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第三章 钻夹具设计
3.1 梳棉机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析
3.1.1 根据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法：a)找正安装法．b)夹具安装法．
3.1.2 基本定位原理分析：
这里讨论6点定位中，6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案．一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、Z轴的平移运动，分别记为 。X1、Y1、Z1；绕X、y、Z轴的转动，记为x 、y 、z ，习惯上，把上述6个独立运动称作6个自由度．如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度，则物体被完全定位．例如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束点，在侧面布置2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X2、Y2 、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制y。这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度．
3.1.3 夹紧力“两要素”，方向与作用点：
夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小．确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位．夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动．应保证夹紧变形不影响加工精度．夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小． 3.2 定位夹紧方案的确定
如图1-1所示，此元件属于箱体类元件。一般的定位方法有：一面两销定位法和两
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面一销定位法。通过比较分析决定采用两面一销定位法。在钻孔加工时，底面和侧面采用定位板进行定位，端面采用定位钉来限制工件自由度。通过分析发现，该工件被完全定位。
3.3 刀具选择及切削用量的选取 3.3.1 技术分析：
孔的类型：螺纹孔M6 精度等级：6H 材料： 灰铸铁 硬度： HB190 左端面为通孔 加工深度L=10mm 右端面为盲孔 加工深度L=15mm 3.3.2 刀具选择：
一般的钻头类型决定于加工性质，被加工孔的位置，工件材料，生产批量及经济性等。此工序中的螺纹孔无特别加工要求，属于直径小、深度浅、生产批量大、材料为常用铸铁。参考《组合机床设计》P500所述，推荐使用标准高速锥柄麻花钻。但采用这种钻头，由于其倒锥度大，钻头与钻套间隙也较大，股组合机床上的位置精度较低，大约0.2左右。若想提高精度，可采用以下几项措施：
（1） 适当选取导向套到工件表面距离及导套长度。 （2） 减少导向套和钻头间隙。 （3） 减少钻头的制造公差和倒锥度。
此外，还可采用硬质合金锥柄锪直柄麻花钻，这可提高钻头的耐用度，但其切削速度要提高，走刀量也比高速钢钻头低。 3.3.3 切削用量的选取：
由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体上说：在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约30%左右。 查阅《组合机床设计》P47表2-7 加工直径：d=5.2mm
切削速度：v=12m/min n=732r/min 进给量： f=0.1mm/r
钻头的实际参数，查阅《金属机械加工工艺人员手册》P838表10-22续： 3.3.4 工作行程的确定和钻模板的设计 （1）钻模板设计：
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钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。他应有足够的强度和刚度，避免因变形而影响钻套的导向精度。在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工方法外，多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。在本道孔加工工序中因主轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是： 1）保证刀具对工件的正确位置。 2）保证各刀具相互间的正确位置。 3）提高刀具系统的支承刚度。
已知钻头直径d=5.2mm，参照《组合机床设计》P221表3-3，选择钻模板厚度为L=22mm。钻模板形式为固定式钻模板，钻套采用可换式钻套，这样便于磨损后可以快速更换。钻套、衬套、钻套螺钉其具体参数具体参数《机床夹具设计手册》 P298：可换钻套 图2-1-46 P308：钻套用衬套 图2-1-85 内径:d=12mm ；外径：D=16mm P310：钻套用螺钉 图2-1-60 M6
钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取4mm。 （3） 工作行程的确定：
在本道工序加工过程中，采用组合机床进行加工，各动力头工作情况一样，故其工作循环也一样：
由于被加工孔无特殊要求，故采用图示工作循环方式：
图3-1 工作行程图 设计过程中注意的因素：
1）工件为大批大量生产，加工效率要求很高，要求每次加工耗时少，因此。快进距离不宜过长。
2）钻孔过程中，无需考虑孔内壁是否有直线痕或螺旋痕。 3）每次钻孔前至少在加工表面前3mm处开始工进。 从而确定： 工进距离 L工?15?3?18mm 考虑到大批量生产、导向原因等因素取L快?30mm
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快退距离 L退?48mm 3.3.5 主轴尺寸类型及接杆选择： 主轴尺寸详见第五章主轴箱设计。
接杆：查《组合机床简明设计手册》P174 表8-2，采用特长可调接杆。 3.4 夹具体设计： 3.4.1 定位支撑的选择：
根据前面所述，本工序采用两面一销的定位方式，即底面限制三个自由度；侧面为一窄长平面限制两个自由度；端面为一定位销限制一个自由度。
结合实际生产情况：批量大，生产率高。这样的话，加工过程中，会频繁的移动工件位置，对定位表面产生摩擦，定位精度减低，夹具体使用寿命减低。基于这种情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑。这样更换较方便，成本较低，同样侧面用以支撑板代替，端面仍是用定位销定位。 选用支撑板及销的情况如下图：
图3-2 定位元件
支撑板的选用参照《机床夹具设计手册》P272图2-1-10 支撑钉的选用参照《机床夹具设计手册》P271图2-1-9 3.4.2 夹具结构设计及尺寸确定： （1）设计原则：
由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求：
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1）安装方便，夹紧迅速可靠 2）结构刚度好
3）夹具设计误差小最好采用一体结构。 （2）方案确定
图 3-3 钻孔工序的定位与夹紧示意图
基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际生产活动中所使用的组合夹具情况，采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构： 结构特点：
1）各定位面之间的位置精度好:
由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消除分散机构因装配产生的装配误差。 2）结构简单：
采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上；液压压紧装置置于顶部，向下压紧工件，操作方便。 3）尺寸的确定：
由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为4mm，具体结构如下：
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