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【工装夹具类】立式钻床钻模设计,工装,夹具,立式,钻床,设计
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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 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 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 ,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 of to in I is is is to to of of in in is of of at of 目录 第 1 页 目录 第一章 绪论 . 1 题背景及目的意义 . 1 展前景 . 1 要研究方向及内容 . 2 第二章 钻床夹具设计原理与说明 . 3 床夹具设计的基本要求和步骤 . 3 床夹具的分类和组成 . 4 件在夹具中的定位原理、常见定位方式及定位元件 . 5 件定位原理 . 5 见定位方式及定位元件 . 5 件在夹具中的夹紧原理 . 6 夹具设计要点 . 6 模类型的选择 . 6 套类型的选择和设计 . 7 模板的类型和设计 . 10 第三章 钻夹具设计 . 12 究零件图，进行结构技术分析 . 12 模类型确定 . 13 具草图构思 . 14 件定位方案确定 . 14 件定位误差分析 . 16 第四章 分度装置设计 . 17 转分度装置的组成 . 17 度对定机构及操纵机构的设计 . 17 度方案对比 . 17 定机构设计 . 17 度操纵机构设计 . 17 度盘锁紧机构的设计 . 19 第五章 工件夹紧装置的设计 . 21 件夹紧方案 . 21 紧力确定 . 21 件夹紧装置结构设计 . 23 目录 第 2 页 第六章 钻套及钻模板的设计 . 24 套的设计 . 24 模板的类型和设计 . 25 第七章 钻夹具总体方案 . 26 具体的技术要求 . 26 要零件的材料选择及热处 理 . 26 床夹具的总装配 . 27 具使用说明 . 28 结束语 . 29 致谢 . 30 参考文献 . 31 附录 . 32 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 绪论 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。 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 ,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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 2 页 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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 3 页 第二章 钻床夹具设计原理与说明 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； 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 4 页 8. 进行必要计算； 9. 绘制零件图及总装图； 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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 5 页 件在夹具中的定位原理、常见定位方式及定位元件 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。 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 58 62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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 6 页 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 2 3 倍。 夹具设计要点 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 10，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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 7 页 （ 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 孔距位置允差大于 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。 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 定钻套 固定钻套 图 a） 为无肩，图 （ b） 为带肩），该类钻套外圆以 H7/7/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 1000 12000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 文） 第 8 页 所示。可换钻套装在衬套中，衬套是以 H7/7/套外圆与衬套内孔之间常采用 F7/7/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 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，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， 在斜面上钻孔时，应采用图 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（以减少导向长度。 在凹坑内钻孔时，常用图 示的加长钻套（ H 为钻套导向长度）。图 d 为钻两个距离很近的孔时所设计的非标准钻套。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 9 页 图 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 8，粗铰时取 铰时取 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/H7/6/ 导向长度 H 如图 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=1 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 d5取 H/d加工两孔的距离公差为 ，可取 H/d= 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 10 页 排屑间隙 h 如图 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=(0.7)d；加工钢件时， h=(1.5)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。 模板的类型和设计 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/铰链轴和支座孔的配合为基轴制过盈配合 (N7/钻模板和支座两侧面间的配合则按基孔制间隙配合 (H7/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 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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 11 页 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 10 30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 方可采用。若孔距公差小于 ，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 800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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 12 页 第三章 钻夹具设计 究零件图，进行结构技术分析 图 零件图 图 三维零件图 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 13 页 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 ；粗糙度 零件热处理硬度为 50。 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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 14 页 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 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。 件定位方案确定 本工序为钻 20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 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 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： 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 15 页 2 4 5 图 位心轴零件图 图 维定位心轴 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 16 页 件定位误差分析 本工序为在立式钻床上钻出 10径向孔，其工序尺寸为 2 5 0 l m m 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，0，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， 也 即 所以该工序定位误差 0他尺寸条件非本工序内容，在此不予计算。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 17 页 第四章 分度装置设计 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。 度对定机构及操纵机构的设计 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。 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孔的套类零件，故选用的棘 轮为20 个齿，尺寸如图 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。 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，主要是针对小西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 18 页 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 度盘零件图 图 维分度盘 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 19 页 图 拉式分度对定机构 图 维手拉式分度对定机构 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。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 20 页 图 度板的锁紧机构 图 维分度板的锁紧机构 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 21 页 第五章 工件夹紧装置的设计 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，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。 紧力确定 削力的计算 钻头选择高速钢麻花钻，钻头直径为 4按加工要求，并查资料有进给量 于 L/d=1，所以修正系数取 应乘以修正系数，则 ( 0 . 1 4 0 . 2 2 ) 1 . 1 0 . 1 5 4 0 . 2 4 2 . 0 . 2f 在 此 取 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 0 (5 1) M 钻 削力矩， 4d 头直径）， （每转进给量） 2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 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 22 页 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 F(5 2) 安全系数 4321 (5 3) 式中： 1K 基本安全系数；取 K 加工性质系数；取 K 刀具钝化系数；取 K 断续切削系数；取 5 2 既得结论，所需实际夹紧力不应小于 3455N。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 23 页 件夹紧装置结构设计 工件夹紧装置见图 示 图 旋 压板夹紧机构 图 维螺旋 压板夹紧机构 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 24 页 第六章 钻套及钻模板的设计 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元件。根据前文第二章的钻模设计要点可知钻套的几种类型，及主要应用场合，在本夹具中选择快换钻套 。 (6 1) 其中 ， H 导向长度。 代入公式求得 0 零件为 45钢，根据以上分析有排屑间隙 h 的计算可根据以下公式 (6 2) 代入 d 值，求得 41 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 25 页 模板的类型和设计 由第二章钻模设计要点的分析可知，为了能提高生产率，宜选用固定式钻模板，其设计仍需遵循上文所提到的要点。钻模板结构如下图示。 图 模板 图 维钻模板 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 26 页 第七章 钻夹具总体 结构 具体的 设计过程及 技术要求 根据 能加工的最大尺寸、 T 型槽的尺寸等）和心轴，棘轮、钻板的尺寸便能确定夹具体长宽高。为节约材料 ，但不降低钢度，在夹具体中设置辅助肋。 夹具体与各元件配合表面的尺寸精度和配合精度通常都较高。定位心轴与工件基准孔等定位元件与工件定位基面之间配合选 7头与钻套等有引导作用、并有相对运动元件之间精度要求选 7定支撑钉，定位销等无相对运动元件之间选7 要零件的材料选择及热处理 定位心轴，回转分度盘，要求有很高的耐磨性，材料选用火硬度应达58位衬套，心轴衬套，定位销均为轴类或套类零件，宜选用 45 钢，因均需要具有较高的耐磨性，淬火硬度应达到 45具体，锁紧支架选用 余为标准件或选用 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 27 页 床夹具的总装配 钻夹具装配 结构见所附 纸。 图 配图 1 分度盘操纵手柄； 2 定位销； 3 定位螺母； 4 套筒； 5 定位螺钉； 6 钻模板； 7 钻套； 8 分度盘（棘轮）； 9 零件； 10 开口垫圈； 11 夹紧螺母； 12 定位心轴； 13 对定机构（棘爪）； 14 棘爪操纵手柄； 151617 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 28 页 图 维装配图 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，松开螺母，拔出对定销，转动分度盘到下一个等分槽，插入对定销，拧紧螺母实现分度盘的夹紧。即可进行该孔的加工，其余孔依次进行。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 29 页 结束语 针对套类零件径向孔加工过程中存在的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不易保证孔之间的位置精度，我设计了立式钻床上用于此类零件定位的专用回转钻模。 该钻模的大体设计思路是绘制草图到分度装置，对定机构，夹紧装置的设计，最后是钻夹具总体装配。 该 钻模 采用工件轴向夹紧 ,夹紧力有利于工件准确定位而不会破坏它 ,夹紧力作用方向与工件刚度最大方向一致 ,不会引起工件变形。定位衬套采用锥形孔 ,分度盘定位准确。工件采用开口压板夹紧 ,工件装夹快捷 ,夹具采用快换钻套 ,钻套磨损更换方便。可以根据不同的孔数更换相应的分度盘 ,夹具有一定的柔性。 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 30 页 致谢 此次毕业设计之所以能够按时按要求顺利完成，其中有许多老师和同学给予了莫大的支持和鼓励。 特别感谢赵老师，是她为我们毕业设计提供里大量的技术帮助，为我们安排设计进程，提供设计资料，并在课余时间为我们分析和讲解设计要点，使我更有 信心和动力。同时也要感谢其他老师和同学，他们很热心、很无私，他们在我需要帮助之时伸出了援助之手，有了他们的关心和支持，毕业设计虽苦但感觉很快乐。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助， 总之没有他们，就不能这么较完整和全面的完成毕业设计，所以要再次对他们说一次 谢谢你们 ！ 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 31 页 参考文献 1 顾崇衔 机械制造工艺学 陕西科学技术 出版社 ， 1999 2 白成轩机床夹具设计新原理北京：机械工业出版社， 1997 3 齐世恩机械制造工艺哈工大出版社 1989 4 任家隆机械制造技术北京：机械工业出版社， 2000 5 张进生机械制造工艺与夹具设计指导机械工业出版社 , 1995 6 荆长生机械制造工艺学西安：西北工业大学出版社， 1996 7 徐发仁机床夹具设计重庆：重庆大学出版社， 1996 8 刘朝儒 , 吴志军 ，高政 一 机械制图北京：高等教育出版社， 2006 9 庞怀玉机械制造工程学机械工业出版社， 1998 10刘守勇机械制造工艺与机床夹具机械工业出版社， 1999 西安文理学院本科毕业设计（论文） 第 32 页 附录 附录一：装配图 附录二：英文翻译文献 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2012.1.102012.1.162012.1.172012.2.172012.2.182012.2.292012.3.12012.3.7
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