§6-5钻削夹具和镗床夹具一、钻削夹具（一）钻削夹具的组成钻削夹具简称钻模。它是在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹
加工时，用以确定工件和刀具的相对正确位置，并使工件得到夹紧的装置。钻模一般由钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置和夹具体等组成。钻套和
钻模板是钻削夹具所特有的组成部分。1、钻套①钻套类型钻套(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，可以分为以下四种类型：(1)固定钻套后图所示为固定钻套的两种形式。这种钻套直接压入钻模或夹具体上，其外圆与钻模板一
般采用H7/n6或H7/r6的配合。(2)可换钻套图示为可换钻套。可换钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板3中
的。可换钻套由螺钉4紧固，以防止它转动，可换钻套与衬套常采用H7/g6配合。这种钻套在磨损后松开螺钉换上新的钻套，即可继续使用。
(3)快换钻套图示是快换钻套。当要取下钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动，使得螺钉的头部刚好对准钻套上的缺口，再往上一拔，即
可取下钻套。上述三种钻套已标准化，在《机床夹具设计手册》中可查到标准结构和规格。(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。特殊钻套是因为工件形状与被加工孔的位置的特殊性，而必须设计成特殊结构形式的钻套。图b用于在工件上的斜面上或圆
弧面上钻孔。钻套下端面制成斜面，与工件的距离h=(0~0.2)d，以便排屑。图c所示钻套是用在工件上孔距很近时，一个钻套制有几个
导引孔。钻套与钻模板或夹具体装配后要用销钉确定其位置。图d所示为双层钻套，是用在工件上的大孔附近又有几个小孔的场合。上层是钻大孔
的快换钻套，下层是钻小孔的固定钻套。两层结合处必须贴紧，以免切屑进入而影响加工精度。图e所示为整体角板式，在工件结构受到限制的条
件下，无法按常规设置钻套时，即可采用该结构形式的钻套。图f所示的钻套多用在滑柱式钻模上，借助于钻模板移向工件时以钻套下端面给工件
辅助性的夹紧力。钻套与衬套用螺纹联接，圆柱部分起定位与导向作用，衬套圆肩在下以承受夹紧力。图g为上下钻套导引刀具的情况。当加
工的孔较深或与基准间有较严的平行度、垂直度要求时，若只设置上钻套则很难保证孔的位置精度。使用下钻套时要注意防止切屑落在刀杆与钻套之
间，为此，刀杆与钻套选用H7/h6这种小间隙配合。②钻套结构尺寸的确定在钻套的结构形式选定之后，需要确定钻套内孔的尺寸、
公差及其他有关尺寸。(1)钻套内孔的导向长度H的确定钻套的导向长度H对刀具的导向作用和刀具与钻套间的摩擦的影响均很大。H较大
时，导向性好，但刀具与钻套间的摩擦很大。H过小时，则导向性不良，加工精度降低。一般常取H和钻套的孔径d之比为：H/d=1~1.25
对于加工精度要求较高的孔，或工件孔径很小，其钻头刚性差时，比值应取较大值；反之取小值。(2)钻套端面与工件之间的距离h的确
定钻套端面与工件之间的距离是起排屑作用的，比值不宜过大，否则将影响钻套的导向作用，一般为：h=（1/3~1）d加工铸铁或黄
铜等脆性材料时，取小值；加工钢件时，取大值。钻套内孔尺寸及其偏差是根据刀具的种类和被加工孔的尺寸精度来确定的。为保证刀具与钻套内
孔有一定的间隙，钻套内孔的基本尺寸应等于刀具的最大极限尺寸，并按间隙配合确定其配合性质。再根据工件被加工孔的尺寸精度确定钻套孔的精
度等级。在加工过程中，各种钻套的内孔与刀具间均会产生摩擦，故钻套应具有很高的耐磨性。当钻套孔径d＜25mm时，材料用T10A制
造，热处理硬度为HRC60~64，当钻套孔径d＞25mm时，选用20号钢或20Cr钢，表面渗碳深度0.8~1.2mm，淬硬至HRC
60~64。至于衬套的材料及硬度要求，可与钻套相同或稍差一些。根据材料与热处理的情况不同，钻套寿命约取5000~15000次。
2．钻模板的结构用于安装钻套的钻模板，按其与夹具体连接的方式可分为固定式、铰链式、分离式和悬挂式等几种。(2)铰链式钻模板
这种钻模板如图所示，是用铰链装在夹具体上的。钻模板可以绕铰链轴翻转，以便于装卸工件。铰链轴销孔与轴销的配合一般为H7/g6。由于
铰链的结构存在间隙，所以它的加工精度不如固定式钻模板高；其结构比固定式钻模板要复杂一些。(3)分离式钻模板这种钻模板如图所
示，它与夹具体之间是分离的结构形式。工件在夹具中每装卸一次，钻模板也要装卸一次。使用这种钻模板，装卸工件既费时又费力，因此在其他
钻模不便于装卸工件的场合才采用。(4)悬挂式钻模板如图所示，钻模板是悬挂在机床主轴上，由机床主轴带动与工件靠紧或离开。它与
夹具体的相对位置由滑柱来确定。图中钻模板4悬挂在滑柱2上，通过弹簧5和主轴箱主轴连接。这种钻模板多与组合机床的多轴头联用。（
二）钻床夹具的分类及其结构形式钻床上用以确定工件和刀具位置并使工件得到夹紧的装置都称为钻床夹具(或称为钻模)。这类夹具在结构上都
有一个安装钻套的钻模板。由于使用要求不同，其结构形式可分为：固定式、回转式、翻转式、盖板式以及滑柱式。1．固定式钻模固定式钻
模在使用过程中钻模板的位置固定不动，一般用于摇臂钻床、镗床、多轴钻床上。在立式钻床上安装钻模时，首先用装在主轴上的钻头(精度要求高
时用心轴)插入钻套中，以校正钻模位置，然后再将其固定。这样可减少钻套的磨损，又可保证孔有较高的位置精度。后图a所示的钻模是用来
加工工件上φ12H8的孔的。图b是零件加工孔的工序简图，可看出：孔φ12H8的设计基准是端面B和内孔φ68H7。因此，选定工件以端
面B和φ68H7内孔为定位基准符合基准重合的原则，限制了5个自由度，满足工序要求。由于切削力较大不能采用手扶方法加工，故设计成固定
式钻模，如图a所示。定位法兰4以及φ68H6短外圆柱面和其肩部端面B′为定位面，扳动手柄8借助圆偏心凸轮9的作用，通过拉杆3与
转动开口垫圈2夹紧工件。反方向扳动手柄，拉杆在弹簧10的作用下松开工件。快换钻套5是用来导引刀具的。这类钻模在使用过程中，是固定
在钻床工作台上的。因此，这类钻模的夹具体上设有专供夹压用的凸缘或凸边。如后图所示，在阶梯轴工件之大端钻孔，工序图已确定了定位基准，
钻模上采用V形块及其端面和限制角度自由度的手动拔销定位，用偏心压板夹紧，夹具体周围留有供夹紧用的凸缘。固定式钻模用于立式钻床时，
一般只能加工单孔，用于摇臂钻床时，则常加工位于同一钻削方向上的平行孔系。2．回转式钻模当工件上的几个被加工孔是在一个平面上成
圆周分布，或是在一个外圆柱面上成径向分布时，使用回转式钻模加工就很方便，既可保证加工精度又可提高劳动生产率。根据回转轴在空间的位置
回转方式，钻模可分为立轴、卧轴和斜轴回转三种形式。回转式钻模也可利用标准回转台设计成所需要的钻床夹具，但大多数是设计为专用的回转式
钻模。后图所示为一卧轴回转式钻模。工件以孔与端面在心轴2与分度盘4端面上定位，并以防转销3限制转动，共限制六个自由度，满足定位要
求。转动手柄9，以螺旋夹紧机构、开口垫圈l将工件夹紧在分度盘的端面上。再转动手柄16，通过锁紧轴14和锁紧套15将分度盘锁紧后即
可进行加工。加工第二个位置的孔时，先松开分度盘的锁紧机构，顺时针转动手柄7，凸轮6的斜面作用拔出分度销11，棘爪10在弹簧力的作用
下与棘轮槽相啮合，棘爪带动棘轮并通过键带动凸肩定位套12、心轴13和分度盘4连同工件一起转动，至分度销11与分度盘上的分度孔对准时
将在弹簧力的作用下进入锥孔，完成一次分度。之后，转动手柄16锁紧分度盘，加工第二个位置的孔。如此继续至零件上的孔加工完毕。转动手柄
9，即可松开工件，抽出开口垫圈1，便可卸下工件。3．翻转式钻模这是一种转动夹具，只是没有转轴和分度装置。当工件有几个面上
的孔系或回转体的套类工件有几个径向孔系时，可以将工件安装于特殊的夹具体内。加工时，将夹具翻转即能加工完工件上的各孔。翻转式钻模适
用于夹具与工件总重量不大于100N，工件上钻孔直径小于8~10mm，加工精度要求不高的且生产批量中等的场合。后图所示为加工
一个套类工件的孔系所用的翻转钻模。工件上六个径向螺纹孔和端面上的六个螺纹孔均需钻底孔以备攻丝。工件以端面E和内孔φ30H8分别在夹
具定位件2上的面E′和销φ30g6圆柱面上实现定位，限制五个自由度。用削扁开口垫圈3、螺杆4和手轮5对工件施行压紧，就可钻所有螺
纹底孔φ4.2mm。先钻完圆周上的6个径向孔，只需翻转5次。然后再将钻模翻转为轴线垂直向上，即可钻端面上的6个孔。4．滑柱
式钻模这种钻模在生产中得到了广泛地应用，若按其夹紧动力来分类，它有手动和气动两种。滑柱式钻模现已系列化、规格化，选用时可查阅有
关手册。应用此类钻模时，只需在所定的钻模板上设计钻套位置和钻套结构；在夹具工作平台上设计工件定位装置的位置和定位元件的结构；然后再
将二者进行装配，并注上有关技术要求即可。后图所示为气动滑柱式钻模。由于钻模板的上下移动是由双作用式活塞推动，所以它的结构简单，不
需要机械锁紧，动作迅速，效率高。后图所示钻模板1上除装钻套外，还装有可以在夹具体4的内孔上下移动的滑柱8及齿条滑柱2，借助于齿
条的上下移动，可对安装在底座平台上的工件进行夹紧或松开。右下角图示为手动升降的锁紧原理图。齿条滑柱2上的齿条与装于齿轮轴5的45°
螺旋齿轮相啮合。齿轮轴右端为具有自锁性能的双向圆锥体结构。移动手柄6抬起钻模板至一定高度后，钻模板受阻，传给齿条的轴向分力使齿轮轴
右移，而双锥体的右锥面与锥套7的内锥面接触而自锁。夹紧工件后，则传给齿轮轴的轴向分力将会使左锥与夹具体的内锥接触而自锁。5．
盖板式钻模这类钻模没有夹具体，在一般情况下，钻模板上除了钻套外，还装有定位元件及夹紧元件。在加工一些大、中型的工件孔时，因工件笨
重安装很困难，可采用后图所示的盖板式钻模。它是为用来加工车床溜板箱上的孔系而设计的。钻模板以圆柱销2、削边销3和三个支承钉4在工件
上进行定位。（三）钻模板类型的选择在设计钻模时，首先要根据工件的尺寸、形状、重量和加工要求，并考虑零件的生产批量、工厂现有
的工艺装备的技术状况等具体条件来选择夹具的结构类型。在选择时，应注意以下几点：(1)工件上被钻孔的直径大于10mm时，钻床夹
具应固定连接在工作台上，以保证操作安全可靠。(2)翻转式钻模适用于中小型工件上孔的加工。要求工件装入夹具后的总重量不宜超过1
00N，以保证加工顺利和减轻操作人员的劳动强度。(3)当加工多个不在同一个圆周上的平行孔系时，如果夹具和工件的总重量超过了1
50N，则宜采用固定式钻模在摇臂钻上加工；若生产批量大，则可在立式钻床或组合机床上采用多轴传动头进行加工。(4)对于孔的垂直
度和孔距精度要求不高的小型工件，宜采用滑柱式钻模，以缩短夹具的设计与制造周期。但对于垂直度公差小于0.1mm，孔距精度小于±0.
15mm的工件，则不宜采用滑柱式钻模。(5)当孔的位置尺寸精度要求较高时(小于±0.05mm)，则宜采用固定式钻模板和固定式钻套的结构形式。这种钻套的缺点是磨损后不易更换，因此主要用于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小及孔距精度要求较高的孔。为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应以稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。图a为特殊的加长钻套。为使钻套下端面与工件有较近的距离，导向长度H按工件的要求设计，其孔径上大下小，以减小因摩擦而造成钻头的过热和磨损。(1)固定式钻模板这种钻模板如图所示，其钻套多采用过盈配合固定在钻模板或夹具体上。由于采用固定式结构，对有些工件可能会引起装卸不方便，因此钻模板可采用螺钉紧固、销钉定位的其他形式。 |
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