钻模设计示例

图3—36为托架工序图，工件的材料为铸铝，年产l000件，已加工面为≠33h7孔及其两端面a、c和距离为44mm的两侧面8。本工序加工两个ml2mm的底孔≯l0．1mm，试设计钻模。

图3—36托架工序图 一、工艺分析 1．工件加工要求

1) φ10.1mm孔轴线与φ33h7孔轴线的夹角为25°土20′。

2) φ10.1mm孔到φ33h7孔轴线的距离为88.55土0.15mm。 3)两加工孔对两个rl8mm轴线组成的中心面对称(未注公差)。

此外，105mm的尺寸是为了方便斜孔钻模的设计和计算而必须标注的工艺尺寸。 2．工序基准

根据以上要求，工序基准为φ33h7孔、a面及两个rl8mm的中间平面。 3．其它一些需要考虑的问题

为保证钻套及加工孔轴线垂直于钻床工作台面，主要限位基准必须倾斜，主要限位基准相对钻套轴线倾斜的钻模称为斜孔钻模；设计斜孔钻模时，需设置工艺孔；两个410．1mm孔应在一次装夹中加工，因此钻模应设置分度装置；工件加工部位刚度较差，设计时应考虑加强。

二、托架斜孔分度钻模结构设计 1．定位方案和定位装置的设计

方案l：选工序基准φ33h7孔、a面及rl8mm作定位基面。如图3-37a所示，以心轴和端面限制五个自由度，在r18mm处用活动v形块l限制一个角度自由度z。加工部位设置两个辅助支承钉2，以提高工件的刚 a)

度。此方案由于基准完全重合而定位误差小，但夹紧装置与导向装置易互相干扰，而且结构较大。

方案2：选φ33h7孔、c面及 r18mm作定位基面。其结构如图3-22b所示，心轴及其端面限制五个自由度，用活动v形块l

限制z。在加工孔下方用两个斜楔作辅助支承。此方案虽然工序基准a与定位基准c不重合，但由于尺寸l05mm精度不高，故影响 图3-37托架定位方案

不大；此方案结构紧凑， 1一活动v形块2一辅助支承钉3一斜楔辅助支承

工件装夹方便。

为使结构设计方便，选甩第二方案更有利。 2．导向方案

由于两个加工孔是螺纹底孔，装卸方便的情况下，尽可能选用固定式钻模板。导向方案如图33-38a所示。 3．夹紧方案

为便于快速装卸工件，采用螺钉及开口垫圈夹紧机构，如图3—38b所示。 4．分度方案

由于两个φ10.1mm孔对φ33h7 孔的对称度要求不高(未标注公差)，设计一般精度的分度装置即可。如图3-38c所示，回转轴l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。 5．夹具体

选用铸造夹具体，夹具体上安装分度盘的表面与夹具体安装基面 b成25°±l07′倾斜角，安装钻模板的平面与8面平行，安装基面8采用两端接触的形式。在夹具体上设置工艺孔。

图3—23托架导向、夹紧、分度方案

1一回转轴2一圆柱对定销3一分度盘4一锁紧螺母 5回转套 6一夹具体

图3—39是托架钻模的总图。由于工件可随分度装置转离钻模板，所以装卸很方便。

技术要求 工件随分度盘转离钻模板后再进行装夹。 工件在定位夹紧后才能拧动辅助支承旋扭，拧紧力应适当，夹具的非工作表面喷涂灰色漆。 图3—39托架钻模总图

活动v形块2一斜楔辅助支承3夹具体4一钻模板5钻套6定位心轴7一夹紧螺钉8一开口垫圈9一分度盘l0一圆柱对定销ll一锁紧螺母

三、斜孔钻模上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。如图3—39，在夹具体斜面的侧面设置了工艺孔φ10h7。105可直接钻出；又因批量不大，故宜选用固定钴套。在工件设置工艺孔应注意以下几点：

1)工艺孔的位置必须便于加工和测量，一般设置在夹具体的暴露面上。

2)工艺孔的位置必须便于计算，一般设置在定位元件轴线上或钻套轴线上，在两者交点上更好。

3)工艺孔尺寸应选用标准心棒的尺寸。

本方案的工艺孔符合以上原则。工艺孔到限位基面的距离为75mm。通过图3—40的几何关系，可以求出工艺孔到钻套轴线的距离x x = bd - bfcosa

=[af一(oe—ea)tga]cosa

=[88.5-（75-1)tg25°]cos25°=48.94mm

在夹具制造中要求控制75±0.05mm及48.94±0.05mm这两个尺寸，即可间接地保证88.5土0.15mm的加工要求 图3-40用工艺孔确定钻套位置 四、夹具总图技术要求的标注

如图3—39所示，主要标注如下尺寸和技术要求： 1) 最大轮廓尺寸sl：355mm、150mm、312mm。

2) 影响工件定位精度的尺寸、公差sd。定位心轴与工件的配合尺寸φ33g6。 3) 影响导向精度的尺寸、公差st，钻套导向孔的尺寸、公差φl0.1f7。 4) 影响夹具精度的尺寸、公差sj。

工艺孔到定位心轴限位端面的距离l=75±0.05mm； 工艺孔到钻套轴线的距离x= 48.94±0.05mm； 钻套轴线对安装基面b的垂直度0.05mm； 钻套轴线与定位心轴轴线间的夹角25°±l0′; 回转轴与夹具体回转套的配合尺寸φ30h7/g6；

圆柱对定销l0与分度套及夹具体上固定套的配合尺寸φl2 h7/g6。 5) 其它重要尺寸。

回转轴与分度盘的配合尺寸φ30ki7/g6；

分度套与分度盘9及固定衬套与夹具体3的配合尺寸φ28 h7/n6； 钻套5与钻模板4的配合尺寸φ15 h7/n6； 活动v形块l与座架的配合尺寸60 h8/f7等。 6) 需标注的技术要求：

工件随分度盘转离钻模板后再进行装夹；工件在定位夹紧后才能拧动辅助支承旋钮，拧紧力应适当；夹具的非工作表面喷涂灰色漆。 4、工件的加工精度分析

本工序的主要加工要求是：尺寸88．5±015和角度25°±20′。加工孔轴线与两个r18mm半圆面的对称度要求不高，可不进行精度分析。 (1)定位误差δd 工件定位孔为φ33h7(方向上的基准位移误差为

△y=xmax=(0.025十0.025)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=104±o.06mm，因此 △b′=0.1mm

如图3-41a所示，△b′对尺寸88．5mm形成的误差为 △b=△b′tgα=0.10tg25°mm=0．047mm 因此尺寸88.5mm的定位误差为

△d=△y+△b=(0.05+0.047)mm=0.097mm (2)对刀误差△t

因加工孔处工件较薄，可不考虑钻头的偏斜。 钻套导向孔尺寸为φ10f7对刀误差为

△t′=(0.028+0.036)mm=0.064mm 在尺寸88．5ram方向上的对刀误差如图3-41b所示

；钻头尺寸为φ10

mm。

)，圆柱心轴为φ33g6(

)在尺寸88.5mm

△t=△t′cosα=0.064cos25°mm=o.058mm (3)安装误差 δa=0

(4)夹具误差山它由以下几项组成：

图3—41各项误差对加工尺寸的影响

1)尺寸l的公差δl=±0.05mm，如图3-41c所示，它在尺寸88．5mm方向上产生的误差为

△j1=δltg25°=0.046mm

2) 尺寸δx的公差，δx=±0.05mm，它在尺寸88．5mm方向上产生的误差为

△j2 =δx cosa=0.1cos25°=0.09mm

3) 钻套轴线对底面的垂直度δ⊥=0.05mm，它在尺寸88．5mm方向上产生的误差为;

△j3=coδ⊥cosa=0.05cos25°=0.045mm

4) 回转轴与夹具体回转套的配合间隙给尺寸88.5 mm造成的误差; △j4=xmax=(0.021+0.02)=0.041mm

5) 钻套轴线与定位心轴轴线的角度误差△ja=±10′，它直接影响25°±20′的精度。

6) 分度误差盘仅影响两个rl8mm的对称度，对88.5mm及25°均无影响。 (5) 加工方法误差盘对于孔距88.5±0.15mm，△g=0.3／3=0.1mm；对角度25°±20′, △gα=40′／=l3.3′。 具体计算列于表3-1中。

表3-l托架斜孔钻模加工精度计算

加工要求 角度25°±20′ 孔距88.5±015mm 误差计算 误差名称、 定位误差△d 对刀误差△t o (不考虑钻头偏斜) △ja=±0′ △d=△b+△y =(0.05+0047)mm =0.097mm △t=△t′cosα=0.064cos25°=o.058mm ∑△===0.118mm 加工方法误差△g △ga=40′／=l3.3′ △g=0.01mm 夹具误差△j 加工总误差∑△ ∑△=∑△= ==0.192 夹具精度储备jc

jca=40′-16′=24′>o jc=(0.3一o.192)=0.108mm>0 经计算，该夹具有一定的精度储备，能满足加工尺寸的精度要求。