毕业设计（论文）-专用垫片钻孔模的设计与加工.doc

毕业设计专用垫片钻孔模设计和加工三号楷112011213陈喆机械工程系学生姓名： 学号： 系 部： 机械设计制造及其自动化专 业： 绿树青指导教师： 二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究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 日毕业设计任务书设计题目： 专用垫片钻孔模设计和加工 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 112011213 学生： 陈喆 指导教师（含职称）： 绿树清 1课题意义及目标通过设计了解工装模具制造在制造业中具有重要的作用，选择垫片的钻孔模具设计，深入理解夹具的设计思路，学会分析零件的技术要求和精度要求，制定钻孔工艺，设计合理的钻孔夹具，使模具使用快捷、安全、可靠，从而掌握各种模具制造的基本原理和特点，巩固学到的理论知识，提高自己的能力，为以后的工作奠定良好的基础。2主要任务1、通过分析所给的产品图，明白产品的加工要求和精度要求，设计合理且方便的钻孔模具（CAD图或三维）。2、编写部件加工工艺卡片，熟悉机械加工的各种工艺加工手段，合理利用各种机械加工设备。深入机械加工现场，了解机械加工过程，判断所编工艺是否合理，达到实际加工的目的。3主要参考资料1机械制图 高等教育出版社， 2003 2冲压工艺与模具设计 高等教育出版社，2001 3冷冲压工艺与模具设计 中南大学出版社，2006 4实用冲压工艺及模具设计手册，机械工业出版社 2002 5互换性与技术测量 西安电子科技大学出版社，2006 4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1按照任务书要求准备草案3月3日3月23日2收集资料，阅读文献3月24日4月13日3撰写论文初稿，交给老师初次审核4月14日5月4日4撰写二稿，交由老师审核5月5日6月1日5定稿提交毕业论文，正式答辩6月2日6月22日审核人： 年 月 日专用垫片钻孔模设计和加工摘 要：本课题是针对一个特定的零件要在钻床上钻孔这道工序设计一套夹具。本工序是为专用垫片四个角加工4个6的通孔, 根据该工件的形状我们可以确定定位面是工件下表面，由于工件比较薄，所以一次加工六个，因此选用凹形槽来做为其定位元件。夹紧时选用人工旋压的方式，利用梯形螺纹螺旋压紧达到对工件夹紧的目的。在根据其精度要求确定钻模板的位置，因为该工件加工的是4个6通孔，当我们在设计专用夹具时，为满足工件的加工精度，考虑到系统的定位合理，大小适当的公差，技术要求，做出必要的精度分析，夹具的设计结构需要简单，保证夹具的可用性，操作简单，安全可靠。必要时，要添加排屑结构。通过钻夹具的设计，提高自己的设计能力，确定了机械设计的正确设计思想和准确的设计态度。关键词：钻孔模 钻孔夹具设计Design and machining of drilling die for special gasketsAbstract： This subject is that designing a set of fixture for a specific part to drill holes in the drilling process. This procedure is a special gasket with 4 angles processing 4 6 holes, according to the shape of the workpiece, we can make sure the positioning surface is workpiece surface, because the workpiece is thin, so processing six once, therefore the selection of concave groove can be the positioning element. The use of the method of manual spinning when clamping, using the screw clamp screwing to achieve the purpose of the workpiece clamping.According to the request of the accuracy to determine the location of the drilling template, because the workpiece is 4 6 holes, When we are in the special fixture design, in order to satisfy the machining precision of workpiece, considering the positioning system is reasonable and appropriate to the size of the tolerance, technical requirements, to make the necessary precision analysis, the design of fixture structure needs to be simple, guarantee the usability of the fixture, the operation is simple, safe and reliable. When necessary, to add a row of crumb structure. Through the drill jig design, enhance their own design capability, to determine the mechanical design of the design idea and accurate design right attitude.Keywords: Borehole mould Drilling fixture design目 录1 绪论11.1 机床夹具的发展概况11.2 机床夹具的发展方向21.3 夹具的特点21.4 夹具设计的特点31.4.1 钻床夹具的基本特点31.4.2 钻床夹具的分类41.4.3 钻床夹具中钻套的类型与设计特点41.4.4 钻床夹具中钻模板的设计特点和类型41.4.5 钻模类型选择52 钻床夹具的总体设计62.1 设计任务62.2 夹具的设计步骤62.3 钻床夹具的设计73 夹具的工作原理与结构设计113.1 对定位元件的基本要求113.2 定位方案与定位元件113.3 工件的夹紧133.4 夹紧方案的确定143.4.1 钻削切削力143.4.2 实际所需夹紧力的计算163.5 夹具的使用方法184 钻床夹具及其零件的设计194.1 夹具体的要求194.2 夹具体毛坯的类型194.3 钻模板以及钻套的设计204.4 夹具支座与夹紧螺杆的设计255 夹具零件的设计285.1 标准件28参考文献29结论30致 谢31I太原工业学院毕业设计第一章 绪论1.1 机床夹具的发展概况机床夹具的现状：在机械制造过程中的工装夹具，固定被加工对象，在适当的空间位置进行加工或检测和保证加工要求的机床装置，简称夹具。夹具最早出现在第十八世纪末。随着科学的发展，技术的不断发展，夹具从一种辅助工具，迅速发展成为一个完整的系列技术设备经过国际生产研究协会近年的的数据统计，目前中、小批多品种生产工件的品种总数已占全部工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种常常更新换代，以适应现代市场的需求与竞争。近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）提高机床夹具的标准化程度。机械设计和机械设计毕业设计制造是一个重要的实践性教学，同时也为机械工程学生提供了一次综合机械设计培训的机会。其目的是：1，结合其他的机械选修课程，生产的机械设计基础和理论知识和实践知识，提高我们的解决实际机械工程的能力，培养我们综合运用、巩固和加深对机械夹具设计的理论知识。2，学习和掌握通用夹具机械设计基本方法和程序，提升自己独立的开发设计能力，为今后的工作和毕业设计的完成做好准备。3，让我们有标准的查阅、使用规范手册，书和有关机械设计资料的技能。1.2 机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展主体方向：主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化和模块化等五个方面。（1）标准化 标准化和通用化对夹具是互相配合的。目前，中国国家标准夹具零部件：GB / t2148 T2259-91和各种常见的夹具、组合夹具标准、标准化夹具，帮助大量商业生产夹具，有利于减小生产的准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着精密机械产品的增多，势必在夹具的精度需要相应提高。例如现在的高精密的多齿盘夹具结构，有相当高的精度，分度精度可达0.1”；精密车削爪自定心卡盘，定心精度可以达到5um.（3）高效化 高效主要是用来减少时间和辅助时间，提高劳动生产率，降低劳动强度。目前，除了生产线，自动线配置高效，自动化夹具外，数控机床，特别是夹具是指各种自动装夹工件在加工中心自动更换的出现，数控机床和充分发挥效益。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺经常变化的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产数量、工件的形状和大小等。具有柔性化特征的新夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。（5）模块化 模块化的设计节约时间，节省能量，体现在各种先进夹具的系统中，为夹具的计算机辅助设计与组装打下了夯实的基础，可进行夹具优化设计，进行夹具的三维实体组装。模拟真实刀具的虚拟切削过程，为用户提供一个更加合理准确的配套方案，了解市场需求，不断地改进和设计夹具系统。1.3 夹具的特点1）保证工件的加工精度 专用夹具需要有合理的定位方案，正确的尺寸，公差和技术要求，还需要精度分析，保证夹具可以达到工件的需求。2）提高生产效率 专业夹具的繁琐程度与被加工零件的生产要求相适应，要根据工件生产数量的多少选用不同程度的高效夹具，缩短生产辅助时间，从而提高生产的工作速度。3）工艺性好 专用夹具的构造要简洁，合理，便于生产时的组装，检修和维护。专用夹具的生产适于小批量生产。4）使用性好 专用夹具的使用要方便，不需要太大的人力，生产起来要保证安全，排屑要方便，如果有特殊要求，要为工件特意设置排屑的空间。5）经济型好 除了夹具的结构要尽量简略，达到国家标准，成本维持在较小的范围，还应根据生产要求对夹具方案进行经济的预算，使运用夹具生产的经济收效达到最大化。1.4 夹具设计的特点1.4.1钻床夹具的基本特点在一般钻床中，对工件进行孔的加工时，普遍具有以下特点:第一是刀具本身的刚性比较差。用钻床加工的孔大部分为小尺寸的孔，加工工序内容都是钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径普遍比较小。其次是多刃刀具的不对称，从而易造成孔的形位公差。钻、扩、铰等孔加工刀具，都是多刃刀具，如果刀刃分布的不对称，或刀刃分布不对称，或刀刃长度不等，会造成被加工孔的制造误差，例如采用普通的麻花钻钻孔，手工刃磨的钻头造成有的二侧钻刃不对称，很容易造成被加工孔的孔位发生偏移、孔径增大或者孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。还有就是普通的麻花钻头起钻时，孔的精度很差。普通麻花钻的轴向尺寸大，结构刚性差，加上钻心结构所形成的横刃，破坏定心，使钻尖运动不是很稳定，往往在起钻过程会造成较大的孔位误差。在单件、数量较少的生产中，首先要考虑到工人在起钻过程中还要靠自身的经验来控制孔位精度，而在大批生产中，便要依靠刀刃结构上的改进和夹具对刀具的严格引导来解决。根据上述加工孔的特点，钻床夹具的主要任务是解决了工件相对刀具钻削的精确加工位置的高度精密控制问题。在实际的大规模生产中，为了避免钻头的加工精度不高的问题，普遍直接设置为有专用刀具引导的钻模板，对钻头进行精确的引导，和对需要钻孔的孔位进行专门的限制。特别是对箱体、盖板之类工件的打孔，需要同时用多部钻头一次钻出工件上大部分的孔，为了保证钻的孔位的位置精度，必须要用高精度的钻模板，把加工的孔位引导限制好。这种用来精确引导钻头达到钻孔精度的模板。专业化、高效率生产中的钻床夹具，一般使用精确的钻模板，以正确、高效地引导钻头来达到被加工孔的加工精度，这是钻床夹具的主要特点。所以，我们平时把钻床夹具叫做钻模。为了避免在钻孔时钻头的切削刃削到钻模板的孔壁，多在钻模板上设计高硬度的钻套，以保持钻模板钻孔的钻孔精度。1.4.2 钻床夹具的分类1、固定式钻模：夹具固定于机床上的某一位置，立式钻床、摇臂钻加工较大的单孔或加工平行孔系时多用。2、回转式钻模：加工在同一个圆的孔时用回转钻模。含有立轴、卧轴和斜轴回转三种基本型式。3、移动式钻模：钻模可以在不同的位置上进行加工，用于加工一个表面上的多个孔的不太大的零件。4、翻转式钻模：钻模板可以旋转，根据加工工件的需求转动，加工不同表面上的孔时多用翻转式钻模。5、盖板式钻模：没有夹具体，除了钻套外，装有定位元件和夹紧装置，模板盖在工件上加工6、滑柱式钻模：升降钻模板的通用可调夹具，通常不用于大批量生产。1.4.3 钻床夹具中钻套的类型与设计特点钻套是钻床夹具的必不可少的一个元件。钻套的作用是保证被加工孔的位置精度，引导刀具进行加工，钻套装配在钻模板上，使用钻模套可以提高一半的加工效率。钻套按结构可分为以下四个类型。1）固定钻套：配合H7/nbH7/rb，构简单，精度高，适用于单孔工序或小批生产。2）可换钻套：配合F7/m6或F7/k6，适用于单一钻孔工序的大批量生产。3）快换钻套：配合H7/g5,H7/g6,结构与前二个不一样，人工可以进行快速的更换。适用于加工较多的孔，需要不同直径的钻套。4）特殊钻套：工件结构形状和被加工孔的位置特殊时可以使用，标准钻套达不到加工要求时用的钻套。钻套的安装也是非常重要的，因此钻套在钻模板的位置需要设计的符合要求，从而保证孔的精确加工。1.4.4钻床夹具中钻模板的设计特点和类型1、固定式钻模板：钻模板和夹具体或支架是用固定方法相连接，一般采用两个圆锥销和螺钉装配连接；对于简单的结构也可采用整体的铸造或焊接结构。2、铰链式钻模板：当钻模板妨碍工件装卸等工作时，可用活动铰链把钻模板与夹具体相连接。 3、可卸式钻模板：装卸费力，钻套的位置精度较低。应用较少。4、悬挂式式钻模板：立式钻床上采用多轴的传动钻头进行工件上平行的多个孔加工时，钻模板就直接连接在传动箱上，与机床主轴一起来回运动的。这种钻模板简称为悬挂式钻模板1.4.5钻模类型选择钻模在设计时要根据工件的大小、重量、加工需要达到的精度和生产数量来定方案：需要钻的孔的直径10mm，并且要求精度较高，要选择固定钻模。需要加工的孔如果不在同一个平面上，工件的重量100N，中、小型的工件，选择翻转钻模。要是加工不一个分布在圆上的孔，但是圆的直径不一样时，并且工件重量G150N，要用回转式钻模。若工件的重量大于150N,首先要选择用固定钻模，利用摇臂钻进行钻孔加工时，需要加工的孔数较多要用立式钻床多轴加工。并且工件的孔之间的距离要求不是很精确时，选择滑柱式钻模。若加工大件上的小孔时，适宜用盖式钻模。342 钻床夹具的总体设计2.1 设计任务本次设计是一个钻床的模具，工件是一个汽车专用的一个垫片（材料为Q235），垫片2个毫米，厚，在垫片的四个角打直径为6mm的通孔。2.2 夹具的设计步骤1）明确设计任务书与收集设计材料夹具设计的第一步要了解被加工零件的生产需求和数量，研究加工零件过程的零件图，加工工件的工艺规划设计书。主要是了解分析工作特性的材料和制造工艺的要求，确定加工表面加工余量、加工的精度、和夹紧表面和使用机床、刀具、量具等。二、设计任务书，收集相关的材料，如钻孔技术标准，国家标准，部颁标准配件结合标准图谱的各种资料，夹具设计手册等，也可以收集一些类似的钻模设计和制造工艺及设备，了解钻模方面的更多信息。2）拟定夹具的结构方案与绘制夹具的草图A）确定工件的定位方案，设计出定位装置。B）确定对工件的夹紧方案，设计夹紧装置。C）确定对刀和导向方案，设计对刀或导向装置。D）确定夹具如何固定在机床上，有的夹具可以直接装配在机床上，有的需要设计一个支座才可以安装，设计连接元件及安装基面。E）确定和设计该夹具加工时提高精度的其他配合元件的结构方式，如分度装置、定位装置及吊装元件等。F）确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。G）绘制夹具的装配图，在图中标注尺寸、公差和技术要求。3）进行工件加工的分析计算：工件的加工精度需求精确时，要对工件的加工精度有一个分析计算。有动力装置的夹具，计算出夹紧力，如果夹具的设计思路多的话，可以对每个方案进行经济分析，选择成本低，加工简单的夹具设计思路。4）审查方案与改进设计：夹具装配图画出后，要交给指导老师，老师看了可以继续时，根据指导老师的建议对夹具方案进行修改或重做。5）绘制夹具装配总图夹具的装配总图需要按标准来绘制。绘图比例采用1:1. 主视图按夹具面对操作者的反向绘制。图应把设计的模具的工作原理、夹具的结构，夹具和工件相互关系要在图里有一个直观的反馈。夹具总图的绘制顺序如下：A）先将被加工的工件的大概的外形、夹紧表面、定位基面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。装配图中，被加工工件可以不画出，不影响工件夹具的线条。B）按顺序将定位装置、夹紧装置、对刀和导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面画出来。C）标注夹具必要的尺寸、公差和技术要求。D）编制夹具设计的详细的表格及标题栏，完整的夹具设计装配总图。6） 绘制夹具零件图 7） 夹具中的非标准零件均要画出零件图，并按夹具总图的要求，从而确定零件的尺寸、公差及技术要求。2.3 钻床夹具的设计钻床夹具装配图，如图2-2图2-2如图2-2，是这次夹具设计中加工时的主视图，采用焊接型的夹具体，采用一个梯形螺纹，将螺杆底部加手轮，人工旋转手轮将工件向上压紧在夹具中。由于被加工工件特别薄，并且工件本身太薄，为了有足够的强度，防止钻削时发生形变，采用6个工件叠放在一起，同时进行加工，这样可以保证加工精度的同时又提高了工作效率。图2-2b在图2-2b中，钻床夹具装配图的俯视图中，可以看到，最外边的四个六角螺母用于将钻模板和夹具本体固定在一起，二个定位销，以及四个钻模套，通过人工旋转梯形螺杆，将6个工件压紧，从而实现定位与夹紧。从俯视图中可以看到旋转把手的具体形状以及情况。图2-2c在图2-2c中，钻床夹具装配图的左视图中，可以看到整个夹紧装置和夹紧的情况，钻模板和定位孔板通过六角螺母连接在一起，下边采用梯形螺纹，将旋转运动改变为直线运动，传动效率高，自锁性强，夹紧工件后，钻孔产生的振动也不会出现打滑的情况，二个定位销可以使钻模板，定位板和夹具处于同一个定位基准，使工件在加工过程中不会位置发生偏移，影响到加工精度。3 夹具的工作原理与结构设计3.1 对定位元件的基本要求1) 足够的精度 因为工件的定位是用定位销将夹具和钻模板以同一定位基准实现，定位元件上精密基础水平的限制，直接影响工件的定位精度。因此，限制表面必须有足够的精度来满足加工要求。2) 足够的强度和刚度 定位元件在加工的过程中需要保证工件的位置精确，还要支撑工件，附带承受夹紧力，有的还有切削力，要有足够的强度和刚度，以免定位元件在加工过程中发生形变。3) 耐磨性好 加载和卸载零件会将定位元件磨耗，导致定位精度不精确。定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，加工出来的零件将误差太大。为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的定位元件的寿命，我们设计定位元件的时候要选择耐磨性强的材料。4) 工艺性好 定位元件的机械结构能精简就精简、达到加工要求、方便工人的装卸。3.2定位方案与定位元件在夹具上的工件定位：加工时的每一个步骤，每一个工序，工件必须占据在夹具的正确位置，工件的位置是否正确，与夹具的要求有密切的关系，能够满足正确的加工要求的定位方案才能加工，不符合要求的定位是不正确的。每一次的夹具的定位，每件工件在夹具中的定位虽然不能完全相同，它们不需要完全相同，但是在每一个工件加工的位置变化量必须控制在加工误差允许范围。为了满足钻孔的需要，定位过程中必须确保零件的上部和下部水平面表面平行，确保46mm孔的位置。由于零件的精度定位基准，采用“T”形定位，即盖模板和定位夹具一体化，这种解决方案满足定位基准的要求，使工件大位移移动或改变定位基准的情况不会发生，从而达到零件所需精度加工要求。如下图3-1，3-2中，把需要加工的工件放在定位装置内，定位装置是一个凹槽，底面和二边限制了工件的x、y方向自由度，将工件放在图3-2上，是一个推拉装置，将工件推入凹槽内，然后将梯形螺杆旋紧，通过z方向的夹紧使工件位置完全确定。从而实现工件的定位。图3-1零件的定位3.3工件的夹紧夹紧装置是将工件固定在定位装置中，在钻孔的过程中保持工件的位置不会发生位移的装置，使偏移量在精度的范围内。1）夹紧过程中，不改变工件定位后的正确位置。2）夹紧力的大小适当，工件的夹紧力是基本不变的。要确保整个过程保持不变的工件的夹紧力，减少加工过程中工件的振动，并夹紧工件不产生过大的变形。稳定的夹紧力可以将误差减少。3）夹紧装置的复杂度应符合工件生产程序的繁琐度。工件数量较大的生产，可以复杂的设计夹紧装置。高效夹紧装置是很好的，很好用的。其结构应简便，便于夹紧装置的生产和维修。夹具的操作应该安全，不费力。在夹紧工件的过程中，不同的夹紧装置会让工件的的加工精度、表面粗糙度还有生产效率都不一样。所以，设计夹紧装置应当遵循以下原则：（1）工件不移动原则：夹紧过程中，工件的位置不会发生较大误差的改动。（2）工件不变形原则：夹紧力不仅要将工件夹紧，不会在加工过程中松动，还要考虑夹紧力过大时发生形变，导致精度达不到。（3）工件不振动原则：对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。（4）安全可靠原则：夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。（5）经济实用原则：夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。夹紧机构：夹紧力的传递，这是夹紧的器件直接与工件接触，起力的互相转换的机制，我们叫它为夹紧机构，夹紧控制力在传递过程中，根据需要改变力的大小，方向和角度。手动夹具的夹紧机构需要我们设计时考虑它的自锁机构，确保在人力撤去后工件仍能在原来位置进行加工，以保证施加的力退掉后，继续后边的钻孔工作。3.4 夹紧方案的确定本设计是设计一个钻床夹具，加工一个专用垫片四个角对称的四个孔，由于孔的精度要求较高，必须保证在钻孔过程工件的位置保持在误差的范围内，所以必须设计夹紧装置。根据题目所需，首先计算钻孔的切削力，然后计算实际夹紧力。3.4.1 钻削切削力需要钻孔零件的材料为Q235钢，是普通碳素结构钢，钢材的平均含碳量为0.140.22%。Q235钢力学性能：抗拉强度 375500MPas；屈服强度 235MPa；伸长率 25%；断面收缩率 5%；硬度：未热处理156HB。 钻削切削力的计算公式如表3-3：表3-3设计钻头为：高速钢钻削时的进给量一般（f:0.180.22mm/转），所以取0.20mm/转由表3-3可以知道，切削扭矩计算公式 （式3-1）为修正系数，它的计算公式因为Q235钢的抗拉强度，取 （式3-2）钻6孔，带入式3-1得：由表3-3可知，切削力得计算公式如下，其中f=0.2mm/转计算6孔的切削力，代入式3-3得：需要钻一个工件，所以需要60N的钻削力。3.4.2 实际所需夹紧力的计算理论计算夹紧力时，计算中夹具和工件看成是理想的刚性系统。求出工件的理论切削力，夹紧力（大型工件还应考虑工件重力，运动的工件还应考虑惯性力等）。再按实际的受力情况，考虑到夹紧的最不适合的情况，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后还得考虑夹紧装置的安全可靠，综合各项安全系数的数值，将理论的夹紧力乘以安全系数求出实际夹紧力，即： 式3-3式中 实际所需夹紧力（N） W 在一定条件下，由静力平衡计算出的夹紧力 K 安全系数安全系数K可按下式计算：式中，从为各种因素的安全因素，如下表3-1。表3-1 安全系数的各个数值表3-2钻孔时，根据表中的公式，计算对应的安全系数： 实际的夹紧力为3.5夹具的使用方法夹具的大体结构（从下到上）：凸台和底板为一体，钻模板和中间板、螺旋转动部分为一体，靠工作台保证夹具上部的水平，零件的外轮廓卡在凹槽内，盖板和定位板，钻模板为一体，零件靠盖板、和工件定位板定位。当螺旋把手处于放松状态时，可装载或卸下零件；零件装载好后，旋转梯形螺纹，使螺纹转动，由于轴和压板的相对运动，螺母和支板的相对转动，压紧工件，钻头可一次钻零件端面上的四个大小相同、沿中心阵列的孔，加工完成后，将梯形螺纹把手旋转回原来的位置，沿反方向旋转螺纹手柄，使工件放松，卸下零件，至此完成一个零件的加工。4 钻床夹具及其零件的设计4.1 夹具体的要求1）有一定的精度和尺寸稳定性 夹具体安装定位元件的表面、安装对刀和导向元件的表面，与机床相接的表面应该有精确地尺寸与形状精度，二个接触表面间的位置精度要达到一定的高度。焊接和锻造的夹具体需要进行退火，才能达到夹具的硬度要求，使其尺寸稳定。 2）要有足够的强度和刚度 加工时夹具体要承受大的切削力和夹紧力。夹具体在钻孔的过程中不能发生晃动和上下摆动，夹具体的强度和刚度要承受住切削力和外界有可能的干扰。因此夹具体需要有壁厚，铸造和焊接夹具体要选择具有强度的材料，或者在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。 3）结构工艺性好 夹具应便于制造，组装和测试。铸造夹具体上的表面各种部件的安装区域应该在铸造体的上边。夹具毛坯面与工件之间应留有足够的间隙，一般为415mm。夹具体结构型式应便于工件的装卸，有开式结构、半开式结构、框架式结构等。 4）排屑方便 钻孔时的切屑如果不足以排出，防止切屑划伤工件表面，设计时要在夹具体设计排屑槽、有的可以设计排屑斜面辅助切屑的排出，提高加工工件的品质。 5）在机床上安装稳定且可靠 夹具是通过与机床有接触来固定的。夹具如果有支座的固定，当夹具在机床工作台上安装需要支座时时，支座的高度应该设计的比较低，重心越低夹具相对的稳定性越高；夹具支座底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作面完全接触。支座上接触边的宽度要大于机床工作台梯形槽的宽度，接触面要一次全部加工出来，这样才能保证都在一个平面上；还需要各个平面都有精确地平面精度，当夹具在机床主轴上安装时，支座的安装基面与机床加工台表面要有较高的配合精度，并保证夹具在加工过程中平稳安全。4.2 夹具体毛坯的类型1）铸造夹具体 现在的铸造夹具体应用比较普遍，它的工艺性好，并且大部分的夹具的形状通过铸造可以制作出来，虽然费时间，但是经过时效处理，可以选择不同的材料来加工各种强度的夹具体，是大部分夹具的加工选择。 2）焊接夹具体 焊接的夹具体是用不同的材料，先分别加工，然后经过焊接，可以满足一部分准备时间短的夹具体，但是这种夹具体不退火的话，内部易变形，会对加工的零件有影响，稳定性不能得到保证。 3）锻造夹具体 它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后为了家具的稳定性，要经过退火处理，此类夹具体应用较少。4）小型夹具体 小型夹具体可以直接用现成的材料自己进行加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期最短、成本低、重量轻，如各种心轴类夹具的夹具体及钢套钻模夹具体。 在该毕业设计中采用小型夹具体，它的工艺性能比较好，适合加工，本次加工的零件的形状也比较好设计，钻模板、导向块、定位器件的材料选用45号钢，45号钢的抗拉强度不小于600MPa，屈服强度不小于355MPa,收缩率40%，45号钢是材料方面机械性能比较适中的，导向块需要淬火处理42到45，定位器件需要淬火处理42到45，钻模板不需要淬火处理。4.3钻模板以及钻套的设计 1.钻模板钻模板外观形状和结构的选择：在确定钻模板的结构时，首先要根据本次设计的零件的外形大小和加工部位，还有孔的特点和生产数量以及钻孔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。本次设计的钻钻床模板，如图4-1，钻模板的厚度设计为10mm，长为120mm,宽110mm,，为保证钻孔精度，采用固定钻套；排屑空间h是指从钻套底部与工件表面之间的空间。它的值会影响到被加工孔的精度，因为零件精度要求较高，排屑空间取零，使切屑全部由钻套排出，加工时候选择断续加工，可以将钻削屑通过钻套排出。图4-12.钻套钻套是钻模上边特有的元件，它的作用是确定钻头与铰刀或者钻头刀具的轴线的位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜，保证被加工孔的位置精度，提高工艺系统的刚度。钻套有固定式钻套、可换式钻套、快换式钻套等多种结构方式。固定钻套钻模直接压在钻模板上，位置精度高，但磨损后不易更换，为使有足够的引导长度，应用有肩钻套。快换钻套工件的一次装夹中，要进行钻孔，扩孔等多步加工步骤时，需要不同的孔径来引导刀具，需要用快换刀具，更换比较迅速，适用于多次加工的工件。可换钻套可换钻套用于零件单一、大批量生产中，方便更换磨损钻套。钻套和衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合，衬套和钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。加工本次工件所用的钻套为固定钻套，钻套与钻模板的配合为H7/i8过盈配合，因为本次加工的专用垫片的精度要求较高，采用的固定钻套，这样的话可以保证加工工件的精度，钻套内孔直径的基本尺寸为钻孔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。如果钻套引导的是刀具的导柱，按基孔制的相应配合，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等钻套的导向长度H对刀具的导向作用影响很大，H较大时，刀具在钻套内不容易产生偏斜，但是会使刀具和钻套的磨损加快；当H过小时，钻孔的导向性不好。通常取导向长度H和钻孔径之比：H/d=12.5。当加工精度要求较高或者是加工的孔径比较小时，因为所用到的钻头刚性比较差，所以H/d值可以取大些，例如钻孔直径d5mm时，应取H/d2.5。排屑间隙h是钻套底部到工件表面之间的距离。排屑间隙直接影响到工件的精度，如果切屑很难排出时，并且间隙很小时，钻头的切屑会割伤工件，还能弄断钻头。但是间隙不能太大，若大了会使钻头的偏斜量增加，孔的精度对应减小。一般情况下，h取0.3倍到0.7倍的钻头的直径。对于位置精度要求很高的孔，本次的钻头加工时会有断续加工，钻头在起钻时可以从钻套排出，所以本设计的排屑间隙h取0，这样也可以满足条件。图4-24.3.2.1 钻床夹具对刀误差的实态计算因刀具相对于对刀或导元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。如图4.2-1中钻头于钻套的间隙会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。 图4.2-1图中，B为工件的厚度，H为钻套的厚度，h为容屑间隙，对刀误差的计算公式为：B为工件的厚度，H钻套的高度，h为排屑的高度。因为工件的厚度薄，按计算对刀误差：钻直径为6mm的孔，钻套的导向尺寸为，钻头尺寸为。，符合因为夹具在机床上的安装基面是个平面，没有安装误差。4.4 夹具支座与夹紧螺杆的设计1）夹具支座如下图中。如图4-3，夹具的支座设计要考虑钻场工作台的宽度，尺寸应该与钻床的规格是一样的，这样才可以将支座固定在钻床的工作台上，本次设计的夹具的支座合理的大小为，长为260Mm.宽110mm，高75mm,支座的二个边宽为30mm。这样可以保证支座可以镶嵌在工作台上，保证支座的平稳。支座的中间有供梯形夹紧装置的通孔，里边装有梯形螺纹，二个定位销孔，四个螺旋紧固孔。保证所有的定位基准一样。图4-3 支座俯视图图4-3 支座主视图2）压紧螺杆压紧螺杆选用梯形螺杆，因为螺旋夹紧机构结构简单，易于制造，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧装置中应用最广的夹紧机构。夹紧螺杆该旋转机构的螺杆选用18*4.2的标准螺杆与螺母配合。5 夹具零件的设计5.1标准件钻模板夹具表面粗糙度要求比较高所以需要先粗加工工作表面在精加工工作表面,以上表面为加工基准面先粗加工上表面,再粗加工加工侧面和底面，为保证上表面加工精度需要对上表面进行精加工，根据先加工平面在加工孔的工艺加工原则，最后对孔精加工。定位导块以上表面加工基准，根据先加工主要表面,再加工次要表面的原则,要先粗加工上表面，然后再粗加工侧面和底面，接下来精加工上表面，最后打孔。支座夹具侧面与内表面粗糙度要求不是太高粗加工即可，支座的工作表面为上表面，所以选取上表面为基准表面，然后粗加工基准表面再粗加工侧面与内表面，接下来精加工上表面，最后加工孔。具体加工见工序卡。 参考文献1戴曙.金属切削机床【M】机械工业出版社，1993.52王先逵.机械制造工艺学【M】机械工业出版社2013.13机床夹具【M】上海工农教育教材4赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书【M】机械工业出版社5刘美华，张秀娟.互换性与测量技术【M】华中科技大学出版社6濮良贵，纪名刚.机械设计【M】高等教育出版社7李名望.机床夹具设计实例教程【M】化学工业出版社8孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理【M】高等教育出版社9郑堤.数控机床与编程【M】机械工业出版社10吴拓现代机床夹具设计【M】化学工业出版社结论该毕业设计主要对钻床夹具进行了一定的研究，在设计过程中定位方案与夹紧装置是两个重点也是两个最大难点。本次的设计的课题为钻模的设计加工，是一个很贴近机械加工的题目，设计中要考虑工件的定位基