机床夹具设计与实践- 钻床夹具设计

1、机床夹具设计与实践 知识目标 能力目标 根据零件的结构特点和加工要求，能设计钻床夹具。根据零件的结构特点和加工要求，能设计钻床夹具。 项目6 钻床夹具设计 1. 掌握了解机床夹具的设计方法和步骤。掌握了解机床夹具的设计方法和步骤。 2. 了解机床夹具精度及经济性分析。了解机床夹具精度及经济性分析。 3. 分析各种钻床夹具。分析各种钻床夹具。 4. 掌握钻床夹具的设计要点。掌握钻床夹具的设计要点。 机床夹具设计与实践 6.1 工作任务 6.1.1 任务描述 如图所示，套零件的材料为Q235A钢，批量N=2000件，零件在本工序中需 钻 5mm孔。满足如下加工要求：5mm孔轴线到端面B的距离20士0.1mm； 5mm孔对20H7孔的对称度为0.1 mm。设计此零件钻5mm孔的钻床夹具。 机床夹具设计与实践 6.1.2 任务分析 1. 生产纲领：批量N=2000件。 2. 毛坯：材料为Q235A钢，除 尺寸5mm孔未加工，其余已加工 至尺寸。 3. 结构分析。形状简单，由外 圆30mm、20H7内圆组成。 4. 精度分析。套的径向尺寸基 准是套的中心，端面B是套的长度 方向尺寸基准，要求5m

2、m孔轴线 到端面B的距离(200.1)mm。形位 公差要求5mm孔对20H7孔的对 称度为0.1mm。 机床夹具设计与实践 6.2 知识准备 6.2.1夹具设计要求和方法 1. 夹具设计的基本要求 (1) 保证工件的加工精度要求；(2) 保证工人的操作方便、安全；(3) 达到加 工的生产率要求；(4) 满足夹具一定的使用寿命和经济性要求 2.夹具设计方法 机床夹具设计与实践 6.2.2夹具设计步骤 1.设计的准备 (1) 分析工件零件图及装配图，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和 技术要求。 (2) 分析工件的加工工艺规程，特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余 量、切削用量和所使用的工艺基准。 (3) 分析工艺装备设计任务书，对任务书所提出的要求进行可行性研究，以 便发现问题，及时与工艺人员进行磋商。工艺装备设计任务书一般规定了加工 工序、使用机床、装夹件数、定位基准、工艺公差和加工部位等。任务书对工 艺要求也作了具体说明，并用简图表示工件的装夹部位和形式。 (4) 了解所使用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺 寸。 (5) 了解所使用刀具、量具的规格。 (6)

3、 了解零件的生产纲领以及生产组织等有关问题。 (7) 收集有关设计资料，其中包括国家标准、部颁标准、企业标准等资料以 及典型夹具资料。 (8) 熟悉本厂工具车间的制造工艺。 机床夹具设计与实践 2.夹具设计的实施 在分析各种原始资料的基础上，应拟定夹具结构方案与绘制夹具草图，完成 下列设计工作： (1) 确定工件的定位方案，选择合适的定位元件，设计定位装置。 (2) 确定工件的夹紧方案，设计或选择合适的夹紧装置，使夹紧力与切削力静 力平衡，并注意缩短辅助时间。 (3) 确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。 (4) 确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。 (5) 确定和设计其它装置及元件的结构型式，如分度装置、预定位装置及吊装 元件等。 (6) 确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。 (7) 绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。 机床夹具设计与实践 3.绘图 (1) 用双点画线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各 个视图的合适位置上。并将工件看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。可对其 剖视表示，其加工余量用网纹线表示。 (2) 依次绘出定位

4、装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连 接元件和安装基面。 (3) 标注必要的尺寸、公差和技术要求。 (4) 编制夹具明细表及标题栏。 (5) 绘制夹具零件图。夹具中的非标准零件都必须绘制零件图。在确定这些零 件的尺寸、公差或技术要求时，应注意使其满足夹具总图的要求。 机床夹具设计与实践 4. 标注 夹具夹具 形式形式 夹具轮廓尺夹具轮廓尺 寸寸 夹具与工件联系尺夹具与工件联系尺 寸寸夹具与刀具联系尺寸夹具与刀具联系尺寸 夹具与机床联系夹具与机床联系 尺寸尺寸 其它装配其它装配 尺寸尺寸 ABCDE 车床车床 夹具夹具 于极限位置 时的长、宽、 高。 工件与定位元件 的配合尺寸； 定位元件之间的 位置尺寸。 / 有相互位置 要求的装配尺 寸； 夹具内部的 配合尺寸。 铣床铣床 夹具夹具 钻、镗钻、镗 床夹具床夹具 / 备注备注与工件尺寸有关与机床尺寸有关 机床夹具设计与实践 5.制订夹具总图上的技术要求 技 术 条 件参 考 数 值 同一平面支承钉和支承板的等高公差0.02 mm 定位元件工作表面对定位键槽侧面的平行度和垂直度0.02：100 mm 定位元件工作表面对夹具

5、体底面的平行度和垂直度0.02：100 mm 钻套轴线对夹具体底面的垂直度0.05：100 mm 镗模前后镗套的同轴度0.02 mm 对刀块工作表面对定位键槽侧面的平行度和垂直度0.03：100 mm 对刀块工作表面对夹具体底面的平行度和垂直度0.03：100 mm 车、磨夹具的找正基面对其回转中心的径向跳动0.02 mm 机床夹具设计与实践 6.设计审核与改进设计 (1) 夹具的标志是否完整。 (2)夹具的搬运是否方便。 (3)夹具与机床的连接是否牢固和正确。 (4)定位元件是否可靠和精确。 (5)夹紧装置是否安全和可靠。有动力装置的夹具，需进行夹紧力验算。 (6)工件的装卸是否方便。 (7)夹具与有关刀具、辅具、量具之间的协调关系是否良好。 (8)加工过程中切屑的排除是否良好。 (9)操作的安全性是否可靠。 (10)加工精度能否符合工件图样所规定的要求。 (11)生产率能否达到工艺要求。 (12)夹具是否具有良好的结构工艺性和经济性。当有几种夹具方案时，可进 行经济分析，选用经济效益较高的方案。 (13)刀具的标准化审核。 机床夹具设计与实践 6.2.3 夹具精度分析 定位误差D

6、对刀(引导)误差T 夹具在机床上的安装误差A 夹具误差J 加工因素引起的加工误差G。 总的加工误差。 因此，保证工件加工精度的条件是 22222 ()()()()() K DTAJG 为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具 因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精 度时，需留出一定的精度储备量Jc。因此将 上式改写为 Kc J 机床夹具设计与实践 6.2.4 夹具的经济分析 机床夹具设计与实践 6.2.5各种钻床夹具 使用在钻床上，用来加工中小尺寸的孔的夹具加工中小尺寸的孔的夹具。 钻床夹具是在钻床上用来钻孔、扩孔、铰孔等，这类夹具因大都具有刀具 导向装置钻模板和钻套，故习惯上又称为钻模。 钻床钻床 机床夹具设计与实践 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定定 位法兰；位法兰；5 5快换钻套；快换钻套；6 6钻模板；钻模板；7 7夹具夹具 体；体；8 8手柄；手柄；9 9圆偏心凸轮；圆偏心凸轮；1010弹簧弹簧 1. 固定式钻模 在使用的过程中，固定式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10mm的单孔，或在摇臂钻床上加工

7、较大的平行孔系。 机床夹具设计与实践 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。钻模称为回转式钻模。 2.2.回转式钻模回转式钻模 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； 1111转轴转轴 机床夹具设计与实践 这类钻模用于钻削中、小型工件同一表面上的多个孔。这类钻模用于钻削中、小型工件同一表面上的多个孔。 3 3 移动式钻模移动式钻模 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； 1111螺钉；螺钉； 1212、13

8、13定位套定位套 机床夹具设计与实践 用于加工中、小型工用于加工中、小型工 件分布在不同表面上件分布在不同表面上 的孔。的孔。 4 4 翻转式钻模翻转式钻模 l l夹具体；夹具体；2 2定位定位 件；件；3 3削扁开口垫削扁开口垫 圈；圈；4 4螺杆；螺杆；5 5手手 轮；轮；6 6销；销；7 7沉头沉头 螺钉螺钉 机床夹具设计与实践 图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 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 机床夹具设计与实践 滑柱式钻模滑柱式钻模 是带有升降钻是带有升降钻 模板的通用可模板的通用可 调夹具。调夹具。 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 机床夹具设计与实践 滑柱钻模的应用实例滑柱钻模的应用实例 加工杠杆类零件上的孔加工杠杆类零件上的孔 1

9、 1支承；支承； 2 2防转定位支架；防转定位支架； 3 3定心夹紧套；定心夹紧套； 4 4钻套钻套 机床夹具设计与实践 6.2.6钻床夹具设计要点 1.钻床夹具的特点 (1) 钻床夹具，通常具有较精确的钻模板，以正确、快速地引导钻头控制孔位 精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，习惯上又把钻床夹具称为钻模。 (2)钻床夹具为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬 度的钻套，以维持钻摸板的孔系精度。 (3)钻床夹具与工作台间的牢固连接。 机床夹具设计与实践 2.钻床夹具的设计要点 (1)钻模类型的选择 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。 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。 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。 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。 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。 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。 机床夹具设计与实践 ( (2 2) )钻套钻套 a) 确定定尺寸刀具的轴线位置，并导引刀具； b) 保证孔系中各孔之间的位置精度。 a) b)固定钻套固定钻套 使用过程中磨损后不易拆卸，主要用在 小批生产的单纯钻孔中。B型用在钻模板较 簿或铸铁钻模板。钻套下端应超出钻模板 或齐码平齐，否则易堵塞。衬套与钻模板 的配合H7/n6. c)可换钻套可换钻套 使用过程中磨损后可换。主要用 于批量较大的单纯钻孔中。衬套与钻 模板的配合H7/n6，钻套与衬套的配 合F7/m6 、F7/k6. d)快换钻套快换钻套 使用过程中可快换。主要用于同 一孔需多工步加工。注意从钻头尾端 向尖端看，以钻头旋转方向为参照方 向，钻套台阶位置始终在削边位置后 面。配合同上c)。 机床夹具设计与实践 特殊钻套特殊钻套 机床夹具设计与实践 机床夹具设计与实践 (3) 钻套有关参数 钻套内径公差带的选择 钻套导引刀具非刃

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