法兰盘的专用钻床工作台设计.docx

燕京理工学院毕业设计（论文） 诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得燕京理工学院或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 年 月 日34法兰盘的专用钻床工作台设计詹馥玮机械工程专业 机械1504 学号150350099指导教师 崔文勇教授 齐宏宇助教摘 要法兰是日常生活中最常见的连接元件。法兰连接易于操作和运输，况且法兰性能可靠，具有良好的密封性。因此法兰广泛应用于建筑、电力、航天、轻重工业等基础工程。随着法兰在各行各业的应用，各行业对法兰也有更多新的要求，对其质量与技术也有越来越高的要求。而法兰不易加工，加工步骤繁杂。为解决这一现状，设计了法兰孔加工专用钻床工作台。在了解国外机床与国内机床的差距后，以法兰零件的孔加工专用钻床工作台为研究对象，完成了法兰专用钻床工作台的结构设计，包括盖板、中间板、底板、铰链支架、压板及专用夹具，工作台及各零件的材料选择，明确定位方案和夹紧方案的选择，计算钻削切削力、实际夹紧力以及夹紧误差。完成专用钻床工作台的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形绘制，首先画装配图，然后从装配图中拆分画出部件图，标注相关尺寸及技术要求。关键词：专用钻床 钻床工作台 夹具 CAD Design of Special Drilling Workbench for Flange PlateAbstractFlange is the most common connecting element in daily life. Flange connection is easy to operate and transport, and flange performance is reliable, with good sealing. Therefore, flange is widely used in building, power, aerospace, light and heavy industry and other basic engineering.With the application of flange in all walks of life, there are more and more new requirements for flange in all walks of life, as well as higher and higher requirements for its quality and technology. But the flange processing quantity is big, the task is heavy. To solve this problem, a special drilling table for flange hole processing was designed.This paper takes the worktable of special machine tool for hole processing of flange parts as the research object, completes the structural design of the worktable of special drilling machine for flange, including cover plate, middle plate, bottom plate, hinge bracket, press plate and special fixture, material selection of worktable and parts, selection of positioning scheme and clamping scheme, calculation of drilling cutting force, actual clamping force and clamping error.After all the designs of the special drilling machine worktable are completed, the two-dimensional graphics are drawn with AutoCAD. Firstly, the assembly drawing is drawn, then the component drawing is separated from the assembly drawing, and the relevant dimensions and technical requirements are marked.Keywords: special drilling machine drilling machine table fixture CAD目 录前 言1第1章 专用工作台的研究背景与价值2第1.1节 专用工作台意义与价值2第1.2节 国内外研究现状3第1.3节 研究专用工作台的意义与目的4第1.4节 研究范围与内容4第1.5节 研究方法与视角4第2章 专用钻床的总体设计5第2.1节 设计任务5第2.2节 钻床工作台设计步骤6第2.3节 钻床工作台的设计8第3章 夹具的工作原理与结构设计9第3.1节 定位装置的设计9第3.2节 夹紧的组成及基本要求10第3.3节 夹紧方案的选取10第3.4节 夹具使用方法的介绍17第4章 钻床夹具体及工作台零件设计18第4.1节 夹具体的要求18第4.2节 夹具体毛坯的选取19第4.3节 钻模板以及钻套的设计19第4.4节 标准件的选取22第4.5节 中间板、盖板、底板的设计22第4.6节 铰链叉架、压板的设计23第4.7节 可换钻套、长型固定钻套的设计24第4.8节 螺纹凸肚手柄的设计26第5章 设计的差值计算27第5.1节 所选的标准参数的计算27第5.2节 定位误差计算28第5.3节 夹具误差计算29结 论30参考文献32致 谢34前 言法兰是日常生活中最常见的连接元件。法兰连接易于操作和运输，况且法兰性能可靠，具有良好的密封性。因此法兰广泛应用于建筑、电力、航天、轻重工业等基础工程。随着现代社会工业日新月异的发展，法兰逐渐代替传统的连接方式，企业对其质量要求越来越高，对其技术要求也越来越严格。而法兰加工量较大且不易加工，加工任务相对来说较为繁重。通常情况下，法兰的加工工序为：切割下料固溶加热锻打成型机床加工。 而机床加工步骤繁琐，不仅要车端面、外圆及中心孔，还需钻端面上的孔。这些孔往往不能一次性钻成。这就加长了出货时间。可以使用专用机床来加工法兰端面上的孔以减少部分加工时间和人员工作强度。当被加工零件的比较特殊或其中某个加工工序比较特别时，就可以选用专用机床进行加工。这类机床就有很高的工作效率，它可以带动多个刀具来工作，在工作中它还可以设置多方位的运作由此可以带动车间的工作效率，这是其它机床不可比拟的。且电动机和主轴箱都已经呈现出标准化和系列化，可按照需求随意装配。所以设计一个新的专用机床，只需设计这个机床的工作台即可。这就大幅度减少了设计和制造机床的时间。因此将专用机床制造成本低、效率高的优点体现的非常透彻。在大批生产中备受青睐。由于现代社会生产力的飞速发展，传统机床已经不能满足工厂的生产需要和技术要求。专用机床渐渐代替传统机床为工厂创造了更多经济效益。所以设计了专用钻床工作台来加工法兰。第1章 专用工作台的研究背景与价值第1.1节 专用工作台意义与价值1.1.1理论意义与价值法兰是用于连接的零件。在连接管道与轴或轴与轴之间是常见用的，也有用于连接两个出口设备的法兰，如减速机法兰。法兰连接易于操作和运输，况且法兰性能可靠，具有良好的密封性。因此法兰广泛应用于建筑、电力、航天、轻重工业等基础工程1。图1.1 四孔法兰盘随着现代社会工业日新月异的发展，法兰逐渐代替传统的连接方式，企业对其质量要求越来越高，对其技术要求也越来越严格。而法兰加工量较大、加工工艺繁琐。如何在保证质量的情况下，高效率地生产法兰盘日益成为各个加工企业急需解决的问题1。1.1.2实践意义与价值只能进行一刀、一工位、一轴、一面加工的传统机床，其加工质量不稳定、精度不高、生产效率较低，不适于大批量生产。况且传统机床对人的技术要求较高，一方面容易受到人为因素的影响，另一方面工人的劳动强度大。 当被加工零件的比较特殊或其中某个加工工序比较特别时，就可以选用专用机床进行加工。专用机床通过多轴带动多刀在多个加工面进行多工序加工，其生产效率是传统机床不可比拟的。且大部分机床用件都已经呈现出标准化和系列化的形式，可按照需求随意装配，这就大幅度减少了设计和制造机床的时间。因此将专用机床制造成本低、效率高的优点展现的非常透彻。在大批生产中备受青睐2。设计法兰专用钻床工作台可以保证零件加工质量，避免浪费社会资源。第1.2节 国内外研究现状1.2.1国外研究现状专用机床在国外的发展更是瞬息万变，在保证了产品质量、生产效率、性能等因素的前提下，正朝着更高的发展水平迈进。国外专用机床技术在保证了效率和精度要求的前提下，正朝着全方位、敏捷的方向发展，专用机床多样加工的灵敏性、机床结构的多样化和柔韧性都得到了更好的发展。使程序化在机床加工中得以体现。国外对多种类加工、大规模生产采取了易变、易调节这样的结构变化，使加工装置具备了一定柔韧性。这样的机构变化，即能实现多种类加工需求的调节方向快速敏捷，又能让机床加工工序的精度得到进一步提升。大规模生产的高效率、进一步提高工序集中程度、经济实用、标准化程度高等已经在国外得到了实质性突破。1.2.2国内研究现状中国虽然在制造机床的数量上令各国望而生畏，但在质量上却与别国相差甚远。导致我国在全球市场中难以有立足之地。尽管国内也需要大量的机床产品，但皆因达不到客户要求的加工质量和精度而被客户淘汰。除了机床质量、销售和促销手段等原因，我国制造的机床种类、配置和功能都不够优秀，新机床研发时间长，无法提供令客户满意的机床产品都是国外机床长期占据国内机床的原因3。另外又因国内对于法兰专用机床的生产设计缺少更科学的分析和专业的工具，在研究新式机床时又过于依靠经验。设计时都是比照国外机床结构进行设计，但又缺乏国外的技术水平，所以使设计失败的几率大幅度增加。从而可能错过新产品上市的好机会4。有些客户会在订货时按照工作需求提出一些特别的要求，甚至会在即将生产时，临时改变最初的要求而提出新的产品方案，这就需要立刻改变原始的机床结构设计，修改对应的技术文件和机床图纸。这些图纸和文件涉及多个部门，所以往往存在遗漏和错误，影响质量和交货期。我国的机床与国外机床的差距不仅仅是在工作台，但是工作台外观确实对机床起到巨大在作用，普通机床对工作台要求不是很高，因起加工精度或者应用场合关系，但是精密机床对工作台肯定有很高的要求，现在讲的是人性化设计，无论哪一个方面，都要考虑到。第1.3节 研究专用工作台的意义与目的1.3.1研究专用工作台的意义我国法兰专用机床的产量虽高，但机床加工出的法兰往往不符合客户需求。这就造成了企业的经济损失，为了增大企业经济效益，就需要设计精密的法兰专用加工机床。目前，组成专用机床的各部件，如主轴箱、电动机等都已实现标准化和通用化。所以只需设计精密的工作台即可解决此问题。1.3.2研究目的设计专用工作台以保证法兰加工质量，减小人员工作强度，确保在交货时间内完成生产，避免浪费社会资源。第1.4节 研究范围与内容1.4.1 研究范围以专用钻床为研究对象，合理设计法兰专用钻床工作台。设计的工作台应节省部分加工时间，提高大规模生产效率，降低人员工作强度，提高企业效益。1.4.2 研究内容在了解法兰加工工序及工艺后，制定加工方法、设计定位装置和夹紧装置以及确认夹紧方案。初步确定以上装置及方案后在进行夹具及工作台零件的设计。最后零件确定钻床工作台总体结构方案。进行必要的误差计算。第1.5节 研究方法与视角1.5.1 研究视角传统机床种类、配置和功能都不够精良，加工一种零件的时间较长，且对工人的经验要求较高，制造的零件加工工艺及精度往往不能满足客户需求。而专用钻床生产效率、加工工艺及精度都要远高于传统机床。设计专用钻床工作台有助于缩短零件加工时长，减轻人员工作强度，提高零件加工精度。1.5.2 研究方法通过查阅大量的图书馆资料及有关机床和专用钻床的书籍学位论文及文献等资料,了解掌握了有关目前机床现状，及其日后发展方向等问题。第2章 专用钻床的总体设计第2.1节 设计任务本论文的主要任务是为法兰设计一个专用钻床工作台。在法兰端面上钻四个6的孔，为了保证零件的位置精度和提高加工精度，必须对其进行固定加工，使之符合实用需求。设计专用钻床工作台有助于缩短零件加工时长，减轻人员工作强度，提高零件加工精度5。法兰零件如下图：图2.1 法兰零件图如图2.1所示，被加工法兰材料为10号钢，厚度为7mm，总长度70mm，在法兰端面上钻四个尺寸相同且以中心阵列的孔。孔直径为6mm。被加工法兰安装到钻床上应对20的内孔面进行定位，因为在钻端面四个孔时，零件可能会发生左右移动，所以采用心轴定位6。工作台设计成盖板式更能保证零件的位置精度和加工精度，所以将盖板和心轴设计成整体。更能满足以20孔为定位基准的要求7。第2.2节 钻床工作台设计步骤2.2.1确定设计任务与收集相关资料8设计钻床工作台首先要研究被加工零件的工序及工艺。在了解生产工序的前提下分析零件的工艺，主要是为了知道工件的材料及特质，以便计算加工余量、确定零件加工面、夹紧面和定位基准以及加工过程中可能会用到的工具等。2.2.2 制定工作台结构方案与绘制工作台草图（1）确定零件在工作台中的定位方式并设计定位装置。（2）确定零件在工作台中的夹紧方式，对其进行自己的一些设计理念的概述。（3）试着找出连接口的具体位置并做上标记，计算出安装的基准面，在图纸上绘制出自己想要设计的连接元件，如此一来既可以方便快捷的设计出连接的方式也可以确定基面并得出连接元件的方案设计。（4）根据机器工作的原理，相对应在机器运作的时候都要提前对刀，说明自己设计的对刀方案，做出用于对刀的元件的设计方案。（5）确定分度及其它装置及元件并设计其结构型式。（6）设计工作台的结构型式以及确定夹具在工作台上的装配方式。（7）绘制工作台草图，并标注相关尺寸、技术要求及公差。2.2.3 绘制钻床工作台装配总图工作台装配图应绘制成国家标准。图纸比例为1:1。工作台总图绘制如下：（1）在各视图的适当位置上用点划线标出工件的轮廓、夹紧面、定位基准、加工面。在总图中，工件可以看作是一个透明的主体，不会遮挡背面工作台的线条。（2）其次绘制出各种结构和安装的时候所选用的安装基准的安装面，还有用于连接的元件。（3）在绘制图的时候把必要的一些尺寸，工厂加工的时候的一些相关的技术性的要求，对于精密度要求严格的可以把准确的公差尺寸标记在图纸上面。（4）做出相关的工艺流程还有关于工作台的一些标注，把相关的标题栏设计编辑出来。2.2.4 绘制工作台零件图设计装配工作台的过程中，肯定会有一些零件不是国家标准，所以需要绘制非国家标准件的零件图。然后按照工作台主图的要求确定零件的技术要求、结构尺寸和公差尺寸。第2.3节 钻床工作台的设计钻床工作台总图，如图2.2、2.3、2.4所示如图2.2中，钻床工作台总图的主视图，采用铸铁件的夹具体，盖板15、中间板18、底板19、材料均为灰铸铁（HT200）9；开槽圆柱头螺钉1、铰链叉架2、螺杆6、六角螺母7作用是：使盖板翻转，用来装卸加工件；钻模板上固定有长型固定钻套。开槽圆柱头螺钉1和定位销5用来固定、连接和定位10。图2.2 钻床工作台主视图在图2.3，钻床工作台的左视图中，可以清楚地看到整个夹紧装置和它的连接情况,压板23、支板24、轴29,采用梯形螺纹连接轴和压板。用直线运动取代旋转运动。直线运动具有定位精确、传动比高、自锁性良好的优点。夹紧后的钻孔过程中，即便有振动,也不会滑动现象发生；中间板剖视后可以看到轴的形状。采用梯形轴，方便安装，45H7f6的轴有到一个固定工件的功能，使压板左右对称，在夹紧过程中，不会因位置偏移，影响加工精度；在俯视图中可以看到装配把手21的大致形状11。图2.3 工作台左视图第3章 夹具的工作原理与结构设计第3.1节 定位装置的设计3.1.1定位元件的基本要求12夹具中的定位元件有以下要求：（1）对于元件的设计要符合生产的标准，尤其是精密度这一方面上必须能够得到保证。 （2）刚度和强度要符合要求，保证充足。（3）在材料质量的方面，能够通过比较严格的质检，对于元件的一些耐磨耐强度的功能性方面要做到足够的强度。（4）对于元件的一些工艺卡的详细的安排要显得合理和简便高效化，工艺性要优秀。3.1.2 定位方案与定位元件13为了符合钻孔的要求，设计必须确保零件上下端面平行于水平面，20的中心线垂直于水平面，保证4-6mm孔的位置。由于盖板的作用，它接触到零件的上表面。定位基准为零件的上平面和20H7的中心线。“T”形定位方案将盖板与定位心轴结合，符合定位基准的要求。同时，在设计的时候考虑到的就是夹紧方面的一些因素，首先在设计的过程中药使得所需加工零件的外端面一侧能够和工作台的相对应垂直面相互接触到，锥形块能够轴向与中心线接触，这样就可以准确的定位工件，在加工的过程中只要夹紧就不会有任何的加工尺寸偏差，这样才能够符合加工需求(如图3.1示)。定位心轴以确保端面上的四个孔的位置。图3.1 零件定位第3.2节 夹紧的组成及基本要求夹紧装置的基本要求12：（1）定位后，确保零件与工作台的相对位置不变。（2）具有适宜的夹紧力。同一批零件的加紧力要保持不变。既不能使零件改变正确的位置，也不能因为夹紧力过大而损坏零件。如果夹紧力不稳定，会增大加紧误差，导致零件加工精度降低。（3）夹紧装置的繁琐程度应与零件的生产纲领相对应。规模越大的生产，夹紧结构应该越繁琐和高效。（4）良好的工艺和可用性。夹具结构简单，易于制造和维护。夹紧结构的操作应便利、安全、省力。第3.3节 夹紧方案的选取本设计是一种加工四孔的钻床工作台。由于对钻孔精度的要求很高，在钻孔过程中，必须保证零件与工作台的相对位置。因此必须设计夹紧结构。共设计了两种夹紧方案。在分析了两种方案的利弊后，选择了较为有利的可行性方案。首先计算钻孔的切削力，然后计算出实际的夹紧力。3.3.1 钻削切削力锻造法兰的材料为10号钢，是一种优质碳素结构钢，钢的平均含碳量为0.1%。10号钢的力学性能14：拉伸强度b410MPa；屈服强度s245MPa；伸率长>25%；断面收缩率>5%；硬度：未处理<156 HB。表3.1 钻削切削力的计算公式零件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢b736MPa钻高速钢M=0.34D2f0.8KpFf=667DF0.7Kp扩钻M=0.88Dap0.9f0.8KpFf=371ap1.3f0.7Kp耐热钢（HB141）钻M=0.40D2f0.7KpFf=1042Df0.7KpM=0.21D2f0.8KpFf=419Df0.8Kp硬质合金M=0.12D2f0.8KpFf=412D1.2f0.75Kp灰铸铁（HB190）扩钻高速钢M=0.83D2ap0.75f0.8KpFf=231ap1.2f0.4Kp可锻铸铁（HB120）钻M=0.21D2f0.8KpFf=425Df0.8Kp硬质合金M=0.098D2.2f0.8KpFf=319D1.2f0.75Kp铜合金高速钢M=0.12D2f0.8KpFf=309Df0.8Kp钻削时的进给量f：0.150.32mm/转，取f=0.2mm/转由表3.1可知，切削扭矩的计算公式M=0.34D2f0.8Kp （3·1）因为10号钢的抗拉强度b410MPa，取b=736MPa。KP为修正参数。KP=b7360.75=736736×1060.75=104.56孔，带入式（3·1）得：M=0.34×6×10-32×0.20.8×104.5=1.84×10-1.5N·m由表3.1可知，切削力的计算公式如下：Ff=667DF0.7Kp （3·2）计算6孔的切削力，带入式（3·2）得：Ff=667×6×10-3×0.2×10-30.7×104.560N3.3.2 实际所需夹紧力的计算估算夹紧力时，应找出夹紧最不利的瞬时状态，略去次要因素，考虑主要因素在力系中的影响。根据静态平衡条件，计算出理论夹紧力15。即：Wk=WK （3·3）式中 Wk实际所需夹紧力（N）；W在一定条件下，由静态平衡原理计算出的理论夹紧力（N）；K安全系数。安全系数K可按照下式计算：K=K0K1K2K3K4K5K6 （3·4）式中，K0K6为各种因素的安全系数，如表3.216表3.2 安全系数K0K6数值符号考虑的因素系数值K0考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5K1加工性质粗加工1.2K2精加工1.0K3刀具钝化程度1.0 1.9K4切削特点连续切削1.0断续切削1.2K5夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0K6手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2K7仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面的接触情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5若安全系数K计算的结果小于2.3时，K取2.5。钻孔时，根据表3.1、表3.2，代入公式得：K=K0K1K2K3K4K5K6=1.3×1.0×1.5×1.0×1.3×1.02.5表3.3 安全系数加工方法切削力分立情况K钻削Mk铸铁钢Fc1.151.15粗扩（毛坯）Mk1.01.0Fc1.31.3精扩Mk1.21.2Fc1.21.2粗车或粗镗Fc1.01.0Fp1.21.4Ff1.251.6精车或精镗Fc1.051.0Fp1.41.05Ff1.31.0圆周铣削（粗、精）Fc1.2 1.41.6 1.8（含碳量小于0.3%）1.2 1.4（含碳量大于0.3%）端面铣削（粗、精） Fc1.2 1.41.6 1.8（含碳量小于0.3%）1.2 1.4（含碳量大于0.3%）磨削Fc1.151.2拉削F1.53.3.3 夹紧方案17共设计了两种夹紧方案，方案一为切向锁紧机构；方案二为压板夹紧机构。下面对这两种结构进行分析。图3.2为切向锁紧机构，转动手柄2并锁紧螺钉4，使两个锁套3相对移动，锁定旋转轴5。方案一：图3.2 方案一1-底座 2-手柄 3-锁紧套 4-锁紧螺杆 5-转轴 6-防转螺钉夹紧扭矩和夹紧力的计算公式如下16：M=Q·f1+1.07cos2·Dsin2+1.07cos2 （3·5） W=2MD （3·6）式中 W夹紧力（N） M夹紧扭矩（N·m） Q作用力（N） f摩擦系数（表面光滑f=0.16） 螺纹或端面凸轮升角（此处=90°）计算夹紧扭矩，带入公式（3·5）得：M=Q·f1+1.07cos2·Dsin2+1.07cos2=60×0.16×1+1.07×2222+1.07cos22×D计算理论夹紧力，代入式得：W=2MD=2×60×0.16×1+1.07×2222+1.07×22=23N计算实际夹紧力，代入公式（3·3）得：Wk=WK=57.5N计算摩擦力f=Ff=0.16×60=9.6N因为Wk>f，所以在加工过程中，零件不存在发生滑动现象的可能，夹紧力符合要求。方案一满足设计需求。方案二：图3.3 方案二用压板夹紧钻模板的表面，夹紧力的计算公式如下：W=M·Kl·f （3·7）式中 W夹紧力（N）； M钻孔时的切削扭矩（N·m）； K安全系数，粗加工K=2.53.0,精加工K=1.52.0； l压板的作用点到钻孔的中心距离（mm）； f摩擦系数（表面光滑f=0.16）；由上式得，钻6孔时的切削扭矩:M=1.84×10-1.5N·m由上式得，安全系数K2.5根据测量得，压板作用点到钻孔中心线距离l=74.5mm将式代入，计算所需夹紧力W=M·Kl·f=1.84×10-1.5×2.574.5×10-3×0.16=26.6N计算摩擦力f=Ff=0.16×60=9.6N因为Wk>f，所以在加工过程中，零件不存在发生滑动现象的可能，夹紧力符合要求。方案二满足设计需求。比较两种方案：由于钻孔过程中会产生振动，使零件的正确位置发生偏移，产生定位误差，影响孔的位置精度。为了防止这种情况的发生，提高工件的加工精度，在钻孔过程中应采用压紧装置17。方案一：图3.2是一个切向锁紧机构。其工作原理是：当转动轴松开时，转动手柄，与手柄连接的锁紧螺杆使两个锁紧套相对移动，锁紧转动轴。防转螺钉防止锁紧块在锁紧螺杆旋转时旋转。没有相对位移，无法实现转轴的压缩和松弛。图3.2显示旋转轴由轴两侧的锁套夹紧。所需的夹紧力水平向内传递。再加上弹簧的原因，旋转轴的前后两侧被悬挂，与盖板没有直接接触。在钻孔过程中可能发生滑动。方案二：方案二的运动如下：转动手柄，轴会带动压板使其发生相对运动。此时，压板通过旋转轴相对于支撑板旋转，盖板被压下或松开。图3.3零件采用压板加工。其工作原理是:M12(GB/T 5782-2000)六角头螺栓通过旋转轴连接压板与支撑板。考虑到在运动的过程中工件与工件的连接的一些螺钉会出现松动转动等的特殊不被约束的情况，我们要设计在工件运作的时候运动能够不被限制，没有相关的约束来克制工件的运动。所以用一些梯形的螺纹的螺丝连接固定。梯形丝杠拥有良好的自锁性能(与工作面粗糙度和丝杠角度大小有关)，加工过程中不会出现滑动现象。通过对上述两种方案的比较，得出方案二更为合理的结论。第3.4节 夹具使用方法的介绍夹具整体结构(自下而上)：底板与凸台为一体；锥形块、中板和转动部分为一体。零件的外圆柱面与圆锥台的内圆锥面接触找正中心位置，盖板与心轴为一体，工件由锥形块、盖板和心轴定位。当压板松开时，把装配手柄21提起，围绕铰链叉架2的螺杆转动盖板15，进行零件的装卸；零件装配后，旋转凸肚手柄14，使轴28转动。由于轴与压板的相对运动和支撑板的相对转动，使压板拧紧，设计的钻头能够高效的钻出图纸上所设计好的四个孔，这几个孔的直径与精度都是一样的。在加工完端面上的四个孔后，握住装配手柄90°旋转夹具18。因为孔的加工精度要求较高，需要使用特定工具检查夹具是否旋转90°。如果旋转角度不够，可在侧边用垫片调整夹具的高度，直到满足条件为止。加工后，夹具回到最初的位置，并向反方向旋转凸肚手柄，松开压板，提起装配手柄，拆下零件，完成零件的加工。第4章 钻床夹具体及工作台零件设计第4.1节 夹具体的要求铸造夹具在时效处理后可保证夹具尺寸的稳定；而锻造夹具和焊接夹具则与其不同，需采用退火处理来维持夹具尺寸的稳定性。工作台工作过程中，会产生较大的夹紧力和切削力。夹具体应有足够的刚度和强度以保证夹具在承受这两个力的作用下不会发生震动和变形。也正因如此，夹具体应有一定的壁厚。加强筋应固定在焊接夹具和铸造夹具内。采用框架夹具体，不会影响工件的装卸。切削过程中，切屑应顺利排出，否则会影响工件的精确定位及加工精度。当排屑时间长时，夹具体应研究排屑结构。排屑斜面可设置在夹具体内下部，排屑槽可设置在夹具体内。相对应的夹具体的安装过程的原理一般的是通过两个面与面的接触来完成装配的，首先在装配的过程中应该找到我们之前所找好的一些面的位置才能够正确的装配，之前我们已经在夹具体上面做过标记的安装基准面的位置让此面和工作台工作时所相对应的表面相互接触来完成装配。当夹具安装在机床工作台上时，夹具安装基面与工作台相应表面应具有较高的匹配精度以保证夹具体装配的平稳性和可靠性。夹具的重心应尽可能低，我们学习过物量守恒定律，你所设置的重心低那么工件在工作台上的位置就会相应的变得低一些，这样才会使工件变得更加的稳定；所以对于重心的设置一般都会采用凹面的形状的工作台形状来进行工件的加工，这样才能够保证工件的稳定性，加工成功的零件才能够有着紧密的尺寸标准。 第4.2节 夹具体毛坯的选取夹具体的毛坯类型（1）夹具体的毛坯的种类较多，首先我们要考虑的就是在上面我们所提到的毛坯的工艺性能这方面一定要好，所以说通过在各种书籍上面资料的查阅最终选择了铸造夹具体，它的性能十分的完美，几乎不受各种各样的常见的额或者复杂的因素的影响；它还具有十分强大的减震的效果，因为材质的问题此夹具体不会在工作的过程中因为受到力的作用而形成工件松动和振动导致的加工零件的表面粗糙的问题。但生产时间长，铸造后需消除内应力。通常采用时效处理消除内应力。目前，铸造夹具体已经得到了大规模应用。（2）锻造夹具体适用于形状简单、尺寸小、强度大、刚度大的场合。锻造后还需进行退火处理。目前，企业还没有大批量使用该种类夹具。（3）焊接夹具体我们从表面的意思上面来分析就可以简单的了解这种夹具体是用焊接的方法制成的，具体的材料也没有什么特殊的性能，这类的夹具体没有铸造的夹具体那么的繁杂的生产，它的生产制造特别的简单所用的时间也不会长。但它的热应力较大,容易变形,需要进行退火处理。（4）型材夹具体可采用金属板等型材直接加工组装。该夹具体具有取材方便、生产时间短、低成本、重量轻等优点，如各类钢钻套模夹具和心轴类夹具。灰铸铁的工作条件：（1）承受较大应力（弯曲应力<29.40MPa）的零件；（2）摩擦面间的单位面积压力>0.49MPa（大铸件在磨损条件下工作压力大于10t>1.47MPa）；（3）具有一定的气密性或弱腐蚀性介质。第4.3节 钻模板以及钻套的设计4.3.1 钻模板钻床模板俗称钻模板，对于它的结构的设计我的想法跟一般的设计理念可能不特别的一样。我所想的设计方案是不通过常规的一些设计的手段来进行设计制造，而是通过表面看本质，直接根据我自己所需要的一些相关的设计数据来设计，通过简单的观察尺寸，设计时工作机床的约束条件还有生产线的要求来进行一系列的设计19。钻套需用钻模板来装配以保证钻套相对于钻模板的正确位置。一般情况下，在支架或夹具上装有钻模板。常见钻孔模板有以下四种结构形式： （1）固定式钻模板固定连接在夹具上，在固定连接的连接元件的选择上面我们还是可以选用简单的螺钉的连接。设计此类的钻床模板来进行零件的生产能够大大的提高工件的定位精度，提高工件在加工的时候的加工精度，高效的完成工作的任务。（2）铰链式钻模板铰链钻模板与夹具本体采用铰链连接。夹紧：夹紧装置就是工件的夹紧或者装取，铰链钻模板对于工件的装取时比较容易的，但是在这个过程中需要进行翻转这一个运动的进行，我了解的钻模板是对于翻转这一方面是比较的费事的，所以铰孔间隙影响钻模位置精度，故钻孔位置精度不高，主要运用于生产规模小。（3）悬挂式钻模板与机床主轴箱连接。多轴传动头平行孔的加工一般采用悬挂钻模板。工作的产量能够提升。4.3.2 钻套有时候还有许多不常用的钻套，特殊钻套就是一些不常用的钻套。如果想要减小摩擦力，就只能增加钻套的导向高度。虽然钻套高度H增加后会导致钻套与工具磨损加剧，但随着高度H的增加，刀具的刚度有所提高，引导性将变好，加工精度会大幅度提高。一般取H=12.5d。钻套有很多种的工作方法，根据其钻头的种类选用不同的钻套，所以钻套可分为以下四种：（1）固定钻套（图4.1）直接压在钻模上，定位精度高，磨损后不易更换。当钻模较薄时，为了使钻套有足够的导向长度，应采用带肩钻套。图4.1 固定钻套（2）可换钻套（图4.2）用于单件大批量生产，使磨损的钻套容易调换。在钻套和衬套之间使用F7/M6或F7/K6，在衬套和钻模之间使用H7/N6。当钻套磨损时，可以拆下螺钉并调换新的钻套。拔出工具时，螺钉可防止钻套转动和拔出。图4.2可换钻套（3）快换钻套在单次夹紧过程中，每种工件的工作的性质是不一样的，如果是根据事先机器的一般方法来进行的话就只能够用于尺寸直径不同的孔的加工。这个时候我们用可以快速更换的钻套就可以加工所要加工的零件了。切边的方向应考虑刀具的旋转方向，防止钻套自动伸出。4.3.3 设计钻模板和钻套钻零件端面四个为6mm的孔。图4.3 钻模板和钻套设计上图的工作台是生产大批量零件的。如果钻套的设计为固定式，所用钻套将在使用一段时间后会影响零件的加工精度。在单个钻孔和大量生产的情况下，一般的钻套都