模具3黄章民毕业设计.doc

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1、浙江工业职业技术学院毕业论文（2010届）修刀座翻转式钻模设计 学生姓名 黄章民 学 号 系 别 数字控制工程分院 专 业 模具设计与制造 指导教师 宓大云 储长松 完成日期 2010 年5月16日 修刀座翻转式钻模设计 摘 要 面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中重要地位的制造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类加工装备也有了许多新的变化，翻转式钻模便是其中之一。翻转式钻模作为钻床夹具中的一种典型代表，其地位是不言而喻的，作为一种加工中常用的钻模，它的特点是整个夹具可以和工件一起翻转，用以加工不同方向的孔，它的的结构特点是除有工件

2、的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。 修刀座作为磨床上修砂轮的重要辅助装置之一，他的重要性是不可忽视的，它的精度要求较高所以需要专用夹具来装夹，翻转式钻模就满足它的要求可以用来装夹。 修刀座翻转式钻模的设计步骤是:1)工件加工工艺分析；2）确定定位方案；3）确定导向方案；4）确定夹紧方案；5）确定夹具体和夹具整体结构；6）绘制夹具总装配图、零件图并标注有关尺寸、公差与配合和技术要求。 修刀座的定位方案有许多种，选定哪种方案进行加工能使操作方便、安全、降低对工人的技术要求，使工件易于正确定

3、位，保证加工精度，以及降低经济开支是非常重要的，所以要认真分析相互比较，争取用最好的加工方案。 本论文是结合目前实际生产中，通用夹具不能满足修刀座的生产要求，用通用夹具装夹工件效率低、劳动强度大、加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计的一种翻转式钻模夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案，夹具体与导向装置的设计及加工精度等方面的分析。关键词：翻转式钻模 定位 夹紧目 录引 言1第一章 修刀座翻转式钻模的设计31.1修刀座翻转式钻模及设计特点41.2修刀座翻转式钻模定位元件设计要点51.3修刀座翻转式钻模夹紧装置的设计要点61.4修刀座翻转式钻模特殊元件的设计要点71.5修刀座翻转式

4、钻模的总体设计及夹具的要求10第二章 修刀座钻模的设计112.1分析零件，明确设计任务112.2定位方案122.3夹紧方案142.4定位误差152.5夹具体162.6 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求162.7夹具精度分析162.8夹具装配图17第三章 绘制修刀座翻转式钻模零件工作图183.1夹具体183.2导向元件193.3夹紧元件203.4其他元件21结 论23致 谢25参考文献27引 言 随着科学技术的进步和生产的发展，新产品发展迅速，品种规格愈来愈多，质量要求高，产品更新换代用期短，在生产类型比例中，大批大量生产比例下降，多品种小批量生产的比例在提高。这样，原来传统的生产技术准备工作，

5、已不适应当前和发展的新的生产特点。 机床夹具是生产技术准备工作中一项重要组成部分，为了适应现代化机械工业向高精、尖方向发展的需要和多品种中小批量生产的特点，机床夹具的发展方向主要表现为： (一)标准化 不仅尽可能提高各类夹具元件的标准化、规格化程度 ,而且应有各种类型夹具结构的标准同时应对专用夹具零部件，可调整夹具零部件及组合夹具零部件等，实行统一的标准化、规格化，以便使有一部分零部件，能在各类夹具上通用，在此基础上，就有可能组织夹具零件、传动效率甚至整个夹具的专业化定点生产。使原来单件生产的夹具，转变为专业化生产以保证质量，降低成本缩短生产周期；这样进一步加快标准化、规格化程度。 (二)可调

6、化为了解决专用夹具只扩大使用范围，使其能用于同类型零件的加工，使夹具能重复使用，并实现快速调整，以改变专用夹具在产品和工艺一有修改就报废问题，这也就是可调化的目的。(三)组合化 实行组合化原则，用少数元件能满足多种需要，能使夹具的零部件用于各类夹具并多次反复使用。 (四)精密化 由于机械产品的加工精度日益提高，高精度机床大量出现，势必要求机床夹具相应精密例如精密多齿分度盘，分度精度可达正负01”；高精度的卡盘，其定心精度可达0.005mm。 (五)高效、自动化 为了实现机械加工过程自动化，以改善劳动条件，提高生产效率，降低生产成本，不仅是生产流水线、自动线的需要，而且对多品种、中小批量生产同样

7、可考虑合适的高效自动化夹具，以获得良好的经济效益。 本课题翻转式钻模的设计，对提高钻床的生产率和加工质量，扩大普通机床的加工工艺范围，提高经济效益，有着较大的作用。第一章 修刀座翻转式钻模的设计图1-1所示修刀座零件，要求设计钻孔工序用的钻床夹具。根据工艺规程，在钻孔之前其他表面均已加工好，本工序加工要求是：与中心孔平行的孔尺寸为10，上偏差为0.1，下偏差为0.1，孔深为20mm,与中心孔垂直的孔尺寸为12，上下偏差都为0.1，与中心孔相通，两孔中心线之间的距离要求是36上下偏差都为0.05。由于零件加工精度高，生产批量为1000件，需要专用夹具才能满足生产要求，要设计一套在修刀座上钻孔的专

8、用夹具。图1-1 修刀座零件图1.1 修刀座翻转式钻模及设计特点钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。 （1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。 （2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。 （3）翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8f10mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10

9、 kg为宜。 （4）盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。 （5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。 二、翻转式钻模的设计要点 1钻 套 钻套安装在钻模板或夹具体上，用来确定工件上加工孔的位置，引导刀具进行加工，提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。钻套按其结构和使用特点可分为以下四种类型: （1）固定钻套 （2

10、）可换钻套 （3）快换钻套 （4）特殊钻套 2钻模板 钻模板用于安装钻套，确保钻套在钻模上的正确位置，钻模板多装在夹具体或支架上，常见的钻模板有： （1）固定式钻模板 （2）铰链式钻模板 （3）可卸（分离）式钻模板 （4）悬挂式钻模板 3.夹具体 钻模的夹具体一般不设定位或导向装置，夹具通过夹具底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压板压紧。1.2修刀座翻转式钻模定位元件设计要点 (1)定位销图12为常用定位销结构。当工作部分直径D310mm时，为增加刚度，避免销子因撞击而折断或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角R。夹具体上应有沉孔，使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批大量生产时，为

11、了便于更换定位销，可设计如图12 d所示带衬套的结构。为了便于工件顺利装入，定位销的头部应有15的倒角。 a b c d 图1-2 定位销工作部分的直径，可根据工件的加工要求和安装方便，按g5、g6、f6、f7制造。 定位销可用H7/r6或H7/n6配合压入夹具体孔中。衬套外径与夹具体为过渡配合(H7/n6)，其内径与定位销为间隙配合(H7/h6、H7/h5)。1.3修刀座翻转式钻模夹紧装置的设计要点翻转式钻模夹紧装置应保证足够的夹紧力，并且又良好的自锁性能，以防止夹紧机构因振动而松动。这就要求施力的方向和作用点要恰当，并尽量靠近加工表面，必要时可设置辅助夹紧机构，以提高夹紧刚度。对于切削用量

12、大的钻床夹具，最好采用螺旋夹紧结构。1.4修刀座翻转式钻模特殊元件的设计要点 钻套(又称导套)是钻模上的重要元件，它装配在钻模板或夹具体上。钻套的作用是用来确定工件上被加工孔的位置引导刀具防止其在加工过程中的偏斜，提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动，按其结构和使用情况，可分为以下四种类型。(1)固定钻套图13 a、b是固定钻套的两种结构形式(即无肩和带肩)。这种钻套以外应用H7n6或者H7r6配合直接嵌入钻模板或夹具体上。如果在使用过程中不需更换钻套，则固定钻套较为经济钻孔的位置精度也较高。固定式钻套的缺点是磨损后不易更换。因此主要用于中、小批量生产的钻模或用来加工孔距较小及孔距精度

13、要求高的孔。为防止切屑堵塞在钻套与钻模板的装配缝隙中钻套的上、下端面应稍凸出钻模板为宜，一船不要低于钻模板的平面。 a b 图1-3 (2)可换钻套 图14所示为可换钻套。钻套1的外圆以H7g6或H7h6的小间隙配合装入衬套2的孔中衬套2的外圆采用H7r6的过盈配合压入钻模饭3的孔中。可换钻套用螺钉4以固定、防止加工过程中钻套的转动，也避免退刀时钻套随钻头的退回而被带出。这里增设淬硬的衬套2，目的在于减小磨损，以提高钻模精度的长期保持性。当可换钻套磨损报废后可以在较短时间内更换而投入使用。 图1-4 1-钻套，2-衬套， 图1-5快换钻套 3钻模板，4-螺钉 (3)快换钻套当工件上被加工的孔需

14、要依次进行钻、扩、铰孔工艺时，由于刀具直径逐次增大，则需要采用外径相同而内孔尺寸随刀具变更的钻套来引导刀具。这就需用如图15所示的快换钻套，以减少更换钻套的时间。快换钻套应与衬套的配合同可换钻套与衬套的配合相同。但其紧固螺钉的突肩比钻套上的相靠面略高而形成间隙，这样取出钻套时将无需松开和拧紧螺钉、只需将快换钻套反时针方向转一角度，使钻套削边处正对螺钉头部时，即可卸下快换钻套。 (4)特殊钻套凡尺寸或形状与标准钻套不同的钻套都称为特殊钻套。特殊钻套是由于工件形状与被加工孔间位置的特殊性，需要设计成特殊结构形式的钻套。下面具体说明特殊钻套的使用情况。图16 a所示为加长钻套，为使钻套下端面与工件有

15、较近的距离，导向长度H按工件的要求设计，其孔径上大下小，以减小因摩擦使钻套过热和磨损。图b所示钻套是使用在工件上孔距很近时，一个钻套上只有几个导引孔。这种钻套与钻模板或夹具体装配后要用销钉确定其位置。 a b 图1-6加长钻套1.5修刀座翻转式钻模的总体设计及夹具的要求钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成，其主要类型有固定式、回转式、翻转式、盖板式和滑柱式钻模。为了提高钻床夹具在机床上安装的稳定性和动态下的抗振性能，在进行夹具的总体结构设计时，各类装置的布置应紧凑，加工面尽可能靠近工作面，以降低夹具的重心，一般夹具的高宽比应限制在H11.25范

16、围内。翻转式钻模适用于中小批量生产中，加工中、小工件几个面上的孔，钻模和工件的总重量不宜超过10千克。加工孔径大于10mm的中小工件时，由于切屑扭矩大，宜采用固定式钻模。钻床夹具的夹具体应具有足够的刚度和强度。 第二章 修刀座钻模的设计2.1分析零件，明确设计任务 （1）熟悉零件的图样如图2-1所示，该修刀座结构不是很复杂，通过视图已将零件的结构表达清楚了，零件图中主要定位尺寸是100,22，主要定形尺寸是10H8，36H7，12H8。 （2）零件在产品中的作用、结构特点该修刀座主要适用于磨床辅助机构中，用来装夹铣石笔，放在平台上用于修磨砂轮的底面和侧面或用于砂轮机中砂轮的修正。（3）零件的材

17、料、毛胚、特点零件的材料为ZG310-570（GB11352-1989）,属中碳钢，其强度与球铁相近，但其冲击韧性和疲劳极限却比球铁高，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理以获得所需的力学性能。由于零件的材料为ZG310-570，零件形状简单，因此应选用锻造毛胚。由于零件生产量为1000件，属于中小批量生产，零件的轮廓尺寸不大，所以选用自由锻。图2-1修刀座毛胚图 （4）零件的加工表面和技术要求该修刀座的加工表面：22H7孔及端面、修刀座的外圆面主要技术：修刀座表面 回火后硬度不小于50HRC，去毛刺。2.2定位方案按照加工要求，钻孔时应限制六个自由度，可采用完全定位。定位方案选择

18、如图2-2所示，有三种定位方案可供选择。方案：工件以底面作为主要定位面，用三爪卡盘夹紧工件，限制工件的六个自由度，如图a所示。图2-2a方案：工件以22H7孔作为定位基面，用定位销2限制五个自由度，另设置一螺母，实现六点定位，如图b所示。图2-2b 1-垫块 2-定位销 3-螺母方案：工件以底面和外圆面为主要定位基面，用挡板1、可调支撑2和V形块3工件六个自由度，如图c所示图2-2c比较以上三种方案，方案中工件被三爪卡盘夹紧，限制了六个自由度，而且对上部钻模板高度的要求不高，且容易装夹，误差较小，完成的工件的精度高。方案中用定位销把工件的五个自由度限制了，另外加一个螺母把另外一个自由度限制，实

19、现了六点定位，但是安装工件不方便，误差影响较大。方案：虽然实现六点定位但用的材料多，经济效益不高，并且误差比较大。综上所述，方案较好。2.3夹紧方案根据工件夹紧原则，把工件放在三爪卡盘上，夹紧工件，实现六点定位，如图2-3所示，结构紧凑，操作方便，精度高。图2-3 夹紧方案2.4定位误差 （1）由于工序基准和定位基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围，称为基准不重合误差。采用图2-2a定位方案由于工序基准和定位基准都是底面，所以基准不重合误差为零。 （2）由于定位副的制造公差及最小配合间隙的影响，而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围，称为基准位

20、移误差。采用图2-2a定位方案工件内孔中心线与三爪卡盘中心线相重合，所以不存在基准位移误差。2.5夹具体为保证工件在工作台上的安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度。2.6 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求下面以修刀座翻转式钻模为例给予说明。（1）夹具最大轮廓尺寸为236mm、152mm、278mm。（2）工件主要的尺寸和公差为孔的位置尺寸为100.1mm及120.1mm，和两孔中心线之间的距离360.05。 （3）工件外圆面和底面的垂直度为0.03。2.7夹具精度分析为了满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹

21、具的有关技术要求作适当调整。2.8夹具装配图图2-5 夹具装配图第三章 绘制修刀座翻转式钻模零件工作图3.1夹具体 图3-1 夹具体3.2导向元件 图3-2钻套 3.3夹紧元件 图3-3 三爪卡盘3.4其他元件 图3-4 垫块 图3-5 钻模板结 论 “有付出总有汇报”、“一份耕耘，一份收获”。这句话让我深有体会，经过半年紧张而又忙碌的搜集整理和精心设计，整整六个月的时间总算没有白费，我的毕业设计作品终于有所成效了。我们数控专业开设了机械制图及AUTOCAD、机械设计以及计算机的应用基础等基础课，数控机床及编程、机械制造基础等专业课，这些课程对我顺利进行毕业设计起到了一个基石的作用。提高是很有

22、限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。顺利如期的完成本次设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满了信心。本文通过翻转式钻模的设计和分析，得出以下结论：钻模的结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具

23、的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不亚于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。致 谢转眼之间三年的大学生活即将结束，我们也将步入社会开始自己的新的生活。通过这段时间做论文以及在工厂里实习，我深深的感到自己在学校所学的书本上的知识，还远不能满足自己以后的需要。非常感谢宓老师和车间的储老师，他们让我学到了好多的知识。虽然自己将要告别学生生活，但自己在以后的工作中还要更加努力的学习。我坚信三年的大学学习、生活、将成为我人生的一笔宝贵财富。宓老师从分组那天开始就非常关注我们的设计，多次集合全组同学进行指导，在他

24、很忙的情况下还对我们尽心指导，同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位老师，没有他们的培养也不可能有今天的成功。通过三年的系统学习，我们在此基础上利用所学知识顺利进行并完成了设计。在此，对宓老师以及三年当中对我进行教育的各位老师，表示我最真诚的尊敬和最诚挚的感谢。在此次毕业设计的顺利完成，我要感谢我的指导教师宓老师从一开始耐心细致的讲解；以及给我提供一些相关的资料；可以说没有宓老师这位负责的指导老师；我的毕业设计也不可能这样顺利的完成；宓老师非常关心我的设计；而且在他很忙的情况下还对我进行指导；不时地给我提出修改的意见。同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位老师；没有他们的培养也不可能有我今天的

25、我。通过三年课程的认真学习，使我在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师，由于首次做翻转式钻模的设计，错误、漏洞一定不少，望各位老师不吝赐教。最后感谢母校给与本人深造的机会。参考文献 1 侯放主编.机床夹具：中国劳动社会保障出版社.2007.1 2 肖继德主编.机床夹具设计：机械工业出版社. 2000.53 王丹主编.机械加工夹具及选用： 化学工业出版社. 2009.44 刘守勇主编.机械制造工艺与机床夹具：机械工业出版社 .2005.55 徐憬主编.机械设计手册：机械工业出版社. 2000.66 余光国 马俊 张兴发主编.机床夹具设计：重庆大学出版社.1998.57 王启平主编.机床夹具设计：哈尔滨工业大学出版社. 2005.78 薛源顺主编.机床夹具图册：机械工业出版社. 2000.119 刘小年 陈婷主编. 机械制图：机械工业出版社.2005.810 柯明扬主编.机械制造工艺学：北京航天航空大学出版社. 199511 张普礼主编.机械加工工艺装备：东南大学出版社. 2002.312 张绍甫 张莹 李铁成主编.机械工程基础：高等教育出版社. 2003.8