钻孔夹具设计

第21卷第5期机械研究与应用Vol21 No 52008年10月MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION2008-10钻孔夹具设计丁同梅,周正武(广东省技师学院，广东博罗516100)摘要:笔者设计的夹具用于钻床 上加工斜孔及倾斜台阶面,是一种摆动式钻床专用夹具。通过分析夹具的结构特点、工作原理,计算定位误差、夹紧力导向误差,说明该夹具设计新颖、结构合理、效率高,同时,还解决了斜孔和斜面加工精度和位置难保证的难题。关键词:斜孔加工;摇臂结构分析;攖动式钻床夹具中图分类号:TC751.2文献标识码:A文章编号:1007 -4414(2008)05 -0067 -03Design of fixture to machine holes by the driling machineDing Tong - mei, Zhou Zheng - wu(Guangdong cllge of high - grade technician, Boluo Guangdong 516100, China)Abstract: The fxture in this paper is a special swing drill jig, it is designed for machining tilted hboles and planes by the dil-ing machine. Through analyzing the structure, working principle, clamp fore, erors of the position and the guidance, we cancome to the conclusion that the design is more innovative, the structure is reasonable and efcient, t the same time it solvesthe problem to improve the accurncy of the tilted holes and sufaces in dilling.Key words: tiled holes machining; analysis of rocker structure; fxture for radial dilling machine1零件分析选择定位元件,选用轴套16作为定位元件比较合适，在钳工钻孔加工中,常通过台虎钳装夹来保证工并按六点定位原理满足工件加工的定位要求。以件的加工精度,这只是通用夹具,可装夹的工件形状φ247外圆柱面为定位面,限制x2两个自由度;轴相对单一,不能满足特殊需要;而为了提高生产率,减套16端面为定位面限制1.X、Z三个自由度,菱形销少废品率,改善工人的劳动强度,满足形状特殊的零防转动限制Y-一个自由度,属于完全定位,能保证螺件加工要求,则需要设计适应本工件的专用夹具,就孔加工时的正确位置。是通过专用夹具达到定位准确、夹紧迅速、操作快捷等优点,易于保证加工精度,缩短辅助时间。如图110_7所示,摇臂是重要的传动零件,该零件为大批量生产,A-A并且孔的位置要求特殊,因此,为提高生产率、保证加时工精度,设计了加工斜螺纹孔M8 -7H的专用夹具。0这套夹具采用定位套及菱形销定位,快卸压板夹紧装卸工件快速准确。虽然夹具结构略显复杂,但能保R10证加工精度,产品合格率大为提高,生产效率高,减少45+0.25辅助时间,批量生产中显示出经济性。C24f7C D零件为典型的叉架类零件,零件外形尺寸不大,t IpHr7C 015101材料为QT400,年产3000件,属大批量生产,形状比较复杂,其他各表面已经加工过,本工序待加工的孔岁照需钻孔-攻螺纹。外圆φ247、端面可作为定位基准面。本工序主要的难点就是如何保证两个斜孔在--L 222.步加工完成,尤其要注意其位置要求,特别是操作快2-C162-MB-7H捷方便,可在钻床上用φ6.7钻头钻孔、M8 -7H丝锥图1摇臂零件图加工该零件的螺孔"。2夹具结构分析中国煤化工牛安装到各定位面零件为典型的叉架类零件,经过零件分析,合理YHC NMH G'收稿日期:2008 -04-14作者简介:丁同梅(1970- ) ,女,吉林白山人,高级讲师,主要从事计算机辅助设计与制造、工艺装备教学与研究方面的工作。●67.Vol 21 No5机械研究与应用第21卷第5期2008-10MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION2008年10月上,并用快卸压板4夹紧,摆动式钻模板右边的销座-0.020+0.033φ2417(-0:02)与定位套424H8(-02)之间配顶到定位套2的端面上,用铰链式锁紧螺杆锁紧,即可加工第一个孔;在加工完-一个孔后,用手柄5把右合的最大间隙即为基准位移误差s,为: .边的铰链式锁紧螺杆6松开,扳动摆动式钻模板转Qy=ES-ei= +0.033-( -0.041) =0.074mm动,至摆动式钻模板3的销座接触到定位套2的端所以Op =0.074,小于52这个联系尺寸(按自由面,锁紧左边的铰链式锁紧螺杆即可加工第二个孔。公差IT12级计算)公差0.3mm的1/3 ,因此满足定位钻套采用快换钻套,以保证钻孔后攻螺纹。要求。(2)夹紧:夹紧是为了保证定位稳定、满足切削了青时使切削过程顺利完成,满足夹紧力作用点靠近加工旦位置,夹紧力方向与切削力方向尽量-致,这样使夹紧力最小、最合理。先计算满足切削条件要求的最小夹紧力。中本工件QT400调质钢σ。= 400MPa、硬度为1301.夹具体2.定位套~180HBS,直径为φ6.7mm,进给量取0.3mm/r,切]RL73.钻模板4. 快卸压板削速度0= 20m/ minl"),仅计算钻削的钻削力就足够5.手柄6.螺杆了,则切削力"为:图2摇臂钻孔夹具图F = Cpd*frv*r其中:C,为钻削力系数,查表取457. 1;xp为钻孔直夹紧装置采用一组快卸压板9压紧,靠用手旋转径的指数查表取0. 716;Yr为进给量f的指数，查表滚花螺母8带动压块压紧工件,拆卸工件时旋松滚花取1. 231 ;zp为切削速度的指数,查表取0.258;螺母,带动压块脱离工件后,把压板扳转开90° ,即可则F=457.1 x6. 70.76 x0.3.2: x209.258 =878N卸下工件。在计算切削力时应考虑安全系数:夹具体1采用焊接结构,材料为HT200灰铸铁K=K●K●K2. Kz=1.5x1.2x1. x1=1.8制造,价格低减震,吸震性好,与定位夹紧元件用销其中:K。为基本安全系数,粗加工取大值1.5;K;为轴和锁紧螺钉联接,销轴和螺钉尽量采用标准件。夹加工性质系数,粗加工取1. 2;Kz为刀具钝化系数,取具体底板加工精度要求高,因为它要做为基准面与机1;K,为切削特点系数,连续切削取1.0。.床工作台面结合。则实际所需最小夹紧力F' =KF=1580.4N。而3夹具可行性分析单个螺旋夹紧的许用夹紧力4200N足以满足切削力该夹具快捷方便,正确地发挥其各部分功能尤为和工件自重所需的力。重要,因此从定位、夹紧导向3个方面分析。4使用钻模加工孔时其对刀误差[)](1)定位:定位精度高低直接关系到加工质量的0,=√8+e+e2+x+(2xz)好坏,因此对定位误差分析是必要的。一般零件的加式中:δ为钻模板底孔定位元件的尺寸差;e;为快换工误差由夹具制造精度、夹具安装误差和夹具的定位钻套内外圈的同轴度;er为衬套内外圈的同轴度;出误差三部分决定,它们对定位误差的影响均等,因此为快换钻套和衬套的最大配合间隙;xz为刀具(引导只要定位误差不超过零件制造公差的1/3,就说明夹部分)与钻套的最大配合间隙;与为刀具在钻套中的具的定位精度能满足加工精度的要求。而定位误差偏斜。.主要由两个方面决定:①定位基准是否与设计基准重合,即基准不重合误差,若重合,则基准不重合误差勾=督(B+S+号)Ag为零;否则存在基准不重合误差;②来自于工件定式中:B为工件钻孔深度;S为钻套与工件间留的间位面相对定位基准面的位移误差,即基准位移误差隙;H为衬套的尺寸长度。则有:Ay[2。0, 015定位误差0p=O。+O，中国煤化工=0.018mm其中:0p为定位误差;4g为基准不重合误差;Ar为TYHC N M H G' +0.03 +0.0187基准位移误差。= 0.0507 mm定位基准为工件的端平面,和设计基准- -致,基准重合,因此基准不重合误差0 =0。而外圆定位面该数值接近于工件孔制造公差的1/3,即:一x●68●..第21卷第5期机械研究与应用Vol21 No 52008年10月MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION2008-100.15 =0.05mm ,满足导向精度要求。(2)钻模板的设计由于工件从扳转压板后留5夹具总体方 案设计下的空间装卸,所以钻模板可相对固定,与下边的心(1)钻套的选择和设计[4)由 于工件有钻孔和轴是过渡配合φ16兴,完成摆转角度的功能，而心轴攻螺纹两道工序,同时考虑到斜孔的加工精度和经济;7性,夹具中选用快换钻套,其结构参照CB/12262- 91与夹具体中的衬套是间隙配合φ16 g。国家标准确定。钻套的尺寸及公差与配合按以下原6实用效果则确定:①钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限在操作中要注意选择合适的切削用量,利用钻床尺寸,采用基轴制间隙配合。钻孔时其公差取F7或上的深度尺来控制钻孔深度,并经常退出钻头排屑,F8 ,粗铰孔时公差取G7 ,精铰时取H7。本夹具中钻效果较理想,小孔的尺寸精度和位置精度均符合图纸套公差取F7 ;②钻套的导向高度H增大,则导向性能要求。该夹具制造两套,一套用于钻φ6.7螺纹底好,刀具刚度高,加工精度高,但钻套与刀具的磨损加孔;-套用于攻M8螺纹,效率高。剧。一般取H=1 ~2. 5d(其中d为钻套孔径) ,对于实践证明,本夹具使用钻模板为摆动装置,定位、加工精度要求较高的孔,或被加工孔较小且其钻头刚夹紧、导向等装置都与摆动体相连接,结构尺寸较小，度较差时,应取较大值,反之取较小值。本夹具中钻结构新颖简单;装卸工件迅速可靠,大大提高了生产套的导向高度取2.5d即16.5mm;③钻削铸铁时排效率。屑空间取h= (0.3 ~0.7)d;钻削钢件时取h=(0.7~1.5d)。工件精度要求高时,可取h =0,使切屑全参考文献:部从钻套中排出。本夹具中取0. 5d,即3. 5mn;④在[1]薛源顺. 机床夹具设计[ M].北京:机械工业出版社1991.加工中,钻套与刀具产生摩擦,故钻套必须有很高的[2]张世昌. 机械制造工艺基础[ M].天律:天津大学出版社,1996.耐磨性。当钻套孔径d≤26mm时,用T10A钢制造，[3] 陆釗中,孙家宁.金属切削原理与刀具[ M].北京:机械工业出版热处理硬度为58 ~ 64HRC;当d>26mm时,用20钢礼1999.制造,渗碳深度为0.8~1.2mm,热处理硬度为58~4] 艾兴,肖诗刚.切削用量手册[ M].北京:机械工业出版社，1985.64HRC。本夹具中钻套采用TI0A钢制造,并经淬火处理。欢迎订阅欢 迎刊登广告欢 迎投稿《机械制造与自动化》2009年征订《机械制造与自动化>杂志为南京机械工程学会和南京机电产业(集团)有限公司联合主办的技术期刊,创刊于1972年,双月刊，是江苏、南京地区与其他省市信息交流的桥梁。期刊拥有9名院士和10多位著名专家、学者组成的高层次编委会,在全国机电行业中有- -定 影响,被国内主要科技网站和期刊数据库全文收录,被定为江苏省一级期刊。办刊宗旨:面向全国机电行业,报道和交流国内外机械制造及自动化领域的新技术、新产品、新工艺新材料以及科学管理与生产经营等信息,促进行业科技进步,为实现国民经济现代化服务。服务对象:以中高级科技人员和管理人员为主,兼顾初级科技和管理人员,是从事科研、设计制造、教学、经营和管理人员的首选读物。主要栏目:综述与展望;机械制造与研究;信息技术;电气技术与自动化;节能技术等。邮发代号:28-291开本:大16开 页码:88 页定价:8.00 元(全年48元)国内统一连续 出版物号:CN 32 - 1643/TH国际标准连续出版物号:ISSN 1671 -5276编辑部地址:江苏省南京市珠江路280号珠江大厦1903中国煤化工电话:(025) 84207048 84217296传 真:(025) 84207048MYHCNMHG●69.