毕业设计（论文）-圆盘类零件通用可调钻模设计.doc

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 编号： 毕业设计说明书题 目： 圆盘类零件通用可调钻模设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016年 5月21日 全套图纸加扣 3012250582摘 要本次毕业设计是夹具设计，对于机床夹具分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，而本次设计结合通用和可调的特性，设计了对于圆盘类零件通用可调钻床夹具设计，其中设计的重要部分是采用了精密分度装置中的直线端齿盘，设计中用到了360个齿，每个齿对应一个分度，直线端齿盘下面设计了轴，轴上有配合的偏心套，通过摇动手柄，轴跟着转动，进而通过只有三个毫米轴偏心的偏心套的作用将齿盘稍微地顶开，上下齿盘分开后手转动上齿盘整个三爪卡盘夹紧的工件跟着转动，调节到想要加工孔的角度也就是旋转几个齿对应几个角度，然后通过旋转轴可以让齿盘啮合通过设计中的销可以达到锁紧的目的，就可以让设计中的分度装置等分间隔最小分度间隔为一度。还有设计中的钻模板用螺栓紧固件锁住在立柱上，立柱通过上下两块压块锁定在底板上，松开螺栓紧固件就可以让钻模板绕立柱转动任意的角度，进而让设计中的快换钻套调节对准到我们所需要加工孔，就可以实现圆盘类零件不同直径的等分孔的加工。设计中用到的三爪卡盘是根据加工工件的大小选择标准件的，还有轴承是根据用在轴上配合选择标准的轴承的。关键字：圆盘类零件；钻床夹具；分度装置ABSTRACTThe graduation project is a fixture designed for universal fixture into jigs and fixtures, special fixtures, modular fixture and adjustable clamp, but this design combines universal and adjustable features, designed for general-purpose disk-type parts adjustable drilling jig design, in which an important part of the design is the use of a sophisticated indexing means straight end tooth plate, used in the design of the 360 teeth, each tooth corresponds to a division, the following design straight end toothed disc shaft, the shaft having mating the eccentric, by shaking the handle, along with the rotation axis, and then by only three millimeters eccentric eccentric bushing role will toothed disc slightly open the top, upper and lower teeth apart flip the disc is rotated on the entire tooth plate clamping jaw chuck workpiece rotation followed, adjust to the desired angle of the machined hole is a few teeth corresponding to the rotation angle of a few, and then let the disc by rotating the pinion engagement through the design of the locking pin can achieve the purpose, you can make design indexing means aliquots minimum scale spacing interval is an angle.There are design templates drill bolt fasteners lock in the column, the column by two upper and lower locking clamps on the base, loosen the bolts fastening the drill template can make any angle of rotation around the column, thereby allowing design quick-change bit holder to adjust the alignment of the machined hole that we need, we can achieve machining disc-type parts of different diameters aliquots hole. Used in the design is based on the size of the three-jaw chuck selection of standard parts of the workpiece, as well as bearing in accordance with the selection criteria used in the shaft bearing.Keywords:Disc Parts;Drilling jig; Indexing means目 录引言1第1章 夹具钻模设计概述11.1 夹具的作用11.2 机床夹具的分类11.3 夹具的组成21.4 夹具的发展方向3第2章 定位装置的设计42.1 六点定位原理42.2 工件定位中的约束分析42.3 工件的定位基准52.4 对定位元件的基本要求62.5 定位误差的计算7第3章 工件夹紧机构设计93.1 夹紧机构的基本要求93.2 夹紧力的方向93.3 夹紧力的作用点93.4 钻削切削力的计算93.5 夹紧力的大小113.6 夹紧装置的选择14第4章 可调精密分度设计154.1 选择分度装置154.2 分度误差的分析15第5章 对刀装置的确定175.1 选择对刀方法175.2 确定导向元件175.3 钻模板的选择185.4 钻套型式的选择195.5 钻套结构尺寸的确定215.6 对刀的误差分析22第6章 主要零件的说明246.1 夹具体的设计246.1.1夹具体设计的基本要求246.1.2夹具体毛坯结构246.1.3夹具体毛坯类型256.1.4夹具体外形尺寸确定266.1.5夹具体的排屑结构266.2分度盘的设计276.3轴套的设计28第7章 零件的三维建模297.1 标准件297.2 固定衬套307.3 轴317.4 偏心套317.5 直线端齿盘上齿盘以及下齿盘317.6 工作台底板32第8章 本体结构设计图及分析34第9章 结论36谢 辞37参考文献38全套图纸加扣 3012250582引言夹具作为机械制造业举足轻重的工艺装备，主要表现在能够保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化和流水线生产。夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置或元件所组成。它在实际生产中的作用也仍旧是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。在机床上加工工业零件时，必须用夹具装好固定所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已规定好的位置上可靠地固定，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。其主要功能就是完成工件的装夹固定工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。针对生产量大、尺寸型号多的圆盘类零部件，如法兰盘、端盖等，本毕业设计为一种通用型可调钻模，进行本体结构设计、可调精密分度设计、定位装置设计、加紧机构设计，并进行定位尺寸和定位误差的计算、夹紧机构作用力计算。在很多的中小企业和部门，很多从事小批量以及单件产品制造或者是维护检修，时间往往很紧迫、任务非常急，为了解决这些问题，所以要设计并且制造出来一些新型的工艺装备，圆盘类零件通用可调钻模设计为了这些需求而设计出来的。第1章 夹具钻模设计概述1.1 夹具的作用如今的社会发展如此之快，工业已经慢慢在人们心中有个重要位置，能够衡量判断一个国家强弱的一个重要标准。我国经济发展如此快，首当其冲的制造业就成为一个重要力量。这次设计着重于制造业中的钻模夹具设计。它是装夹工件的工艺设备的一种，它的主要作用是能够使工件的定位以及夹紧得以实现，能够让工件在机床和刀具加工加工过程中都能够保持正确的位置，可以使工件的加工精度得到保持。所以它在机械加工中的作用可以总结下面几点：（1） 保证加工精度；我们在夹具安装过程中，将工件和夹具安装在正确的位置，只有这样才能让工件在加工过程中的精度得到保证，并且这样加工出来的工件质量也会很好的。（2） 生产效率的提高、成本的降低；工件装夹使用夹具使得过程更加方便，工件逐个找正对刀的时间得到免除，而且使用夹具后，产品的质量会更加的稳点，可以降低对操作工人技术水平的要求等。（3）通用范围比较大：因为通用可调夹具的基本部分常常使用的是通用标准的部件，它的设计开始它的加工对象并不是专一的，它的设计往往可以通过更换调整部分而可以让它的适应范围更加广泛，这样既可以满足不同形状零件的加工，还可以满足尺寸范围一定情况下零件的加工，所以它的通用范围很广。 （4）可以让劳动条件得到改善以及生产安全得到保障；使用通用可调夹具可以让工人的劳动强度极大幅度的缩减，加强改善劳动条件，从而工人的安全得到保障。1.2 机床夹具的分类夹具的分类有多种方法，我们可以根据它的使用范围和加工特点将它分为通用夹具、专用夹具以及组合夹具和可调夹具，我们将机床夹具按下图1-1分类：图1-1 机床夹具的分类其中通用夹具一般都是已经被标准化了，一般用于加工一定范围条件下各种工件不同的夹具。而专用夹具指的是为了某一套工序而专门设计的夹具。一般用于批量生产中，这种夹具站在机械制造厂一般最多见。组合夹具指的是夹具事先由一套已经制造好的标准元件以及标准部件组合成的，这类夹具一般都是由专业厂家制造的。可调夹具指的是更换或者是调整夹具上的个别元件或部件就可以加工形状相似尺寸相近的多种工件的夹具。1.3 夹具的组成虽然夹具的种类很多，但是它们在工作原理基本上是相似的。各种夹具一般都有相同的结构或元件以下几个部分组成即：（1）定位元件定位元件就是将工件在夹具中的正确位置给确定下来。（2）夹紧装置夹紧元件的作用就是将工件压紧夹牢，并且能够保证工件在加工过程中既定位置保持不变。（3）夹具体夹具体是夹具的基座和骨架，也就是夹具的基础件，将各夹具元件配置并且安装好使之成为一个整体。（4）对刀或导向元件这些元件是使工件与刀具之间的正确位置得到保持。对刀元件是用来确定刀具在加工前保持有正确位置。导向元件事用来确定刀具的正确位置并且能够对刀具产生引导作用让其进行加工。（5）其它装置或元件各种夹具的工序要求各异，所以根据需要它们需要有一些其它装置或者元件来满足它的工序要求，像分度装置、连接元件等。根据各组成部分与工件、机床以及刀具之间的相互关系我们绘制了下图如图1-2所图1-2 夹具的组成与工件、机床、刀具的相互关系1.4 夹具的发展方向随着科学技术的迅速发展，机械产品日益千变万化，其品种型号会越来越多，因此它的质量要求也会越来越高。机床夹具成为一种能够保证产品质量并且提高劳动生产率的重要工具，它的结构形式必须和市场变化以及生产类型相符合。如今夹具的发展趋势为：柔性化、高效化、标准化、精密化。这是因为工件的加工逐渐趋向于高、精、尖的方向。在生产中，其主导作用的是生产的产品，因为它是直接面向于消费者的。夹具是机床与工件接触的装备，它直接受工件的影响。因此现代夹具的设计应该会更加注重夹具的标准化以及使用过程中会采用计算机辅助而实现加工的自动化。第2章 定位装置的设计2.1 六点定位原理夹具设计的主要任务是在保证工件精度在一个范围内的前提下，将要加工的工件按位置固定住，这就是所谓的工件的定位，它的目的就是要使每一批工件装夹在夹具中的位置都能保证不变。一个工件位置的不确定性都是因为这个工件没有被定位，我们称工件位置的不确定性为自由度。工件一般都是刚体，我们从刚体运动学中我们可以学到，将工件看做一个理想的刚体，刚体在空间直角坐标系中的自由度有且只有6个，如工件图2-1所示。这个工件在空间的的位置和方位是不确定的，而它沿坐标轴x、y、z三个方向移动的自由度，这种自由度我们叫做移动自由度，我们用、来表示；它也可以绕x、y、z坐标轴三个方向任意转动，这种绕轴转动的自由度我们称做为转动自由度，我们分别用、来表示。所以我们将工件刚体所对应的六个约束住，就能将工件在空间的位置确定下来，也就是将上述中三个移动自由度以及三个转动自由度全部约束住。这样工件的空间位置就可以被确定。也就是所谓的定位，定位的本质就是将工件空间的六个自由度约束住。在工件定位中我们所用的定位元件可以抽象描述定位支撑点，这些定位支撑点的体现都是由我们所用的定位元件，在空间的六个平面上我们不考虑力的影响而设置六个支撑点，这样就是把空间的六个自由度限定了，工件的位置得到保证，这种原理我们称做为六点定位原理4。 图2-1 工件的六个自由度2.2 工件定位中的约束分析（1）完全定位完全定位的概念是指工件在空间的六个自由度不重复一个个都的被约束限制。在一般情况下，我们选择这种定位方式是由于工件在x、y、z三个坐标轴方向上都有尺寸要求和定位精度要求。（2） 不完全定位不完全定位是指我们会根据工件的约束的条件对工件的自由度进行约束，有时工件的自由度并不需要全部约束住。对于不会影响加工精度的自由度我们一般不对其约束。我们会根据工序的加工要求而对需要约束的自由度进行约束。所以，不完全定位我们可以把它看作成简化的定位装置，它广泛应用于生产实践。（3）欠定位欠定位就是该约束的移动自由度或者是转动自由度没有被约束，所以这样很难保证工件的加工精度要求，这样会导致我们在对工件在夹具设计的过程中定位方案确定的时候产生很严重的错误。（4）过定位过定位指工件的一个自由度被夹具中的一个或者是多个零件反复地约束限定的现象。这种现象会干涉定位，所以在实际夹具设计过程中我们应该尽可能地避免或者是消除这种现象的发生。避免或者是消除过定位引发的定位干涉，一般我们有有两种途径：一是将定位精度提高；二是把定位元件的结构改变更换，像我们可以减少尺寸相配合的定位元件，把配合间隙加大，或者是减少定位元件工作面相连接的接触长度。2.3 工件的定位基准（1）定位基准基本概念我们在对工件定位的研究以及分析过程中，定位基准作为定位参考基准的过程。在一般的情形中，定位基准的设计一经确定，工件的定位方案我们就能够基本上根据设计要求设计出来了。在夹具体表面上，工件的定位基准中的点以及线往往会在工件的定位中体现出来 ，所以在工件的定位中定位基准的选择尤为重要。（2）定位基准分类主要定位基准面。比如在工件xoy平面设置三个支撑点，把工件的三个自由度约束住，我们把这个平面叫做主要定位基准面。我们也常常把这个主要定位基准面叫做工件的第一基准面，基准面的表面积应该尽可能大，设置的三个支撑点的位置应该尽可能地分散，这样就可以让定位的稳定性得到提高。导向定位基准面。比如在工件xoz平面设置有两个支撑点的工件平面，这样工件的两个任意的自由度被约束住了，导向定位基准面一般选择平面或者是圆柱面。这种面应该选择比较窄长的表面，并且选择的两个支撑点它们之间的距离应让尽可能的大些，保证对z轴转动自由度的约束精度。两个支撑点的距离选择越长，转角误差就越小，这样约束精度就得到保证。双导轨定位基准面。我们将能将工件任意的四个自由度约束住的圆柱面叫做双导轨定位基准面，如下图2-2所示。 图2-2（双导向定位基准面） 图2-3（双支承定位基准面）双支撑定位基准面。我们将能将工件任意两个移动的自由度约束住的圆柱面叫做双支撑定位基准面，如图2-3所示。止推定位基准面。我们将能将工件任意一个移动的自由度约束住的表面叫做止推定位基准面，这种表面的选择一般都是选择工件上比较窄小的表面，还有就是选择与切削力相对的表面。防转定位基准面。我们将能将工件任意一个转动的自由度约束住的表面叫做防转定位基准面，我们在选择防转支撑点时候尽量让它离工件安装后回转轴的轴线远一点，这样可以较少工件的定位误差。2.4 对定位元件的基本要求在夹具内获得要想让工件得到正确的定位，我们首先要选择一个合理的正确的定位基准，之后选就是要择一个合理的定位元件。将工件定位的时候，夹具定位元件以及定位的基准形成定位副。夹具设计中对定位元件有以下要求：（1） 限位的基准的表面应保持一定的精度。定位元件有足够符合满足要求的精度，才能够保证工件在加工过程中能够满足定位精度要求。（2）定位元件和工件的限位基准面表面应有满足要求的耐磨度。因为夹具中的定位元件的加工表面常常会与要加工工件接触这样会产生摩擦，所以我们要求这个限位基准表面的耐磨度要足够好，这样就可以保证夹具的精度要求，还可以让夹具的使用寿命得到提高。（3）定位元件有一定的刚度和强度。我们在加工工件的过程中，定位元件往往会受到夹紧力、切削力还会受到工件重量的影响，所以我们使用的定位元件应该有一定的刚度和强度，这样可以让定位元件免除产生变形以及损坏现象的发生。（4）定位元件应该有较好的工艺性能。定位元件结构应该尽可能的简单，这样可以让装配、制造以及元件的更换都变得比较地简单。（5）定位元件应非常利于清除切屑。我们在设计定位元件的时候，应极力地选择有利于清除切屑的结构的定位元件以及工作表面的定位元件，这样可以有效地切削出来的细屑塞进夹具里面，所以这样选择可以让加工更加顺畅地进行，而且定位精度也可以得到保证。2.5 定位误差的计算对工件进行定位分析可以知道，因为工件夹紧机构使用三爪卡盘，工件的中心轴线就是它的定位基准，因此以外圆在三爪卡盘卡盘上自动定心定位，无间隙。工件定位中，六点定位原理准确无误的确定了工件的定位，其实也就是定位元件是否在所定位的位置。而定位过程中，会有误差，即工件在夹具定位不准确，导致工件尺寸达不到要求，即形成误差。工件在定位时产生的误差叫做定位误差，用表示。在加工工件时，误差发生的缘由有许多不同的形式，误差中的其中一个是定位误差。其中，规定定位误差远远的小于加工误差T，即： （2-1）其中： T工件的加工误差，mm； 工件的定位误差，mm。定位误差产生的因素:定位误差在工件中发生是因为：只须是在工件装夹的过程中当中，定位基准有所偏移，这样就致使工件在夹具的放置的位置有所不同，可以分为以下两种环境：(1)基准不重合误差在工件设置尺寸时，是以工件的内孔为中心线。基准不重合误差指的是定位基准和工艺基准不重合的过程中致使工件在加工过程中产生的尺寸变化量最大。其基准不重合误差的表示为： （2-2）其中 工件零件外圆面积直径的公差，mm 基准不重合误差，mm（2）基准位移误差基准位移误差指的是定位元件和夹具体定位位置配合方式或定位元件和夹具的制造误差致使工件定位基准在加工尺寸上产生很大变动量。基准位移误差的计算公式为： （2-3）其中 基准位移误差,mm 孔最大直径，mm 轴最小直径，mm 工件孔的最大直径公差 销与轴的直径公差，mm由此可知，定位误差的表示公式为： （2-4）这里，即工件的定位误差 第3章 工件夹紧机构设计为了使工件在加工过程中牢靠，就必须设立一种夹紧机构可以让工件稳固的待在夹具体上，这样可以使工件在夹具体上得位置一直保持不变。夹紧机构的定义就是：工件在夹具上准确定位后，这些机构可以保证稳固固定在夹具体的工件保持既定位置不变。3.1 夹紧机构的基本要求（1） 保证工件在夹紧过程中不遭到破坏并且使工件在定位原件上能获得准确的位置。（2） 夹紧过程应该操作方便，安全省力并且动作要迅速敏捷。（3） 夹紧后工件的表面压伤程度和变形程都控制在加工精度允许的范围内。（4） 在保证生存率的前提条件下，夹紧机构的复杂程度应该和生产纲领相符合，结构简单而且要求维修和制造都非常便利。3.2 夹紧力的方向（1） 工件定位的准确性以及可靠性应该不会因为夹紧力的作用方向而遭到破坏。（2）夹紧力的方向应该最大程度减少工件的变形，工件的刚度会因为方向的不同而不同；不同的受力表面都会使接触面积的大小发生改变。（3）夹紧力的方向应该尽可能使夹紧力变小。综合上述可以知道本设计中应该让主要定位基准面在一个水平位置，这样夹紧力和重力以及切削力都在同一个方向上，它们都和主要定位基准面垂直。这样的夹紧力方向才醉适合。3.3 夹紧力的作用点夹紧力的作用点应该事先知道夹紧力方向是哪个方向。然而要确定夹紧力作用点位置以及它的数目的多少都应该考虑一些因素，像工件的定位应该可靠，夹紧工件后应该防止它变形，这些因素都会影响工件的加工精度。夹紧力作用点的选择应该满足下面这些条件：（1） 夹紧力的作用点应该使工件的定位保持稳定，而不会使工件有位移和偏转。（2） 夹紧力的作用点应该可以尽可能减少工件的的夹紧变形。（3） 夹紧力的作用点与工件的加工表面的距离不是很远，这样可以使工件定位更加稳定并且使夹紧更加可靠。3.4 钻削切削力的计算工件的材料选为HT200，工件的拉伸强度差和可塑性不好，但抗冲击性和铸造性能好，平均含碳量为3.13.5%。HT200的性能：抗拉强度大于或等于200MPa，材料硬度的限度：163255HB钻削切削力算法公式可以根据表3-1所示：表3-1钻削切削力计算公式钻削切削力的计算工件材料刀具材料加工方式计算公式钻削力矩M结构钢（）高速钢钻扩钻 耐热钢（141HB）高速钢钻灰铸铁（190HB）高速钢钻硬质合金钻 高速钢扩钻 可锻铸铁可锻铸铁高速钢钻硬质合金钻多金相组织铜合金（120HB）高速钢钻钻削力F结构钢（）高速钢钻扩钻耐热钢（141HB）高速钢钻灰铸铁（190HB）高速钢钻硬质合金钻高速钢扩钻可锻铸铁高速钢钻硬质合金钻多金相组织铜合金（120HB）高速钢钻修正系数值工件材料结构钢、铸铁灰铸铁可锻铸铁铜1.72.1工件材料铜合金铝合金多相含铅量10%的铜铝合金单相金相组织含铅量15%的铜铝合金铝、硅铝合金硬铝硬度HB=120硬度HB120=245MPa=343MPa=345MPa1.00.750.650.701.82.20.250.451.01.52.02.75符号注释M切削力矩，Nm轴向切削力，N f每转进给量，mm 切削层的深度，mmd钻头直径，mm 修正系数 =0.5（d-D）而对于24孔切削力计算钻削时进给量 f：0.150.32mm/转，f可以取0.2mm/转切削扭矩的计算如表3-1可以知道： (3-1) 表示为修正参数，其值可以从下面得到： 因为HT200的抗拉强度要求大于或者等于200Mpa，取=200MPa =而对于24孔，由3-1可以知道：=Nm切削力可以按3-1的得到： (3-2)对于24孔，由3-2可以得到：而本设计是要求的是加工等分孔直径24mm、工件孔中心圆周直径小于或者等于400mm的工件，所以钻削切削力小于上述计算值。3.5 夹紧力的大小夹紧力的大小应该合适。过大会导致弓箭和夹具变形，会让加工质量很难得到保证，并且人力物力也会很浪费；过小，工件在加工过程中会产生移动而使公件的定位破坏掉，加工的工件质量遭到影响，甚至会导致事故的发生。加工工件会受到切削力、夹紧力这两个力作用下而处于平衡条件，计算出理论的W（夹紧力），再和K（安全系数）相乘，即可得到实际中的（夹紧力），可以得到式子： （3-3）其中 实际中应该要的夹紧力（N)；-根据平衡条件所计算出的夹紧力（N)； K-从我们的生产经验所得到的安全系数，K一般取1.5-3。 一般在粗加工中，K值取2.5-3；一般在精加工中，K值取1.5-2。夹紧工件中的夹紧力的大小和切削力的大小以及定位支承所受切削力的作用方向都有关。安全系数可以根据以下式子计算： （3-4）在该式中， 分别代表各种因素的安全系数，如表3-2所示。表3-2 安全系数的数值符号考虑因素系数值工件原料以及加工余量的匀称的基本安全系数1.21.5加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度（详见表5-3）1.01.9切削特点连续切削1.0断续切削1.2夹紧力稳定性情况手动夹紧1.3机动夹紧1.0手动夹紧操作方便1.0操作不方便1.2力矩为工件旋转的唯一，工件接触部分的情况接触点确定1.0基础点不确定1.5注：若安全系数的估计成果比2.5小时，我们可以取等于2.5.表3-3 安全系数加工方法切削分力情况铸铁刚钻削1.151.151.01.0粗扩（毛坯）1.31.31.21.2精扩1.21.21.21.2粗车或粗镗1.01.01.21.41.251.6精车或精镗1.051.01.41.051.31.0圆周铣削（粗、精）1.21.41.61.8（含碳量小于0.3%）1.21.4（含碳量大于0.3%）端面铣削（粗、精）1.21.41.61.8（含碳量小于0.3%）1.21.4（含碳量大于0.3%）磨削1.151.2拉削1.5钻孔时，根据表3-1，表3-2，代入安全系数的公式可得： 夹紧力的计算可以根据下面式子来计算：工件的夹紧方式是卡盘夹紧，因此我们通过查机床夹具手册可以计算实际的夹紧力为： （3-5） 实际所需夹紧力； 安全系数； 夹紧工件过程中产生的扭矩； 卡盘中用到的卡爪数； 该钻模设计中钻孔的直径； 摩擦因数。由上面计算知道,对于本次设计中用到的卡爪表面是齿纹表面而查机床夹具手册知道，所以摩擦因数为0.71.0，这里取，所以实际所需夹紧力为：原动力的算法公式： （3-6）其中：,3.6 夹紧装置的选择在实际生产过程中，有各式各样的夹紧机构，根据不同的设计要求和不同的设计形式。结合本次设计要求由于是钻模设计也就是说它的工序主要是钻孔，因此其中的夹紧力不是很大，夹紧机构中我们选择三爪卡盘夹紧形式，也就是机床上常用的卡盘夹紧机构。第4章 可调精密分度设计我们在机械加工中会常常碰到在工件夹具里要求装夹加工一组表面，像孔系、多面体、槽系的加工等。这些表面分布的角度和分布的距离都是一致的，因此要求夹具在工件加工过程中能够进行分度。在工件一个表面加工完成后，要求夹具的某些部分能够在加工完工件的一个表面后随工件一起移动一定距离或者是转过一定的角度。满足上述要求的装置被叫做分度装置。4.1 选择分度装置分度装置按他的工作原理可以分成机械、电磁、光学等形式。按它的回转轴的位置，我们可以分为立柱式、斜轴式、卧轴式这三种。我们根据工件的加工要求而选择机械式分度装置，我们分析这个装置可以知道分度盘和对定销是它的主要元件，由它们的相互位置可以分为所径向分度装置和轴向分度装置。我们这里分度和定位是和分度盘回转轴线平行的方向沿着进行的。所以加工等分孔直径小于24mm、工件孔中心圆周直径不大于400mm的工件时，我们选择选择径向分度装置，这里选择直齿端齿盘。4.2 分度误差的分析分度误差的定义是分度装置中产生的实际分度值和理论值之差。也就是 （4-1）其中 - 回转分度误差； - 销在分度装置中产生的对定误差； -端齿盘轴与轴承之间的最大间隙； - 回转中心与分度套中心的距离；1.求对定误差因为这里我们使用的是楔形定位销和分度盘上锥型槽的径向配合，因此这样能消除定位销与分度槽之间的配合间隙，因此它的误差可近似等于零。即0 。2.求最大间隙当分度盘在分度时并且在衬套中转动，由于分度盘和衬套两者之间的配合关系从而我们选择间隙配合，它们之间的配合尺寸为130.由此知此配合是基孔制配合，故EI=0 .由GB/T 1800.31988査表得:IT8=0.063,IT7=0.04;由GB/T 1800.31988査表得:es=-0.014因此，ES=IT8+EI=0.063+0=0.063;ei=esIT7=-0.014-0.040=-0.054;所以得：= ES-ei=0.063-(-0.054)=0.063+0.054=0.117 3. 求中心距离R我们的分度装置使用径向分度装置，它的分度形式像上图4-1所示。这里我们设计中中心距为R=126.4. 求分度误差 =4artan =4artan0.000464285=0.0264=0.104因此可以得到分度误差=0.104第5章 对刀装置的确定定位工件是保证夹具中工件能够稳定在正确位置上，这个正确位置可以从工件相接触的定位元件的定位表面来确定。因此使夹具的定位表面和机床的工作台、主轴轴线以及导轨他们之间保持准确的位置，就可以让工件和刀具以及切削成形运动的正确位置得以保证。因此要使夹具定位元件上的定位表面相对于钻床加工运动处于一个正确的位置并且要求夹具定位元件上的定位表面相对于刀具安置在一个正确的位置。这一章主要是对夹具关于刀具的对定做一个说明。5.1 选择对刀方法为了让刀具与工件之间保持在一个正确位置，让加工精度得到保证，因此我们在装置中设置了对刀部分。我们分析不同的对刀要求，规划了三种主要的最常用的对刀方法将最常用的对刀方法分为三种即：试切对刀法、导向装置对刀法以及样件对刀法。对于要求生产批量比较少并且加工精度的要求不是很高的情况下我们选择试切对刀法。而对于要求生产量大的情况下我们选择导向装置对刀法。综合我们的工件的加工需求，因此我们选择了导向装置对刀法。5.2 确定导向元件一般在工件上加工的孔的位置要求是非常精确，这就需要有个装置能够引导刀具在工件上进行孔的加工，这样的话刀具的刚性相应的也需要提高同时为了避免刀具在加工工程中产生机械振动，所以我们最终选择在钻模板上安装一个起导向作用的钻套装置。钻模夹具的设计，应按照工作，尺寸和形状的特定情况下，加工生产的数量以及加工时使用的机床，经济合理选择的夹具的结构形式。（1） 固定式钻模1.在摇臂钻床、镗床和多轴钻床上进行多孔加工；2在单轴立式钻床上钻加工较大直径的单个孔或者加工多个个同轴孔；3.钻孔的直径要大于10，因为此时钻削扭矩大，人力很难挡得住钻模；4.工件和钻模的总重量不止150N，这时利用人力搬动很费力。 （2）翻转式钻模这种钻模不存在转轴以及分度装置，一般需要在其工作过程用手来让其翻转，所以设计的钻模和工件的总质量应该有一定范围，不能太重，这样就不会让手动操作的操作者受到伤害，一般质量在8kg到10kg之间，适合加工分布在小型工件的几个方向的钻孔，由此一来不但可以削减工件的装夹的次数，和可以提高加工工件面上的各个孔间的位置精度2。（3）回转式式钻模回转式钻模应用于加工工件中而且要求围绕某一轴线分布的轴向孔系或者是径向孔系。夹具分度机构都会在工件的每一次安装发生转位并且顺序加工各个所要加工的孔2。（4） 盖板式钻模盖板式钻模一般没有夹具体，钻模板包含钻套、定位元件以及夹紧装置。这种钻孔加工的时候，钻模板看起来就像一个盖子一样将工件覆盖起来2 。（5） 滑柱式钻模这类钻模是一种通用可调夹具主要钻模上有升降的钻模板，这种钻模在生活中很常见。一般将这种钻模分为手动滑柱式钻模和气动滑柱式钻模2。5.3 钻模板的选择（1）固定式钻模板当直接将钻套安装在整个钻模上这个时候会导致夹具的内部加工处理非常的不方便，所以我们常常将固定钻模板分开制造，因此将它单独加工并且单独安装。这样会让它在使用过程中不会转动，这里除了使用螺纹连接以外，而且还使用了定位销，这样可以使钻套在定位元件的中定位更加精确。（2）分离式钻模板1.分离式钻模板广泛应用于中小批量生产中，并且在钻孔后还要进行倒角、攻丝等工序或者大型工件的加工的操作；2.分离式钻模板表示根据工件夹具体上的铰链孔来进行装夹的，然而在装夹过程中我们要保证衬套孔以及螺钉孔的位置精度。所以我们应该在钻模板构造上想出一些办法，因此可以让装夹更加准确。为装拆方便，我们常常运用快动作的铰链螺钉在夹具体上将钻模板夹紧。3.工件的加工位置决定了覆盖式的分离式钻模板的定位装置，定位元件安装在钻板上的定位元件后，之后对钻模板有夹紧作用。（3）铰链钻模板1.因为铰链钻模板处于悬臂状态并且铰链部分存在活动间隙，但是它一般不适用于要求很高精度的钻孔位置。2.对于一些长度很长的铰链钻模板，在它的另一端设置控制位置而且发生偏移的导向件可以提高钻孔的位置精度。对于钻孔直径小于或者等于24mm而大于12mm选用钻模板时选择可卸式钻模板；对于钻孔直径小于或者等于12mm时我们选用一体化钻模板，这时钻模板和夹具体是做为一个整体的，这样对夹具体的铸造非常有利。下图5-1是本设计用到的钻模板的三维图：图5-1 钻模板5.4 钻套型式的选择（1）固定钻套一般安装在钻模板或者夹具体上的，它的配合方式一般是H7/nb或者H7/rb。固定钻套有两种类型即A型和B型，它的特点是结构比较单一，一般适合小批量生产。 1.A型一般适合小批量生产加工钻孔中，它的特点是直接将钻套压进钻模当中； 2.B型的特点这种钻套对应的钻模板比较薄、它的基面选择是钻套端面并且细屑不容易进入孔内。如下图5-2固定钻套：图5-2 固定钻套上图左边是A型，右边是B型。 （2）一般这种应用于大规模生产中，当钻套和钻头不断接触时，钻头会受到一定的磨损而影响工件的加工。这时为了能让加工稳定持续，当可换钻套遭到磨损破坏后，我们需要及时更换新的可换钻套，先把螺钉拆下，更换的钻套要求尺寸大小相等并且形状相同，再通过旋紧螺钉来固定钻套，这样做可以提高钻孔的精度。 1.可换钻套应用于大规模加工生产中，并且在钻套磨损后可以很方便及时更换。 2.可换钻套一般要求钻套的外径比较大，这样工件在压入钻模不容易发生变形。如下图5-3可换钻套：图5-3 可换钻套图 图5-4 快换钻套图（3）快换钻套，在生产加工中的加工孔的直径并不相等，为了更换钻套迅速，提高加工的效率，这时需要用到快换钻套，更换钻套要注意，钻套按逆时针旋转，在钻套旋出螺钉头的侧平面的时候，这我们就可以把钻套拆下。我们在拆钻套的过程中应该考虑刀具的旋向可以有效防止钻套跟随道具一起被拔出。如上图5-4快换钻套。 1.在生产零件的过程中，夹具体上的钻模选用的钻套一般选取外径与钻模板或者衬套的配合方式为，一旦钻套受损，可以很快地将受损的钻套拆下，换一个新的，可以极大提高生产加工的效率。 2对于在工件上钻孔加工并不是我们想象的那么简单仅仅只是钻个孔而已，实际中往往都是要求我们去钻拥有一定形状和尺寸大小的钻孔。为了达到这些要求我们就需要增加扩孔、铰孔以及攻丝等一些加工操作，这样就可以满足不同直径钻套的更换。如上图快换钻套。（4）回转钻套 回转钻套一般应用于高速转速下钻孔的加工以及防止刀具与钻套因摩擦过产生高的热量而被咬住。回转钻套的顶面拥有轴向止推作用，在平面时候可以控制刀具的行程。（5）特种钻套1.特种钻套用于当钻模板或者夹具体壁很难做到比较有效地靠近工件表面时（像凹槽上的孔或者是加工深坑），这是一种可以减少钻套与工件表面两者之间距离加长板钻套。 2.特种钻套用于加工平面零件上的斜孔或者是曲线零件表面上的孔，而且我们往往钻套端部制作成圆弧面或者是斜面这样可以有效为防止钻头因切入工件而引起偏折。 根据设计要求我们这里选择快换钻套下图5-5是设计中用到快换钻套的三维图：图5-5 快换钻套三维图5.5 钻套结构尺寸的确定1.确定钻套的尺寸这里加工孔的刀具选择麻花钻和工件所要求的钻孔要小于24，若选择钻孔的大小基本尺寸为d=24。而钻套高通常取H=(1-2.5)d,取H=2d=48mm,钻套与工件的排屑间隙一般取h=（0.3-1.2d),取d=1d=24mm,所以钻套总高=H+h=48+24=70mm .这里钻套选择快换钻套外径D=,内径d= 。这些具体尺寸都可以从机床夹具设计手册查阅到。2.确定配合钻套的衬套尺寸因为这里选择钻套基本尺寸为d=24, 则衬套的基本尺寸选择可以是d=24，查阅机床夹具设计手册可以得到：d=,D=,H=36。3.选择钻套与衬套之间的配合尺寸根据要求钻套外圆与套筒的配合尺寸选为24 ，这样对钻套以及套筒的拆装带来很大的便利。5.6 对刀的误差分析刀具与钻套间会有配合间隙，这样会导致刀具在加工过程中产生偏斜。而且在刀具安装过程中会导致一些其它方面的误差，对对刀造成影响的主要因素有：-钻模板底孔中心线到定位表面的距离公差，单位为mm;-刀具与钻套之间产生的最大间隙，单位为mm; -钻套与衬套之间产生的最大配合间隙,单位为mm; -的存在而会引起刀具末端产生最大单边偏移量，单位为mm；-表示衬套内圆和外圆表面产生的同轴度公差，单位为mm；-表示钻套内圆和外圆表面产生的同轴度公差，单位为mm；因为上面这些误差全部是独立的随机变量，所以可以依据概率法而算出对刀误差： （5-1）1. 钻模板底孔中心线到定位表面的距离公差的计算；分析工件以及定位方案我们可以知道，钻模板底孔中心线到定位表面的距离也就