸及关键件配合尺寸，例如，定位元件间的位置尺寸，定位元件与夹具体的配合尺寸等。（5）夹具外形轮廓尺寸。