典型钻床夹具设计--课件

ppt课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,机床夹具设计,第,4,章 典型钻床夹具设计,南通职业大学机械工程系,数控技术教研室,1,ppt课件,机床夹具设计第4章 典型钻床夹具设计南通职业大学机械工,钻床夹具的类型。钻床夹具设计要点。钻模对刀误差,T,的计算。,根据零件工序加工要求，选择钻床夹具类型。根据零件工序加工要求，确定定位方案。根据零件特点和生产类型等要求，确定夹紧方案。根据零件加工工序特点和生产类型等要求，确定导向方案。,2,ppt课件,钻床夹具的类型。钻床夹具设计要点。钻模对刀误差T的计算,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,(160.10)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,图,4.1,揺臂零件工序图,3,ppt课件,4.1 工作场景导入 如图4.1所,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。,4,ppt课件,4.2 基 础 知 识4.2.1 钻床夹具的主要类型,4.2.1,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较大的平行孔系。,1.,固定式钻模,图,4.2,固定式钻模,1,螺钉；,2,转动开口垫圈,3,拉杆；,4,定位法兰；,5,快换钻套；,6,钻模板；,7,夹具体；,8,手柄；,9,圆偏心凸轮；,10,弹簧,5,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型 在使,4.2.1,钻床夹具的主要类型,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。,2.,回转式钻模,图,4.3,卧轴回转式分度钻模的结构,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,6,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型 加,4.2.1,钻床夹具的主要类型,这类钻模用于钻削中、小型工件同一表面上的多个孔。移动式钻模平面图如图,4.4,所示。,3.,移动式钻模,图,4.4,移动式钻模平面图,1,夹具体；,2,固定,V,形块；,3,钻模板；,4,、,5,钻套；,6,支座；,7,活动,V,形块；,8,手轮；,9,半月键；,10,钢球；,11,螺钉；,12,、,13,定位套,7,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型 这类,4.2.1,钻床夹具的主要类型,三维图如图,4.5,所示，用于加工连杆大、小头上的孔。,3.,移动式钻模,图,4.5,移动式钻模三维图,8,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型三维图如图4.5所示，用于加,4.2.1,钻床夹具的主要类型,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。,4.,翻转式钻模,图,4.6,翻转式钻模,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,9,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型 翻转,4.2.1,钻床夹具的主要类型,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。,5.,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,10,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型图4.7所示是为加工车床溜板,4.2.1,钻床夹具的主要类型,滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。,6.,滑柱式钻模,l,一滑柱；,2,一齿条滑柱；,3,一夹具体；,4,一钻模板；,5,一齿轮轴；,6,一手柄；,7,一套环,图,4.8,滑柱式钻模的通用结构,11,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型 滑柱式钻,4.2.1,钻床夹具的主要类型,滑柱钻模的应用实例：,加工杠杆类零件上的孔。,1,支承；,2,防转定位支架；,3,定心夹紧套；,4,钻套,图,4.9,加工杠杆类零件的滑柱钻模,12,ppt课件,4.2.1 钻床夹具的主要类型滑柱钻模的应用实例：,4.2.2,钻床夹具的设计要点,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。,13,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点1.钻模类型的选择,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,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。,14,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点2.钻套 1),4.2.2,钻床夹具的设计要点,图,4-10,标准钻套,15,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点图4-10 标准钻套15p,4.2.2,钻床夹具的设计要点,图,4.11,特殊钻套,16,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点图4.11 特殊钻套 16,4.2.2,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,(,如接长扩孔钻、铰刀等,),时，可采用 配合。,17,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点2.钻套 2),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,=1,2.5,d,。,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”。,18,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点 钻套的高度H增大时，,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,19,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点 3.钻模板图4.1,4.2.2,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,20,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点 2)铰链式钻模板,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,4.14,可卸性钻模板,1,钻模板；,2,夹具体；,3,圆柱销；,4,菱形销,费力,位置精度低,21,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点3)可卸式钻模板,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。,图,4.15,悬挂式钻模板,l,底座；,2,钻模板；,3,弹簧；,4,导向滑柱；,5,横梁,22,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点4)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。,23,ppt课件,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：,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,24,ppt课件,4.2.2 钻床夹具的设计要点4.钻模支脚设计,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,X,max,的存在会引起刀具的偏斜，将导致加工孔的偏移量,X,2,：,图,4.17,钻模对刀误差,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,X,2,计算对刀误差，,T,=,X,2,；工件薄时，按,X,max,计算对刀误差，,T,=,X,max,。,25,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算 刀具与,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,2,M12mm,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,26,ppt课件,4.4 拓 展 实 训 如图4.23(a)所,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,加工要求：,(1)2,10.1mm,孔中心到端面,A,的距离为,105mm,。,(2)2,10.1mm,孔中心到孔,33H7mm,孔轴线的距离都为,(88.50.15)mm,。,(3)2,10.1mm,孔轴线与,33H7,孔轴线的夹角为,2520,。,如何设计托架零件钻,2,10.1mm,斜孔分度式钻床夹具？,(1),确定托架零件钻,2,10.1mm,斜孔钻床夹具的类型,是斜孔分度式钻床夹具。,(2),分析并讨论托架零件钻,2,10.1mm,斜孔钻床夹具的定位方案,两种方案,27,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算加工要求：27ppt,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,方案一,：,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,以,33H7,孔、,A,面及,R,18mm,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,28,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算方案一：图4.24,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,方案二,：,图,4.24,托架零件钻孔夹具定位方案,3,斜楔辅助支承,以,33H7,孔、,C,面及,R,18mm,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。,29,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算方案二：图4.24,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,(3),托架零件钻,2,10.1mm,斜孔钻床夹具的定位误差和对刀误差。,计算尺寸,(88.50.15)mm,定位误差。,工件定位孔为,33H7(),，圆柱心轴为,33g6(),在尺寸,88.5mm,方向上的基准位移误差为,Y,=,X,max=(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,=(1040.05)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,=,B,tan,=0.1tg25mm=0.047mm,因此尺寸,(88.50.15)mm,的定位误差为,D,=,Y,+,B,=(0.05+0.047)mm=0.097mm,30,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算(3)托架零件钻2,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,(4),托架零件,2,10.1mm,斜孔钻床夹具的夹紧方案。,托架零件钻,2,10.1mm,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,31,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算(4)托架零件2,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,(5),托架零件钻,2,10.1mm,斜孔钻床夹具的导向方案。,由于加工的两个,2,10.1mm,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。,图,4.27,托架零件钻孔夹具导向方案,32,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算(5)托架零件钻2,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,(6),托架零件,2,10.1mm,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,托架钻孔夹具夹分度方案,l,回转轴；,2,圆柱对定销；,3,分度盘；,4,锁紧螺；,5,回转套；,6,夹具体,33,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算(6)托架零件2,4.2.3,钻床夹具对刀误差,T,的计算,(7),托架零件钻,2,10.1mm,斜孔钻床夹具装配工艺孔的设置与计算,在斜孔钻模上，钻套轴线与限位基准倾斜，其相互位置无法直接标注和测量，为此常在夹具的适当部位设置工艺孔，利用此孔间接确定钻套与定位元件之间的尺寸，以保证加工精度。,图,4.29,用,10H7,工艺孔确定钻套位置,34,ppt课件,4.2.3 钻床夹具对刀误差T的计算(7)托架零件钻2,(8),绘制托架零件钻,2,10.1mm,斜孔钻床夹具的装配总图以及标注尺寸和公差,1,活动,V,形块；,2,斜楔辅助支承；,3,夹具体；,4,钻模板；,5,钻套；,6,定位心轴；,7,夹紧螺钉；,8,开口垫圈；,9,分度盘；,10,圆柱对定销；,11,锁紧螺母,图,4.30,装配总图,35,ppt课件,(8)绘制托架零件钻210.1mm斜孔钻床夹,