项目十 典型钻床夹具设计

1、工业自动化与夹具设计工业自动化与夹具设计项目十项目十典型钻床夹具设计典型钻床夹具设计项目导入项目导入 摇臂零件在本工序中需钻摇臂零件在本工序中需钻 14mm14mm孔。工件孔。工件材料为材料为4545钢，毛坯为锻件，中批量生产。钢，毛坯为锻件，中批量生产。(1) (1) 14mm14mm孔轴线到端面孔轴线到端面A A的距离的距离(16(160.10)mm0.10)mm。(2) (2) 14mm14mm孔轴线到孔孔轴线到孔 31H7mm31H7mm孔轴线为孔轴线为20.25mm20.25mm。(3) (3) 14mm14mm孔对孔对 31H731H7孔孔的对称度为的对称度为0.15mm0.15m

2、m。 本任务设计摇臂零件本任务设计摇臂零件钻钻 1414孔钻床夹具孔钻床夹具如图如图图图4.1 4.1 揺揺臂零件工序图臂零件工序图1 1 钻床夹具的主要类型钻床夹具的主要类型 在钻床上进行孔的在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪及攻螺纹钻、扩、铰、锪及攻螺纹时用的夹具，称为钻床夹具，俗称钻模。钻模上时用的夹具，称为钻床夹具，俗称钻模。钻模上均设置钻套和钻模板，用以引导刀具。钻模主要均设置钻套和钻模板，用以引导刀具。钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用钻模可提高孔及孔系间的位置精度，其结构简单、钻模可提高孔及孔系间的位置精度，其结构简单、制造方

3、便，因此钻模在各类机床夹具中占的比重制造方便，因此钻模在各类机床夹具中占的比重最大。最大。 钻模的类型很多，有钻模的类型很多，有固定式、回转式、移动固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式式、翻转式、盖板式和和滑柱式滑柱式等。等。 扩孔扩孔钻孔的基础上用扩孔钻头（要求钻孔的基础上用扩孔钻头（要求不高时，可用普通钻头）把孔径加大。不高时，可用普通钻头）把孔径加大。 扩扩孔的孔径尺寸精度比钻孔的精度要高。较孔的孔径尺寸精度比钻孔的精度要高。较少影响位置精度。少影响位置精度。 绞孔绞孔绞孔是精加工绞孔是精加工,其切削用量较小其切削用量较小,而而且钻孔则是粗加工且钻孔则是粗加工,切削用量比较大切削用量比

4、较大.都是在都是在钻床上进行钻床上进行,刀具的外形也有不同刀具的外形也有不同.钻头用得钻头用得较多的是麻花钻较多的是麻花钻,其刀刃数量为其刀刃数量为2.铰刀则由铰刀则由于切削用量较小于切削用量较小,其刀刃数量较多其刀刃数量较多. 锪孔锪孔是指在已加工的孔上加工圆柱形是指在已加工的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台断面等。锪孔沉头孔、锥形沉头孔和凸台断面等。锪孔时使用的刀具称为锪钻，一般用高速钢制时使用的刀具称为锪钻，一般用高速钢制造造 钻床台钻台钻立式钻床立式钻床摇臂钻床摇臂钻床1 1 钻床夹具的主要类型钻床夹具的主要类型 在使用的过程中，固定式钻模在机床上的位置是固在使用的过程中，固定式

5、钻模在机床上的位置是固定不动的。其主要用于立式钻床上加工直径大于定不动的。其主要用于立式钻床上加工直径大于10mm10mm的单孔，或在摇臂钻床上加工较大的平行孔系。的单孔，或在摇臂钻床上加工较大的平行孔系。 1. 1. 固定式钻模固定式钻模图图4.2 4.2 固定式钻模固定式钻模 1 1螺钉；螺钉；2 2转动开口垫圈转动开口垫圈3 3拉杆；拉杆；4 4定位法兰；定位法兰；5 5快换钻套；快换钻套；6 6钻模板；钻模板；7 7夹具体；夹具体；8 8手柄；手柄；9 9圆偏心凸轮；圆偏心凸轮；1010弹簧弹簧 加工同一圆周上的平行加工同一圆周上的平行孔系孔系、同一截面内径向、同一截面内径向孔系孔系或

6、同一直线上的等距或同一直线上的等距孔系孔系时，钻模上应设置分度装置。时，钻模上应设置分度装置。带有回转式分度装置的钻模称为回转式钻模。带有回转式分度装置的钻模称为回转式钻模。2. 2. 回转式钻模回转式钻模图图4.3 4.3 卧轴回转式分度钻模的结构卧轴回转式分度钻模的结构1 1夹具体；夹具体；2 2对定销；对定销；3 3横销；横销；4 4螺套；螺套；5 5手柄；手柄；6 6转盘；转盘；7 7钻套；钻套；8 8定位件；定位件；9 9滚花螺母；滚花螺母；1010开口垫圈；开口垫圈；11 11转轴转轴 这类钻模用于钻削中、小型工件同一表面上的多个这类钻模用于钻削中、小型工件同一表面上的多个孔。移动

7、式钻模平面图如图孔。移动式钻模平面图如图4.44.4所示。所示。3. 3. 移动式钻模移动式钻模图图4.4 4.4 移动式钻模平面图移动式钻模平面图1 1夹具体；夹具体；2 2固定固定V V形块；形块；3 3钻模板；钻模板；4 4、5 5钻套；钻套；6 6支座；支座；7 7活动活动V V形块；形块；8 8手轮；手轮；9 9半月键；半月键；1010钢球；钢球；11 11螺钉；螺钉；1212、1313定位套定位套三维图如图三维图如图4.54.5所示，用于加工连杆大、小头上的孔。所示，用于加工连杆大、小头上的孔。 图图4.5 4.5 移动式钻模三维图移动式钻模三维图 翻转式钻翻转式钻模主要用于加工模

8、主要用于加工中、小型工件分中、小型工件分布在布在不同表面不同表面上上的孔。的孔。 4. 4. 翻转式钻模翻转式钻模 图图4.6 4.6 翻转式钻模翻转式钻模 l l夹具体；夹具体；2 2定位件；定位件；3 3削扁开口垫圈；削扁开口垫圈；4 4螺杆；螺杆；5 5手轮；手轮；6 6销；销；7 7沉头螺钉沉头螺钉定位元件、夹紧装置及钻套都设在钻模板上，钻模板在工件上装夹。定位元件、夹紧装置及钻套都设在钻模板上，钻模板在工件上装夹。图图4.74.7所示是为加工车床溜板箱上的孔系而设计的盖板式钻模。所示是为加工车床溜板箱上的孔系而设计的盖板式钻模。 5. 5. 盖板式钻模盖板式钻模 图图4.7 4.7

9、盖板式钻模盖板式钻模l l盖板；盖板；2 2圆柱销；圆柱销；3 3削边销；削边销；4 4支承钉；支承钉；5 5把手模把手模 滑柱式滑柱式钻模是带有钻模是带有升降钻模板升降钻模板的通用可调的通用可调夹具。夹具。 6. 6. 滑柱式钻模滑柱式钻模 l l一滑柱；一滑柱；2 2一齿条滑柱；一齿条滑柱；3 3一夹具体；一夹具体；4 4一钻模板；一钻模板；5 5一齿轮轴；一齿轮轴；6 6一手柄；一手柄；7 7一套环一套环图图4.8 4.8 滑柱式钻模的通用结构滑柱式钻模的通用结构滑柱钻模的应用实例：滑柱钻模的应用实例： 加工杠杆类零件上加工杠杆类零件上的孔。的孔。 1 1支承；支承；2 2防转定位支架；

10、防转定位支架；3 3定心夹紧套；定心夹紧套；4 4钻套钻套 图图4.9 4.9 加工杠杆类零件的滑柱钻模加工杠杆类零件的滑柱钻模 2 2 钻床夹具的设计要点钻床夹具的设计要点1. 1. 钻模类型的选择钻模类型的选择 (1) (1) 在立式钻床上加工直径小于在立式钻床上加工直径小于10mm10mm的小孔或孔系、钻的小孔或孔系、钻模重量小于模重量小于15kg15kg时，一般采用时，一般采用移动式普通钻模移动式普通钻模。 (2) (2) 在立式钻床上加工直径大于在立式钻床上加工直径大于10mm10mm的单孔，或在摇臂的单孔，或在摇臂钻床上加工较大的平行孔系，或钻模重量超过钻床上加工较大的平行孔系，或

11、钻模重量超过15kg15kg时，加工时，加工精度要求高时，一般采用精度要求高时，一般采用固定式普通钻模固定式普通钻模。 (3) (3) 翻转式钻模适用于加工中、小型工件，包括工件在内翻转式钻模适用于加工中、小型工件，包括工件在内所产生的总重力不宜超过所产生的总重力不宜超过100N100N。 (4) (4) 对于孔的垂直度和孔距要求不高的中、小型工件，有对于孔的垂直度和孔距要求不高的中、小型工件，有条件时宜优先采用滑柱钻模。条件时宜优先采用滑柱钻模。 (5) (5) 对于钻模板和夹具体为焊接式的钻模，因焊接应力不对于钻模板和夹具体为焊接式的钻模，因焊接应力不能彻底消除，精度不能长期保持，故一般在

12、工件孔距公差要能彻底消除，精度不能长期保持，故一般在工件孔距公差要求不高求不高( (大于大于0.1mm)0.1mm)时才采用。时才采用。 (6) (6) 床身、箱体等大型工件上的小孔的加工一般采用盖板床身、箱体等大型工件上的小孔的加工一般采用盖板式钻模。式钻模。2. 2. 钻套钻套保证保证被加工孔的被加工孔的位置精度位置精度提高提高工艺系统的工艺系统的刚度刚度 1) 1) 钻套类型钻套类型 钻套可分为钻套可分为标准标准钻套和钻套和特殊特殊钻套两大类钻套两大类 。 其中标准钻套又分为其中标准钻套又分为固定固定钻套、钻套、可换可换钻套和钻套和快快换换钻套三种，如图钻套三种，如图4.104.10所示

13、所示 。 图图4-10 4-10 标准钻套标准钻套图图4.11 4.11 特殊钻套特殊钻套 因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需自行设计钻套，此种钻套称为特殊钻套。常见套时，需自行设计钻套，此种钻套称为特殊钻套。常见的特殊钻套，如图的特殊钻套，如图4.11所示。所示。 2) 2) 钻套的尺寸、公差及材料钻套的尺寸、公差及材料 一般钻套导向孔的基本尺寸取刀具的一般钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限最大极限尺寸，钻孔时其公差取尺寸，钻孔时其公差取F7F7或或F8F8，粗铰孔时公差取，粗铰孔时公差取G7G7，精铰孔时公差取精铰孔时

14、公差取G6G6。 若被加工孔为基准孔若被加工孔为基准孔( (如如H7H7、H9)H9)时，钻套导向时，钻套导向孔的基本尺寸可取被加工孔的基本尺寸，钻孔时其孔的基本尺寸可取被加工孔的基本尺寸，钻孔时其公差取公差取F7F7或或F8F8时，铰时，铰H7H7孔时取孔时取F7F7，铰，铰H9H9孔时取孔时取E7E7。若刀具用圆柱部分导向若刀具用圆柱部分导向( (如接长扩孔钻、铰刀等如接长扩孔钻、铰刀等) )时，时，可采用可采用 配合。配合。 H7f7(g6) 钻套的高度钻套的高度H H增大时，则导向性能好，刀具刚度提高，加增大时，则导向性能好，刀具刚度提高，加工精度高，但钻套与刀具的磨损加剧。工精度高，

15、但钻套与刀具的磨损加剧。 一般取一般取H H=1=12.52.5d d。 排屑空间排屑空间h h是指钻套底部与工件表面之间的空间。增大是指钻套底部与工件表面之间的空间。增大h h值，排屑方便，但刀具的刚度和孔的加工精度都会降低。钻值，排屑方便，但刀具的刚度和孔的加工精度都会降低。钻削易排屑的铸铁时，常取削易排屑的铸铁时，常取h h=(0.3=(0.30.7)0.7)d d；钻削较难排屑的；钻削较难排屑的钢件时，常取钢件时，常取h h=(0.7=(0.71.5)1.5)d d；工件精度要求高时，可取；工件精度要求高时，可取h h=0=0，使切屑全部从钻套中排出。，使切屑全部从钻套中排出。 钻套的

16、材料钻套的材料 ： 当钻套孔径当钻套孔径d d26mm26mm时，用时，用T10AT10A纲制造，热处理硬度为纲制造，热处理硬度为585864HRC64HRC； 当当钻套孔径钻套孔径d d26mm26mm时，用时，用2020钢制造，渗碳深度为钢制造，渗碳深度为0.80.81.2mm1.2mm，热处理硬度为，热处理硬度为585864HRC64HRC。 钻套的材料可参看钻套的材料可参看“夹具手册夹具手册”。 3. 3. 钻模板钻模板用来安用来安装钻套，并确保钻套在装钻套，并确保钻套在钻模板上的正确位置。钻模板上的正确位置。 1) 1) 固定式钻模板固定式钻模板钻钻模板固定在夹具体上模板固定在夹具体

17、上图图4.12 4.12 固定式钻模板固定式钻模板 2) 2) 铰链式钻模板铰链式钻模板当钻模板妨碍工件装卸当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需攻螺纹时采或钻孔后需攻螺纹时采用教练是钻模板用教练是钻模板 图图4.13 4.13 铰链式钻模板铰链式钻模板 1 1铰链销；铰链销； 2 2夹具体；夹具体；3 3铰链座；铰链座；4 4支承钉；支承钉； 5 5钻模板；钻模板； 6 6菱形销菱形销 3) 3) 可卸式钻模板可卸式钻模板 可卸式钻模板是指钻可卸式钻模板是指钻模板与夹具体分离，钻模模板与夹具体分离，钻模板在工件上定位，并与工板在工件上定位，并与工件一起装卸。件一起装卸。 图图4.14 4.14 可卸

18、性钻模板可卸性钻模板1 1钻模板；钻模板；2 2夹具体；夹具体；3 3圆柱销；圆柱销；4 4菱形销菱形销费力费力位置精度低位置精度低 4) 4) 悬挂式钻模板悬挂式钻模板 在立式钻床或组合机在立式钻床或组合机床上用多轴传动头加工平床上用多轴传动头加工平行孔系时，钻模板连接在行孔系时，钻模板连接在机床主轴的传动箱上，随机床主轴的传动箱上，随机床主轴上下移动，靠近机床主轴上下移动，靠近或离开工件，这种结构简或离开工件，这种结构简称为悬挂式钻模板。称为悬挂式钻模板。 图图4.15 4.15 悬挂式钻模板悬挂式钻模板 l l底座；底座；2 2钻模板；钻模板；3 3弹簧；弹簧；4 4导向滑柱；导向滑柱；

19、5 5横梁横梁设计钻模板时应注意以下几点：设计钻模板时应注意以下几点： (1) (1) 钻模板上安装钻套的孔之间及孔与定位元钻模板上安装钻套的孔之间及孔与定位元件的位置应有足够的精度。件的位置应有足够的精度。 (2) (2) 钻模板应具有足够的刚度，以保证钻套位钻模板应具有足够的刚度，以保证钻套位置的准确性，但又不能设计得太厚太重。注意布置的准确性，但又不能设计得太厚太重。注意布置加强肋以提高钻模板的刚度。钻模板一般不应置加强肋以提高钻模板的刚度。钻模板一般不应承受夹紧反力。承受夹紧反力。 (3) (3) 为保证加工的稳定性，悬挂式钻模板导杆为保证加工的稳定性，悬挂式钻模板导杆上的弹簧力必须足够，以便钻模板在夹具上能够上的弹簧力必须足够，以便钻模板在夹具上能够维持足够的定位压力。如果钻模板本身产生的重维持足够的定位压力。如果钻模板本身产生的重力超过力超过800N800N，则导杆上可不装弹簧。，则导杆上可不装弹簧。4. 4. 钻模支脚设计钻模支脚设计 支脚的作用：减少夹具底面与机床工作台的接支脚的作用：减少夹具底面与机床工作台的接触，使夹具放置平稳，在钻头送