第4章 典型钻床夹具设计

方案二：
以33H7孔、 C面及R18mm
作定位基面
限制6个自由度
虽然工序基准A与定 位基准C不重合，但由于 尺寸105mm精度不高，故 影响不大；另外，此方 案结构紧凑，工件装夹 方便。
图4.24 托架零件钻孔夹具定位方案
3—斜楔辅助支承
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
(3) 托架零件钻210.1mm斜孔钻床夹具的定位误差和对刀
图4.4 移动式钻模平面图
4.2.1 钻床夹具的主要类型
3. 移动式钻模
三维图如图4.5所示，用于加工连杆大、小头上的孔。
图4.5 移动式钻模三维图
4.2.1 钻床夹具的主要类型
4. 翻转式钻模
翻转式钻 模主要用于加工 中、小型工件分 布在不同表面上 的孔。
l—夹具体； 2—定位件； 3—削扁开口垫圈； 4—螺杆； 5—手轮；6—销； 7—沉头螺钉
误差。 ① 计算尺寸(88.5±0.15)mm定位误差。 工件定位孔为33H7( 3300.025 mm )，圆柱心轴为 33g6( 330.009 mm )在尺寸88.5mm方向上的基准位移误差 0.025 为 Y=Xmax=(0.025＋0.025)mm=0.05mm 工件的定位基准C面与工序基准A面不重合，定位尺寸 S=(104±0.05)mm，因此 ′B=0.1mm 如图4.25(a)所示，′B对尺寸88.5mm形成的误差为 B=′Btan=0.1tg25°mm=0.047mm 因此尺寸(88.5±0.15)mm的定位误差为 D=Y+B=(0.05+0.047)mm=0.097mm
1. 钻模类型的选择
(1) 在立式钻床上加工直径小于10mm的小孔或孔系、钻 模重量小于15kg时，一般采用移动式普通钻模。 (2) 在立式钻床上加工直径大于10mm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15kg时，加工 精度要求高时，一般采用固定式普通钻模。 (3) 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100N。 (4) 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。 (5) 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，故一般在工件孔距公差要 求不高(大于±0.1mm)时才采用。 (6) 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。
f 7(g6)
4.2.2 钻床夹具的设计要点
钻套的高度H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。 一般取H=1～2.5d。 排屑空间h是指钻套底部与工件表面之间的空间。增大h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 h=(0.3～0.7)d ；钻削较难排屑的钢件 时，常取 h=(0.7～1.5)d ；工件精度要求高时，可取 h=0， 使切屑全部从钻套中排出。 钻套的材料 ： 当钻套孔径 d≤26mm时，用T10A纲制造，热处理硬度为 58～64HRC； 当钻套孔径d＞26mm时，用20钢制造，渗碳深度为0.8～ 1.2mm，热处理硬度为58～64HRC。 钻套的材料可参看“夹具手册”。
图4.27 托架零件钻孔夹具导向方案
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
(6) 托架零件210.1mm斜孔钻床夹具的分度装置。
由于两个10.1mm孔对 33H7孔的对称度要求不高 (未标注公差)，因此设计一 般精度的分度装置即可，如 图4.28所示。回转轴1与定 位心轴做成一体，用销钉与 分度盘3连接，在夹具体6的 回转套5中回转。采用圆柱 对定销2对定、锁紧螺母4锁 紧。此分度装置结构简单、 制造方便，能满足加工要求。 图4.28钻床夹具的设计要点
2. 钻套
•保证被加工孔的位置精度 •提高工艺系统的刚度
1) 钻套类型 钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类 。 其中标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套三 种，如图4.10所示 。
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。常见的特 殊钻套，如图4.11所示。
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
(5) 托架零件钻210.1mm斜孔钻床夹具的导向方案。 由于加工的两个 210.1mm孔是螺纹底 孔，可直接钻出；又因 批量不大，故宜选用固 定钻套。在工件装卸方 便的情况下，尽可能选 用固定式钻模板。托架 零件钻孔夹具的导向方 案如图4.27所示。
4.1 工作场景导入
如图4.1所示，揺臂零件在本工序中需钻14mm孔。 工件材料为45钢，毛坯为锻件，中批量生产。
(1) 14mm孔轴线到端面 A的距离 (16±0.10)mm。 (2) 14mm孔轴线到孔 31H7mm孔轴线为 20.25mm。 (3) 14mm孔对31H7孔 的对称度为0.15mm。 本任务设计摇臂零件 钻14孔钻床夹具如图
4.2.2 钻床夹具的设计要点
4. 钻模支脚设计
图4.16 钻床夹具的支脚
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
刀具与钻套的最大配合间隙 Xmax的存在会引起刀具的偏斜， 将导致加工孔的偏移量X2：
Bh H /2 X2 X max H
式中：B为工件厚度； H为钻套高度； h为排屑空间的高度 工件厚度大时，按X2 计算对刀误差，T=X2； 工件薄时，按Xmax计算 对刀误差，T=Xmax。
图4.1 揺臂零件工序图
4.2 基 础 知 识
4.2.1 钻床夹具的主要类型 在钻床上进行孔的钻、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 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 钻模可提高孔及孔系间的位置精度，其结构简单、 制造方便，因此钻模在各类机床夹具中占的比重 最大。 钻模的类型很多，有固定式、回转式、移动 式、翻转式、盖板式和滑柱式等。
•费力 •位置精度低
1—钻模板； 2—夹具体； 3—圆柱销； 4—菱形销
图4.14 可卸性钻模板
4.2.2 钻床夹具的设计要点
4) 悬挂式钻模板 在立式钻床或组合机 床上用多轴传动头加工平 行孔系时，钻模板连接在 机床主轴的传动箱上，随 机床主轴上下移动，靠近 或离开工件，这种结构简 称为悬挂式钻模板。
4.2.2 钻床夹具的设计要点
图4-10 标准钻套
4.2.2 钻床夹具的设计要点
图4.11 特殊钻套
4.2.2 钻床夹具的设计要点
2. 钻套
•保证被加工孔的位置精度 •提高工艺系统的刚度
2) 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最大极限尺寸，钻 孔时其公差取F7或F8，粗铰孔时公差取G7，精铰孔时公差 取G6。 若被加工孔为基准孔(如H7、H9)时，钻套导向孔的基 本尺寸可取被加工孔的基本尺寸，钻孔时其公差取F7或F8时， 铰H7孔时取F7，铰H9孔时取E7。若刀具用圆柱部分导向(如 H7 接长扩孔钻、铰刀等)时，可采用 配合。
图4.17 钻模对刀误差
4.4 拓 展 实 训
如图4.23(a)所示为 托架工序简图，图 4.23(b)所示为托架工件 三维图。托架零件在本 工序中需钻2M12mm 斜孔螺纹的底孔 10.1mm。工件材料为 铸铝，毛坯为铸件，年 产量1000件。
图4.23 托架工序简图
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
(4) 托架零件210.1mm斜孔钻床夹具的夹紧方案。 托架零件钻 210.1mm斜孔加工数 量年产量为1000件，批 量不大，常用手工夹紧 机构。为便于快速装卸 工件，采用螺钉及开口 垫圈夹紧机构，属螺旋 夹紧机构，如图4.26所 示。
图4.26 托架钻孔夹具夹紧方案
4.2.2 钻床夹具的设计要点
3. 钻模板 1) 固定式钻模板
图4.12 固定式钻模板
4.2.2 钻床夹具的设计要点
2) 铰链式钻模板
图4.13 铰链式钻模板
1—铰链销； 2—夹具体； 3—铰链座；4—支承钉； 5—钻模板； 6—菱形销
4.2.2 钻床夹具的设计要点
3) 可卸式钻模板
可卸式钻模板是指钻 模板与夹具体分离，钻模 板在工件上定位，并与工 件一起装卸。
图4.6 翻转式钻模
4.2.1 钻床夹具的主要类型
5. 盖板式钻模
图4.7所示是为加工车床溜板箱上的孔系而设计的盖板式钻模。
图4.7 盖板式钻模 l—盖板；2—圆柱销；3—削边销；4—支承钉；5—把手模
4.2.1 钻床夹具的主要类型
6. 滑柱式钻模
滑柱式 钻模是带有 升降钻模板 的通用可调 夹具。
图4.2 固定式钻模
4.2.1 钻床夹具的主要类型
2. 回转式钻模
加工同一圆周上的平行孔系、同一截面内径向孔系 或同一直线上的等距孔系时，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。
1—夹具体； 2—对定销； 3—横销； 4—螺套； 5—手柄； 6—转盘； 7—钻套； 8—定位件； 9—滚花螺母； 10—开口垫圈； 11—转轴
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
方案一 ： 以33H7孔、 A面及R18mm
作定位基面
限制6个自由度
由于方案一基准完 全重合，所以定位误 差小，但其夹紧装置 与导向装置间互相干 扰，而且结构较大
图4.24 托架零件钻孔夹具定位方案
1—活动V形块；2—辅助支承钉
4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算
l—底座； 2—钻模板； 3—弹簧； 4—导向滑柱； 5—横梁
图4.15 悬挂式钻模板
4.2.2 钻床夹具的设计要点
设计钻模板时应注意以下几点：
(1) 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。 (2) 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。 (3) 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 维持足够的定位压力。如果钻模板本身产生的重 力超过800N，则导杆上可不装弹簧。