連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 及 2zJOlU。 零件 2IxhNB。 計(jì) . 3WQ7UX 具的 4A5gzc。 83nNo4。 使 8KDYK7 得 9jGfpE 考 9Vzxx1。1、刖言 目錄 5.15.1 用 . 4VXXGO 5.25.2 4zcOzo。 5.35.3 理 作 6IsHIa 。 6 算 7、夾緊力的計(jì)算與強(qiáng)度校核 bg0nx。 7.17.1、夾緊力的計(jì)算- 1dLqQ。 7.27.2 6WZCZH . 7 7 核 . 10 獻(xiàn) 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 銑連桿小頭油槽夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1、前言 連桿在工作過(guò)程中， 連桿小頭油槽收集飛濺的潤(rùn)滑油， 并通過(guò)連桿小頭孔襯 套上的小孔

2、將潤(rùn)滑油引導(dǎo)到活塞銷上， 起到潤(rùn)滑、冷卻活塞銷和活塞小頭孔襯套 的作用。因此要求連桿小頭油槽不僅要位于連桿小頭頂部并銑穿， 而且要有一定 的對(duì)稱度；但在整個(gè)連桿加工過(guò)程中， 銑連桿小頭油槽并不是一道非常重要的工 序。連桿小頭油槽加工后形成的表面， 在后續(xù)的工序中， 不會(huì)用其做定位或夾緊 使用，所以銑連桿小頭油槽的加工精度要求不高。 GxaNu。 2、設(shè)計(jì)任務(wù)及工況要求 運(yùn)用所學(xué)機(jī)械制造工程學(xué)等基本理論知識(shí)， 正確解決連桿在加工時(shí)的定位和 夾緊問(wèn)題，選擇合理的方案，進(jìn)行必要的計(jì)算，為 492Q492Q 汽油機(jī)連桿的機(jī)械加工 中的“銑連桿小頭油槽”這一工序設(shè)計(jì)一套專用夾具，努力做到使其具有質(zhì)優(yōu)、

3、高效、低成本的特點(diǎn)。 NS2cc。 連桿作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件， 使用量很大， 在連桿加工工廠通常采用 中批量或大批量生產(chǎn)， 實(shí)行生產(chǎn)流水線作業(yè)。 因此加工連桿小頭油槽可以選用臥 式銑床 X51X51，液壓夾緊。h03k3。 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 6） 7） 3、連桿零件分析連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一， 在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)將活塞與曲軸連接 起來(lái)，實(shí)現(xiàn)活塞與曲軸之間力的傳遞， 將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)可逆地轉(zhuǎn)化為曲軸 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)功率的輸出。 5ax0I 。 連桿通常是一種細(xì)長(zhǎng)的變截面非圓桿件， 截面的連桿體、連桿蓋、螺栓及螺母等組成。 有差異，但基本上都

4、是由活塞銷孔端（小頭） 部分組成。 連桿大頭孔套在曲軸連桿軸徑上， 處分開成連桿體和連桿蓋兩部分， 然后用連桿螺栓連接。 為了減少磨損， 大頭孔 內(nèi)裝有上下兩片軸瓦； 連桿小頭孔與活塞銷相連， 小頭孔內(nèi)壓入銅襯套， 孔內(nèi)設(shè) 有油槽，小頭頂部設(shè)有油孔，通過(guò)飛濺潤(rùn)滑實(shí)現(xiàn)。為了減少慣性力，并有一定的 剛度，連桿身采用工字型斷面。因此連桿工藝特點(diǎn)：外形復(fù)雜，不易定位；連桿 的大、小頭是由細(xì)長(zhǎng)的桿身相連，故剛性差，易彎曲、變形；尺寸精度、形位精 度和表面質(zhì)量要求高。 9m3NE。 連桿在工作過(guò)程中主要受三個(gè)方向的作用力： 活塞頂上壓縮氣體力、 活塞桿 組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力，連桿高速擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的橫向慣性力

5、gkrJu 。 連桿的主要加工表面：連桿大、小頭孔；連桿大、小頭端面；連桿大頭剖分 面及連桿螺栓孔等。 （1 1）大小端孔的精度要求：為了使大端孔與軸瓦及曲軸、小端孔與活塞銷 能密切配合，減少?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱，采用分組裝配法。 UVPxO。 （2 2）大小端孔中心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度：兩孔軸心線在連桿軸 線方向的平行度誤差會(huì)使活塞在汽缸中傾斜， 增加活塞與汽缸的摩擦力， 從而造 成汽缸壁損加劇。 Zlhdw。 （3 3）大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影響汽缸的壓縮比，所以對(duì)其 要求很高。 （4 4）由從大頭到小頭逐步變小的工字型 不同結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，連桿的結(jié)構(gòu)略 、連桿身、曲

6、柄銷孔端（大頭）三 為了便于安裝， 連桿一般自大頭孔 大端孔兩端面對(duì)大端孔軸線的垂直度：此參數(shù)影響軸瓦的安裝和磨 損。 連接螺栓孔：螺栓孔中心線對(duì)蓋體結(jié)合面與螺栓及螺母坐面的不垂 直，會(huì)增加連桿螺栓的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形， 并影響螺栓伸長(zhǎng)量而削 弱螺栓強(qiáng)度。 99BeM。 連桿螺栓預(yù)緊力要求： 連桿螺栓裝配時(shí)的預(yù)緊力如果過(guò)小， 工作時(shí)一 旦脫開，則交變載荷能迅速導(dǎo)致螺栓斷裂。 對(duì)連桿重量的要求： 為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)， 連桿大、 小頭重量和 整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上的一組連桿的重量按圖紙的規(guī)定嚴(yán)格要求。 LWPcK。 軸瓦槽：對(duì)槽頭的要求非常高。 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 6） 7） 由于連桿在工作中承

7、受多種急劇變化的動(dòng)載荷，所以要求其材料具有足夠的 疲勞強(qiáng)度及剛度要求，而且還要使其縱剖面的金屬宏觀組織纖維方向應(yīng)沿連桿中 心線并與連桿外形相符合，不得有裂紋、斷裂、疏松、扭曲、氣泡、氣孔、分層 和雜質(zhì)等缺陷。fBu71。 連桿成品的金相顯微組織應(yīng)為均勻的細(xì)晶結(jié)構(gòu)，不允許有片狀鐵素體。 4、 設(shè)計(jì)條件 加工工序中，在“銑連桿小頭油槽”工序之前，已經(jīng)完成了對(duì)連桿雙端面和 側(cè)面的精加工，并且完成了連桿鉆擴(kuò)小頭孔的加工工藝， 因此在定位夾緊時(shí)可以 選擇已加工表面作為定位基準(zhǔn)。5qkTe。 而連桿的加工在工廠實(shí)行生產(chǎn)流水線作業(yè)，進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，要求生產(chǎn)效 率高，并且盡量降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。通用

8、機(jī)床 X51X51 可以滿足本工序 的加工要求，因此可設(shè)計(jì)與 X51X51 工作臺(tái)配套使用的夾具，并選用液壓自動(dòng)夾緊 的方式以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。f3vqa。 5、 專用夾具的設(shè)計(jì) 5.1、本夾具的功用 在機(jī)床上進(jìn)行加工工件工程中，為了使工件的表面以及各項(xiàng)指標(biāo)能夠 達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要 求，在加工前必須將工件定位、夾緊。本夾具主要用于銑連桿小頭油槽， 它采用通用的定位元件，使被加工的連桿在夾具的安裝過(guò)程能夠迅速實(shí)現(xiàn)定位夾 緊。夾具只有安裝到機(jī)床的工作臺(tái)上才能實(shí)現(xiàn)被加工工件的加工工序， 因此本夾 具的另一功用是連接安裝到臥式銑床 X51X51

9、的工作臺(tái)上。3R5tN。 5.2、設(shè)計(jì)方案比較分析 根據(jù)本工序“銑連桿小頭油槽”的加工工藝要求，選用臥式銑床 X51X51，3mm3mm 盤狀銑刀進(jìn)行銑削加工。故被加工零件 - 連桿的定位夾緊，根據(jù)加工工藝方法， 可以有多種方案。 方案一、 定位元件： 夾緊裝置： V4h7Y 支撐板、 圓柱銷、 削邊銷; 液壓自動(dòng)夾緊，直壓板； 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 定位夾緊原理如下圖： 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 1、小頭支撐板 方案二、 定位元件： 夾緊裝置： 2 2、削邊銷 3 3、加緊壓板 4 4、大頭支撐板 5 5、圓柱銷 支撐板、 圓柱銷、 定位塊; 液壓自動(dòng)夾緊，直壓板； 定位夾緊原理圖如下:

10、 3 3 2 2 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 1、小頭支撐板 2 2、可換定位銷 3 3、夾緊壓板 4 4、定位塊 5 5、大頭支撐板 方案一中采用“一面雙銷”的定位方式，能夠限制使得夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由 于在本道工序之前，連桿大頭孔還是毛坯面，沒(méi)有進(jìn)行加工，因此基準(zhǔn)精度很低； 且考慮到鍛造連桿時(shí)的模型錐度，用圓柱銷定位連桿大頭孔，還存在定位可靠性 差的缺點(diǎn)。AgSWe 方案二采用大小頭支撐板、定位銷和定位塊作為定位元件。在本道工序之前， 連桿大小頭雙端面和側(cè)面及連桿小頭孔已經(jīng)進(jìn)行了精加工，選用上述已加工表面 為定位面，基準(zhǔn)精度較高，定位準(zhǔn)確，可靠性高且安裝方便，只是夾具夾具結(jié)構(gòu) 與方案一相比稍

11、顯復(fù)雜。WnPe4 綜上所述，方案二優(yōu)點(diǎn)明顯，好于方案一，故選用方案二作為本道工序“銑 連桿小頭油槽”的夾具設(shè)計(jì)方案。 5.3、夾具工作原理 本工序“銑連桿小頭油槽”夾具設(shè)計(jì)原理方案如下圖所示。大小頭的支撐板 支撐連桿端面，限制連桿的 3 3 個(gè)自由度；可換定位銷套在連桿小頭孔內(nèi)，限制 2 2 個(gè)自由度；定位塊與連桿大頭側(cè)面相連，限制 1 1 個(gè)自由度；因此本夾具可以實(shí)現(xiàn) “銑連桿小頭油槽”工藝的完全定位。DU4Ve 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 1、小頭支撐板 2 2、可換定位銷 3 3、夾緊壓板 4 4、定位塊 5 5、大頭支撐板 6、定位誤差計(jì)算 由于位于小頭頂部的

12、定位面的定位尺寸為 為S D/2。定位孔與軸可以在任意方向上接觸, 意方向上變動(dòng)， 差 qCLut。 Y Dmax dmin D d A分別為定位孔、軸的尺寸公差和孔軸配合的最小間隙。 AY變化方向相反，所以定位誤差 D Y B 2 D d 帶入數(shù)據(jù)：血=0.012=0.012, 8d=0.03=0.03, 0=0.01=0.01，得到：A)=0.046mm=0.046mm。 7、夾緊力的計(jì)算和強(qiáng)度校核 7.1、夾緊力的計(jì)算 由【1 1】知：銑削切削力計(jì)算公式為: L c , 0.86 0.72 0.86 , P = Cp - t Sz D B - z kp L .0.86 c 0.72 P

13、= Cp t - sz 0.86 6.2 6.2 .05.05,因此基準(zhǔn)不重合誤差 AB 此種情況下，定位基準(zhǔn)可以在任 其最大變動(dòng)量為孔徑最大與軸頸最小時(shí)的間隙， 所以基準(zhǔn)位移誤 由于本工序“銑連桿小頭油槽”使用臥式銑床 X51X51,盤狀銑刀，直徑 D D 為 75mm, 75mm, 寬度 B B為 3mm3mm 模數(shù) 為 980M Pa 980M Pa ltzjy。 故由【1 1】知： G = 808 N B = 3 mm m 為 3.50 3.50 ； 連桿材料為 40Cr40Cr，屬于中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，T b 由連桿加工工藝圖可知： 所以可以得出： z = 0.01 =12 t = 8.

14、3 mm mm k D = 75 miUGJ8T , cc、 0.8 P =( (T b/736)皿 0.86 L , D - B - z - kp 0.72 _ -0.86 X 75 0 8 X 3X 12X (980/736) Njtds。 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 =808 X 8.3 X 0.01 =200 N連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 由【2 2】知：鋼與鋼的摩擦因數(shù) 卩=0.3=0.3，理論夾緊力 F:F: F = F a 即 F = P/ a 所以可以得出： F = P/ a 二二 200/0.3 = 667 N 由【1 1】知：夾緊力計(jì)算公式為: Fk = F K Fk = F -

15、K = F - Ko - K1 - K2 - =667 X 1.4 X 1.2 X 1X 1X 1 X 1 = 1120 N 7.2、強(qiáng)度校核 壓板強(qiáng)度校核： 由理論力學(xué)知識(shí)，對(duì)壓板受力分析可知，壓板所受的最大力矩 M = Fk L = 1120 X 0.86 N - m = 963.2 N - m 由于壓板厚度厚度 H H 為 20mm20mm 壓板寬度 R R 為 50mm50mm 所以彎曲應(yīng)力T P 為: K = K o K1 K2 K3 K4 K5 K6 由工藝規(guī)程可知Ko = 1.4 K4 = 1.0 故可知實(shí)際所需夾緊力 1 = 1.2 3 = 1.0 K6 = Fk： K3 K4

16、 K5 K6 連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (T p 二二 M/S = M/(H - B2) = 963.2 - 0.2 - 0.5 = 9632 Pa 而壓板材料為 4545 鋼材，【T P】 為 600 600 MPa,MPa,故壓板強(qiáng)度足夠。 壓板螺釘強(qiáng)度校核： 有理論力學(xué)知識(shí)可知，壓板螺釘為 M16所受的拉力同為 5880 5880 N , ,所以壓板螺 釘所受的拉應(yīng)力 cp 為： (TP 二二 F k /( n r2) = 1120 +n+ 0.16 2 = 13926 Pa 而壓板螺釘?shù)牟牧?Q235Q235 的【cb】為 375375 500 500 MPa,故壓板螺釘?shù)膹?qiáng)度足夠。 8

17、、夾具特點(diǎn)及其使用說(shuō)明 本工序“銑連桿小頭油槽”所用的夾具，定位元件由大小頭支撐板、可換定 位銷、大頭定位塊組成，定位精確可靠，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，安裝使用方便；且由于 使用液壓自動(dòng)夾緊， 降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高了生產(chǎn)效率。 夾具在使用過(guò)程 中，要注意定期維護(hù)檢測(cè)WRHG0 9、心得體會(huì) 伴隨著機(jī)械制造工程學(xué)課程設(shè)計(jì)的開始， 我們也踏入了大學(xué)的最后一年。 雖 然我們進(jìn)入了大四， 雖然我們?cè)陂_學(xué)時(shí)僅僅有這一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)， 雖然我們課程設(shè) 計(jì)的要求不如機(jī)械設(shè)計(jì)制作系的高， 但由于種種的原因， 我還是感覺(jué)到時(shí)間的緊 迫。還好這一切幾乎都在計(jì)劃中進(jìn)行，雖不能說(shuō)是忙而不亂，有條不紊，但還是 漸漸地完成了各項(xiàng)任務(wù)。 而這其中機(jī)械制造工程學(xué)課程設(shè)計(jì)則是其中一項(xiàng)比較有 意義的收獲。 PKrCt。 我課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是 “銑連桿小頭油槽” 加工工序的夾具設(shè)計(jì)， 雖然是較為 簡(jiǎn)單的一項(xiàng)，但麻雀雖小，五臟俱全。從方案的設(shè)計(jì)制定，到定位元件、夾緊機(jī) 構(gòu)的選用，再到定位誤差與夾緊力的計(jì)算與校核， 每一個(gè)步驟都認(rèn)真地查閱資料， 從中收獲頗豐。 GlPnT。 這次課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)學(xué)過(guò)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固，也是一種實(shí)踐的檢查