钻连杆小头孔夹具设计

前 言1、设计题目钻连杆小头孔夹具设计。2、设计目的 （1）学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会正确使用有关手册及其它技术资料。 （2）能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。（3）培养自身分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力和编写技术文件等的基本技能。（4）进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。（5）提高使用专业软件进行设计的能力，为今后进行毕业设计打下良好基础。一、零件相关条件分析1、连杆功用及结构特点连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。连杆是一种细长的变截面非圆杆件。从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体及连杆盖、螺栓、螺母等组成。虽然由于发动机的结构不同，连杆的结构略有差异，但基本上都是由活塞销孔端（小头）、曲柄销孔端（大头）及杆身三部分组成。连杆大头孔套在曲轴的连杆轴颈，与曲轴相连，内装有轴瓦。为了便于安装，大头孔设计成两半，然后用连杆螺栓连接。连杆小头与活塞销相连，小头压入耐磨的铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部有油孔，以便使曲轴转动时飞溅的润滑油能流到活塞销的表面上，起到润滑的作用。为了减少惯性力，连杆杆身部位的金属重量应当减少，并且要求有一定的刚度，所以杆身采用工字型断面。连杆杆身部位是不加工的。在毛坯制造时，杆身的一侧做出定位标记，作为加工及装配基准。连杆在工作中主要承受以下三种动载荷：（1）汽缸内的燃烧压力（连杆受压）；（2）活塞连杆组的往复运动惯性力（连杆受拉）；（3）连杆高速摆动时产生的横向惯性力（连杆受弯曲应力）；为了保证工作时连杆的一些危险点（螺栓、杆身或大端端盖等）不发生断裂，将其设计成图所示结构。该结构重量轻、刚度大，而且有足够的疲劳强度和冲击韧性。2、连杆的主要加工表面和主要技术要求分析连杆的主要加工表面有：大小端孔、上下端面、大端盖体结合面以及连杆螺栓孔等。其主要的技术要求分析如下：（1）大小端孔的精度：为了使大端孔与轴瓦及曲轴、小孔端与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热，大端孔尺寸，小端孔尺寸，大端孔及小端衬套孔粗糙度，大端孔的圆柱度公差，小端衬套孔的圆柱度均有较高的要求。且采用分组装配。（2）大小端孔中心线在两个互相垂直方向的平行度：两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，增加活塞与汽缸的摩擦力，从而造成汽缸壁磨损加剧。（3）大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影响汽缸的压缩比，所以对其要求较高。大小头孔中心距保证为1680.05。（4）大端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：此参数影响轴瓦的安装和磨损。（5）连杆螺栓孔：螺栓孔中心线对盖体结合面与螺栓及螺母座面的不垂直，会增加连杆螺栓的弯曲变形和扭转变形，并影响螺栓伸长量而削弱螺栓强度。（6）连杆螺栓预紧力要求：连杆螺栓装配时的预紧力如果过小，工作时一旦脱开，则交变载荷能迅速导致螺栓断裂。（7）对连杆重量的要求：为了保证发动机运转平稳，连杆大、小头重量和整台发动机上的一组连杆的重量按图纸的规定严格要求。二、设计条件连杆名称：492QA汽油机连杆生产规模：批量生产设备情况：专用机床、通用机床原始资料：连杆零件图，夹具课程设计指导书，（组合夹具拆装现场）。三、专用夹具设计1、本夹具功用该夹具是用来对连杆的小头孔进行定位与夹紧，以保证在钻孔过程中连杆的平稳，从而保证加工精度。2、夹具工作原理本夹具以连杆底面定位、小头孔上端压板同时定位夹紧，限制了5个自由度，只剩下绕钻头旋转的自由度。为了满足定位要求，在钻套外设计了底部是锥形的压板，定位的同时将工件压紧。本夹具适用于批量生产。3、不同设计方案分析比较和确定设计方案开始设计时，我想到了两种方案：一种是两边都用V型块定位；另一种是是小头孔用压块同时定位夹紧。前一种情况下大头孔用均压板压紧，后一种情况压块同时起到了定位和夹紧的作用。后来考虑到简便易行且定位可靠，就选用了第二种方案。 方案选择：方案1限制住了六个自由度，方案二限制住了除绕钻头旋转外的五个自由度，两方案均满足要求。但是方案2夹具设计较为简便，且能自动找准小头孔圆心，容易保证位置精度，因此选择方案2。夹具工作原理：方案2在钻头与工件接触之前先经过钻套以防钻头打歪，从而保证了小头孔与底面定位基准的垂直度。本方案采用了滑柱式钻模。其工作原理如下：转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利地带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。当钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后进行自锁，自锁原理如下：螺旋齿轮的左端制成螺旋齿，与中间滑柱后端的螺旋齿条相啮合，其螺旋角是45。轴的右端制成双向锥体，锥度为1:5，与夹具体1及套环5的锥孔相配合。当钻模板下降接触到工件后继续施加力，则钻模板通过夹紧元件将工件夹紧，在齿轮轴上产生的轴向分力使锥体锁紧在夹具体的锥孔中。由于锥角小于两倍摩擦角，故能自锁。如图1所示 本夹具的夹具体和与工件直接接触的定位套是分开的，他们之间连接时先用两个销定位，然后用四个螺钉连接。采取这种方式的好处是由于连杆加工规模较大，将夹具体和定位套分开的话在定位套磨损时只更换定位套即可，从而降低了成本。四、课设小结本次课设安排在机械制造工程学课程以及从一汽集团参观回来之后，对课程学习具有极其重要的意义。在学习机械制造工程学时我们初步了解到了夹具定位和工作原理，参观一汽集团后亲眼见到了各式夹具，而这次课设则是将我们所学到的、所看到的综合应用于实际操作中。这次课设不光使我们巩固了对夹具的学习，也加深了对实际生产中各道工序的认识，为以后工作时综合安排规划生产过程打下了坚实的基础。本次课程是我大学时最累的课设。因为在紧张的课设之余还要复习考研，也在此期间徘徊在保研和考研之间。虽然在尽心尽力地做，但是由于所学和所见有限，其中必定有许多不足之处，还望老师不吝赐教。参考文献1机械制造工艺及夹具课程设计指导书 中国农业大学工学院机械设计制造系 2机床夹具设计手册 中国农业大学工学院机械设计制造系 3机床夹具图册 薛源顺 主编 机械工业出版社 4机械制造工程原理 冯之敬 主编 清华大学出版社5、互换性与测量技术基础 王伯平 主编 机械工业出版社6机械零件手册 周开勤 主编 高等教育出版社7切削用量简明手册 中国农业大学工学院机械设计制造系7