毕业设计（论文）-中拉杆的机加工工艺设计及钻模设计.doc

毕业设计中拉杆的机加工艺设计及钻模设计学生姓名： 张松松 学号：112011234 系 部： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 任艳红 二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其设计工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 毕业设计任务书设计题目： 中拉杆的机加工艺设计及钻模设计 系部： 机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 112011234 学生： 张松松 指导教师（含职称）：任艳红（高工）专业负责人： 1设计的主要任务及目标1）查阅相关资料文献，了解机械加工工艺方法和种类。2）熟悉常见的机械加工工艺方法及各种加工方法的优点。3）学会根据零件加工要求选用合适的加工方法，并会选择必要的工装。4）通过工装机加夹具的设计，熟悉常见工装的设计思路和设计方法。通过毕业设计，了解机械加工工艺、工装的设计方法和设计思路，使理论和实践相结合，提高学生的动手能力。2设计的基本要求和内容1）制定所提供零件的机械加工工艺流程，选择合适的工艺方法。2）将确定的工艺方法按工艺流程分工序展开进行详细说明，包含设备选型、加工基准选择、加工步骤描述、加工过程尺寸确定、所需工装需求、量具选择等。3）根据零件结构设计钻孔夹具（简称钻模），画出该夹具的装配图及各零部件的分解图，并对设计过程和设计思路进行详细介绍，包含各零部件的材料选定、直径或厚度确定、热处理参数等进行分步骤详细阐述。4）撰写毕业论文。论文结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；论文格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。3主要参考文献1） J. 机械工程与自动化，2012（05）2） J. 五金科技，1999（04）3） J. 机械工程与自动化，2004（05）4、进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅文献，了解设计目的和意义，完成开题报告20153.3至2015.3.232广泛阅读相关文献，制定工艺和工装设计方案2015.3.24至2015.4.133完成工艺、工装初步设计，准备中期检查2015.4.14至2015.5.404完成设计的详细方案和内容2015.5.5至2015.6.15撰写毕业论文，准备答辩2015.6.2至2015.6.22中拉杆的机加工工艺及钻模设计摘要：本次毕业设计是中拉杆的机加工工艺设计及钻模设计，设计中运用了机械制图，机械设计，机械制造工艺学等相关课程知识，同时也查阅参考了相关的文献资料。在设计过程中，比较全面的分析了中拉杆的工艺过程，通过对加工路线的对比与分析，根据相应的加工原则，最终确定了合理的，符合加工要求的工艺路线，并将工艺过程制作成机械加工工序卡。在合理的完成工艺规程编制后，对部分工序进行了夹具的专用设计，包括加工方法、定位方案、定位误差分析、夹紧方案。在本次的设计中，重点在于夹具的设计在大量查阅相关书籍以及在指导老师的帮助和自我的努力下，最终妥善的完成了本次设计。关键词：中拉杆、工艺过程、钻模 The tie rod machining process design and jig designAbstract：This graduation design is lever machines machining process design and jig design. Used in the design of the mechanical drawing, mechanical design, mechanical manufacturing technology, and relevant curriculum knowledge.At the same time also refer to the related literature. In the design process, The technological process of the more comprehensive analysis of the pull rod.Through the contrast and analysis of the processing route, According to the corresponding processing principle. Finally the reasonable, conform to the requirements of the processing craft route, Processes and will be made into machining process card. After a reasonable complete process disciplin, Part of the process for the special design of fixture, Including processing methods, positioning scheme, positioning error analysis, the clamping scheme. In this design, the key lies in the fixture design in a large amount of reference books and guidance, with the help of the teachers help and self properly completed the final design.Keywords: In the bar，The technological process，The jig目 录II前 言1第1章 中拉杆的机加工艺31.1 零件分析31.2零件毛坯选择31.3毛坯画线打样冲孔41.4毛坯钻中心孔61.5车削61.6铣削81.7钻孔91.8锯切101.9打磨修正工件111.10铣开口槽及接口121.11清洁入库13第2章 钻模设计152.1设计任务162.2定位分析162.3选择方案172.4思路分析172.5材料选择172.6工件的定位172.7定位板182.8底座202.9三角架222.10钻套232.11钻模板252.12夹紧装置1262.13 V型槽272.14夹紧装置2302.15垫圈312.16螺栓322.17使用说明33设计小结34参考文献35III太原工业学院毕业设计前 言机械加工工艺的研究重点是针对零件加工的工艺过程，工艺是生产中最为活跃的因素，它既是构思和想法的结合，又是实在的方法和手段。我们需要掌握工件在加工时的定位、加工的精度、加工表面的质量以及尺寸链等基本概念和方法。本次毕业设计是在学完大学所有课程后，对所学科目的一次综合性总复习和考察，也是一次理论联系实际的训练。通过本次设计，很好的考察和巩固了我们运用所学课本知识的综合能力，并结合在生产实际方面相关见识，很好的提高了我们单独分析问题和解决机械制造工艺类加工零件的水平，在自我的努力以及指导老师的指导下，对加工刀具，各类机床以及专用夹具的结构有了更深层次的了解，在即将参加的工作中，也能带来不小的帮助。同时，在设计的过程中，也锻炼了我们的自我学习能力以及分析问题、解决问题的综合能力。由于能力还有所不足，在设计中可能存在许多不足的地方，还恳请老师给予专业指导。课题研究背景及其发展夹具是工艺装备的主要组成部分，在机床的使用上，它是必不可少的。它不但能够保证产品的质量，而且能够提高生产效率，减轻操作人员的劳动时间。机床夹具对对制造精度要求非常高，难以实实现机械化的装配与测量，所以导致价格非常昂贵，而且单一的夹具并不能满足各类机床的需要，所以需求配置各式各样不同型号的夹具。机械夹具的重要功能是对工件或毛坯材料进行定位与夹紧，工件的定位主要还是通过夹具的定位工件表面与工件基准面相互嵌合而成的，工件的夹紧是通过夹具的夹紧装置来实现。而对于专用夹具，是针对某一工艺的特定工序设计制造而成，其要求操作简单，装卸方便，工艺性能和实用性能好。随着我国数控机床的飞速发展，夹具的作用也日趋重要，影响力越来越明显，我国在夹具技术的创新和开发方面应该成立一套完整的体系，以适应新时代的潮流与发展。虽然在夹具的设计方面，我国已经有了不小的成就，但相关企业依旧习惯使用传统的专用夹具，整体情况并没有得到很好的改善。以现在的工业发展来看，对夹具的要求越来越高，定位精度以及夹紧复杂形状工件的需求日益变深。对于专用夹具来说，设计制造的时间太长，而且成本较高。机床夹具的未来发展主要表现在以下三个方面；一是标准化，有利于提高加工精度以及降低生产成本；二是高效化，能够提高生产效率以及减轻相关工作人员的劳动时间；三是柔性化，能够满足中小批量生产要求，提高工艺使用能力。设计的目的及意义通过本次毕业设计，首先了解中拉杆是铁路车辆转向架上的一种零件，它在铁路货车上起制动传递作用，通过中拉杆作用，相对提高了车体钢度，转弯的时候侧倾减小，高速行驶稳定性更强。其次，通过毕业设计，能了解和熟悉各种机械加工工艺方法和工装夹具的设计方法。机械加工工艺是指利用传统机械加工的方法，按照图纸的图样和尺寸，使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工前所需要做的工作，避免在加工过程中发生加工失误，造成经济损失。机械加工方法包括车、铣、刨、磨等等。工装钻模是引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具。钻模的机构特点是除有工件的定位、加紧装置外，还有根据被加工空的位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工空的位置精度。通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解机械加工工艺方案的选择、工艺方法的确定、加工过程设备选型等；及机械加工过程中使用的专用夹具设计、夹具各零部件材料选择、性能参数确定、应力计算方法等机械加工方面的设计规范、计算方法及设计思想等，为学生在毕业后从事机械加工技术工作打好基础。37第1章 中拉杆的机加工艺 机械加工工艺是指利用传统机械加工的方法,按照图纸的图样和尺寸,使毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工前所需要做的工作，避免在加工工程中发生加工失误。1.1 零件分析题目所给的零件是铁路车辆转向架上的中拉杆，中拉杆在铁路货车上起制动传递作用，通过中拉杆作用，相对提高了车辆钢度，货车转弯的时候侧倾减小，高速行驶稳定性更强。中拉杆主要是一个杆件两端是接头,中拉杆的机加工工艺主要是对两端接头的加工，中拉杆工件如图1所示。图11.2零件毛坯选择依据零件或产品所要求的工艺尺寸、形状等制成的待加工金属坯件称作零件的毛坯，毛坯主要通过锻造、冲压、铸造、焊接等方式得到，也可以直接从各种型材获得截取。毛坯选择是机械设计和制造的主要任务，直接决定零件的制造质量、使用性能、生产周期及成本等。正确选择零件毛坯是机械零件生产过程的关键。考虑制造优质价廉的中拉杆，毛坯是选择经过热轧成型的工件，工件如图2所示。毛坯材料选择为Q235A。Q235A特点:韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的热加工性。Q235A一般在热轧状态下使用，可用其轧制中拉杆的毛坯。图21.3毛坯画线打样冲孔划线是在工件或毛坯材料上，依据尺寸、图样和技术要求等用划线器具在工件或毛坯材料中划出待加工部位的轮廓或作为基准的点、线的过程。划线是机械加工制造中的一道非常重要工序，大多数用于单件或小批量生产的工艺过程中。划线一般可分为平面划线和立体划线两种。只需在工件上划线后就能明确表示界线，称为平面划线；划线需要在工件或毛坯的几个互成不同角度（一般是互相垂直）的表面上进行划线，才能够明确表明加工工件界限的划线过程，称为立体划线。对划线的基本要求是线条清晰匀称，定型、定位尺寸准确。由于线条本身有一定的宽度，划线过程也就产生了误差，一般划线要求精度保持在0.25-0.5mm范围内。应该值得我们注意，工件或毛坯的加工精度、尺寸、形状等要求不能够完全由划线加工过程确定，而应该在机械加工过程中就该用一定精度的测量仪器通过精确测量来进行保证。划线的作用：(1)确定工件的加工余量，使加工有明显的尺寸界。(2)为便于复杂工件在机床上的装夹，可按划线找正确定位。(3)能及时发现和处理不合格的毛坯。 (4)当毛坯或工件要求误差不大的时候，在不影响零件使用的条件下，可以采用借助材料划线的方法来进行补救，从而提高毛坯的使用率。划线工具：划线平台、划针、划规、高度游标卡尺300/0.02、直角尺、手锤。设备选择：角磨机。划线冲孔打样的具体过程：(1)以圆柱部为基准,分中画划轴向中心线。(2)以圆柱部为基准,分中划另一方向的中心线。(3)将两个方向的中心线引至两个端头,并打样冲孔。(4)以全长分中在两端头同一水平面上画的垂直线并打样冲孔。注意事项：加工之前首先要选择合格的毛坯，将其中弯曲的、扭曲的等有缺陷的毛坯剔出。把合格的毛坯进行打磨,将两端头锻造坯缝的凸棱预先打磨平整。毛坯划线如图3 图31.4毛坯钻中心孔中心孔用作零件加工检测的基准。在中拉杆加工时，需要固定，两顶端都需要钻中心孔，钻中心孔时为了保证同轴度需要先预定中心位置。中心位置根据预先划线确定，然后钻中心孔。工具选择：手电钻刀具选择：10中心钻钻中心孔的具体过程： （1）将工件放V型槽里，固定一端。 （2）钻中心孔10mm，深度10mm。 （3）调头重复过程（2）。 注意事项：中心孔要打正,不得歪斜；中心若是歪斜,重新打中心孔。钻孔后的工件如图4图41.5车削工件旋转，车刀在平面内作直线或曲线移动的切削加工。车削过程一般是在车床上进行，用以加工工件的内外圆柱面、端面、圆锥面、成形面和螺纹等的过程。车削特点：（1）易于保证工件各加工面的位置精度。a 例如易于保证同轴度要求利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线b 易于保证车削端面与轴线垂直度，要求由横溜板导轨与工件回转轴线的垂直度（2）车床切削过程比较平稳，能够避免了惯性力与冲击力，切削中可以采用较大的切削用量,同时要有一定转动速度，进行高速切削，有利于生产率提高,提高工件生产效率。设备选择：车床。设备型号：CW6163B夹具选择：四爪卡盘。刀具选择：车刀。中拉杆的车削过程；（1）双顶并用四爪卡盘加紧。（2）车拉杆中段外圆50688且各距两端样冲孔25。（3）车圆弧R40R50，保证尺寸738（车成R后留样冲孔痕迹）。（4）掉头双顶并用四爪卡盘夹紧。（5） 车另一端圆弧R40R50，保证尺寸738（车成R后留样冲孔痕迹）。（6）自检尺寸50，688，738。自检时，用游标卡尺。注意事项：加工前应观察中心孔是否歪斜，若发现歪斜退回重打中心孔。车削后的毛坯如图5 图51.6铣削铣削是指在铣床上使用旋转多刃刀具切削工件或毛坯材料的过程，是工件高精度要求的加工方法。工作时刀具旋转，工件移动，工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动。铣削是在铣床上完成，铣床有卧式铣床、立式铣床、龙门铣床。设备选择：铣床。设备型号：X62W（万能升降台铣床） 3201250（工作台尺寸）。刀具选择：铣刀120,锉刀。中拉杆的铣削过程： （1）装夹工件，铣两端头的四个平面，确保头部厚度630.3,31.50.3。 （2）去除毛刺。 （3）自检尺寸630.3。注意事项：遇到毛坯两头有扭曲时，前后两面上下拉缝尽可能均匀。铣削后的工件，如图6。 图61.7钻孔钻孔是在钻床工作台上用钻头在毛坯实体材料或工件上加工出孔的操作的操作过程。钻孔时,需要加工工件或毛坯材料钻孔的平面必须垂直于钻头.钻柄上的毛刺要认真清理干净后可防止钻孔过程中卡住，损坏刀具；清理后打开机床进行试转,钻头没有歪斜时才可进行钻孔加工。钻孔刚开始时进给量应该小些，待钻头主切削刃全部吃刀后，再按要求的进给量进行钻孔，以免跑偏。设备选择：摇臂钻设备型号：Z305016（）夹具选择：六孔钻模、钻孔模。刀具选择：麻花钻37、麻花钻28、中粗半圆锉。量具选择：高度游标卡尺300/0.02、直角尺、V型铁。中拉杆的钻孔过程：（1）装夹工件，钻六孔370.5，保证尺寸550.5、126、位置度1。（2）在钻落刀空前先测量尺寸630.3,6363分一类，6363分为一类。（3）将工件架于V型铁上，用直角尺找正并压紧，扣上钻模插好双定位销后用螺栓锁紧钻模。（4）钻落刀孔28,保证尺寸95。（5）调头按工序3的要求将工件和钻模固定，钻另一落刀孔28,保证尺寸95。（6）自检尺寸6370.5、550.5、9952。 注意事项：a 为减少钻孔偏差，按63公差方向分两类进行钻孔。 b 两侧孔边到边缘尺寸L之差不大于4。钻孔后的工件如图7。图71.8锯切锯切是在锯切机床上用边缘具有许多锯齿的刀具、锯条、圆锯片、锯带、或薄片砂轮等在工件上或毛坯材料上作直线运动进行锯切,将工件或毛坯材料切出狭槽或者进行分割切削的加工过程。锯切的刀具主要有弓锯、圆锯、带锯、砂轮等刀具，依据刀具种类进一步可分为弓锯切、圆锯切、带锯切、砂轮锯切。弓锯锯切是作直线往复运动，效率较低；圆锯切是由主轴带动圆锯片旋转对工件或毛坯材料进行连续切割，切割效率较高，带锯切与圆锯切类似，利用轮子带动锯条对工件进行连续切割，效率高；砂轮锯切是砂轮转动对工件进行切割。设备选择：滑车立式带锯床。型号型号：GY5330/150型。刀具选择：锯条3436203/4P。量具选择：高度游标卡尺300/0.02、直角尺、V型铁。锯切过程：（1）装夹工件。（2）锯切开口槽，两端各锯切两槽，保证尺寸16.5、291、对称度1.5。（3）自检尺寸16.5、291、对称度1.5。锯切后的工件如图8 图81.9打磨修正工件设备选择：角磨机。利用高速旋转的薄片砂轮以及橡胶砂轮、钢丝轮等对金属构件或毛坯材料进行磨削、切削、除锈、磨光加工就是电动角磨机。角磨机适合用来切割、研磨及刷磨金属与石材，作业时不可使用水。角磨机是用于切削和打磨的一种磨具。轻便型多用角磨机，适合去毛刺及打磨。角磨机操作规定：（1）带保护眼罩。（2）打开开关之后，要等待砂轮转动稳定后才能工作。（3）长头发职工一定要先把头发扎起。（4）切割方向不能向着人。（5）连续工作半小时后要停十五分钟。（6）不能用手捉住小零件对角磨机进行加工。（7）工作完成后自觉清洁工作环境。打磨修正过程：（1）所有未加工表面上经打磨后不得有氧化皮。（2）301开口槽如有变形应整修合格。（3）头部外边缘锐棱倒钝，孔边无毛刺。1.10铣开口槽及接口设备选择：立世升降台铣床。设备型号：XD5032A。刀具选择：锥炳铣刀28。量具选择：V型铁、平板、游标卡尺300/0.02铣开口槽及接口过程：（1）装夹工件。（2）铣开口槽及开口槽根部圆滑、锯口的接刀痕，保证接口处平滑和尺寸16、301、对称度1.5。（3）自检尺寸16、301、对称度1.5。铣开口槽及接口后的工件如图9 图91.11清洁入库将加工好的工件清洁干净，按一定的要求放在厂库规定的位置，并且注意零件工件的保护措施。中拉杆机加工工艺过程工序号工序名称具体过程1画线打样冲孔(1)以圆柱部为基准,分中画划轴向中心线。(2)以圆柱部为基准,分中划另一方向的中心线。(3)将两个方向的中心线引至两个端头,并打样冲孔。(4)以全长分中在两端头同一水平面上画的垂直线并打样冲孔。2钻中心孔（1）将工件放V型槽里，固定一端。（2）钻中心孔10，深度10。（3）调头重复过程（2）。3车削（1）双顶并用四爪卡盘加紧。（2）车拉杆中段外圆50688且各距两端样冲孔25。（3）车圆弧R40R50，保证尺寸738（车成R后留样冲孔痕迹）。（4）掉头双顶并用四爪卡盘夹紧。（5） 车另一端圆弧R40R50，保证尺寸738（车成R后留样冲孔痕迹）。（6）自检尺寸50，688，738。4铣削（1）装夹工件，铣两端头的四个平面，确保头部厚度630.3,31.50.3。（2）去除毛刺。（3）自检尺寸630.3。5钻孔（1）装夹工件，钻六孔370.5，保证尺寸550.5、126、位置度1。（2）在钻落刀空前先测量尺寸630.3,6363分一类，6363分为一类。（3）将工件架于V型铁上，用直角尺找正并压紧，扣上钻模插好双定位销后用螺栓锁紧钻模。（4）钻落刀孔28,保证尺寸95。（5）调头按工序3的要求将工件和钻模固定，钻另一落刀孔28,保证尺寸95。（6）自检尺寸6370.5、550.5、9952。6锯切（1）装夹工件。（2）锯切开口槽，两端各锯切两槽，保证尺寸16.5、291、对称度1.5。（3）自检尺寸16.5、291、对称度1.5。7打磨修正工件（1）所有未加工表面上经打磨后不得有氧化皮。（2）301开口槽如有变形应整修合格。（3）头部外边缘锐棱倒钝，孔边无毛刺。8铣开口槽及接口（1）装夹工件。（2）铣开口槽及开口槽根部圆滑、锯口的接刀痕，保证接口处平滑和尺寸16、301、对称度1.5。（3）自检尺寸16、301、对称度1.5。9 清洁入库将加工好的工件清洁干净，放在规定的厂库。第2章 钻模设计钻模设计是为中拉杆的钻孔工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中能够提高生产效率，有效地降低工作时的劳动强度、同时获得较高的加工精度。 钻模夹具的主要作用：（1）准确、可靠的定位和夹紧工件。（2）可以减轻甚至取消下料和划线的工作。（3）减小零件的尺寸偏差，提高零件的精度和可换性。（4）减少了加工时繁琐的操作，获得较高的生产率和加工精度。 钻模设计的基本要求： （1）工装夹具应该具备足够的强度和刚度。因为夹具在生产工作中投入使用时要承受多种力度不同方向的作用，因此工装夹具应具备足够的强度和刚度。 （2）夹具必须具有足够的可靠性，夹紧时不能破坏工件的定位位置，同时保证产品的形状和符合图样的尺寸要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。 （3）夹具体应具备良好的加工精度和尺寸稳定性，对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求,并作相应的热处理或时效处理。 （4）有良好的结构工艺性和使用性。夹具体上部加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉。 （5）力求结构简单，装卸方便。在保证强度前提下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。 （6）排屑方便。 （7）夹具在机床上安装要稳定、可靠。 2.1设计任务如图10所示是钻孔之前的工艺图，如图11所示是钻孔之后的工艺图，本工序要完成637加工，钻孔需要用摇臂钻床，为了提高工作效率和钻孔精度，试制作钻模设计。图10图112.2定位分析 钻模设计之前，对任务要求的了解是必须的，为了更好的了解任务，对要进行的加工过程进行分解，钻模的设计是为了方便钻孔,提高工作效率，节省时间，钻孔需要控制工件的自由度，使工件完全定位，定位需要分析。如图11所示，工件是对称的，只需要设计一端钻孔就可以，其中37孔并排且轴线距离相等，37的孔到切面距离以55递增的，工件是对称的。2.3选择方案根据对钻孔的分析，选择两个相互垂直的侧面和顶端的切面为定位基准。进行夹具设计。钻模选择固定式。对工件进行定位，需要考虑的以下问题：（1）在钻孔完成顺间，麻花钻与工作台需要缓冲空间。（2）工件固定后不能自由转动，需要固定装置。（3）加工过程中，必须有流出切削的地方。（4）在加工结束前，和结束后方便工件拿出。（5） 考虑夹具的成本和难以程度，同时夹具具有实用性。2.4思路分析先对工件进行定位，定位需要定位板，使用定位板固定，同时使用V型槽进行支撑，用夹紧装置进行夹紧工件，控制工件振动，把定位板、V型槽、夹紧装置安装在底座架上，把钻模板安装在定位板上，能够更好对待钻孔定位，把钻套安装在钻模板上，加工需要在摇臂钻床上完成，把设计好的钻模固定在摇臂床工作台上。 2.5材料选择钻模的材料选择应该考虑成本和使用性能，钻模是针对中拉杆的设计，应该选择钢材，选择价格实惠，同时又具有一定塑形的Q235A。2.6工件的定位 如图12所示，先进行工件的定位，使用定位板2和V型槽3对工件进行定位，定位板2主要是用作定位和钻模板的安装，V型槽3起到对工件的支撑作用，同时需要安装夹紧装5置。然后需要对工件固定，控制工件加工过程的晃动，使用到了夹紧装置4和夹紧装置5，定位板2和V型槽3是安装在底座9上；定位板通过两个三角架8固定在底座上，定位板和三角架是用螺栓连接；V型槽3安装在底座9上，使用螺栓连接；夹紧装置4和底座是螺纹连接；钻模板6安装在定位板2，通过螺栓连接；钻套7和钻模板6之间是过盈配合。 图122.7定位板1.定位板2确定尺寸时考虑的问题：方便工件进出，能够使用三角架固定定位板，定位板内部槽的大小能够放开要钻的三孔，定位板上孔要有一定的定位基准，方便后续定位，定位板多少能够承受一定的力，定位板内侧板面要有一定的精度，其他的尺寸适当，节约材料，符合要求;板孔选择矩形孔，结构简单，方便加工。 图132.如图13所示，定位板的三视图，定位板需要确定的尺寸：（1）定位板的总体长a3、宽a2、高a1。（2）定位板的几个侧面厚度及底部厚度b1、b2、b3、b4。（3）矩形槽的长c2、宽c1，及位置c3、c4。（4）底座与三角架连接需要的螺栓位置f1、f2、f3、f4，以及螺栓孔的直径1和深度h1。（5）定位板与钻模板连接需要的孔位置k1、k2、k3，以及螺栓孔的直径2和深度h2。3.尺寸值确定固定定位板需要用到两个三角架支撑，用螺栓固定，螺栓使用的M10,即直径1取值10mm，螺栓孔深度根据板厚度b3取值，为了固定牢固，螺栓孔的深度h1取30mm，b3大于螺栓孔深度，b3取值40mm；厚度b1取值要考虑在厚度处的钻孔，螺纹孔用于与定板的连接，方便钻孔，b2取值40mm;b4的取值大小影响定位，为了方便计算定位及节省材料b1取值20mm;b2取值考虑工件的定位，让高出的部分起到定位作用，取值是65mm。因此,1=10mm, h1=30mm, b3=40mm, b1=40mm, b4=20mm, b2=65mm。矩形槽c1、c2的大小和位置取值取决于工件的孔大小、位置和工件的定位边界，槽宽度c1大于待加工工件的孔直径370.5mm，即c1取值50满足大于37.5mm条件，长度c2取值有三孔及三孔占的空间决定,满足c2大于(550.5)(550.5)(370.53)mm，即c2大于149.5mm，c2取值160mm满足大于147mm条件。矩形孔是用来对钻孔时的缓冲，孔的位置满足在钻头穿过而不接触，以两边界为基准，一边到边界的距离小于孔到侧面的距离同时满足孔一条对称线到边界线的距离45mm,因此c3取值是45-50/2,即c2取值20mm；矩形孔另一条边到边界的距离小于孔到侧面的距离同时满足矩形孔对称线到侧面的距离100mm,因此c4取值是100-160/2,即t取值20mm,20大于45-37/2,满足钻孔条件。因此，c1=50mm； c2=160mm； c3=20mm； c4=20mm。定位板的长度a1考虑钻模板的安装及钻模板与工件的距离应满足切削的流出，根据钻模板的关系，选150mm；a2考虑定位板的连接选取180mm，a3选取250mm。因此，a1=150mm, a2=180mm,a3=250mm。考虑螺栓孔的合理分部，各取值分别为f1=35mm,f2=60mm,f3=30mm,f4=200mm。钻模板与定位板连接需要用到的螺栓，选择M10，即直径2=10mm,孔深度h2取30mm,为合理分布螺栓和定位板定位，k1=45mm,k2=100mm,k3=20mm。定位板尺寸如图14所示。 图142.8底座底座架是用来放工件、三角架、定位板、V型槽等，底座架工作时需要放在工作台上，底座架需要一定的稳定性，需要固定在工作台上。确定尺寸时需要考虑的问题;定位架固定定位板时需要考虑钻刀的缓冲区，板的厚度对钻螺纹孔（三角架与底座连接需要的）的影响，V型槽的定位。如图15所示，底座架的三视图，底座架需要确定的尺寸：（1）底座的四脚的尺寸a1、a2、a3及位置。（2）底座尺寸大小b1、b2、b3、c2、c3、c4及位置c1。（3）底座与三角架连接需要用到螺栓孔的尺寸2、h1及位置尺寸f1、f2、f3、f4、f5。（4）夹紧装置1安装需要螺栓孔的大小2及位置尺寸。（5）底座与V型槽连接需要螺栓孔的大小3及位置尺寸k1、k2、k3。 图15底座架四角的大小对底座没影响，考虑安放平稳，其尺寸取值分别为a1=50mm、a2=50mm、a3=20mm。底座尺寸b1、b2、b3需要考虑V型槽的安装，其取值分别为b1=460mm、b2=1000mm、b3=100。为了底座的平稳性c1取值100mm,c2、c3、c4的取值需要考虑三角架的安装，同时考虑夹紧装置的安装，其取值分别为c2=60mm,c3=250mm,c4=300mm。底座固定三角架钻孔需要的尺寸时根据三角架的分布进行定的，为了合理分布尺寸，其取值分别为f1=60mm、f2=40mm、f3=40mm、f4=50mm、f5=150mm；其螺栓孔都是选择M10，即直径2=10mm,孔深度h2=30mm。 夹紧装置需要的螺栓孔位置根据工件的定位确定，其取值分别为j1=265mm,j2=125mm,根据夹紧装置杆的直径，孔直径选择1=12mm。底座与V型槽通过螺栓连接，需要的螺栓孔是根据螺栓确定的，选择的M10的螺栓，即3=10mm,深度h3=30mm；螺栓孔的定位是根据对工件的定位有关，其尺寸分别是k1=205mm，k2=200mm，k3=480mm。底座尺寸如图16所示。 图162.9三角架三角架是用角钢焊接的，三视图如图17所示，钢板的厚度5mm,三角架的两边尺寸分别是a=160mm,e=180mm,三角架的尺寸是根据底座架和定位板1确定，为了孔的分部合理，根据定位板的孔确定三角架上孔的位置，其尺寸分别是b=40mm;c=60mm,有底座上孔确定三角架上孔的位置,其尺寸分别是f1=40mm,f2=40mm,f3=40mm;其他尺寸k=h2=40mm,j=h1=20mm，d1=d2=35mm。三角架的尺寸如图18所示。 图17 图182.10钻套一个安装钻套的钻模板是构成钻床夹具的主要特点，钻套也是钻模设计的主要部分,钻套和钻模板是钻模的特殊元件,在钻床上不可缺少。钻套装配在钻模板或底座架具体位置上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。钻套有四种类型，此处选择固定钻套。钻套安装在钻模板或夹具体上，其配合为H7/nb或H7/rb。固定钻套的结果简单，钻孔精度高，使用于小批量生产。钻套设置两个原则：（1）包容原则E 如果一轴孔直径满足在10+010+0.1mm条件中,它的意思是指用游标卡尺测量轴孔的某处直径尺寸符合公差要求，而且各处轴孔的直径都应该符合这个尺寸要求。 （2）独立原则： 若规定了工件公差尺寸，则要素的尺寸极限规定了允许的工件形状的程度及尺寸。 例如一孔直径基本尺寸为10mm，公差为00.02mm，直线度为0.005mm,则按照独立原则表示其合格要求是无论其尺寸为多少，其直线度t 都应满足0t0.005mm ，按照实体原则则表示其合格要求为：当孔的直径尺寸为10mm时，其直线度为0t0.005+0.02mm，当孔的直径尺寸为10.02mm时，其直线度为0t0.005+0.02mm ，当孔的直径尺寸为10.025mm时，其直线度为0t0.005mm 。钻套需要的主要尺寸： 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。有需要钻的孔是直径为37mm,因此钻模孔直径设计为38mm。即2=38mm。 钻孔时,钻套的导向长度L对钻刀的导向作用影响很大，当L较长时，钻刀在钻套内不容易产生倾斜，但是会加快钻刀与钻套的磨损,比较浪费钻刀；L过小时，则钻孔时导向性不好。一般情况下取导向长度L与其孔直径比值比在L/d=12.5范围内。若加工要求精度较高或加工的孔直径较小时，由于所用的钻头刚性较差，则L/d值可取大些，如钻孔直径d5mm时，应取L/d2.5；如加工两孔的距离公差为0.05mm时，可取L/d=2.53.5。有钻孔直径是37mm,因此高度可以设计成40。即H=40mm。 图19钻套三视图如图20所示，其中1=38，H=40。其他数据设计需要根据需要钻孔和孔的直径有关。有需要钻的孔轴线距离是55和孔的直径是37知，3不宜太大，不然钻套不能同时放钻模孔内，此处选择3=45mm，同道理1也不能选择过大，此处选择1=53mm。b的高度选择根据钻模板的厚度选择，钻模板厚度选择20mm,因此b应该等于H-20，即b=20mm。钻套其他地方还需要的设计，外圆倒角、内倒角，外倒角是为了让钻套容易放入钻模板内，内倒角是为了方便钻刀的进入。 2.11钻模板钻模板用来安装钻套,连接底座或工件的元件,钻模板的定位很重要,会直接影响到钻孔的精度和是否倾斜,因此对钻模板的设计数据非常重要,如图20所示是设计的钻模板的三视图和设计中需要的尺寸。钻模板的长、宽、高设计简单，能够满足钻套的安装和螺钉的紧固要求条件。钻模板的长度能够覆盖待加工的钻孔，宽度能够覆盖待加工钻孔和螺纹孔，厚度c能够满足钻套底部高度。根据工件端部的长度，a1选择长度大于155mm,此处为方便计算安装取200mm,即a1=200mm；钻套底部高度是20mm,因此板的厚度a选择20mm,即a2=20mm；宽度a3大于55mm,为计算安装方便，此处选择130mm,即a3=130mm。 图20对于定位螺纹孔和钻孔，应先确定螺纹孔的位置，然后再确定孔的位置。螺纹孔的定位根据定位板中螺纹孔的位置，定位板中选择的是M10的螺栓孔，因此2=10mm,根据定位板螺栓孔的位置，钻模板上螺栓孔的位置尺寸分别取值为c1=45mm,c2=110mm,c3=20mm。孔的位置要根据待加工孔来设计，根据工件中待加工孔之间的距离是55mm,因此,b2=b3=55mm；b4根据定位板的厚度和待加工孔到基准的长度之和确定，即b4=(40+45)mm=85mm；b1的取值根据待加工孔的轴线到基准线的距离确定其取值b1=45。钻模板的尺寸如图21所示 。 图212.12夹紧装置1用夹紧装置是为了更好的加工工件，让工件牢固在钻模上，夹紧装置安装在底座上，有螺纹连接，旋转夹紧工件，进行对工件钻孔。夹紧装置如图22所示。 图22其由两部分组成如23图所示 （1） （2） 图23第（1）部分，根据板的厚度和夹紧要求知，a大于110mm,a取值150mm,螺纹外直径选择12mm,其他尺寸要满足方便手动操作，1=64mm，2=80mm, b=c=8mm。第（2）部分，为了夹紧更加牢固，圆形面积越大越好，但是不能足够大，要满足与定位板不接触，选择直径=80mm,螺纹内直径选择12mm。2.13 V型槽V型槽主要作用是支撑工件，同时具有定位作用，V型槽上安装夹紧装置2，V型槽如图24所示。V型槽需要确定的尺寸：（1）V型槽的主要尺寸a1、a2、a3、a4、a5、a6以及V型槽的高度a7。（2）V型槽与底座连接时需要孔的尺寸2及位置b1、b2、b3。（3）夹紧装置1安装需要螺栓孔的大小1及位置尺寸。 图24V型槽的主要尺寸是根据工件的高度和夹紧装置的安装和与底座的连接有关，其尺寸分别是a1=500mm,a2=327mm,a3=265mm;a4=100mm,a5=300mm,a6=20mm,a7=63mm。V型槽与底座连接孔的尺寸是根据底座孔的尺寸选择的，其直径2=10mm,其位置尺寸分别是b1=50mm,b2=200mm,b3=163.5mm。V型槽与安装夹紧装置的位置有关，安装夹紧装置是为了更好的固定工件，为了合理安装夹紧装置，其需要确定的位置尺寸c1=20mm,c2=72mm,c3=22.5mm,c4=7.5mm，其零部件的尺寸R1=15mm，R2=8mm，其夹紧需要的落空位置分别为k1=43mm,k2=52.5mm,使用的是M12螺栓，即其直径2=12mm。V型尺寸如图25所示。 图252.14夹紧装置2 图26夹紧装置如图26所示，其由夹紧件、销钉、开口销、螺纹柱、蝴碟螺母、垫圈等几部分组成,各部件如图27所示，夹紧件尺寸是根据加工件的直径位置确定的，其他尺寸是根据工作要求和现实条件进行确定的。 图27夹紧件 图27 销钉和开口销 图27蝴蝶螺母和螺纹柱2.15垫圈垫圈是垫在连接件与螺母之间的零件。一般为扁平形的金属环，用来保护被连接件的表面不受螺母擦伤，分解螺母对被连接件的压力。本设计中的垫圈均采用弹簧垫圈，如表1所示，部分标准型弹簧垫圈的结构参数与规格尺寸（摘自GB/T 931987）来自机械制图课本。公称尺寸（螺纹径）6810121416182022d(min)6.18.110.212.214.216.218.220.222.5H(max)45.256.57.75910.2511.2512.513.75S(b)公称1.62.12.63.13.64.14.555.5m0.81.