钻削端架用两面翻转式夹具的三维设计

摘要

随着机械制造技术的不断发展，在机械制造领域的竞争已经越来越激烈，客户对于产

品的加工精度与加工效率的要求也越来越高。端架零件主要是承担连接固定的作用，应用

广泛，零件的加工精度影响装配体的装配精度、使用寿命和工作精度，因此零件的加工精

度要求较高，对夹具的装夹要求较高。本课题以端架零件为研究对象，对端架零件的4-

012nun孔与侧面012mm孔钻孔夹具设计。

首先，对夹具设计的研究现状展开调研，对课题的研究路线与研究方案和完成内容进

行明确。进一步，对端架零件进行三维建模后对端架零件的结构展开分析，对端架零件的

加工工艺性进行分析，为夹具设计奠定基础。

此外，对端架零件的毛坯进行设计，同时对端架零件的加工工艺进行制定，为夹具设

计中定位的关键尺寸奠定基础；进一步，对夹具展开设计，从夹具的定位与夹紧入手，均

设计两种方案，通过对比后确定出最优的定位与夹紧方案。采用025mm孔、底面和侧面实

现六点完全定位，采用M12内六角螺钉与心轴配合夹紧。对零件的定位精度与夹紧可靠性

进行计算验证，结果表明所设计的定位精度为0.05mm,可达到端架零件加工的要求；针对

4-0127mH孔悬空问题设计可调支撑实现辅助支撑，保证钻孔时的可靠性。

最后，对两面翻转式夹具的夹具体、侧板、可谎支撑等零件进行设计，并针对设计的

零件使用UG进行三维建模，并且进行虚拟装配，通过虚拟装配结果表明所设计的两面翻转

式钻削夹具零件不存在干涉现象。

关键词：端架零件；工艺分析；两面翻转式夹具；三维建模；定位精度

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofmechanicalmanufacturingtechnology,thecompetition

inthefieldofmechanicalmanufacturinghasbecomeincreasinglyfierce,andcustomers'

requirementsforproductprocessingaccuracyandefficiencyarealsogettinghigherandhigher.

Theendframepartsarcmainlyusedtoconnectandfix,andarewidelyused.Themachining

accuracyofthepartsaffectstheassemblyaccuracy,servicelifeandworkingaccuracyofthe

assembly.Therefore,themachiningaccuracyofthepartsisrequiredtobehigh,andtheclamping

requirementsofthefixturearehigh.Thistopictakestheendframepartastheresearchobject,and

designsthedrillingfixtureforthe4—012mmholeandtheside012mmholeoftheendframe

part.

Firstofall,theresearchstatusoffixturedesignisinvestigated,andtheresearchroute,

researchschemeandcompletioncontentofthesubjectareclarified.Further,thestructureofthe

endframepartisanalyzedafterthe3Dmodelingoftheendframepart,andtheprocessing

technologyoftheendframepartisanalyzed,whichlaysthefoundationforthefixturedesign.

Inaddition,theblankoftheendframepartisdesigned,andtheprocessingtechnologyofthe

endframepartisformulated,whichlaysthefoundationforthekeydimensionsofpositioningin

thefixturedesign;Further,thefixtureisdesigned,startingfromthefixturepositioningand

clamping,twoschemesaredesigned,andtheoptimalpositioningandclampingschemeis

determinedaftercomparison.The025mmhole,bottomandsidefaceareusedtoachievesix

pointfullpositioning,andMl2hexagonsocketheadcapscrewsareusedtoclampwiththespindle.

Thepositioningaccuracyandclampingreliabilityofthepartsarecalculatedandverified.The

resultsshowthatthedesignedpositioningaccuracyis0.05mm,whichcanmeettherequirements

ofendframepartsprocessing;Aimingattheproblemof4—012mmholesuspension,adjustable

supportisdesignedtorealizeauxiliarysupport,soastoensurethereliabilityofdrilling.

Finally,thepartssuchastheclampconcrete,sideplateandadjustablesupportofthetwoside

turnovertypefixturearedesigned,andthedesignedpartsaremodeledusingUG,andvirtual

assemblyiscarriedout.Theresultsofvirtualassemblyshowthatthedesignedtwosideturnover

typedrillingfixturepartsdonothaveinterference.

Keywords:Endframeparts;Processanalysis;Twosideturnoverclamp;3Dmodeling;

positioningaccuracy

目录

第1章绪论..........................................................1

1.1课题的研究目的与意义.........................................1

1.2夹具研究现状.................................................1

1.3研究方案.....................................................2

1.4课题主要完成内容.............................................2

第2章端架零件结构分析..............................................4

2.1端架建模.....................................................4

2.2端架结构分析.................................................5

2.3端架生产纲领分析.............................................5

2.4端架加工工艺分析.............................................6

2.4.1架毛坯设116

2.4.2端架加工工艺分析................................7

2.4.3加工工艺装备选择....................................8

第3章钻削端架用两面翻转式夹具设计................................10

3.1夹具设计总体方案............................................10

3.2夹具定位装置设计............................................11

3.2.1定位方案设计.........................................11

3.2.2定位方案分析.........................................11

3.2.3定位误差计算.........................................12

3.2.4定位元件设计.........................................13

3.3夹具夹紧装置设计............................................14

3.3.1夹紧方案分析.........................................14

3.3.2定位方案分析.........................................15

3.3.3夹紧元件设计.........................................16

3.4夹具导向元件设计............................................17

3.4.1钻套设计..............................................17

3.4.2钻模板设计...........................................19

3.5夹具体设计.................................................19

3.6其他零件设计...............................................20

3.6.1侧板设计..............................................20

3.6.2可调支撑设计..........................................21

第4章夹具三维建模.................................................22

4.1夹具零件三维建模............................................22

4.1.1心轴建模..............................................22

4.1.2定位销建模............................................22

4.1.3开口压板建模..........................................22

4.1.4钻套与钻模板建模.....................................23

4.1.5夹具体建模............................................24

4.1.6其他零件建模..........................................24

4.2夹具装配....................................................25

第5章总结.........................................................28

参考文献............................................................29

致谢...............................................................3()

第1章绪论

1.1课题的研究目的与意义

随着机械制造技术的不断发展，在机械制造领域的竞争已经越来越激烈，客户对于产

品的加工精度与加工效率的要求也越来越高。端架零件主要是承担连接固定的作用，应用

广泛，零件的加工精度影响装配体的装配精度、使用寿命和工作精度，因此零件的加工精

度要求较高，对夹具的装夹要求较高。大多数企业在加工这一类的零件时选择的是加工中

心加工，加工中心加工精度与加工效率较高；但是传统的工艺装备在精度与效率上都限制

了设备的加工能力，传统加工制造企业只能在夹具的装夹定位上进行研究。

端架零件结构虽简单，但是端架零件上的012根血孔一共5个，但5个孔不再一个平

面，乂需要保证孔之间的位置精度，因此需要对012mm孔加工的夹具进行设计，通过一次

装夹便可完成012mm孔的加工。

翻转式钻床夹具可以用于小型工件在不同表面上的孔的加工，通过一次装夹便可以通

过夹具的饭庄实现孔的加工，因此夹具在加工过程中需要进行翻转，夹具的设计必须实现

轻量化设计。

本课题通过对端架钻0127mH孔的夹具进行研究，为提高零件的加工效率与加工精度精

度具有较大的实际意义。

1.2夹具研究现状

在现代机械制造生产的整个流程中，为进一步提高零部件的机械加工精度和机械加工

的效果，同时为节省零部件的成本，工装夹具的应用一直是在机械加工生产领域中必不可

少的重要工艺装置”夹具的主要用途就是可以进行精确的定位，以及夹紧。夹具在使用前

需要根据夹具的设计将工件准确的安装在夹具上，在夹具定位准确后夹紧工件即可。根据

夹具使用的不同场合，夹具又可以分为几大类的夹具，主要有以下几种：

(1)普通加工夹具:普通加工夹具目前已达到了规范化、系统化、小型化，而普通加工夹

具经过合理的设计调整之后便能够加工成不同的零部件。但是普通夹钳加工的零件造型和

加工的工序都相对固定，只适合于小批量的机械加工制造，比较常用的普通夹有三爪卡盘、

虎钳等。

(2)专用夹具:专用夹具的主要功能是为提升零部件的机械加工效果，需要设计专门的定

位装置、夹紧装置等结构，因此，专用夹具常用于大批量的零件加工中。

(3)可调夹具:可调夹具是指通过调节在夹具上的一些零件数量后才能进行对其他工件

的加工，大多是用在形状相对接近的工件的加工上，但可调夹具也适用于中小批量的加工

产。

(4)组合夹具：组合夹具顾名思义就是通过不同的零部件进行组合后可以加工零件上不

同工序的夹具，组合式加工夹具只能在采用后通过拆卸或再次组成，这种夹具设计的主要

目的是为了尽量减少工件在制造过程中的专用装夹器的数量［8］。在夹具设计中已经使用计

算机辅助设计，尤其是在组合夹具的设计中，使用计算机设计，可以更加快速的确定夹具

设计是否正确。

在对机械工件加工的过程中采用夹具，不但增加了机械工件的加工精确度，同时还大

大提高了领零部件的机械加工效果，从而节省了成本使用夹具，具有以卜.几个方面的优点:

(1)高精度：因为设计的夹具采用了定位装置，工件可根据加工的需求实现完全定位或

不完全定位。

(2)高效率：传统的通用夹具在加工工件时，将一个工件安装在夹具上后需要找正坐标

原点，然后在进行加工，通用夹具每次工件的安装位置是不固定的，因此加工效率较慢。

使用专用夹具后零件可以很快的实现定位，因此能够提高零件的加工效率。

(3)减轻劳动强度：在使用夹具的制造过程中，能够减轻劳动强度。

(4)增加了机床的加工能力：通过改变不同的夹具，机床就能够完成各种加工的作业。

1.3研究方案

本课题研究的主要内容是端架零件钻0127nm孔两面翻转式夹具设计，从零件的结构分

析入手，开展端架零件的毛坯设计，进一步对端架零件夹具的定位机构、夹紧机构、导向

机构的设计展开，如图1.1所示为研究路线图.

图1.1研究路线图

1.4课题主要完成内容

本课题对端架零件翻转式钻孔夹具研究，主要完成以下内容：

(1)完成端架零件分析，零件建模与毛坏设计：

2

（2）完成端架零件夹具研究，对端架零件的夹紧机构、定位机构、导向机构、夹具体

等主要零部件与结构进行设计；

（3）完成端架零件钻削夹具UG三维建模与工程图绘制;

（4）完成端架零件钻削夹具设计说明书编写。

3

第2章端架零件结构分析

在前一章中，对端架零件钻削夹具设计进行了初步分析，明确了钻削夹具设计的总体

路线，在本章中对端架零件的结构展开分析，对端架零件的加工有一个详细的思路，为夹

具设计奠定基础。

2.1端架建模

如图2.1所示为端架零件图，从零件图上分析，端架零件的结构简单，底部是一个矩

形台阶构成，右侧为一个080瓶机圆柱，高度为44〃〃〃，在圆柱侧面上有一个02O7H7H圆柱凸

台，通过UG对端架进行三维建模，如图2.2所示为瑞架零件三维模型。

080

图2.1端架零件尺寸结构图

4

图2.2端架零件UG三维模型

2.2端架结构分析

结合图2.1和图2.2对端架零件结构展开分析，端架零件是由凸台和圆柱体构成的，

底部为80mm的矩形方块构成；右侧是一个080mm圆柱，高度为44〃〃〃，在圆柱侧面上有

一个02Onun圆柱凸台，在0207mH圆柱凸台上有一个012mm孔；另，在08Om?n圆柱的内部

有一个深度为30mm,直径为040mm的中心孔，底部是一个025mm的中心孔直接贯穿整

个080mm圆柱体；在80mm的矩形台上有4个48X38mm分布的012rmn孔，孔直接贯通

80mm矩形台。

综上，端架零件结构简单，加工容易，对于端架的4-012mm孔和020mm圆柱凸台上

的012nun孔为90°垂直分布，在设计翻转式夹具也相对容易。

2.3端架生产纲领分析

本次设计的零件为端架零件，通过公式(2.1)可以确定出端架零件的生产纲领为：

(2.1)

上述式中：N为年产量，Q表示产品的年产量，m表示每一台产品中需要该零件的数

量，a表不备品率，b表示废品率。

本课题的端架零件的年产量为、、，根据UG三维图设计中估算零件质量为2.009()Kg。

5

由表2.1可以知道端架零件的生产类型为轻型零件的大批生产。

表2.1机械加工零件生产类型的划分

产品类型

生产类型

重型零件中型零件轻型零件

小批量生产<55-20<100

小批生产5-1020-200100-300

成批生产中批生产100-300200-500500-5000

大批生产300-1000500-50005(X)()-5(X)()0

大量生产>1000>5000>50000

2.4端架加工工艺分析

2.4.1端架毛坯设计

端架零件采用的是HT200,同时端架的外形尺寸为150mmX80mmX44mm,属「中小

型零件，根据零件图中可知，零件中的表面有的采用的是不去除材料的加工方法获得，因

此零件采用铸造的方式获得零件毛坯属于最经济的方法，同时通过铸造的方法可以获得零

件的基本外形。

但是确定零件的毛坯关键在于确定加工余量，通过切削用量简明手册，确定出粗加工

的切削深度为lmm~3mm、半精力口工0.5mm~l.5mm、精加工在1mm以下。因此本次加工

的零件粗加工选择1.5mm或者2mm的切削深度、半精加工选择1mm的切削深度、精加工

选择0.5mm。"。因此零件的平面选择加工余量为3±0.5mmo同时为了简化零件铸造时的

砂型的简单性，因此012mm采用直接实心铸造的方式，025mm、040mm采用铸造尺寸分

别为019mm、034mm。

如图2.3所示为零件毛坯图。

6

。80

图2.3端架零件毛坯图

2.4.2端架加工工艺分析

结合图2.1分析，零件的80mm侧面与0807mH圆柱侧面不需要加工，直接进行铸造成

型即可，零件加工精度较高的是零件的025mm和040mm孔，孔的粗糙度需要保证Ra3.2,

为IT8级精度，在加工时需要采用钻孔、扩孔、较孔的加工方式才能获得，而025rm九和

040mm孔采用铸造成型，因此在加工时通过扩孔与钱孔进行加工即可。同时为了保证

025?n?n和04Om?n孔的精度，采用025gH和04Onmi孔互为基准的定位方式进行加I：。

此外底面、020mm凸台与0807nm凸台的粗糙度为Ra6.3,为IT9级精度，在加工时采

用粗铳、精铳的加工方式即可，且平面的加工方式比较简单，不存在难点。

最后是0127mH孔的加工，孔的粗糙度要求Ral2.5,为IT1O级精度采用钻孔的方式即

可。

综上，根据对加工工艺的分析，制定表2.2所示为端架加工工艺路线。

7

表2.2端架加工工艺路线

工序号加工内容定位基准

10铸造毛坯

20时效处理

080mm凸台端面、

30粗铳零件底面，留1mm加工余量

034mm毛坯内孔

粗铳(ap=2mm)、精铳(即=Inun)

40底面、019mm毛坯内孔

080血771凸台端面和14mm平面

精铳零件底面，加工至图样尺寸，上下端面尺080mm凸台端面、

50

寸为44nlm034nun毛环内孔

粗铳(Qp=2mm)、精铳(ap=1mm)

080mm凸台端面、

60020171771

034mm毛坯内孔

凸台,保证尺寸SOmm。

扩034nlm毛环孔至039mm,走刀次数2次，

70底面、019mm毛坯内孔

ap=1mm

扩0197nM毛坯孔至024小小，走刀次数2次，

080mm凸台端面、

80ap=1mm；钦024m?n孔至025mm,走刀次

039mm内孑L

数1次，ap=0.5mm

较039nun孔至040mm,走刀次数1次，4=

90底面、0257nm内孔

0.5mm

100清洗,去丰刺

110按图纸检验，合格入库

2.4.3加工工艺装备选择

在端架的加工中需要使用到的机床是铳床、钻床，量具主要有游标卡尺和塞规”文

在铳削加工中选择的铳床为XK5032铳床，工作台尺寸为1700X400mm,工作台的行

程X=920mm、Y=35()mm、Z=450mm,零件的宽度为307mm，毛坯尺寸的最大宽度为

高度为50mm,厚度为80mm,铳床的工作台的尺寸可以满足零件的铳削加工。

8

钻削加工时选择的机床为Z550,最大钻孔直径为50mm,零件中孔的最大尺寸为40mm,

主轴的行程为200mm,零件孔的深度为45mm,加上10mm的进到量后需要的行程为

55mm<200mm,转速范围在50~2000r/min中，进给量为0.056〜1.8,可满足孔的精加工。

9

第3章钻削端架用两面翻转式夹具设计

在前一章中，完成了对端架零件的加工工艺分析，通过对端架零件的结构与加工工艺

分析，进一步掌握了端架零件的加工重点，在端架零件中012nmi孔主要是用于螺栓连接的

孔，精度处于次要地位，通过设计两面翻转式夹具可以提高零件的加工效率，同时还可以

保证加工精度。

3.1夹具设计总体方案

在夹具设计中，主要是从定位、夹紧、对刀等机构开始设计，如图3.1所示为机床夹

具组成框图，如图3.2所示为夹具设计流程。

图3.2夹具设计总体方案

结合端架零件的结构分析，拟采用中心孔与端面进行定位的方式进行设计，同时通过

中间的心釉与夹具体的一端采用螺母固定，另一端采用内六角螺钉与心轴中心螺纹孔进行

夹紧。如图3.3所示为定位简图。

10

图3.3定位简图

3.2夹具定位装置设计

3.2.1定位方案设计

(1)方案一

结合零件的结构特点，在加工零件的012nun孔是零件的中心孔025mm和040mm孔以

及零件的端面均已经完成了加工。因此对于零件的定位则可以采用025mm和底面进行定位,

如图3.4所示为端架零件坐标定义，底面限制3个自由度，分别为x轴移动自力度、y轴

和Z轴旋转自由度；心轴限制y轴和z轴移动自由度；共限制5个自由度，由于设计的是

钻孔夹具，所以x轴旋转自由度在未限制的情况下会造成钻孔出现偏心。

进一步，在零件的80mm侧面通过设计一个挡销与心轴配合限制x轴旋转自由度即可。

图3.4方案一坐标定义

(2)方案二

如图3.5所示为定位方案二坐标定义。方案二中的定位方式原理与方案一相同，区别

在与方案二使用的是040nlm和08Onun圆柱端面与80mm侧面进行定位。

图3.5方案二坐标定义

3.2.2定位方案分析

在3.2.1中的两种定位方案原理相同，区别在于使用的中心孔不同，其定位精度相同，

若使用定位方案二，则在钻4-012mm孔时距离钻模板位置较远，4-012巾7八孔上端而距

11

离080mm圆柱端面为30mm,远超过了钻套与孔之间的距离，因此在设计时需要将钻套的

长度增加，才能保证在钻孔时钻套不会跑偏。

钻孔时若采用从底面下刀的方式，会造成夹具设计的浪费，底面下刀则会在零件背面

设计钻模板用于钻套固定，另一侧还需要设计夹紧的装置，会造成夹具体设计较大，会增

加材料的使用，一方面增加成本，另一方面在使用时夹具重量增重，对于翻转式夹具设计

需要实现轻量化的要求相悖，因此采用方案进行定位。

3.2.3定位误差计算

在加工孔时以内孔为基准，零件套在心轴中心0】上，要求铳上平面〃产3设工件孔径

为。斛°,心轴轴径为周一add，最小间隙％加=。-盛。当心轴水平放置时，工件内孔始终

与工件上母线接触，可不考虑间隙的影响。

当孔为最大，心轴为最小时，设计基准。'在最下(见图3.6(b)),则有式(3.1)。

0,0=Drnax_domin(3.])

122

若孔为最小，心轴为最大时(见图3.6(c)),则有式(3.2)所示结果。

0^0=£nun_donux(3.2)

122

以下求解尺寸〃的定位误差，因为

“定位二"位移+”不符(3.3)

式中:/定位一一定位误差；4位移一一基准位移误差；

4不符----基准位移误差。

在图3.6中，由于定位基准与设计基准重合，所以4不符=0,所以有

,,,

4定位=001-001

__domin)_(—min_dcnnax)

=(--等)-(四…-绡)(3,4)

=?+等=(25.045-y)-(24.998-=0051mm

=

式中:初一工件孔制造公差；6do一心轴制造公差。%mx=25.045mm,dOmin24.992mm,

DmE=25mm,d0max=24.99Smm,带入公式(3.4)可以计算得到，经计算可以得到定位误

12

差为0.051mm,可以满足要求。

(a)理想位置(b)孔最大心轴最小(c)孔最小心轴最大

图3.6以内孔中心O为定位基准

3.2.4定位元件设计

根据零件图可知，中心孔025mm孔的高度为14mm,而孔的直径较大，设计的定位销

的长度为15mm,尺寸为025^002mm，为防止定位心轴在安装过程中与夹具体之间出现转

动，多以在夹具体固定端设计有5X5X14mm键，键槽设计在轴段处，

020%02小根圆柱的长度尺寸根据夹具体进行确定，根据夹具的总体设计方案，心轴左侧采

用螺母固定，因此在左侧设计M12的外螺纹，用于螺母固定，在右侧通过设计中心螺纹孔

的方式采用M12沉头螺钉进行夹紧。如图3.7所示为心轴结构图。

技术要求

1.螃毛刺飞运

2.未曲角C1.

3.未注线性尺寸公差应符合GB/T1804-2000的要求.

图3.7心轴结构图

挡销的设计则比较简单，只需要保证挡销的高度能够贴合零件的侧面即可，如图3.8

所示为挡销结构图。

13

Rai2.5

其余V

技术要求

gG-Loz1.去除毛刺飞边.

0102.未注倒角为CO.5。

3.未注线性尺寸公差应符合GB/T1804-200。的要求,

图3.8定位销结构图

3.3夹具夹紧装置设计

3.3.1夹紧方案分析

(1)方案一

如图3.9所示为定位方案一，定位方案一拟采用压板夹紧的方式，夹紧14mm尺寸的

平面。

图3.9夹紧方案一

(2)方案二

如图3.10所示为定位方案二，本方案拟采用定位元件中的心轴进行夹紧，通过在心轴

的一侧设计M12的内螺纹孔，在零件的08(hmn圆柱端面上采用一个压板进行设计采用

M12内六角螺钉进行固定即可。

图3.10夹紧方案二

3.3.2定位方案分析

通过对比两种定位方案，定位方案二则更简便，有利于夹具的轻量化设计，同时也可

以方便零件的拆装，但是需要对夹紧校核计算。

(1)切削力计算

切削刀具312mm高速钢锦柄麻花钻头。

14

查《机械制造工艺设计手册》表3.36,钻削扭距计算公式:

(3.5)

式中，，，

磨钝系数=1.(),,d=12mm,代入得：

查《机械制造工艺设计手册》表3—36,钻削轴向力计算公式：

(3.6)

式中，，，

磨钝系数；；d=12mm,代入可得：

(2)夹紧力计算

根据根据濮良贵《机械设计》中公式(5-9)有

(3.7)

式中：

将参数带入公式(3.7)有：

经过计算，夹紧力远大于切削力，因此设计的夹紧可靠。

3.3.3夹紧元件设计

在本次设计的夹紧元件中，螺母为标准件选择GB/T41-2016中的M12螺母，内六角

螺钉选择GB/T70.1-2008中的M12义5()。

其余则是两侧的压板设计，为了方便零件的快速拆卸，将压板设计成开口压板的形式,

如图3.11为左侧开口压板，用于M12螺母夹紧。图3.12所示为右侧开口压板，其直径与

零件的080小机圆柱有关，在设计时将直径设计为55mmo

15

030+0.5

其余

技术要求

1.去砥钟飞边.

2.未注励为C0.5・

3.未注濯住尺寸公卷应符合GB/T1WH-2Q卸的要求.

图3.12右侧开口压板结构图

3.4夹具导向元件设计

本次设计的夹具为钻孔夹具，因此导向元件为钻套和钻模板。

3.4.1钻套设计

本次钻孔直径为12mm,因此设计的钻套的孔至直径为12mm，如图3.13所示为钻套

1结构图，该钻套是用于钻4-012nun孔的钻套，因为在设计时将钻4-012nun孔的钻模

板设计来与夹具体为一体的，根据夹具体设计的可靠性，夹具体的厚度为20mm,因此设

计的钻套高度为20mm,估套外径为0189。,02G根，钻套内孔尺寸为012萨。5Mm.在加工时

16

需要保证偏差-0.02和+0.05,同时还需要保证018go02机巾和1012和。5Mm的同轴度为0.050

如图3.14为钻套2结构图，其区别在与因为钻侧面的0127nm孔是设计的独立钻模板，

因为钻模板不需要承受力矩，因此钻模板的厚度设计为10mm,所以设计的钻套高度为

10mm即可。钻套外径为018?0.02根血，钻套内孔尺寸为012档。5m小，在加工时需要保证偏

差-0.02和+0.05,同时还需要保证0189o.o2mm和012。°°57nm的同轴度为0.05。

技术要求

1.去麻毛刺飞边。

2.未右引角为CO.5。

3.未E线性尺寸公差应符合CB/T1804-200(l的要求.

图3.14钻套2结构图

17

3.4.2钻模板设计

钻模板的设计需要根据零件的定位与夹紧设计进行，如图3.15所示为钻模板结构图,

钻模板采用M6螺栓进行固定，中间采用05机?n圆柱销定位，圆柱销选择的是GB/T119.1-

2000,钻模板的精度则需要保证018俨02rHm尺寸，因为该孔需要与钻套配合，所以需要保

证公差+0.02mm,同时要保证孔的中心线与底面的垂直度为O.lo

技术要求

1.未注倒角为CQ5

2.去除毛剌飞it.

3.零件加工表面上，不应有划痕、擦伤翱伤零件表面的蛹。

4.未注线性尺寸公差应符合GB/T1804-2附）的要求.

图3.15钻模板结构图

3.5夹具体设计

夹具体的设计需要满足足够的刚度与强度，在胡削力的作用下，夹具体不会变形，根

据《机床夹具设计手册》中表1-9-1,夹具体的结构主要是有铸造结构、焊接结构。装配结

构［2叫铸造结构的夹具体主要是用在大批量生产或者切削力大的场合；焊接结构的夹具体

主要是用在单件生产或小批生产的工艺中；而装配结构的夹具体则适合用在标准化的生产

过程中⑵】。

根据《机床夹具设计手册》中表1-9-2,铸造结构的夹具体的壁厚，加强筋的厚度为,

加强筋的高度不大于。在本次设计中夹具体的厚度设计为20mm,如图3.16所示为夹具体

结构图。

夹具体的设计中重点在在与定位元件与夹具体之间的尺寸关系的设计，同时夹具体属

于夹具中尺寸最大的零件，因为零件的080mm圆柱端面需要与夹具体配合，若直接设计为

整个平面，在夹具体加工时难度较大，因此本次设计进行优化，将夹具体与定位元件配合

出设计为凸台形式，如图3.16中所示085mm凸台为端盖零件080nlm端面定位平面，

18

014nmi凸台是定位销安装的平面，在夹具体加工时仅需要对两个凸台进行精加工即可。同

时需要保证尺寸75科01巾沆和45±0.02mmo

此外，夹具为翻转式夹具，所以需要设计用于另一侧翻转平而，在本次设计中将另一

侧平面设计在右边，采用M12螺钉进行固定即可。

图3.16夹具体结构图

3.6其他零件设计

3.6.1侧板设计

囚为夹具需要进行翻转，但本次设计的夹具体为了加工方便，所以夹具体设计的是“L”

型，无法满足翻转，因此设计一侧板用于夹具翻转时平面与机床的定位。如图3.17所示为

侧板结构图。

为保证端架零件拆装方便，所以在设计时，在侧板上设计了025nlm孔用于拆卸M12

内六角沉头螺钉，可以实现端架零件装卸方便，同时，端架零件在钻孔时4-012mm孔下

方为悬空状态，所以设计一辅助可调支撑，在侧板上设计一沉头孔实现，沉头孔上设计M6

内螺纹，通过一个内六角螺钉调节支撑的高度即可。

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1-A

技术要求

1.未注触尺寸公差应符合GB/U804・2000的要求.

2.和加工表面上，不应有划贰期斶雕零件表面的缺斩

3.去就tn边.

图3.17侧板结构图

3.6.2可调支撑设计

因为钻孔时为悬空状态，所以设计一可调支撑如图3.18所示。

图3.18可调支撑结构图

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第4章夹具三维建模

在第3章中完成了夹具的设计，在本章中就通过三维建模检查夹具的各零件之间是否

存在干涉。

4.1夹具零件三维建模

4.1.1心轴建模

按照第三章中设计的心轴进行三维建模，如图4.1所示为心轴三维模型。

图4.1心轴三维模型

4.1.2定位销建模

按照第三章中设计的定位销进行三维建模，如图4.2所示为定位销三维模型。

图4.2定位销三维模型

4.1.3开口压板建模

按照第三章中设计的开口压板进行三维建模，如图4.3和图4.4所示为开口压板三维

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模型。

图4.3左侧开口压板模型

图4.4右侧开口压板模型

4.1.4钻套与钻模板建模

按照第三章中设计的钻套与钻模板进行三维建模,如图4.5和图4.6所示为钻套模型,

图4.7所示为钻模板模型。

图4.5钻套1三维模型

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图4.6钻套2三维模型

图4.7钻模板三维模型

4.1.5夹具体建模

按照第三章中设计的夹具体进行三维建模，如图4.8所示为夹具体三维模型。

图4.8夹具体三维模型

4.1.6其他零件建模

根据第三章的零件设计，其他零件包含侧板和可调支撑零件，如图4.9所示为侧板三

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维模型，图4.10为可调支撑三维模型。

图4.9侧板三维模型

图4.1()可调支撑三维模型

4.2夹具装配

通过对夹具的零件三维建模后，在UG中进行装配即可，如图4.11〜图4.13所示为夹

具装配模型。

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图4.11夹具装配三维模型（1）

图4.12夹具装配三维模型（2）

图4/3夹具装配三维模型（3）

如图4.14所示为夹具爆炸图，根据装配的结果，本次设计的夹具不存在干涉的现象。

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图4.14夹具爆炸图

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第5章总结