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本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目 立式鉆床鉆模設(shè)計
專業(yè)班級
學(xué) 號
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
設(shè)計所在
年 5 月
立式鉆床鉆模設(shè)計
摘要：
針對套類零件徑向孔的加工，設(shè)計出立式鉆床專用鉆夾具。零件為圓周徑向均布等直徑孔的套類零件，批量生產(chǎn)，主要問題是保證孔之間的位置精度很困難，用劃線找正的方法費時費事，且還不易保證孔之間的位置精度，本鉆夾具設(shè)計旨在能較易保證孔之間的位置精度，提高生產(chǎn)效率。本鉆夾具設(shè)計重點為：選擇夾具類型，正確選擇和設(shè)計鉆套及鉆模板的結(jié)構(gòu)形式。圓周徑向均布等直徑孔的套類零件在機械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，設(shè)計成熟合理，而此轉(zhuǎn)位鉆模正是為加工該零件而設(shè)計的專用夾具，有很好的發(fā)展前景。應(yīng)用此轉(zhuǎn)模至少提高工效4倍左右,定能極大地提高勞動生產(chǎn)率、降低操作工人的勞動強度,減小鉆頭的損耗,.更能延長刀具的使用壽命。
關(guān)鍵詞：均布徑向孔；鉆夾具；鉆套；鉆模板；分度裝置
The design of vertical drilling machine drill mold
Abstract：
According to the sleeve parts in radial hole processing, I designed the vertical drilling machine for drilling jig. Parts for the circumference radially uniform diameter hole sleeve parts, mass production, the main problem is that between the hole position accuracy is very difficult, scribing alignment method takes time and effort, and is not easy to guarantee the hole position accuracy between the drilling fixture design, to can easily guarantee the hole position accuracy between, improve production efficiency. The drill jig design focus on: choice the fixture type, make correct choice and design the drill sleeve and the drill template structure. Circular radial uniform etc diameter hole of set of components in production in mechanical processing applications, design mature, but the inversion reasonable for processing the drill mode is designed special fixture of parts, have very good prospects for development. Application of this transfer mode 4 times at least improve working efficiency, set about would greatly improve labor productivity, lower operating labor intensity, and reduce the loss, Drill more service life of cutter can extend.
Keywords：
Uniform Radial hole; Drill fixture; Drilling sheath; Drill template；
目錄
目錄
第一章 緒論 1
1.1 選題背景及目的意義 1
1.2 發(fā)展前景 1
1.3 主要研究方向及內(nèi)容 2
第二章 鉆床夾具設(shè)計原理與說明 3
2.1 機床夾具設(shè)計的基本要求和步驟 3
2.2 機床夾具的分類和組成 4
2.3 工件在夾具中的定位原理、常見定位方式及定位元件 5
2.3.1工件定位原理 5
2.3.2 常見定位方式及定位元件 5
2.4 工件在夾具中的夾緊原理 6
2.5 鉆夾具設(shè)計要點 6
2.5.1 鉆模類型的選擇 6
2.5.2 鉆套類型的選擇和設(shè)計 7
2.5.3 鉆模板的類型和設(shè)計 10
第三章 鉆夾具設(shè)計 12
3.1 研究零件圖，進(jìn)行結(jié)構(gòu)技術(shù)分析 12
3.2 鉆模類型確定 13
3.3 夾具草圖構(gòu)思 14
3.4 工件定位方案確定 14
3.5 工件定位誤差分析 16
第四章 分度裝置設(shè)計 17
4.1 回轉(zhuǎn)分度裝置的組成 17
4.2 分度對定機構(gòu)及操縱機構(gòu)的設(shè)計 17
4.2.1 分度方案對比 17
4.2.2 對定機構(gòu)設(shè)計 17
4.2.3 分度操縱機構(gòu)設(shè)計 17
4.3分度盤鎖緊機構(gòu)的設(shè)計 19
第五章 工件夾緊裝置的設(shè)計 21
5.1 工件夾緊方案 21
5.2 夾緊力確定 21
5.3 工件夾緊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
第六章 鉆套及鉆模板的設(shè)計 24
6.1 鉆套的設(shè)計 24
6.2 鉆模板的類型和設(shè)計 25
第七章 鉆夾具總體方案 26
7.1 夾具體的技術(shù)要求 26
7.2 主要零件的材料選擇及熱處理 26
7.3 機床夾具的總裝配 27
7.4 夾具使用說明 28
結(jié)束語 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
附錄 32
第 33 頁
第一章 緒論
1.1 選題背景及目的意義
日常生產(chǎn)制造中，通過機加工生產(chǎn)的法蘭、凸輪等零件，常常需要對零件在某個圓周上鉆多個孔，對于立式鉆床的普通夾具，一次裝夾后只能加工一個孔。從而導(dǎo)致對某個圓周上加工多個孔的零件時生產(chǎn)效率低、操作不便。而再次裝夾又降低了位置精度，為了提高生產(chǎn)效率保證零件加工精度，需要使用專用的夾具帶有分度盤的鉆模。
帶分度盤夾具是將工件夾持在卡盤上或兩頂尖間，并使其旋轉(zhuǎn)、分度和定位的機床附件。對工件一次裝夾可實現(xiàn)多工位加工，對于法蘭可實現(xiàn)一次裝夾后可沿著某個圓周對法蘭鉆多個孔。伴隨著工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的進(jìn)一步深化，帶分度盤的夾具已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，以提高工件加工的效率且保證工件的加工精度。
本次夾具設(shè)計的意義在于有效提高加工徑向均布多個孔的套類零件的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而提高中小型生產(chǎn)商家在市場中的競爭力。
1.2 發(fā)展前景
在全球化背景下，對于發(fā)展中國家而言，產(chǎn)業(yè)升級成為在全球化產(chǎn)業(yè)鏈條中由勞動密集環(huán)節(jié)向資本和技術(shù)密集環(huán)節(jié)逐步提升的過程。由跨國公司推動的加工貿(mào)易的發(fā)展，為發(fā)展中國家切入全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈條，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級提供了便捷路徑。其中分度盤的運用得到了廣泛推廣，各種新型工作臺不斷被引進(jìn)，同時我國也自主研制和開發(fā)了一批適用、高效性的分度盤。本次設(shè)計的意義是設(shè)計出一套結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、精度較高的帶分度盤的鉆模，適用于圓周徑向均布等直徑孔的套類零件，此轉(zhuǎn)位鉆模能極大地提高勞動生產(chǎn)率、降低操作工人的勞動強度,減小鉆頭的損耗,.更能延長刀具的使用壽命,并且能滿足生產(chǎn)和加工的需要。本課題本意設(shè)計雖是著眼于中小型企業(yè)，但它自身的發(fā)展，斷不可脫離了機床夾具發(fā)展的大方向。
1.3 主要研究方向及內(nèi)容
該課題主要研究方向是對鉆模的深刻理解，也就是設(shè)計鉆模主要應(yīng)解決的問題主要有以下三個方面。首先，是鉆模類型的選擇，鉆模類型很多，在設(shè)計鉆模時，首先要根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求，并考慮生產(chǎn)批量、工廠工藝裝備的技術(shù)狀況等具體條件，選擇鉆模類型和結(jié)構(gòu)。其次，是鉆套類型的選擇和設(shè)計，鉆套和鉆模板是鉆夾具上的特殊元件。鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，其作用是確定被加工孔的位置和引導(dǎo)刀具加工。在次主要考慮兩個方面的問題：鉆套類型的選擇和鉆套內(nèi)孔的基本尺寸及公差配合的選擇。最后，是鉆模板的類型和設(shè)計。在此同樣需要研究兩個方面的問題：鉆模板類型的選擇，以及鉆模板的設(shè)計要點。即再設(shè)計鉆模板結(jié)構(gòu)時，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)規(guī)模以及機床類型等條件而定。要求所設(shè)計的鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易。具體牽涉問題將在下文一一解答。
本設(shè)計的主要研究內(nèi)容有：熟悉鉆床夾具的分類組成、結(jié)構(gòu)特點、定位夾緊、對刀方案；分析零件圖并查閱相關(guān)資料，明確零件的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求；擬定設(shè)計思路，提出鉆床夾具設(shè)計的原理，并計算；修改設(shè)計方案，使設(shè)計滿足尺寸、公差和技術(shù)要求；繪制鉆夾具裝配圖及零件工作圖；
就上面設(shè)計所需考慮的問題始終以機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)和原則來指導(dǎo)完成此畢業(yè)設(shè)計。
第二章 鉆床夾具設(shè)計原理與說明
2.1 機床夾具設(shè)計的基本要求和步驟
在夾具設(shè)計工作中，一般具有下列特點：
1． 夾具的設(shè)計周期較短，一般不進(jìn)行強度和剛度計算；
2． 專用夾具的設(shè)計，對產(chǎn)品零件有較強的針對性；
3． 確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率是夾具設(shè)計工作的首要任務(wù)；
4． 夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)構(gòu)具有決定性的影響；
夾具設(shè)計的原則是經(jīng)濟和實用，夾具設(shè)計的基本要求有以下三方面：好用；好造；好修。好用是最重要的。主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾點：
1、 保證工件的加工精度
專用夾具應(yīng)有合理的定位方案、合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
2、 提高生產(chǎn)效率
專用夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。
3、工藝性好
專用夾具的結(jié)構(gòu)簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。能正確處理作用力的平衡問題及夾具與機床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。該專用夾具的產(chǎn)屬于中批量生產(chǎn)。夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
4、 使用性好
專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。
5、 經(jīng)濟性好
除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。
夾具設(shè)計工作的步驟和注意事項如下文所述。
1. 明確任務(wù)要求，研究加工工件圖樣；
2. 熟悉工藝文件準(zhǔn)備參考資料和有關(guān)圖紙；
3. 了解機床情況；
4. 了解本工序所用的其他工藝裝備情況；
5. 調(diào)查研究，了解類似零件的加工情況和存在問題；
6. 確定設(shè)計方案；
7. 繪制結(jié)構(gòu)草圖，實現(xiàn)夾具設(shè)計方案；
8. 進(jìn)行必要計算；
9. 繪制零件圖及總裝圖；
10. 自行校對全部零件圖和總裝圖；
11. 編輯設(shè)計論文。
2.2 機床夾具的分類和組成
機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計和制造的方便，往往按某一屬性進(jìn)行分類。
（1） 按夾具的通用特性分類 按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具和自動線夾具六大類。
（2） 按夾具使用的機床分類 這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。按使用的機床分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具等。
（3） 按夾具動力源分類 可分為手動夾具和機動夾具。為減輕勞動強度和確保安全生產(chǎn)，手動夾具應(yīng)具有擴力機構(gòu)和自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。
雖然機床夾具的種類繁多，但他們的工作原理基本上是相通的。將各類夾具中
作用相同的結(jié)構(gòu)元件加以概括，可得出夾具一般有以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又彼此聯(lián)系。
定位支撐元件
（1） 夾緊元件
（2） 連接定向元件
（3） 對刀元件或?qū)蛟?
（4） 其他裝置或元件。根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其他鏈接元件。
（5） 夾具體。夾具體是夾具的基本骨架，用來配置、安裝各夾具元件，使之組成一整體。
上述組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。
2.3 工件在夾具中的定位原理、常見定位方式及定位元件
2.3.1工件定位原理
六點定位原理：用六個定位支撐點與工件接觸，并保證支撐點合理分布，每個定位支撐點限制工件的一個自由度，便可將工件六個自由度完全限制，工件在空間的位置也就唯一的被確定。要是工件完全定位，就必須限制工件在空間的六個自由度，即為工件的“六點定位原理”。在夾具設(shè)計的定位分析中，注意解決以下問題：完全定位和不完全定位，過定位和欠定位。
限制了工件全部六個自由度，稱為工件的“完全定位”，允許少于六點的定位稱為“不完全定位”。
工件的某一個自由度同時被一個以上的定位支撐點重復(fù)限制，則對這個自由度的限制會產(chǎn)生矛盾，這種情況稱為“過定位”或“重復(fù)定位”。
在加工中，工件的定位支撐點數(shù)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)，必然導(dǎo)致達(dá)不到所要的加工精度。這種工件定位點不足的情況稱為“欠定位”，欠定位在實際生產(chǎn)中，是絕對不允許的。
2.3.2 常見定位方式及定位元件
工件的定位表面有各種形式，如平面、外圓、內(nèi)孔等對于這些表面，總是采用一定結(jié)構(gòu)的定位元件，以保證定位元件的定位面和工件定位基準(zhǔn)面相結(jié)合或配合。定位元件的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：
a． 要有與工件相適應(yīng)的精度
b． 要有足夠大剛度，不允許受力后發(fā)生變形
c． 要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火，硬度為58～62hrcHRC
各種典型表面的定位方法和定位元件
1. 工件以平面定位
在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來定位工件的方式。所用的定位元件稱為基本支撐，包括固定支撐、可調(diào)支撐和自位支撐。
2. 工件以圓孔定位
有些工件，如套筒、法蘭盤、拔叉等以孔作為定位基準(zhǔn)，此時采用的定位元件有定位銷定位心軸等。
3. 工件以外圓柱面定位
工件以外圓柱面定位在生產(chǎn)中是常見的。常用的定位元件有V形塊、定位套、半圓定位座等。
2.4 工件在夾具中的夾緊原理
夾緊裝置有三部分組成：動力源裝置，傳力機構(gòu)，夾緊元件。
夾緊裝置的設(shè)計原則：
a. 工件不移動原則；
b. 工件不變形原則；
c. 工件不振動原則；
d. 安全可靠原則；
e. 經(jīng)濟實用原則；
夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求：可浮動，可聯(lián)動，可増力，可自鎖。
設(shè)計夾緊機構(gòu)，必須首先合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點。夾緊力方向的確定應(yīng)遵循以下原則：
a． 夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面
b． 夾緊力作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小
c． 夾緊力作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小
夾緊力作用點的確定應(yīng)依據(jù)以下原則：
a． 夾緊力的作用點應(yīng)落在支撐元件或機構(gòu)支撐元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)。
b． 夾緊力作用點應(yīng)落在工件剛性好的部位
c． 夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近加工面
夾緊力的大小的確定可根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計算。為了安全起見，計算出的夾緊力應(yīng)乘以安全系數(shù)K，故實際夾緊力一般比理論計算值大2～3倍。
2.5 鉆夾具設(shè)計要點
2.5.1 鉆模類型的選擇
鉆模類型很多，在設(shè)計鉆模時，首先要根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求，并考慮生產(chǎn)批量、工廠工藝裝備的技術(shù)狀況等具體條件，選擇鉆模類型和結(jié)構(gòu)。在選型時要注意以下幾點：
（1）工件被加工孔徑大于10mm時，鉆模應(yīng)固定在工作臺上（特別是鋼件）。因此其夾具體上應(yīng)有專供夾壓用的凸緣或凸臺。
（2）當(dāng)工件上加工的孔處在同一回轉(zhuǎn)半徑，且夾具的總重量超過100N時，應(yīng)采用具有分度裝置的回轉(zhuǎn)鉆模，如能與通用回轉(zhuǎn)臺配合使用則更好。
（3）當(dāng)在一般的中型工件某一平面上加工若干個任意分布的平行孔系時，宜采用固定式鉆模在搖臂鉆床上加工。大型工件則可采用蓋板式鉆模在搖臂鉆床上加工。如生產(chǎn)批量較大，則可在立式鉆床或組合機床上采用多軸傳動頭加工。
（4）對于孔的垂直度允差大于0.1mm和孔距位置允差大于±0.15mm的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱式鉆模，以縮短夾具的設(shè)計制造周期。
2.5.2 鉆套類型的選擇和設(shè)計
鉆套和鉆模板是鉆夾具上的特殊元件。鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，其作用是確定被加工孔的位置和引導(dǎo)刀具加工。
（1）鉆套的類型
根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點，主要有四種類型。
（a） （b）
圖2.1 固定鉆套
①固定鉆套
圖2.1所示為固定鉆套的兩種形式（圖2.1（a）為無肩，圖（b）為帶肩），該類鉆套外圓以H7/n6或H7/r6配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，鉆套一般可使用1000～12000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟，鉆孔的位置精度也較高。
②可換鉆套
當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時，則用可換鉆套較為方便，如圖2.2左所示?？蓳Q鉆套裝在襯套中，襯套是以H7/n6或H7/r6的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用F7/m6或F7/k6配合。當(dāng)鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘還能防止加工時鉆套轉(zhuǎn)動或退刀時鉆套隨刀具拔出。
圖2.2 快換鉆套
③快換鉆套
當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴、鉸時，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具，這時使用快換鉆套可減少更換鉆套的時間，如圖2.2右所示。快換鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的相同。更換鉆套時，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。
以上三類鉆套已標(biāo)準(zhǔn)化，其結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料和熱處理方法等，可查閱有關(guān)手冊。
④特殊鉆套
由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時需要設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如圖2.3所示。
在斜面上鉆孔時，應(yīng)采用圖2.3a示的鉆套，鉆套應(yīng)盡量接近加工表面，并使之與加工表面的形狀相吻合。如果鉆套較長，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取0.1mm），以減少導(dǎo)向長度。
在凹坑內(nèi)鉆孔時，常用圖2.3b所示的加長鉆套（H為鉆套導(dǎo)向長度）。圖2.3c、d為鉆兩個距離很近的孔時所設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)鉆套。
圖2.3 特殊鉆套
（2）鉆套內(nèi)孔的基本尺寸及公差配合的選擇
①鉆套內(nèi)孔
鉆套內(nèi)孔（又稱導(dǎo)向孔）直徑的基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，并采用基軸制間隙配合。鉆孔或擴孔時其公差取F7或F8，粗鉸時取G7，精鉸時取G6。若鉆套引導(dǎo)的是刀具的導(dǎo)柱部分，則可按基孔制的相應(yīng)配合選取，如H7/f7、H7/g6或H6/g5等。
②導(dǎo)向長度H
如圖2.3右上所示，鉆套的導(dǎo)向長度H對刀具的導(dǎo)向作用影響很大，H較大時，刀具在鉆套內(nèi)不易產(chǎn)生偏斜，但會加快刀具與鉆套的磨損；H過小時，則鉆孔時導(dǎo)向性不好。通常取導(dǎo)向長度H與其孔徑之比為：H/d=1～2.5。當(dāng)加工精度要求較高或加工的孔徑較小時，由于所用的鉆頭剛性較差，則H/d值可取大些，如鉆孔直徑d<5mm時，應(yīng)取H/d≥2.5；如加工兩孔的距離公差為±0.05mm時，可取H/d=2.5～3.5。
③排屑間隙h
如圖2.3右下所示，排屑間隙h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。如果h太小，則切屑排出困難，會損傷加工表面，甚至還可能折斷鉆頭。如果h太大，則會使鉆頭的偏斜增大，影響被加工孔的位置精度。一般加工鑄鐵件時，h=(0.3～0.7)d；加工鋼件時， h=(0.7～1.5)d；式中d為所用鉆頭的直徑。對于位置精度要求很高的孔或在斜面上鉆孔時，可將h值取得盡量小些，甚至可以取為零。
2.5.3 鉆模板的類型和設(shè)計
1.鉆模板的類型鉆模板通常是裝配在夾具體或支架上，或與夾具體上的其它元件相連接，常見的有以下幾種類型：
①固定式鉆模板
這種鉆模板是直接固定在夾具體上的，故鉆套相對于夾具體也是固定的，鉆孔精度較高。但是這種結(jié)構(gòu)對某些工件而言，裝拆不太方便。該鉆模板與夾具體多采用圓錐銷定位、螺釘緊固的結(jié)構(gòu)。對于簡單鉆模也可采用整體鑄造或焊接結(jié)構(gòu)。
②分離式鉆模板
這種鉆模板與夾具體是分離的，并成為一個獨立部分，且鉆模板對工作要確定定位要求。工件在夾具體中每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。該鉆模板鉆孔精度較高，但裝卸工件的時間較長，因而效率較低。
③鉸鏈?zhǔn)姐@模板
這種鉆模板是通過鉸鏈與夾具體或固定支架連接在一起的，鉆模板可繞鉸鏈軸翻轉(zhuǎn)。鉸鏈軸和鉆模板上相應(yīng)孔的配合為基軸制間隙配合(G7/h6)，鉸鏈軸和支座孔的配合為基軸制過盈配合(N7/h6)，鉆模板和支座兩側(cè)面間的配合則按基孔制間隙配合(H7/g6)。當(dāng)鉆孔的位置精度要求較高時，應(yīng)予配制，并將鉆模板與支座側(cè)面間的配合間隙控制在0.01～0.02mm之內(nèi)。同時還要注意使鉆模板工作時處于正確位置。這種鉆模板常采用蝶形螺母鎖緊，裝卸工件比較方便，對于鉆孔后還需要進(jìn)行锪平面、攻絲等工步尤為適宜。但該鉆模板可達(dá)到的位置精度較低，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。
④懸掛式鉆模板
這種鉆模板是懸掛在機床主軸或主軸箱上，隨主軸的往復(fù)移動而靠緊工件或離開，它多與組合機床或多頭傳動軸聯(lián)合使用。加工完畢后，多軸傳動頭上升繼而退出鉆頭，并提起鉆模板恢復(fù)至原始位置。
2. 鉆模板的設(shè)計要點
在設(shè)計鉆模板的結(jié)構(gòu)時，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)規(guī)模以及機床類型等條件而定。要求所設(shè)計的鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易，并注意以下幾點：
① 在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在10～30mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。
② 鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。在上述各鉆模板結(jié)構(gòu)中，以固定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。
③ 焊接結(jié)構(gòu)的鉆模板往往因焊接內(nèi)應(yīng)力不能徹底消除，而不易保持精度。一般當(dāng)工件孔距大于±0.1mm時方可采用。若孔距公差小于±0.05mm時，應(yīng)采用裝配式鉆模板。
④要保證加工過程的穩(wěn)定性。如用懸掛式鉆模板，則其導(dǎo)柱上的彈簧力必須足夠大，以使鉆模板在夾具體上能維持所需的定位壓力；當(dāng)鉆模板本身的重量超過800N時，導(dǎo)柱上可不裝彈簧；為保證鉆模板移動平穩(wěn)和工作可靠，當(dāng)鉆模板處于原始位置時，裝在導(dǎo)柱上經(jīng)過預(yù)壓的彈簧長度一般不應(yīng)小于工作行程的3倍，其預(yù)壓力不小于150N。
第三章 鉆夾具設(shè)計
3.1 研究零件圖，進(jìn)行結(jié)構(gòu)技術(shù)分析
圖3.1 零件圖
圖3.2 三維零件圖
零件工藝分析
（1） 零件材料：45鋼。切削加工性良好。
（2） 零件組成表面：外圓表面，內(nèi)表面，徑向孔，兩端面。
（3） 主要表面分析：內(nèi)孔既是支撐其他零件的支撐面，亦是本零件的主要基準(zhǔn)面。
（4） 主要技術(shù)條件：圓周均布徑向孔20-M4與上端面的距離為；粗糙度；零件熱處理硬度為HRC40～50。
3.2 鉆模類型確定
由工件零件圖知，所加工零件為套類零件，本工序為鉆圓周徑向均布的10-M5通孔，根據(jù)第二章提及的鉆模類型及其設(shè)計要點，在本鉆夾具設(shè)計中，選擇回轉(zhuǎn)式鉆模。此鉆模要實現(xiàn)轉(zhuǎn)位，主要靠分度裝置。分度裝置的設(shè)計將在下文具體闡述。
3.3 夾具草圖構(gòu)思
根據(jù)所給零件，以及以上對零件圖的分析，對草圖有以下構(gòu)思。
圖3.3 夾具草圖
圖中1是分度操縱手柄，2是鉆模板，3是分度板（棘輪），4是鉆套，5是定位心軸，6是開口墊圈，7是夾緊螺母，8是工件，9是對定機構(gòu)（棘爪），10是夾具體。圖中螺母7和開口墊圈6都是能將外力施加到工件上來克服切削力等外力作用，使工件保持在正確定位位置上不動的夾緊裝置或夾緊元件，鉆套4用于導(dǎo)引鉆頭加工決定了刀具相對夾具的位置，棘爪9和棘輪3組成了分度裝置，利用它們進(jìn)行分度加工。機床工作臺面接觸的夾具體的地面則是鏈接面。夾具體10可由鑄造得到。
3.4 工件定位方案確定
本工序為鉆20-M4的孔，定位方案采用六點定位原理，工件以內(nèi)孔軸線和一端面為定位基準(zhǔn)，夾具上分別以定位心軸和分度盤的端面來定位。心軸基本尺寸按e8制造，長度約為工件孔長之半。工作部分以定位孔最大極限尺寸為基本尺寸，按r6制造。根據(jù)零件大小及工件受力確定定位元件的尺寸。定位元件結(jié)構(gòu)及尺寸由下圖：
圖 3.4 定位心軸零件圖
圖 3.5 三維定位心軸
3.5 工件定位誤差分析
本工序為在立式鉆床上鉆出10-M4的徑向孔，其工序尺寸為
設(shè)計基準(zhǔn)為左端面，定位基準(zhǔn)也為左端面(緊靠心軸的定位工作面)，基準(zhǔn)重合，，因為所加工孔為徑向孔，且為通孔，所以不存在基準(zhǔn)位移誤差，所以該工序定位誤差。其他尺寸條件非本工序內(nèi)容，在此不予計算。
第四章 分度裝置設(shè)計
4.1 回轉(zhuǎn)分度裝置的組成
回轉(zhuǎn)分度裝置的組成包括：固定部分，轉(zhuǎn)動部分，分度對定機構(gòu)，抬起與鎖緊機構(gòu)。固定部分是分度裝置的基體，與機床工作臺或機床主軸相連，材料一般為灰口鑄鐵。轉(zhuǎn)動部分是分度裝置的運動件，包括回轉(zhuǎn)盤、襯套和轉(zhuǎn)軸等。材料一般為：45鋼、40、20鋼滲碳。分度對定機構(gòu)包括分度盤和對定銷主要作用就是對轉(zhuǎn)盤進(jìn)行定位。分度盤抬起與鎖緊機構(gòu)，抬起機構(gòu)作用是使分度轉(zhuǎn)動靈活，減少摩擦，鎖緊機構(gòu)的作用就是防止切削時產(chǎn)生振動。
4.2 分度對定機構(gòu)及操縱機構(gòu)的設(shè)計
4.2.1 分度方案對比
1、蝸輪蝸桿分度
用蝸輪蝸桿分度可實現(xiàn)任意角度的分度，但是其加工成本高，工作發(fā)熱量大，傳動效率低。
2、棘輪棘爪分度
用棘輪棘爪分度只能實現(xiàn)定角度的分度，其加工成本低，工作發(fā)熱量小。
故選用棘輪棘爪分度。
4.2.2 對定機構(gòu)設(shè)計
使用分度或轉(zhuǎn)位夾具加工時，徑向孔之間的相對位置精度與分度裝置的分度定位精度有關(guān)，而分度定位精度與分度裝置的結(jié)構(gòu)形式及制造精度有關(guān)。為了減小和清除配合間隙，提高分度精度，采用如下圖示的棘輪棘爪對定機構(gòu)。
又由于本次加工的零件為徑向均布20-M4個孔的套類零件，故選用的棘輪為20個齒，尺寸如圖4.1所示。將每個齒當(dāng)做一個懸臂梁進(jìn)行簡單的強度校核，得出結(jié)果遠(yuǎn)大于理論強度值，即設(shè)計可靠。
4.2.3 分度操縱機構(gòu)設(shè)計
分度操縱機構(gòu)形式很多，各種對定機構(gòu)除鋼球、圓頭對定機構(gòu)外，均需設(shè)有拔銷裝置，根據(jù)上文所選棘輪棘爪對定機構(gòu)，并結(jié)合本設(shè)計的應(yīng)用范圍，主要是針對小型工廠，以提高生產(chǎn)效率，本設(shè)計選擇手拉式棘輪棘爪對定機構(gòu)，其機構(gòu)如下圖所示，該機構(gòu)由于手柄與棘爪連接在一起，拉動手柄便可讓棘爪從配合的棘輪中退出，用以進(jìn)行下個工位的加工。
圖4.1 分度盤零件圖
圖4.2 三維分度盤
圖4.3 手拉式分度對定機構(gòu)
圖4.4 三維手拉式分度對定機構(gòu)
4.3分度盤鎖緊機構(gòu)的設(shè)計
分度裝置中的分度副僅能起到轉(zhuǎn)位分度和定位的作用，為了保證在工作過程中受到較大的力或力矩作用時仍能保持正確的分度位置，在本鉆夾具設(shè)計中須設(shè)計分度盤鎖緊機構(gòu)。在本夾具設(shè)計中采用通過主軸將分度盤壓緊的鎖緊方案。分度定位后，旋轉(zhuǎn)螺母即將分度盤拉緊。
圖4.5 分度板的鎖緊機構(gòu)
圖4.6 三維分度板的鎖緊機構(gòu)
第五章 工件夾緊裝置的設(shè)計
5.1 工件夾緊方案
零件在心軸和分度盤端面上定位后，必須采用一定的裝置零件壓進(jìn)夾牢。即必須有夾緊裝置。
工件為套類零件，本工序內(nèi)容為加工圓周徑向均布的20-M4孔，保證其在軸向上不會因加工過程中受力而移動且不會繞軸旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)采取這種結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠在手動夾緊中應(yīng)用極廣的螺旋——壓板組合夾緊機構(gòu)。
5.2 夾緊力確定
5.2.1 鉆削力的計算
鉆頭選擇高速鋼麻花鉆，鉆頭直徑為4mm。，按加工要求，并查資料有進(jìn)給量f有取值范圍0.14~0.22.由于L/d=1，所以修正系數(shù)取1.1，故應(yīng)乘以修正系數(shù)，則
工件材料為45鋼，刀具材料選擇高速鋼，查上述資料知道，鉆削力的計算有以下公式
(5－1)
——鉆削力矩，,mm（鉆頭直徑），（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量）mm，（修正系數(shù)可查表），——軸向鉆削力
將數(shù)據(jù)代入公式求得鉆削力矩，軸向鉆削力。
5.2.2 夾緊力的計算
鉆孔時由于鉆削力會產(chǎn)生各種不同的分力，所以在計算實際所需夾緊力時，必須乘以安全系數(shù)K。即有公式實際所需夾緊力
(5－2)
安全系數(shù) (5－3)
式中：—基本安全系數(shù)；取1.5
—加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1
—刀具鈍化系數(shù)；取1.1
—斷續(xù)切削系數(shù)；取1.1
則
既得結(jié)論，所需實際夾緊力不應(yīng)小于3455N。
5.3 工件夾緊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
工件夾緊裝置見圖5.1所示
圖5.1 螺旋—壓板夾緊機構(gòu)
圖5.2 三維螺旋—壓板夾緊機構(gòu)
第六章 鉆套及鉆模板的設(shè)計
6.1 鉆套的設(shè)計
本設(shè)計為鉆床夾具的設(shè)計，鉆套實為確定鉆頭位置并預(yù)防鉆頭引偏用的元件。根據(jù)前文第二章的鉆模設(shè)計要點可知鉆套的幾種類型，及主要應(yīng)用場合，在本夾具中選擇快換鉆套。
(6－1)
其中，H—導(dǎo)向長度。
代入公式求得
零件為45鋼，根據(jù)以上分析有排屑間隙h的計算可根據(jù)以下公式
(6－2)
代入d值，求得
6.2 鉆模板的類型和設(shè)計
由第二章鉆模設(shè)計要點的分析可知，為了能提高生產(chǎn)率，宜選用固定式鉆模板，其設(shè)計仍需遵循上文所提到的要點。鉆模板結(jié)構(gòu)如下圖示。
圖6.1 鉆模板
圖6.2 三維鉆模板
第七章 鉆夾具總體結(jié)構(gòu)
7.1 夾具體的設(shè)計過程及技術(shù)要求
根據(jù)Z5125鉆床的具體尺寸（如能加工的最大尺寸、T型槽的尺寸等）和心軸，棘輪、鉆板的尺寸便能確定夾具體長寬高。為節(jié)約材料，但不降低鋼度，在夾具體中設(shè)置輔助肋。
夾具體與各元件配合表面的尺寸精度和配合精度通常都較高。定位心軸與工件基準(zhǔn)孔等定位元件與工件定位基面之間配合選，鉆頭與鉆套等有引導(dǎo)作用、并有相對運動元件之間精度要求選，固定支撐釘，定位銷等無相對運動元件之間選。
7.2 主要零件的材料選擇及熱處理
定位心軸，回轉(zhuǎn)分度盤，要求有很高的耐磨性，材料選用，淬火硬度應(yīng)達(dá)58-62HRC;定位襯套，心軸襯套，定位銷均為軸類或套類零件，宜選用45鋼，因均需要具有較高的耐磨性，淬火硬度應(yīng)達(dá)到45-50HRC;夾具體，鎖緊支架選用HT300，其余為標(biāo)準(zhǔn)件或選用Q235A.
7.3 機床夾具的總裝配
鉆夾具裝配結(jié)構(gòu)見所附CAD圖紙。
圖7.1 裝配圖
1—分度盤操縱手柄；2—定位銷；3—定位螺母；4—套筒；5—定位螺釘；6—鉆模板；
7—鉆套；8—分度盤（棘輪）；9—零件；10—開口墊圈；11—夾緊螺母；12—定位心軸；
13—對定機構(gòu)（棘爪）；14—棘爪操縱手柄；15-夾具體；16-夾緊螺母；17-螺旋壓縮彈簧。
圖7.2 三維裝配圖
7.4 夾具使用說明
本夾具采用心軸定位，工件在夾具上定位后，將開口壓板插入工件端面與螺母之間，即可將工件夾緊。分度盤上開有等分槽，當(dāng)加工完一個孔，需要加工下一個孔時，松開螺母，拔出對定銷，轉(zhuǎn)動分度盤到下一個等分槽，插入對定銷，擰緊螺母實現(xiàn)分度盤的夾緊。即可進(jìn)行該孔的加工，其余孔依次進(jìn)行。
結(jié)束語
針對套類零件徑向孔加工過程中存在的主要問題是保證孔之間的位置精度很困難，用劃線找正的方法費時費事且不易保證孔之間的位置精度，我設(shè)計了立式鉆床上用于此類零件定位的專用回轉(zhuǎn)鉆模。
該鉆模的大體設(shè)計思路是繪制草圖到分度裝置，對定機構(gòu)，夾緊裝置的設(shè)計，最后是鉆夾具總體裝配。
該鉆模采用工件軸向夾緊,夾緊力有利于工件準(zhǔn)確定位而不會破壞它,夾緊力作用方向與工件剛度最大方向一致,不會引起工件變形。定位襯套采用錐形孔,分度盤定位準(zhǔn)確。工件采用開口壓板夾緊,工件裝夾快捷,夾具采用快換鉆套,鉆套磨損更換方便?？梢愿鶕?jù)不同的孔數(shù)更換相應(yīng)的分度盤,夾具有一定的柔性。
致謝
此次畢業(yè)設(shè)計之所以能夠按時按要求順利完成，其中有許多老師和同學(xué)給予了莫大的支持和鼓勵。
特別感謝趙老師，是她為我們畢業(yè)設(shè)計提供里大量的技術(shù)幫助，為我們安排設(shè)計進(jìn)程，提供設(shè)計資料，并在課余時間為我們分析和講解設(shè)計要點，使我更有信心和動力。同時也要感謝其他老師和同學(xué)，他們很熱心、很無私，他們在我需要幫助之時伸出了援助之手，有了他們的關(guān)心和支持，畢業(yè)設(shè)計雖苦但感覺很快樂。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，總之沒有他們，就不能這么較完整和全面的完成畢業(yè)設(shè)計，所以要再次對他們說一次——謝謝你們 ！
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