数控机床端盖径向孔可转位钻模设计说明

1、附件一:毕业设计任务书设计题目 数控机床端盖径向孔可转位钻模设计学生 系别 数控技术系专业数控技术班级 数控技术08301指导教师 课题来源老师指定 任务书下达时间 2010.5.101、毕业设计主要容完成夹具总装配图1份，部件图2份。（A0图纸两）完成论文说明书1份。包括：定位基准的确定、定位夹紧方案的选择、定位误 差的分析、夹具的使用和安装方法、设计总结和目录、参考书目等。按“毕业课题设计指导”要求拟出答辩提纲，对答辩中是使用的图纸，资料做 好准备。2、毕业设计的主要技术指标根据给定的数控机床端盖零件图纸，设计加工螺纹10-M6底孔的径向孔可转位钻 模专用夹具。生产类型为批量生产，使用的设

2、备 Z525型立式钻床，夹紧方法采 用螺旋式，螺纹底孔与钻模板上钻套来保证其加工精度。要求设计的夹具具有定位精度较高，夹紧可靠，操作方便，结构简单，能满足加 工要求。3、毕业设计基本要求绘制图样的视图表达完整、正确。图样绘制和技术要求的表达符合国家标准。方案分析、参数选用、公式引用正确。字迹清楚，整洁齐全。4、应收集的文献资料1徐激.机、械设计手册M.:机械工业，2000.2宏钧.实用机械加工工艺手册M.:机械工业，2004.3数字化编委会.机床夹具设计手册M.:机械工业，2004.4市金属切削技术协会M.:科学金属，1984.5贵英.机械制图与计算机绘图M.机械工业，2000.6振起.机械制

3、图手册M.:国防工业.1986.7以平.紧固件国家标准汇编M.中国标准.1989.8王恺.机械设计标准应用手册M.:机械工业，1997.9机械设计手册M.:机械工业.10机床夹具设计手册科学技术出版11机械零件设计手册国防工业出版12机械设计手册化学工业出版 上册第一分册、中册第二分册13机床夹具设计原理人民出版5、进度计划序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排1布置设计任务，提出设计要求，安排 设计进度计划2010.5.102设计构思及设想，初步完成设计初稿2010.5.102010.7.103完成设计任务，送交老师检查20107202010.7.304修改、定稿，准备答辩2010.8.520

4、10.11.15、答辩2010.11.152010.11.20注：上述各项均可增加附页毕业设计题 目数控机床端盖径向孔可转位钻模设计说明书副标题学生年 级专 业数控技术指导教师评定成绩 优 良 中 及格 不及格毕业论文题 目数控机床端盖径向孔可转位钻模设计说明副标题学生年 级专 业数控技术指导教师评定成绩优 良 中 及格一、毕业论文（1）1 .正文（1）一、夹具设计概述（3）二、工件定位方案的确定（4）（一）定位基准的选择 （4）（二）工件在夹具中的定位 （5）三、端盖径向孔可转位钻模设计（5）四、定位元件设计与定位误差分析 （6）（一）定位元件（6）（二）工件在夹具中的定位 （6）（三） 定

5、位误差的组成 （6）（四） 定位误差的分析计算 （7）五、设计要点（7）六、夹具的操作方法 （7）（一）夹具与机床的联接 （7）（二）夹具操作方法 （7）（三）夹具的特点 （7）（四）夹具的保养 （7）七、1.夹具设计总结 （8）2 .参考文献（9）数控机床端盖径向孔可转位钻模设计说明书数控技术08301 晓林摘 要:根据给定的数控机床压盖径向孔可转位钻模设计零件图纸，设计加 工螺纹10-M6底孔的专用夹具。生产类型为批量生产，使用的设备 为Z525车床，夹紧方法采用螺旋式，螺纹底孔与钻模板上钻套来保 证其加工精度。要求设计的夹具具有定位精度较高，夹紧可靠，操作方便，结构简单，能满足加工要求。

6、关键词夹具定位定位误差分析定位精度一、夹具设计概述机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装 置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装 工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中 机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件 （确定工件在夹具中的正确位置）、 夹紧装置 、对刀引导元件（确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在

7、一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工 工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其多数已成为机床的一 种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造， 服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铳床夹 具、钻模（引导刀具在工件上钻孔或饺孔用的机床夹具）、链模（引导链刀杆在工件上像孔用的机床夹具）和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。

8、可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。夹具体是整个夹具的基体。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、 装置等；还要考虑便于装卸工件以及在要床上的固定。因此，夹具体的形状和尺寸主要取 决于夹具上各组成件的分布情、工件的形状、尺寸及加工性持等。对夹具体设计提出以一下一些基本要求：（一） 根据机床工作台或主轴的结构，确定夹具与机床的联接方式。（二）应有足够的强度和刚度，以保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下不致 产生不允许的变形和振动。（三）要有良好的结构工艺性和使

9、用性，便于制造、装配和使用。夹具体上与定位件、支承件等相接触表面要凸起，夹具体与机床工作台面相接触的底面中部应挖空，减少加工面积，使各接触面联接可靠，夹具在机床上安装稳定。（四）有与机床联接的螺栓孔或耳座，必要时还应设计找正面。（五）便于清屑和吊装加工过程中所间生的切屑，大总分要落在夹具体上， 积屑过多会影响工件的安装。另外，对大型夹具体，为便于吊运，在夹个体上应设置吊环螺栓或起 重孔。（六）结构应简单，操作要方便、安全在保证强度和刚度的前提下，尽可能体积小，重量轻、移动或翻转夹具，要求夹具总重量不超过100N。二、工件定位方案的确定（一）定位基准的选择基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何

10、关系所依据的点，线，面。在加工中用 以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例 如孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面 （如孔圆柱面）体现的，体现 基准作用的表面称为基面。（二）工件在夹具中的定位1 .定位：指一批工件的定位基准先后和夹具上的定位元件相接触，限制了满足该工序加工要求应该限制的自由度，同时使该工序的工序基准在加工尺寸方向上相对产生的最大 变化量小于三分之一工序位置尺寸的公差。（1）六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据 加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六

11、个支撑点来分别限 制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。（2）支承点与定位元件常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数可查阅机床夹具设计 手册。（3）完全定位与不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个 自由度不被限制的定位称为不完全定位。（4）欠定位与过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定 工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点 重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定

12、位元件的结构，以消除被重复限 制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以 减少或消除过定位引起的干涉。工件的定位方案的选择是否正确合理将直接影响工件的加 工精度。2.1. 件的定位要求该工件所钻的孔虽然精度不高，但是定位方案的选择还是应该满足下列要求。(1)该工件所钻的孔虽然精度不高，但是定位方案的选择还是应该满足下列要求：(2)应使工件安装稳定，使其在加工过程中，因切削力和夹紧力所引起的变形最小。(3)尽量采用精基准定位，保证有足够的定位精度。(4)应遵守基准重合原则，这样可以避免基准不重合误差。3.定位方案的确定工件以两孔一面在两销一面上定位，两孔常用定

13、位元件为圆柱销和削边销，由于该工件应加工过程中所要求的加工精度不算太高，但为了不能使加工精度超差，所以应该选用两 孔一面定位，这种定位方式可使定位精度高，容易做到工艺系统的基准统一保证工件的相 互位置精度。为了避免由于孔间距和销间距的影响，使工件安装不顺利， 要采用-圆柱销。-削边销(菱形销)及平面来实现定位，这样可以增两孔连线的间隙，从而有效地减小了转角误 差，从而避免了孔间距和销间距误差的影响，使工件安装顺利。4.定位元件的选择为了保证工件的定位精度，对定位元件提出下列要求：(1)足够的精度(2)耐磨性好(3)足够的强度和惯性(4)工艺性能好好(5)便于清除切屑。三、端盖径向孔可转位钻模设

14、计如夹具装配图000所示，该零件为数控机床的一种压盖，中批量生产，零件要求在距 大端面6.25mm处圆周上加工出10个均布M6螺纹孔。此孔的作用是：在机床主轴做动平衡 试验时，在螺纹孔中拧进或旋出紧定螺钉来给相应部分减重或加重，因此这些孔的位置度 是有一定的要求的。 此类孔的加工工艺为： 平台找正一划线一冲孔一装夹一钻孔一攻螺纹。 工艺流程复杂，划线工作繁杂，生产效率低下，特别是工件装夹部分是薄壁的，装夹时易 引偏和打滑导致断裂，因此合适合单件加工。自从我厂已成为数控机床的产业化基地后， 数控机床产量已曾加到年产几百台，原有加工方法已经不能适用零件的工艺节拍，满足不 了生产的实际需求，为此我设

15、计制造了一种端盖径向孔可转位钻模，经过实践检验，可以 提高工效4倍左右，极提高了劳动生产率，降低了操作工人的劳动强度，也减小了钻头的 损耗，延长了刀具的使用寿命，效果很好，深受工人好评。如装配图000所示，该夹具主要由夹具体、定位心轴、回转分度盘、回转轴承、锁紧 支架、定位销、定位衬套、压紧弹簧、快换钻套、定位销等组成。其工作过程如下：先将 工件的。60.2mm的孔套入定位心轴，同时使工件上的。5mm勺工艺销孔对准定位销，然后用铜棒均匀敲击工件使其大端面靠紧心轴的。68mntt肩左端面，此时工件已经定位完毕，拧紧螺母，通过开口压板将工件夹紧，当钻完第一个孔时，转动锁紧手柄，可将回转分度 盘松开

16、，此时将滚花把手向右提起，横销相应从弹簧座套的右端面所开的3.5mm深的凹槽中抬出，待横销与凹槽脱离后立即滚花把手转过90。，然后松手，在压紧弹簧弹力作用下，横销靠紧在弹簧座套的右端面上，这时定位销已完全从定位衬套中退出，然后将回转分度盘连同工件一起回转 36。，此时将滚手花把手稍微向右拉出并重新转回90。，然后松手使横销对准3.5mm深的凹槽放下，此时定位销会在压紧弹簧的弹力的作用下重新进入下一个定 位衬套中，直至横销与凹槽槽底接触为止，此时分度盘定位完毕，将锁紧手柄转回，将分度盘锁紧即可进行下一个孔的加工，重复上述过程转动分度盘 9次就可以将10个孔加工完毕。四、定位元件设计与定位误差分析

17、（一）定位元件定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置，其结构形状的选用可查阅有关资料见下文设计。（二）定位误差分析计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。（1） 总 工 8其中总为多种原因产生的误差总和，8是工件被加工尺寸的公差，总包括夹具在 机床上的装夹误差，工件在夹具中的定位误差和夹紧误差，机床调整误差，工艺系统的弹 性变形和热变形误差，机床和刀具的制造误差及磨损误差等。（2） 定+coWS其中，3除定位误差外，其他因素

18、引起的误差总和，可按加工经济 精度查表确定。所以由和知道：定W 8 -（是验算加工工件合格与否的公式）或者：定 1/3 8 （也是验算加工工件合格与否的公式）（三）定位误差的组成1 .定位误差：是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿加工 要求方向上的最大位置变动量。2 .定位误差的组成：定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以不表示。定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以基表示。故有：定=不+基此外明确两点：（1）只用

19、调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差；（2）定位误差是一个界限值（有一个围） 。（四）定位分析工件通过定位心轴 5的4 60.2mm的轴颈和（）68mm勺轴肩以及定位销组合定位， 定位心轴 的。60.2mm的轴颈和。68mm勺轴肩限制了工件除了绕自身轴线回转以外的五个自由度。要在工件圆柱面上钻均布的孔，还必须限制工件绕自身的轴线回转的自由度，定位销的作用正是限制这一自由度的，至此工件已经完成点完全定位。为此我们必须预先在工件的端面 上距圆心 R40mm的圆孤上关于圆心对称的钻、扩、镀出两个e5mm的工艺销孔（如图 002所示，这里之所以要钻出对称的两个孔，是为了该零件的动平

20、衡考虑的），回转分度盘上也需在端面上距圆心 R40mm勺圆弧上任选一点钻、扩、钱出一个。5mni勺工艺销孔（如图024 所示）。然后再以此孔为基准，逆时针转过18。在485mm勺圆弧中心线上钻、 扩、钱出第一个（）8mm的分度销孔，再在（）85mm的圆弧中心线上每间隔 36加工一个孔，顺次加工出另 外的9个孔即可。五、设计要点这里需要注意的是，由于定位销不需要经常从分度盘上的。5mm工艺销孔中中取出，故定定销和分度盘上的。5mm工艺销孔宜采用过盈配合；由于家完毕后工件要从心轴和定位 销上取下，结合工件的实际定位要求，心轴与工件的460.2mm的孔宜采用过渡配合（如本夹具中采用的4 60.2H6

21、/k6 ）;定位销与工件上的。5mm工艺销孔也宜采用过渡配合，以方 便工件的拆卸。另外为了便于工件的拆卸，必须保证工件大端面与分度盘的左端面留有足 够的间隙（如图 001本夹具为8mm以便插入加力杆之类的杆件，通过从工件四周均匀敲 击加力杆来拆卸工件，否则工件拆卸困难，就违背了设计具提高生产效率的初衷。弹簧座 套的右端面的凹槽深度一定要大与回转分度盘定位完毕状态下定位销下端面与定位衬套的 锥孔上表面的距离 （如图002中本夹具中的3.5mm大于3mm,这样才能保证横销从凹槽中 拉出放到弹簧座套的右端面上后，定位销完全从定位衬套中退出，便于分度盘进行分度。 主要零件的材料选择及热处理定位心轴、回

22、转分度盘、要求具有很高的耐磨性，材料选用20Cr,淬火硬度应达到5862HRC定位衬套、心轴衬套、定位销、定位销均为轴类或盘套类零件，宜选用45钢，因均要求具有较高的耐磨性，淬火硬度应达到4550HRC夹具体、锁紧支架选用 HT300,其余为标准件或选用 Q235A六、夹具的操作方法（一）夹具与机床的联接本夹具是用两个M14T形螺钉固定在Z525型立式钻床的工作台上，且使钻套轴线与机 床主轴轴线一致。（二）夹具操作方法将工件的两孔一面定好位后，要对工件进行夹紧，将压板套在螺栓上，推动压板，使 压板与两螺栓都接触，拧紧螺母，进行钻削加工，加工完毕，将螺母松开，将压板取下， 卸下工件，便完成了工件

23、的安装夹紧和加工。（三）夹具的特点此夹具结构简单，夹紧可靠，操作方便，但辅助时间长，在对夹具的加工方面成本低， 经济效益好（四）夹具的保养夹具在使用过程中， 不能有敲击，碰撞现象，而定位销及夹具体和工作台保持清洁及时 排除切屑，不能有锈蚀现象。七、夹具设计总结通过本次夹具设计，巩固了专用夹具的组成：1.机床夹具是由定位元件，夹紧装置，对刀元件，夹具体部分组成，机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计，其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。2.定位就是确定工件在夹具种的正确位置，是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的.工件的定位有完全定位和不完全定位，要根据其具体加工要求而定 ，欠定位在夹具设计种是不容许的 ，而过定位则有条件 地采用。3.通常，由于定位副制造不准确或采用了基准不重合定位等原因，定位过程中会引入定位误差，定位误差的计算要根据具体情况分析计算。4.夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种手段.夹紧一般在定位步骤之后，有时定位与夹紧是同时进