492Q曲轴第五主轴轴承盖工装夹具设计

492Q曲轴第五主轴轴承盖工装夹具设计 摘要制造业中广泛应用的夹具，是产品制造各工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率、及夹具使用的可靠性，都对产品的加工质量及生产效率有着决定性的影响。本设计主要内容是从492Q曲轴第五主轴轴盖夹具现有的生产条件出发，确定出最合适的夹具结构。设计的目标是完成492Q第五主轴轴承盖的一套镗孔夹具设计和一套钻孔夹具设计。在设计过程中首先进行工序分析，弄清零件结构形式，明确设计目标。其次对夹具的类型进行了解，通过对各种夹具类型的详细比较分析以及误差计算、精度计算、夹紧力计算、夹紧点分析等再确定最佳夹具方案。文中还增加了一些关于镗刀和钻模的知识。关键词 ：镗孔；钻孔；夹具；误差分析；Fixture design of the fifthspindle bearing of the 492Q crankshaftAbstract：Fixture used widely in the manufacturing is one of the very important equipmentof the manufacturing process stage. Fixture quality, efficiency, and reliability of the fixture to usehave a decisive influence on all processing of the product quality and production efficiency .This design start with the production conditions of the 5th spindle bearings covered of the 492Q crankshaft fixture to determine the most appropriate structure. The objective of this paper are: to complete a boring fixture design and a drilling ficture design of the fifth 492Q crank spindle bearing covered. In course of the design process, firstly the processes to be analyzed,the structure of parts to be identified, the goal of this design to be cleared; Secondly,I analyze the various types of the fixture to determine the optimal scheme a fixture by analysing various fixture types of detailed comparative analysis and error calculation, accuracy calculation, clamping force calculation, clamping point analysis. The paper also increased aboutthe knowledge of boring and drilling，the knife mold.Keywords：Boring ;driilling; fixture; error analysis目 录第1章 前言1第2章 机床夹具概述32.1 工件装夹的概念32.2夹具的作用、分类及组成32.2.1 夹具的作用32.2.2 夹具的分类32.2.3 机床夹具的组成42.3 工件定位的方法42.3.1 直接找正法42.3.2 划线找正法42.3.3 使用夹具定位52.4 夹具设计主要考虑问题52.5 夹具设计要点52.6 当代夹具设计发展趋势分析6第3章 零件机构分析73.1轴承盖的作用83.2 结构分析83.3 主要尺寸技术分析8第4章 镗孔夹具的设计94.1 镗孔刀具94.1.1 采用数显读书屏的精密镗头94.1. 2 采用铝结构的镗刀体104.2 镗模夹具的结构特点114.3 镗孔工序工艺分析114.4 夹具结构方案的分析比较114.4.1 夹具类型的选择：114.4.2 定位方式的确定：114.4.3 夹紧机构的确定：124.4.4 夹紧力分析：124.4.5 夹具所需元件的确定：124.4.6 位方案确定：124.5 夹具的精度分析14第5章 钻模夹具的设计155.1 钻模与夹具155.1.1 钻模夹具设计的目的155.1.2 钻模的类型及结构155.1.3 使用钻模的优点155.1.4 钻模的设计要点165.1.5 夹具的形式165.2 工艺工序分析165.3 夹具结构方案的分析比较175.3.1 夹具类型的确定175.3.2 定位方式的确定：175.3.3 夹紧机构的确定175.3.4 夹紧力分析175.3.5 导向方案的确定185.3.6 钻模板的确定185.3.7 斜孔钻模上工艺孔的设置与计算185.3.8 据工序图确定夹具方案195.3.9 据工序图确定定位方案205.4 夹具的精度分析22结论23致谢24参考文献25第1章 前言机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用，并被看做是现代国家经济上获得成功的关键因素。而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。对于我们机械设计及其自动化专业的学生来说，夹具设计具有典型性，通过这次毕业设计，不仅能够很好地复习、运用在四年里学习过的知识，而且还能让我们把各科知识统一起来，融会贯通，更全面地了解零件加工工艺和夹具设计，为以后的工作打下坚实的基础，并通过实践使自己的专业能力有所提高。492Q曲轴第五主轴轴承盖结构较复杂，其主要特点是平面多、曲面多、有斜孔，孔的尺寸精度和相互位置精度要求高，它的作用是让该部件各有关零件保持正确的相互位置。轴承盖具有承受交变力、密封回油、一定程度上防止曲轴受外力作用而损坏等作用。设计内容是编写两套夹具的结构设计，主要需要完成的设计内容是完成镗孔和钻孔的工艺而设计的夹具，我需要做的就是据零件结构分析工序、设计夹具方案并选择优化。夹具的设计关系到零件在加工过程中的位置是否准确、可靠、装夹方便和安全，也关系到机加工过程中的精度本次毕业设计过程中，为了保证轴承。该加工工艺的合理性、实用性以及加工精度等要求，我在图书馆努力收集有关轴承盖零件加工实例；同时结合我们认知到的十堰东风汽车厂对轴承盖的加工过程、成都420厂对叶片夹具的认识来提高夹具设计的科学性。论文内容充实、重点突出、计算详细，以培养我自己具有一定的设计夹具的能力为出发点，既对概念进行了简单阐述，对设计方案进行了适当的理论分析和计算，也着重实用性，结合实际调研情况进行了解说。该设计说明书摘要了机械设计自动化的专业书籍及期刊外，也摘录了类似要求的其他专业的教材和资料。期间无可避免遇到很多问题，好在指导老师和毕业设计领导小组的老师们给予了热心指导和仔细审阅，并提出了许多宝贵的意见，使我的设计方案和论文得到一次又一次的优化提高，在此谨致以衷心的感谢！由于学生的水平有限，设计中难免存在许多纰漏、不足之处，恳请各位老师批评指正。第2章 机床夹具概述2.1 工件装夹的概念在机床上对工件进行加工时，为了保证加工表面相对其他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，仅在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件的定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具（以下简称夹具）。工件的装夹，可根据工件加工的不同技术要求，采取先定位后夹紧或在夹紧过程中同时实现定位两种方式，其目的都是为了保证工件在加工相对刀具及切削成形运动（通常由机床所提供）具有准确的位置。2.2夹具的作用、分类及组成2.2.1夹具的作用在机械加工中的作用可以归纳为以下四方面：（1） 保证工件的加工质量（2） 提高劳动生产率和降低加工成本（3） 改善工人劳动条件（4） 扩大机床工艺范围2.2.2夹具的分类随机械制造业的发展，机床夹具的种类在不断地增加。常采用的机床夹具分类方法有三种：按应用分类、按使用机床分类、按夹紧动力源分类。当按夹具用途、特点分类时，机床夹具分为以下几类：（1）通用夹具 是指已经标准化的、可用于一定范围内加工不同工件的夹具。如三爪自定心或四爪单动卡盘、机用虎钳、回转工作台、万能分度头、磁力工作台等。（2）专用夹具 是专门为某种加工件某道工序设计制造的夹具。它一般在一定批量生产中应用。（3）通用可调与成组夹具 这两类夹具结构相似，其共同点是：在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。（4）组合夹具 是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套实现准备好的通用的标准元件和部件组合成的夹具。这种夹具便于拆卸存放，可多次反复使用，具有组装迅速、周期短的特点，食欲多品种小批生产或新产品试制。2.2.3机床夹具的组成（1）定位元件和装置 指与工件定位表面相接触或配合，用以确定工件在夹具中的加工位置的元件。（2）夹紧装置 用以夹具夹紧工件，防止加工中其他作用力对工件已定好位的破坏。（3）确定夹具位置的元件 确定夹具相对于机床之间准确位置，并将夹具紧固在机床上的元件（4）对刀导向装置 用来保证刀具相对于夹具或工件之间准确位置得元件。（5）其他装置 为了满足工件装卸和加工中其它需要所设置的元件及装置。（6）夹具体 用来连接夹具其它各部分使之成为一个有机整体的基础件。2.3 工件定位的方法2.3.1 直接找正法直接找正法定位是利用百分表、划针或目测等方法在机床上直接找正工件加工面的设计基准使其获得正确位置得定位方法。这种方法的定位精度和找正的快慢取决于找正工人的水平，一般来说，此法比较费时，多用于单件小批生产或要求位置精度特别高的工件。2.3.2 划线找正法划线找正法定位在机床上使用划针按毛坯或半成品上代加工处预先划出的线段找正工件，使其获得正确的定位方法，此法受划线精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夹具进行加工的粗加工。2.3.3 使用夹具定位夹具定位即使直接利用夹具上的定位元件是工件获得正确位置的定位方法。由于夹具的定位元件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好，故工件定位是不必再逐个调整。此法定位迅速、可靠，定位精度较高，广泛用于成批生产和大量生产中。2.4 夹具设计主要考虑问题（1）基准选择：在选择基准的时候，要注意区分粗基准与精基准以及要了解基准的选择原则，同时要知道基准的选择既要满足选择原则，还要方便定位和夹紧，以免引起不必要的加工误差，在基准选择完之后就要考虑用什么元件进行定位。（2）限制自由度：在装夹的过程中，要注意自由度的限制，必须做到准确定位，不能出现欠定位和过定位的情况。（3）夹紧机构：设计夹紧机构时必须计算分析夹紧力和切削力，不能出现夹紧力过小而使工件松动从而影响加工精度，也不能出现因夹紧力过大而使工件变形影响工件质量。同时，还要根据零件生产批量和生产率的考虑来选择加紧方式（手动、气动或液压夹紧）。（4）连接方式：因为车床有T形槽、钻床夹具有钻模等特殊结构，我们还要考考夹具与机床的匹配，即机床的工作台尺寸和结构能否满足夹具的安装。2.5 夹具设计要点曲轴轴承盖是发动机中的零件之一，是用来调整轴承相关装配位置得一种零件。现在要设计两套夹具，来完成在492Q曲轴第五主轴轴承盖上镗孔和钻斜孔的工艺。并希望做到以下几点：（1） 夹具应该具有尽可能少的元件和较高的额精度（2） 夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置要尽可能的低，安装夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉。（3） 保证在主轴的范围内使工件的加工内容全部完成。（4） 当不得不更换夹紧点是一定要确保定位精度。（5） 夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.010.02范围内表面粗糙度不大于Ra3.2mm。2.6 当代夹具设计发展趋势分析在机床技术向高速、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。（1）高精：随机床加工精度提高，为减低定位误差，提供啊加工精度，对夹具的制造精度要求更高。（2）高效：为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。（3）模块、组合：家眷元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具设计，快速装成各种夹具已成为夹具设计开发的基点。（4）通用、经济：夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块化、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。第3章 零件机构分析图3-1 零件结构图3.1轴承盖的作用1、安装轴承，承受交变应力。2、禁止灰尘等异物侵入转动体的滚道;保证润滑剂(润滑脂)仅对转动体和滚道起作用而不溢出。3、一定程度上避免曲轴受外力作用而破坏。3.2 结构分析其结构为外形特点尺寸较小、外形复杂的壳体零件。还有半圆孔表面，里面同时有回油环、回油孔、还有两个螺栓连接孔，其位置精度要求较高，两个侧面的垂直精度和尺寸精度都高，出口槽的尺寸精度达0.015mm，还需钻螺纹孔、攻螺纹，位置精度为0.4mm给工艺和加工带来很多困难，虽然外形复杂，不过加工的面积少，硬度为HB90-120。3.3 主要尺寸技术分析1、半圆孔和出口槽，起公差分别为0.018mm和0.015mm 2、两配合的垂直度为0.04mm，只有先加工完A基面之后才能完成其垂直面的要求。 3、两螺栓的位置精度为0.2，要求更高，公差不小但其基准太多，也只有把A、B、F基面加工完成后才能钻其两孔。还有螺纹孔的位置精度0.4的要求很高，虽然是粗加工，弹药满足其位置精度就只有最后才能加工完成其零件。4、根据零件图可知，A基面及配合面的平面度0.05精度也高，但其表面粗糙度Ra6.3um通过划线找正然后通过铣床加工即可。 5、根据零件图可知，两结合面和内孔面的粗糙度为Ra1.6um，通过精铣和铣车就能满足要求，不过粗糙度对零件摩擦、磨损、工作精度、配合性质、强度和抗腐蚀性有很大的影响。第4章 镗孔夹具的设计4.1 镗孔刀具镗削加工通常被认为是适合在各种不同尺寸和形状工件上加工精密孔的理想加工方式。为了适应不断提高生产率的需要，镗孔刀具的设计也在不断创新改进。近年来，镗孔刀具的技术改进主要体现在以下四个方面：4.1.1 采用数显读书屏的精密镗头自数控技术问世以来，数字显示技术已在CNC机床和坐标测量机上大量应用。此外，数显千分尺、数显卡尺等数显量具也已得到广泛使用。但是，数显技术在精密镗刀上的应用却一直进展缓慢，其制约因素主要是镗孔加工中使用的冷却液和镗头的高速旋转。过去，在加工中心上进行镗孔加工时必须非常小心，尽量避免四处飞溅的冷却液进入镗头数显装置的电子元件中。如今，采用内冷却设计的新型镗刀已能较好解决这一问题。由于冷却液可通过刀具内部的通道直接到达切削部位，从而实现了冷却液与镗头数显装置的完全隔离。此外，新型数控镗刀的外部进行了良好密封，可有效防止冷却液与数显装置中的电子元件接触。在高速镗削加工中，镗头的高速旋转、离心力以及镗头本身的不平衡都可能引起较大振动，从而损坏灵敏的数显装置。新型镗头通过采用一种内置平衡机构，可以在高速镗削时减小或消除有害的振动。目前，带数显读数屏的精密镗头已能够用于转速达16000r/min的高速镗削加工。新型镗头的数字显示屏直接显示出镗刀滑块的位移量，而不必通过调刀螺杆的转动量来确定位移量。由于镗杆直接安装在镗刀滑块上，因此镗头的数显读数值可以真实反映出镗刀的位移量，而不会收到螺杆空程误差的影响。数显镗头的这一特点使其可以更快捷、更精密地调整镗孔直径，并可实现对加工偏差或刀具磨损的误差补偿。大多数镗刀都需要通过试切测量操作来确定其设定尺寸，即首先对一小部分被加工孔进行试切镗削，然后测量其加工孔径。通常，这就意味着需要将镗刀从机床上卸下来，再安装到一台对刀仪器上对镗刀尺寸进行微调修正，已获得正确的孔径尺寸。这种预调操作之所以必要，是因为直接在机床上对普通镗头的游标刻度盘进行读书和预调相当困难，但是，这种操作方式可能造成镗孔尺寸超差或损坏工件。由于在机床上安装镗刀是难以预测其刀尖偏差，因此需要采用试切测量操作来预调刀具。如果采用易于读数的新型数显镗刀，则可能实现直接在机床主轴上对刀具镗孔直径进行微调，其尺寸调整范围可达0.0001（0.00254mm）。即使因为机床主轴的劲道限制，必须将镗刀从机床上卸下来进行孔径尺寸调整，新型数显镗刀的调刀过程也更快速、更精确。4.1. 2 采用铝结构的镗刀体铝的重量较轻，是制造刀体的常用材料。随着当今CNC机床的加工速度越来越高，许多机床的重要也越来越轻，减轻刀具的重量就显得至关重要。大部分数控机床的换刀机械手的限重标准，同时又能加工直径尺寸大雨4（约100mm）的孔（一般来说，加工孔径小于4的镗刀，无论采用铝机构还是钢结构，其重量均不会超过换刀机械手的限重标准）。镗刀重要的减轻可以减小机床主轴的误差，从而提高镗孔精度。此外，镗刀的重量越轻，机床主轴本身的磨损和破坏也越小。在数控机床上装卸大型、重型镗刀时，由于钢结构镗刀的重量往往超过了机床换刀机械手的限重标准，因此不得不采用手工装卸货利用高价起重臂进行吊装，既费时又费力。如果采用重量较轻的铝结构镗刀，这一问题则可迎刃而解。例如，美国堪萨斯州一家工厂原理所用的加工孔径14（355.6mm）的钢结构镗刀约40磅，需要使用起重臂才能安装到机床上，换用了一把同样规格的铝机构镗刀后，其重量还不到25磅，可利用换刀机械手自动装刀，从而大大提高了生产率。铝结构镗刀在高速切削时的平衡性能上也更有优势。由于铝结构镗刀的非对称质量比传统的钢结构小得多，因此在用相同的制作工艺进行加工时了可以大大减少或消除刀具不平衡带来的问题。铝结构镗刀的耐用性是人们始终关注的一个问题。不过，通过在刀具表面涂覆氧化铝硬涂层，这一问题可以得到圆满解决。采用一种特殊的酸性电解液氧涂层工艺，可以将刀具表面的铝转化为氧化铝，氧化层深度可达0.008（约0.02mm），其表面硬度可达56HRC。铝结构镗刀的表面硬涂层可以有效防止因切削摩擦和复试对刀具的损害。由于精镗加工的切屑一般较为细碎，对刀体的撞击力也较小，切屑摩擦对刀具的影响有限。因此，通过表面涂层处理的铝结构镗刀在精镗加工中具有良好的耐磨损性，但在耐冲击性方面则有可能步入钢结构镗刀。刀体涂覆了氧化铝涂层的铝结构镗刀，在易形成长切屑或磨蚀性切屑的工件材料上粗镗加工大孔径（8.0740.1533，2051020mm）时也具有明显的优势（小孔径粗镗刀通常采用钢结构），流畅的排屑（可减小切屑对刀具的冲击和磨损）与刀具表面硬涂层相结合，可是刀具在粗镗加工此类材料时刀体不会过快磨损。4.2 镗模夹具的结构特点镗床夹具习惯上称为镗模，它广泛应用于各类镗床、多轴组合机床等来加工箱体类、支架类零件上的精密孔系，其孔的加工精度和位置精度可不受镗床精度的影响，而主要有镗模保证。4.3 镗孔工序工艺分析本夹具的设计为完成镗67.5 的孔这一工序，该孔留待组合后再加工至设计图尺寸中。工序尺寸为6+0.025-0.025.。一次加工两个零件，该零件的材料为ZY11,硬度HB90120。已加工好的底面和侧面，及加强筋可以作为定位基准，生产批量为中批量生产，车床选择C6140。（如图4-1所示）其中：K基面为车床夹具找正环的对称。图4-1 车床选择4.4 夹具结构方案的分析比较4.4.1 夹具类型的选择：在确保工件加工精度的前提下，尽可能是夹具结构简单，容易制造，使用方便并能适应生产率的要求。尽量选用通用夹具或可组合的夹具。4.4.2 定位方式的确定：确定工件为完全定位，其定位基准为大底面、侧面、加强筋，定位元件有大平面、两个销，一个V形块，这样就能拟定夹具的结构方案。4.4.3 夹紧机构的确定：根据零件图来用螺旋夹紧机构。因为螺旋夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且缠绕在螺栓表面的螺旋线很长，升角又小，其螺旋夹紧机构的自锁性很好，夹紧力和夹紧力行程都大，又由于螺旋夹紧机构形式很多。所以进一步螺旋钩形压板机构，其更突出结构紧凑、使用方便的特点。所以考虑四爪卡盘。（如图4-2所示）图4-2 加紧机构4.4.4 夹紧力分析：根据设计要求，工件被镗的孔，有同轴度和对称度的要求，工件的大底面应限制三个自由度，工件被镗孔对侧面有对称度的要求，应限制两个自由度。夹紧力朝向主要限位面。有利于保证孔的同轴度要求。夹紧力朝向主要限位面V形块的V形面，使工件的装夹稳定可靠。夹紧力的作用点在该零件的定位元件的支撑范围之内，而且落在刚性较好的方向和部位。降低了着力点压强，减少了工件的夹紧变形，钩形压板在靠近工件加工表面，提高了工件的装夹刚性，减少了加工时工件的振动。从而提高了加工精度，这样的夹紧力确定是可行的。4.4.5 夹具所需元件的确定：夹具体、支撑钉、六角螺母、螺柱、垫圈、压板、圆柱销、V形块、定位插销4.4.6定位方案确定：方案一：（如图4-3所示）定位元件：大平面、两个销、一个V形块保证尺寸：67.5 工序尺寸：6+0.025-0.025图4-3 定位元件公差要求：平行度0.04自由度：完全定位方案二：（如图4-4所示）定位元件：大平面、两个销、一个V形块保证尺寸：67.5+0.025-0.025公差要求：平行度0.04自由度：完全定位图4-4 定位元件方案一：工件以大底面作为主要定位面，用来限制三个自由度，用两个假销限制两个自由度由销限制，由于本工序的同轴度要求，工序尺寸6+0.025-0.025，当工件绕X轴的自由度（X）由假销限制。，利用一面两孔定位，使设计基准和工艺基准重合，以减少定位误差。按一面两孔定位方式设计夹具定位元件，最主要的工作是进行菱形销结构设计及尺寸计算。方案二：工件的大底面作为主要定位面，用来限制三个自由度，其他两个自由度靠划线找正来保证，虽然能够满足加工精度的要求，但是此种方案只适用于单件，小批量生产中，不能够提高生产率，提高了工件的成本，也不能满足专用夹具的设计要求。综上本工序应该采用方案一。4.5 夹具的精度分析本道工序的加工误差同轴度：0.08mm.已知：工序尺寸6,定位误差：D=0.015mm，对刀误差T=0mm，夹具制造误差Z=0.029mm，安装误差A=0.02mm，加工方法误差G=0.027mm,所以=（0.0152 +0.0292+0.0272+0.022 =0.047mm夹具精度满足要求。第5章 钻模夹具的设计5.1 钻模与夹具钻模：特有的对刀导向元件，用于钻削、镗削、绞削等加工作业，经常为包覆式，以盖板及导套引导刀具并接触正确加工位置。常装在与夹具体联系的钻模板上或直接装在夹具体上。5.1.1 钻模夹具设计的目的（1）减少工时的浪费（2）提高产量和生产效率（3）增加机械使用率（4）降低人员（技术）成本和误差5.1.2 钻模的类型及结构（1）固定式钻模 在使用过程中，钻模和工件在钻床上的位置固定不动，用于在立钻上加工较大的单孔或在摇钻上加工平行孔系。若要在立钻上使用这种钻模加工平行孔系，则需要在钻床主轴上安装多轴传动头。在立钻上安装钻模时，一般应先将装在主轴上的定尺寸刀具伸入钻套中，以确定钻模在钻床上的位置，然后将其紧固。这种加工方式钻孔精度较高。（2）回转式钻模 这类钻模主要用于工件被加工孔的轴线平行分布于圆周上的孔系。该夹具大多采用标准回转台与专门设计的工作夹具联合成钻模。（3）翻转式钻模 这类钻模主要用于加工小型工件分布在不同表面上的孔。（4）盖板式钻模 这类钻模在结构上不设夹具体，并将定位、夹紧元件和钻套均装在钻模上。加工时钻模板直接覆盖在工件上来保证加工孔的位置精度。盖板式钻模结构简单，省去了笨重的具体体，特别是对大型工件更为重要。但盖板的重量也不宜太重，一般不超过10KG。它常用于大型工件（如床身、箱体等）上的小孔加工中。5.1.3 使用钻模的优点（1）技术员免用画线工具求出孔位（2）夹持工件不必考虑水平问题（3）不必担心钻孔会发生偏差5.1.4 钻模的设计要点（1）钻模类型的选择 主要根据工件的形状、尺寸大小、被加工孔相对于定位基准的位置、孔的数目和精度要求、工件的重量和生产批量以及企业工艺装备的技术状态等具体条件所决定。（2）钻模的设计 为了保证被加工孔的位置精度，需正确选择引导方式和钻套的结构。常用的钻套已标准化，如果标准钻套不能满足工序要求或钻模结构要求时，则应设计专用钻套。当钻斜孔、不通孔、 沉头孔及鍃孔平面时，为了保证深度公差，在钻模上需设置对刀面。一般可利用带台肩钻套的端面或设置专用对刀块及支撑销等。5.1.5 夹具的形式（1）平板式夹具：以平板为主体，加上定位件和夹紧件，构造简单，通用性高；（2）角板式夹具：以角板式夹持，作侧向之钻削相关作业；（3）虎钳夹具：用虎钳夹紧，定位，支撑工件，成本低；（4）分度式夹具：以旋转分度为主，作分度切削作业，类似于分度钻模；（5）多站式夹具：又称复式夹具，工件在切削过程中，用旋转式夹具进行装卸；（6）靠模式夹具：以夹具轮廓及刀具上之滚珠轴承接触，引导刀具正确切削工作，用于大型且不规则轮廓工作。5.2 工艺工序分析本夹具的设计为钻5的斜孔而设计，一次装夹一个零件，该零件的工序尺寸如图，其材料为ZY11，硬度HB90120，已加工好的结合面、侧面、内孔，可以作为定位基准，生产批量为中批量生产，钻床为Z512.图5-1 工序尺寸图5.3 夹具结构方案的分析比较5.3.1 夹具类型的确定在确保工件加工精度的前提下，尽可能使夹具结构简单，容易制造，使用方便并能适应生产率的要求。考虑通用夹具或组合夹具。5.3.2 定位方式的确定：确定工件为完全定位，其s定位基准为：A基面、B基面、半圆孔，定位元件有夹具体大平面，两个长定位销，这样就能拟定夹具的结构方案。5.3.3 夹紧机构的确定图5-2因为钻孔有15度的斜角，这里考虑螺旋夹紧机构。由螺钉（螺柱）、螺母、垫圈、压板等元件组成，结构简单、加紧可靠、通用性大，螺旋夹紧机构形式很多。这里选取螺旋钩形压板机构，直接用螺母夹紧工件时刻使用快动作螺母。（如图5-2所示）5.3.4 夹紧力分析据设计要求及工序图，工件被钻的孔5 +0。30-0.15 mm的斜孔。经分析斜孔的位置尺寸为33+0.300 mm和8.5 +0.30-0.30mm两个尺寸。工件A基面应限制三个自由度。工件被钻孔对B基面有33+0.300 mm的位置要求，应限制两个自由度。工件被钻孔对内孔中心有8.7+0.10-0.10mm的位置精度要求，应限制一个自由度，夹紧力朝向主要限位面，有利于保证孔的位置精度，夹紧力朝向主要定位面，菱形销使工件的装夹稳定可靠。夹紧力的作用点在该工件的定位压强，减少了工件的夹紧变形。两个双头螺栓应在靠近工件加工的表面。提高了工件的装夹刚性，减少了技工时的振动，从而提高了加工精度，这种夹紧方案是可行的。附：加工尺寸8.7 +0.10-0.10mm的加工尺寸的来源由于夹具15+5-5的倾斜，故孔的位置也有偏移。所以X1=33.75 x sin15.08=8.78 mmX2=33.75 x sin14.92=8.69 mm故X = 8.7 +0.10-0.10mm5.3.5 导向方案的确定为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，夹具上应该设置引导刀具的元件钻套。钻套安装在钻模板上，钻模板与夹具连接，钻套与工件之间留有排屑空间。这样保证了被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。避免钻头的引偏和折断。由于本工序的批量为中批量生产，采用了固定长钻套，钻套安装在钻模板或者夹具件中，其配合为H7/n6。5.3.6 钻模板的确定钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模上的正确位置，由于工件尺寸较小，故采用固定式钻模板，这样使夹具结构简单，钻孔精度高。5.3.7 斜孔钻模上工艺孔的设置与计算在斜孔钻模板上，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分设置工艺孔，利用此孔间接确定钻套与定位元件之间的尺寸，以使斜孔钻套倾斜角度的测量需要。工艺孔的设置应注意一下几点：（1）须便于加工和测量，一般设置在夹具体的暴露面上；（2）必须便于计算，一般设置在定位元件轴线上或钻套轴线上，在二者交点更好；（3）工艺孔尺寸应选用标准芯棒尺寸。5.3.8 据工序图确定夹具方案1) 加工斜油孔的几种方法： 传统方法：把工件水平固定在工作台上，调整钻头使其旋转15，钻孔。（如图5-3所示）缺点：在外圆面上钻孔不但定位不准，而且容易损伤刀具。所以不适用。 改进方法：把工件固定在倾斜台上，保障钻头垂直钻孔。（如图5-4所示）（相关视频： 钻头图5-4改进优点：保证了钻头的垂直加工，避免刀具损坏。缺点：由于是在外圆进行钻削加工，孔的位置需要通过划线找正，外圆面难以保证定位准确。如果要以该装夹位置面设计专用钻头导套，会占用大量的高度空间。故仍然不适用。（如图5-4 垂直钻孔） 最终方案：中和考虑上述两种加工的缺点，设计如下专用夹具：夹具特点：把工件反扣在夹具上，并直接在夹具上设置专用导套，在保证不损坏刀具的前提下准确、高效地进行钻削加工。并且该夹具节约空间。 图5-5 夹具本方案的工艺孔符合以上原则：工艺孔尺寸为10H7mm，同时工艺孔到限位基面的距离为J=9 +0.01-0.01mm，通过几何关系计算，可以求出工艺孔到钻套轴线的距离L：图5-6 角度计算L=J x sin15 =9 x sin15=2.33+0.02-0.02图5-6在夹具制造中要求控制9 +0.01-0.01 mm及2.33 +0.02-0.02 mm这两个尺寸，即可间接地保证15 .5.3.9据工序图确定定位方案方案一：（如图5-7所示）图5-7 定位方案一定位元件：上平面、两个定位销、一个菱形销保证尺寸：5 +0。30-0.15 mm工序尺寸：33 +0.300 mm8.7 +0.10-0.10工序基准：33 +0.300 mm8.7 +0.10-0.10自由度：完全定位该方案中工件以上平面作为主要定位面用来限制三个自由度，用两个假定位销来限制两个自由度。这样工序尺寸33 +0.300 mm ，由工件绕X轴自由度由短销限制，使定位基准与工序基准轴重合，从而见效定位误差，用大的菱形销限制一个自由度。这样工序尺寸8.7 +0.10-0.10 mm。由工件绕Z轴有菱形销限制，使定位基准与工序基准重合，从而减小定位误差。方案二：（如图5-8所示）图5-8 定位方案二定位元件：上平面、一个短定位销、一个菱形销保证尺寸：5 +0。30-0.15 mm工序尺寸：33 +0.300 mm8.7 +0.10-0.10mm工序基准：长圆柱销、长圆柱销自由度：完全定位该方案采用了一面双销的定位方案，另外双销使工序与工艺基准不重合，不能够减小定位误差，同时双销又起夹紧元件的作用，这样使结构复杂，是工件的辅助时间增多，不适应生产率的需要。综上，方案二没有满足定位基准与工序基准相重合的原则，同时定位元件夹紧元件的作用，不利于提高生产率，故本工序应采用方案一。（但在加工工艺孔的时候采取了方案二的定位方案。）5.4 夹具的精度分析本道工序的加工尺寸为33+0.300 mm和8.7+0.10-0.10mm。1、加工尺寸33 +0.300 mm的影响（使用第一种定位方案）定位误差D=0.05mm，对刀误差T=0mm，夹具制造误差Z=0.03mm，加工方法误差G=0.1mm，所以=（0.052 +0.032+0.12 =0.12 mm误差储备Jc=0.30 0.12 = 0.18 mm。2、加工尺寸8.7 +0.10-0.10mm的影响（使用第二种定位方案）定位误差D=0.085mm，对刀误差T=0mm，夹具制造误差Z=0.30mm，加工方法误差G=0.067mm，所以=（0.0852 +0.032+0.0672 =0.11 mm误差储备Jc=0.2 0.11 = 0.09 mm经过上述计算分析：该夹具有一定的精度储备，能满足加工尺寸的精度要求。此夹具的设计师合理的、可行的。结论设计的目标是完成492Q第五主轴轴承盖的一套镗孔夹具设计和一套钻孔夹具设计。本设计中工件的装夹采取在夹紧过程中同时实现装夹，保证了工件在加工过程中相对刀具及切削成形运动（通常由机床所提供）具有准确的位置，并且提高了工作效率。本夹具结构简单，容易制造，使用方便并能适应生产率的要求。设计中使用钻模，技术员免用画线工具求出孔位，并且夹持工件不必考虑水平问题，不必担心钻孔会发生偏差。本夹具的设计为钻5的斜孔而设计，一次装夹一个零件，把工件反扣在夹具上，并直接在夹具上设置专用导套，在保证不损坏刀具的前提下准确、高效地进行钻削加工。并且该夹具节约空间。在夹具设计过程中，我统一采用以大平面为主要定位面来进行加工，因为我们未专门学过夹具的设计和计算，所以工作量大大地增加了。夹具设计有一定的精度储备，虽然保证了夹具设计要求，但造成了成本的增加，有待改进。 致谢三个月的毕业设计接近尾声，回首那些奔波、查阅、探讨、挑灯夜战的日子，记忆犹新。通过这次毕业设计的锻炼，我对以前在校期间掌握的知识印象更加深刻，并且学到了很多书本上学不到的东西。首先，我要感谢 老师的悉心指导，一次次不厌其烦地为我指出设计的缺陷和论文中的不足，也耐心为我讲解和分析设计过程中碰到的疑难问题。从她那里我学到的不仅仅是知识，还有严谨治学的态度和为人师表的品性。其次也感激那些一起奋斗过的同学，毫无保留地分享已有的信息，遇到不确定的问题便相互讨论、共同查阅资料，彼此对设计、论文提出意见和建议，在此一并对他们表示深深的感谢！毕业在即，与往日苦口婆心的老师们、朝夕相处的朋友们就要挥手道别、各奔前程了，各种不舍，但也庆幸这一场场遇见，给了我美好的回忆和成长。在此，我祝福所有在校期间教过我们、没有教过我们的老师们工作顺利、身体健康，谢谢你们孜孜不倦地教导和培育，有了你的谆谆教诲，才有了我们的成长与成才！此致敬礼！ 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