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XX大学
毕业设计论文

1P52QFMI曲轴箱盖加工工艺规程设计及钻孔12-M8夹具设计
中文摘要

要设计此零件的加工工艺，首先是零件的分析；其次是确定毛坯的制造形式以及制订工艺路线，翻阅《切削余量手册》，确定机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及基本工时的确定。专用夹具的设计，首先要想好设计方案，找准定位面及各个定位元件所限制的自由度。翻阅《夹具设计手册》及《机械制造工艺手册》确定各个夹具体零件的具体尺寸。
关键词：工艺 夹具 夹紧

ABSTRACT

To design parts of this processing, the first parts of the analysis; secondly, to determine the blank forms and the development of manufacturing process line, read "Cutting cushion manual," setting machinery allowance, processes size, rough size, cutting parameters and the basic hours of work identified. Special fixture design, the design must first consider good programs, pinpoint positioning face and positioning components of the various restrictions of freedom. Read "Fixture Design Manual" and "Machinery Manufacturing Technology Handbook" establish specific folder size of the specific components.

Keywords : Process Fixture Synchronizing Location

目 录
第1章 绪 论 1
1.1定位装置 1
1.2夹紧装置 1
1.3对刀－引导装置 1
1.4其他元件及装置 1
1.5夹具体 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的作用 2
2.2 零件的工艺分析 2
第3章 工艺规程设计 4
3.1确定毛坯的制造形式 4
3.2基面的选择 4
3.3基准的选择 4
3.3.1 粗基准的选择 4
3.3.2 精基准的选择 5
3.4 制订工艺路线 5
第4章 曲轴箱盖工艺过程 6
第5章　确定切削和用量及基本工时 8
第6章 钻12-M8孔螺纹底孔夹具设计 17
6.1 夹具的夹紧装置和定位装置 17
6.2 夹具的导向 18
6.3 切削力及夹紧力的计算 19
6.4 钻孔与工件之间的切屑间隙 22
6.5 钻模板 23
6.6定位误差的分析 23
6.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 24
6.8 确定夹具体结构和总体结构 26
6.9 夹具设计及操作的简要说明 28
第7章 铣上端平面床夹具的设计 29
7.1 问题的提出 29
7.2 定位基准的选择 29
7.3切削力及夹紧力的计算 29
7.4 定位误差分析 29
7.5 夹具体槽形与对刀装置设计 30
7.6 夹具体的设计 30
7.7夹具设计及操作的简要说明 31
结论 32
参考文献 33
致谢 34

第1章 绪 论
机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工位置，提高加工效率，以减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性性。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。而专用夹具是指专为某一工件的某一道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。
专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀－引导装置、其他元件及装置、夹具体。
1.1定位装置
这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支承钉、支承板、V形块、定位销等。
1.2夹紧装置
它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔，凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。
1.3对刀－引导装置
它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。
1.4其他元件及装置
如定位件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。
1.5夹具体
用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关
部位连接，以确定夹具相对于机床的装置。
就我而言，我希望能通过这次做毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
第2章 零件的分析
2.1零件的作用
曲轴箱盖和箱体是一个整体，它将有关零件（轴、套、齿轮）连接在一起，保证它们之间有正确的相对位置关系，使它们能按一定的传动关系协调的运动因此，箱盖的加工质量对机械精度、性能和使用寿命都有直接关系。

2.2 零件的工艺分析
曲轴箱盖结构较复杂、加工面多、技术要求高、机械加工的劳动量大。因此箱盖结构工艺性对保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本有重要意义。
曲轴箱盖几个加工表面它们之间有一定的位置要求，现分述如下：
尺寸300两平面要保证一定的平行度要求平行度公差为0.05mm。
箱盖底面与侧端面都有一定的垂直度要求垂直度公差为0.05mm。
钻2-φ100与底平面有一定的角度要求度公差为0.05mm；且有一定的位置要求。

第3章 工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
箱盖零件材料为HT200，考虑到零件的材料是铸铁，形状比较复杂，所以选用砂型铸造。

3.2基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择是正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件报废，使生产无法正常进行。
3.3基准的选择
3.3.1 粗基准的选择
按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）。
由于此零件的精度要求较高，每个面都需要加工，按照粗基准选择原则：以要求加工余量均匀的重要加工表面作为粗基准，所以选择该零件上的平面为粗基准。
3.3.2 精基准的选择
主要考虑基准重合的问题，当定位基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。在加工2-φ100、镗结合面φ100孔时，用底面和底面孔φ16作为精基准，这样，符合“基准重合”的原则，可以避免定位误差。
3.4 制订工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应考虑选择经济效果，以便使生产成本尽量下降。

第4章 曲轴箱盖工艺过程
零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题，其内容包括确定定位基准、选择各加工表面的加工方法、安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容、确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等。设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。根据曲轴箱盖零件为中批生产，所以采用通用机床，并配以专用的夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。经零件工艺分析，零件毛坯为砂型机械造型，并经人工时效处理消除铸件内应力，改善工件的可切削性。先确定工艺路线如下：
方案一
工序号
工序名称
工序内容
1
铸件

2
热处理
时效处理
3
铣
铣底面，保证尺寸18mm
4
钻
钻斜面2-φ100孔端孔12-M8孔
5
铣
铣两侧面，保证尺寸296mm
6
镗
镗φ100孔
7
钻
钻底平面12-φ16
8
钻
钻底平面各孔及攻丝，保证各尺寸要求
10
铣
铣2-φ100孔端面，保证尺寸28mm及45度
11
钻
钻结合面φ100孔端孔6-M8孔
12
铣
铣上端平面保证尺寸230mm
13
镗
镗结合面φ100孔
14
去毛刺
去除锐毛剌
15
终检
对零件各尺寸进行完工检测
16
防锈
用毛刷沾防锈油为零件防锈
17
入库
按照仓库标识进行摆放
方案二
工序号
工序名称
工序内容
1
铸件

2
热处理
时效处理
3
铣
铣底面，保证尺寸18mm
4
铣
铣2-φ100孔端面，保证尺寸28mm及45度
5
铣
铣两侧面，保证尺寸296mm
6
铣
铣上端平面保证尺寸230mm
7
钻
钻底平面12-φ16
8
钻
钻底平面各孔及攻丝，保证各尺寸要求
10
钻
钻斜面2-φ100孔端孔12-M8孔
11
钻
钻结合面φ100孔端孔6-M8孔
12
镗
镗φ100孔
13
镗
镗结合面φ100孔
14
去毛刺
去除锐毛剌
15
终检
对零件各尺寸进行完工检测
16
防锈
用毛刷沾防锈油为零件防锈
17
入库
按照仓库标识进行摆放

工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是，面和孔加工顺序比较混乱；方案二则与一有所不同，采用先面后孔的原则，先加工面再以面为基准加工孔；两者比较可以看出，第二方案比第一方案合理，位置精度也较易保证，定位及夹紧等都比较方便；但方案二也有不合适的地方，面可以一起加工减少装夹次数及夹具设计，因此可以合为一道工序，从上述分析可知，采用方案二比较合理。

第5章　确定切削和用量及基本工时
工序：粗铣上端平面，同时检验机床功率。
加工材料——HT200，200HBS铸件
加工要求——用标准锥齿圆柱铣刀粗铣，加工余量h=3,用乳化液冷却。机床X52K
1.选择刀具
1)铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，《切削用量简明手册》表3.1可作为参考，根据表3.1,铣削宽度ae<5mm时，直径为d0＝80mm,ap≤70mm. (由于高速刚圆柱铣刀最大铣削深度为小于100,本工序的铣削深度为138,所以分两次铣削)由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数为Z=6(表3.9)；　(2)铣刀几何形状（表3.2）：ra=15°,a012°。
2．选择切削用量
(1)决定铣削宽度ae,由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则ae=h=3mm.
(2)决定每齿进给量fz 根据铣床说明书，其功率为7.5kw,中等系统刚度。根
据表3.3,fz=0.20～0.30mm/z,现取Fz=0.30mm/z
(3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.6mm,
镶齿铣刀(do=80mm),刀具寿命T＝180min,(表3.8)；
(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vr 切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也
可直接由表中查出。根据表3.9,当do=80mm时，z=6,ap 41～130mm,,ae=3mm,fz≤0.2～
0.3mm时,vc=18m/min ,nt=72r/min vri=91mm/min。
各修正系数为：kmv=kmn=kmvf=1.0
Kbv=kbn=kvb=0.8～0.85，取0.8
故：　vc=vikv=18×1.0×0.8＝14.4m/min
n=nikn=72×1.0×0.8＝57.6r/min
vi=vrikv=91×1.0×0.8＝72.8mm/min
根据X52K机床说明书，选择nc=60r/min,vfc=75mm/min 因此，切削速度和每齿进给量为：
　　vc=∏d0nc/1000=3.14×80×60÷1000＝15m/min
fxc=vfc/ncz=75/(60×6)mm/z=0.21mm/z
(5)检验机床功率根据表3.28,当,ap=41～130mm,,ae=3mm,fz≤0.2～0.3mm时,vi=18m/min ,nt=72r/min vri=91mm/min时，Pct=1.1kw.
切削功率的修正系数kmpo=1.故实际的切削功率为：
Pcc=pct=1.1kw
根据X52K型铣床说明书，机床主轴允许的功率为：
Pcm＝7.5×0.75kw=5.63kw
故pccin, nt=72r/min,
vc=18m/min,fa=0.3mm/z。
3.计算基本工时
tm=L/vt
vt:切削速度 L:切削总长度 tm:切削时间
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=(138+17)mm=155
故： tm=155/75=2.06min
由于铣削深度较大，一次铣销不能铣削所有的，所以得分两次铣削，即基本工时为：
tm=2.06×2＝4.12min

工序：粗铣底平面
（由于粗铣底面的加工刀具选择和切削用量相同，所以就不再分析加工刀具和切削用
量，现只对其加工工进进行分析）。铣削平面的加工工时为：
Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=200mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=(200+17)mm=217
故： tm=217/75=2.89min
由于是两次铣削，所以基本工时为：
tm=2.89×2＝5.78min
工序：粗铣削斜面
加工工时为：
m=L/vt
式中，L=l+y+△,l=40mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则L=(40+17)mm=57
故： tm=57/75=0.76min
工序：精铣上端平面。
1　.选择刀具
1)铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，
《切削用量简明手册》表3.1可作为参考，根据表3.1,铣削宽度ae<5mm时，直径为d0
＝80mm,ap≤70mm. (由于高速刚圆柱铣刀最大铣削深度为小于100,本工序的铣削深度
为138,所以分两次铣削)由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数为Z=6(表3.9)；
2)　铣刀几何形状（表3.2）：ra=15°,a0=12°。
2．选择切削用量
(1)决定铣削宽度ae,由于加工余量不大，帮可在一次走刀内切完，则ae=h=1mm.
(2)决定每齿进给量fz 根据X52K型铣床说明书，其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根据表3.3,fz=0.10～0.15mm/z,现取Fz=0.10mm/z（由于是精铣，故选择细齿铣刀）
(3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.25mm,
镶齿铣刀(do=80mm),刀具寿命T＝180min,(表3.8)；
(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vr 切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。根据表3.9,当do=80mm时，z=6,ap= 41～130mm,,ae=1mm,fz≤
0.1～0.15mm时,vc=26m/min ,nt=102r/min vri=46mm/min。各修正系数为：kmv=kmn=kmvf1.0，Kbv=kbn=kvb=0.8～0.85，取0.8
故：vc=vikv=26×1.0×0.8＝20.8m/min
n=nikn=102×1.0×0.8＝81.6r/min 　　　　　　
vi=vrikv=46×1.0×0.8＝36.8mm/min
根据X52K机床说明书，选择nc=95r/min,vfc=37.5mm/min
因此，切削速度和每齿进给量为：　vc=∏d0nc/1000=3.14×80×95÷10023.86m/min
fxc=vfc/ncz=37.5/(95×6)mm/z=0.07mm/z
3.计算基本工时
Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=(138+17)mm=155
故： tm=155/37.5=4.12min
由于铣削深度较大，一次铣削不能完成，所以得分两次铣削，即基本工时为：
tm=4.12×2＝8.24min
工序：精铣底平面
（由于刀具与切削用量与上一个平面精铣一样，故不再分析）。
故：精铣底端平面的基本工时为：Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=200mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=(200+17)mm=217
故： tm=217/37.5=5.77min
由于铣削深度较大，一次铣削不能完成，所以得分两次铣削，即基本工时为：
tm=5.77×2＝11.57min
工序：精铣斜平面
切削基本工时：
　Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=40mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则L=(40+17)mm=57
故： tm=57/37.5=1.52min
工序：钻底平面12-φ16
材料：HT200
工艺要求：孔径d=16,孔深：通孔。
机床：选用Z535钻床加工
选择钻头
选择高速钢麻花钻头，其直径d0=16钻关几何形状为：（表2.1及表2.2）,双锥修磨横刃2φ（°）＝9~150。φ°＝45～35,α0=7~15,β=24~32，bg=5.5,b=3,l=6,l1=2, 加工材料越硬，φ应取最大值，α0则取较小值，β为一定值。
１．　选择切削用量
　(1)，决定进给量f
1)按加工工艺决定进给量，根据表2.7,当加工要求为H12~H13精度，铸件的强度为≤
200HBS，d0=104mm时，f=0.7~0.86mm/r
由于l/d＝34／104≈1.7,故应乘以修正系数　kiv=0.95,则 f=(0.7~0.86)×0.95mm/r＝0.665~0.817m/r
(2) 按钻头强度决定进给量，根据表2.8,当HBS=169~218，d0=20mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r
(3) 按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9,当HBS≤210,d0 ≤20.5,机床进给机构的轴向力为6960N，进给量为0.41mm/r（Z535钻床允许的轴向力为8830N，见表2.36）
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为0.665～0.817mm/r，根据Z535钻床说明书，选择：f=0.81mm/r.
由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿进钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。
机床进给强度也可以根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，由表2.19
可查出钻孔时的轴向力，当f=0.81mm/r，d0≤21mm时，轴向力Ff=8740,轴向力的修正
系数为1.0,故Ff=8740N.根据Z535钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力
为：
Fmax=2.8KN,由于Ffv=0.85,k0v=1.0,故
V=vi*kv=14×1.0×1.0×1.0×0.85＝11.9m/min
n=1000V/(3.14*d0)=1000×11.9/(3.14×20)r/min=189.49r/min
根据Z535钻床说明书，可考虑195r/min,这时:
V=n*3.14*d0/1000=195×3.14×20/1000=12.25m/min
４．检验机床扭矩及功率
根据表2.20,当f<1.0,d0=20，扭矩Mc=109.4N.m.
扭矩的修正系数为1.0,故Mc＝109.4N.m
根据Z535钻床说明书，当n0=195r/min,扭矩为Mm=195.2N.m
根据表2.23,当灰铸铁硬度为170～213HBS时，钻头直径d0=20
主电动机功率Pe=2.8kw,机床功率为：0.81
根据Z535钻床说明书，Pc=2.8×0.81＝2.268kw
由于Mc
利用f6.8mm的钻头对M8mm的孔进行钻，根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可
根据钻孔的切削用量选取
f=(1.2~1.8)f钻　　　令：f=1.35f钻
v=(1/2~1/3)v钻　　令：v=0.4钻　　
式中：f钻、v钻——加工实心孔时的切削用量。
现已知：　f钻＝0.9～1.1mm/r　　取：f钻＝1.0mm/r(《切削用量简明手册》表2.7)
v钻=17m/min (《切削用量简明手册》表2.13)
所以：f=1.35f钻=1.35×1.0＝1.35mm/r
v=0.4钻＝0.4×17＝6.8m/min
ns=1000v/3.14d=1000×6.8/3.14/30=72.19(r/min)
按机床选取nw=89r/min
所以实际切削速度为：
V=3.14d*ns/1000=3.14×30×89/1000=8.38(m/min)
切削工时：
Tm=l/nf
式中：L=l+y+△.l=34,入切量与超切量由2.29查出y+△=10,故：
tm=(34+10)/(89×1.35)=0.37 min
攻丝　12-M8mm
采用刀具：M8丝攻
进给量：　f=(1.4~1.7)×1.0＝1.4~1.7(mm/r)
查机床说明书，取f=1.9mm/r
机床主轴转速：取n=89r/min。则其切削速度v8.9(m/min)　　
其基本工时：
tm=l/nf
式中：L=l+y+△.l=34,入切量与超切量由2.29查出y+△=10,故：
tm=(34+10)/(89×1.9)=0.26 min
Tm=l/nf
工序 ：铣侧平面
机床： 铣床
刀具：两块镶齿套式面铣刀(间距为14)，材料：， ，齿数，为粗齿铣刀。
因其单边余量：较大
所以铣削深度暂定：
每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献[3]表2.4-81，取
机床主轴转速：
，
按照参考文献[3]表3.1-74
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
：根据参考文献[3]表2.4-81,
切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为5
机动时间：，0.127×5×3=1.91
查参考文献[1]，表2.5-45工步辅助时间为：1.57min

工序：粗镗Φ100的孔:
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：，毛坯孔径。
进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.5mm。因此确定进给量。
切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9取
机床主轴转速：
，
按照参考文献[3]表3.1-41取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min
工序 精镗孔Φ100:
机床：卧式镗床
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：
切削深度：
进给量：根据参考文献[3]表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量
切削速度：参照参考文献[3]表2.4-9，取
机床主轴转速：
，取
实际切削速度，：
工作台每分钟进给量：
被切削层长度：
刀具切入长度：

刀具切出长度： 取
行程次数：
机动时间：
所以该工序总机动工时
查参考文献[1]，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min
in
本章小结
本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。
第6章 钻12-M8孔螺纹底孔夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具.
经过与指导老师的协商,决定设计工序钻12-M8孔.可以选用机床Z535钻床。
6.1 夹具的夹紧装置和定位装置
夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。
仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。
夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。
一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。
考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。
螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。
螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。
典型的螺旋夹紧机构的特点：
（1）结构简单；
（2）扩力比大；
（3）自琐性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夹紧动作慢。
夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。
工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。
在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。
6.2 夹具的导向
在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。
导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。
在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。
钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。
因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。

图4.2 钻套
钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材料选择20Mn2。淬火HRC110。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-19134。材料仍选取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。
6.3 切削力及夹紧力的计算
钻头φ6.8根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：

安全系数K可按下式计算有：：

式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]表可得：

所以有：

该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；　参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力Ｆ之间的关系F夹＝KF
轴向力：F夹＝KF （N）
扭距：
Nm
在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数
由资料《机床夹具设计手册》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
实际所需夹紧力：由参考文献[16]《机床夹具设计手册》表得：
安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：：

式中：为各种因素的安全系数，见参考文献[16]《机床夹具设计手册》表 可得：

所以
由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。
6.4 钻孔与工件之间的切屑间隙
钻套的类型和特点:
1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。
2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。
3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。
4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。
钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3

图4.3
切屑间隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。
6.5 钻模板
在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。
在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻螺栓紧固，钻模精度较高。[4]
6.6定位误差的分析
夹具安装误差
因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。
图5-2中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，=0.
夹具误差
因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；若有分度装置时，还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。
5) 加工方法误差
因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设

。
2. 保证加工精度的条件
工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是

即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。
为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为

或
当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。
6.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用

工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。
为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。

表
d
D
D1
H
t
基本
极限
偏差F7
基本
极限
偏差D6

＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
11
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.011
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT150
＞22～26
35
+0.0