4-4)用一块连接板将定位销联接在钻模板本体上,其中连接板以两个螺钉紧固在钻模板边缘。与方案1相比,方案2结构简单、工艺性好,利于制造,调节方便。因此,此处定位方式选择方案2。
这样一来,实际限制了工件的6个自由度,实现了完全定位,达到了正确限定工件位置的目的,也符合“六点定位”法则。
4.2.3 钻套的设计 a) 钻套种类的选择
钻套是钻床上特有的一种元件,用来确定刀具的位置和在加工中引导刀具。一般有?固定钻套、?可换钻套、?快换钻套三种。当工件形状或工序的加工条件不适宜采用上述标准钻套时,就要根据具体情况设计特种钻套。例如:该工序被加工?9孔与?45外圆之间距离比较小,需要设计出特种钻套(图4-7)。
b) 钻套内径尺寸、公差及配合的选择
钻套内径d应按钻头的引导部分来确定,即钻套内径的基本尺寸,应等于钻头的最大极限尺寸。
该工序选用标准钻头?9,直柄麻花钻(图4-5), 标准GB/T6135.3-1996.其结构及相关尺寸如下 :
图4-5 标准直柄麻花钻尺寸
钻头最大尺寸为?9,切削部分长度为81mm,钻头刚度一般,取钻套内径d=9mm,公差采用F7,采用加长钻套。
c) 钻套与工件距离S
钻套与工件表面的距离S的选择主要考虑排屑和引偏量的问题。间隙过小,排屑不利。间隙过大,会使引偏量过大,加工误差增大。据《现代制造工艺基础》147页介绍,加工铸铁等脆性材料时常取间隙为(0.3~0.7)d。此处取S=6mm。
图4-6 排屑间隙
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钻套总高约按H/d=2~2.5取得H=21mm,需要指出,为了有利于钻头的引进,钻套内径进口处做成圆角,为了排屑容易,内径下端也作了倒角,并且在钻套与钻模板配合的地方设计为燕尾槽形式(图4-7(b))。
(a) (b) 图 4-7 特种钻套
d) 钻套的材料
钻套材料一般选择硬度高、耐磨性好的材料。常用材料为T10A,T12A,CrMn钢或20钢渗碳淬火。当钻套内径d?10mm时常采用CrMn钢。本工序钻套内径为9mm,材料采用CrMn钢,经热处理后硬度达到HRC60~64。
4.2.4 钻模板设计
生产中,钻模板在保证有足够刚度的前提下要尽量减少其重量。其厚度通常按钻套高来确定,一般取12~30mm。此处,由于钻套高H=21mm,且加工孔径不是很大,轴向切削力较小,钻模板厚度采用15mm即可保证有足够刚度。其结构设计见图4-8。
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4.2.5 夹具体(底座)的设计
夹具体是夹具的基座和骨架,用来安装和固定定位元件、夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整,要保证机构的稳定,所以形位公差有较严格的要求。因为本工件外形和被加工孔的尺寸都不大,所以没有将夹具体固定。
本钻模中底座属于夹具体,关于底座的设计有两点值得提及,第一:定位面(图 4-9 所示B面)的大小一定要比?100外圆端面小。因为B面是零件的一个定位面,若B面较大,经过多个工件的加工之后,在B面上会因磨损而留下痕迹,致使零件定位误差加大,甚至产生废品。当然,用三个支撑钉代替大平面
图4-8 钻模板
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图4-9 底座
来定位也是可取的。第二:底座的支脚设计为四个而不是三个,这是为了便于发现支脚下面是否粘有切屑等污物,以保证钻模能处于正确位置(防止歪斜时影响加工精度,或折断钻头)。
4.2.6 其他装置
连接板:连接板(图4-10)用于将定位销与钻模板连接起来,是在对4.2.2中所述定位方案1(图4-3)的简化、改进过程中设计出来的。其中连接板以两个螺钉紧固在钻模板边缘,定位销又通过螺母联接在连接板上。方便制造和装配,并且螺母、螺钉都选用了标准件,降低了夹具制造成本,符合夹具设计的总原则。
图4-10 连接板
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4.2.7 夹紧装置的设计计算
夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢,保证工件在加工过程中正确位置不变。夹紧装置包括夹紧元件或其组合以及动力源。
a) 夹紧装置的选用
工件是在立式钻床上进行加工,加工力及振动较大,要求夹紧装置具有足够的强度。鉴于该工件较小,批量又不大,并考虑到使夹具结构简单,降低生产成本,因此,本设计采用由螺杆、螺母和开口垫片组成了螺母夹紧机构。其中螺杆与定位短销组合成一根心轴(图4-11),使其同时具有定位和加紧作用。定位心轴的右端(即定位短销所在端,图4-12 (a))用螺母紧固在底座上,另一端通过螺母压在钻模板上进行夹紧,配合上具有快卸功能的开口垫片(图4-12 (b)),加工前拧紧螺母,夹紧工件,以防工件旋转,加工后松开螺母不用全部旋出,即可依次取下垫片、钻模板和工件,实现了快速加紧和松夹,提高了生产效率。
定位销 图4-11 心轴
(a) (b) 图4-12 螺母加紧机构
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