钻模设计知识

钻模设计知识

1, 什么是钻模？

钻模就是为钻孔而设计的夹具。

2, 什么情况下考虑设计钻模？

一般产品批量较多，钻孔数量相对较多，而且孔的位置及精度有较高的要求，零件适合在普通机床加工时，可设计钻模。

使用钻模即保证批量零件孔的位置的准确性、一致性，又避免反复划线、避免因孔的位置及精度有较高的要求需用较高级的机床加工，简约了加工工序，也使操作者加工孔时能够快速无误，从而降低工时，降低生产成本。

3, 钻模的基本组成元件

钻模基本元件通常由本体、固定钻套、快换钻套、固定衬套、阶型螺钉、压紧板、压紧螺栓等组成,参见图1.,图2.

图1

图2

4, 固定钻套、快换钻套、固定衬套的选用

1) 固定钻套

固定钻套是在用刀具一次就加工到孔尺寸时选用。固定钻套内孔直径与单一钻头直径最大值相同。固定钻套工作图形见图3。

图3

2）快换钻套

快换钻套是钻孔须多级尺寸完成时选用。例如孔尺寸须通过钻孔、扩孔、铰孔才能完成。各快换钻套内孔直径即分别与钻孔刀具直径、扩孔刀具直径、铰孔刀具直径最大值相同。工作图形见图4。

快换钻套的特点是：可在不旋出阶形螺钉的情况下，可朝刀具旋转的反方向旋转后快速拿出。

快换钻套上平面的削平肩胛作用是：用阶形螺钉的头部直径挡住其旋转，侧面的角度削平作用是：是为使旋转快换钻套后不碰到阶形螺钉的头部直径能快速拿出。

图4

3）固定衬套

固定衬套是选用快换钻套时作本体的衬垫时选用，其作用是防止本体磨损过快而影响定位精度。固定衬套工作图形见图4。

5，阶形螺钉的选用

阶形螺钉是在使用快换钻套时选用，其作用是通过将快换钻套上的削平肩胛挡住，不让其随刀具旋转，因为在钻孔时，高速钻头旋转有时会带动快换钻套一起旋转，这种情况会损坏钻套，故要挡住快换钻套旋转。

如果选用标准的快换钻套，阶形螺钉大小的选用，及在钻模中的位置，可参照本厂标准《快换钻套》中配套的阶形螺钉。如果自行设计非标快换钻套，设计阶形螺钉在钻模中的位置的原则是：既要保证能挡住快换钻套的旋转，又要使阶形螺钉不拆卸的情况下，快换钻套能旋转后迅速调换。

6，钻模材料的选用

由于钻孔时高硬度刀具高速旋转会损坏本体，且本体形状随产品变化形状各异且较大，如果整体高硬度淬硬的话，加工孔就比较困难。故一般情况下，钻模都采用：本体的材料选用价格低廉的低碳钢，钻孔位置镶嵌高硬度的相对容易加工圆形钻套，以简化工序，降低钻模成本。

a) 本体材料选用：Q235A

b) 钻套材料选用：T10A

7，各种钻套与钻模本体及各相关刀具的公差配合

1）固定钻套外圆与钻模本体孔为过盈配合，配合为H7/r6

2）固定钻套内孔与钻头为间隙配合，固定钻套内孔的的名义尺寸为钻头直径尺寸的最大值，偏差为F8。

3）固定村套外圆与钻模本体孔为过盈配合，配合为H7/r6

4）固定村套内孔与快换钻套外圆为间隙配合，配合为H7/g6

5）快换钻套内孔与钻头为间隙配合，快换钻套内孔有以下几种偏差：

a) 钻孔与扩孔：快换钻套内孔的的名义尺寸为钻头直径尺寸的最大值，偏差为F8。

b)粗铰孔: 快换钻套内孔的的名义尺寸为钻头直径尺寸的最大值，偏差为G7。

c)精铰孔: 快换钻套内孔的的名义尺寸为钻头直径尺寸的最大值，偏差为G6。

8，材料的热处理

由于工具本体已镶嵌高硬度钻套，故工具本体材料不做热处理。由于钻孔时高硬度刀具高速旋转会损坏钻套，各类钻套都采用热处理淬硬60-64HRC。

极个别情况下，由于各钻孔的位置太近，以致于空间距离不够，无法镶嵌钻套，且零件形状还较小，可考虑本体整体淬硬。

9，钻模与零件的定位

钻模一般与零件的内、外圆或平面定位，所选用的零件定位面要有一定的尺寸精度，才能保证各孔位的正确。如果所选用的定位面是未注公差，就必须增加定位面的工艺尺寸偏差。在情况允许下，尽量使钻模钻孔平面紧贴被钻孔平面，以避免由于钻头在刚钻入平面的时候由于导向不好，容易产生钻孔偏斜。有时切削产生的铁屑会夹在两平面之间出不来，产生高温损坏零件及影响切削。见图5。

为使钻模安装方便，钻模定位面与零件定位面为间隙配合，单边间隙保持在0.03~0.08mm 之间，一般考虑孔的尺寸及形位公差精度较高情况下，采用较小的间隙，否则可用较大的间隙。

图5

10，图面上钻孔位主要形位公差的选用

图面上各个钻孔位须在相关要素上标注形位公差。一般情况下钻孔相对定位基准面、各孔间距离、各孔间角度、各孔心距都须标注位置公差。标注位置公差时，须在各相关所需控制的尺寸上打上理论正确尺寸所用的框子，如图6中的￠340、￠135、30°、45°等等，注意，这些尺寸不附加公差，不是没有公差要求，而是由给定的位置度公差框内数值控制，具体见图6。位置公差的数值我们一般取零件公差的1/2-1/3，如果是未注公差，考虑到零件的互换性、精确性，我们给与适当的位置公差，以避免零件的粗制滥造。

图6

11，钻模与零件的夹紧

钻模与零件都要在夹紧的情况下才可加工孔，可根据实际情况加以设计压紧螺栓、压紧板，见图2。有时车间机床上有提供压板螺栓，在压紧零件的同时也可压紧钻模，可不设计压紧工具。

12，钻模的划线缺口

使用钻模时，除了与零件定位外，为了找准孔的方向和位置，往往还要设计对线缺口，对线缺口对准零件上的中心十字线，或对准有特殊要求线，尤其是孔的位置与零件上的其它要素（或轴线）非对称时，特别是轴类零件，必须有对线缺口。为方便使用者看清楚对线缺口与中心十字线重合，将对线缺口厚度减薄至3-5毫米，缺口宽度开阔至30毫米左右。

13，钻模起吊螺孔的考虑

出于安全考虑，目前车间规定，搬动20公斤以上物件应该使用起吊设备。所以我们在设计工具中，一定要设计起吊螺孔，即使重量较轻的工具，也可设计两个小螺孔，可方便安装小手柄（或车间随处可见的小螺栓）之类的，可当操作者手工搬动工具时握柄。目前工具上配置的起吊螺钉为国家标准GB825-76《吊环螺钉》。

设计起吊螺孔时时须考虑：

1）须按照工具的重量来选用螺孔大小。

2）须按照工具使用时的方向来设计起吊螺孔的位置。即考虑工具是平吊还是侧吊，起吊螺孔是设计在工具平面还是侧面，须按照实际使用情况决定。见图7。

3）起吊螺孔深度须足够深，以能安装吊环螺钉的螺纹部分为原则，并使吊环螺钉的肩胛平面紧密贴紧工具平面，这是安全使用吊环螺钉的保证，否则会由于空隙大而产生弯曲剪切力。见图8。

图7

平吊侧吊

图8