连杆盖说明书

1 目录 第一章 柴油机连杆的加工工艺 . 2 油机连杆的用途及其特点 . 2 杆的的材料及毛坯制造 . 2 杆的加工工艺过程 . 3 杆的加工工艺过程分析 . 4 位基准的选择 . 4 工阶段的划分和加工顺序的安排 . 5 定合理的夹紧方法 . 5 杆主要面的加工方法 . 6 杆主要孔的加工方法 . 6 杆体与连杆盖的铣开工序 . 7 . 7 定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 . 7 定加工余量 . 7 定工序尺寸及其公差 . 8 项加工数据的计算 . 8 杆的检验 . 12 察外表缺陷及目测表面粗糙度 . 13 查主要表面的尺寸精度 . 13 验主要表面的位置精度 . 13 杆螺钉孔与结合面垂直度的检验 . 13 第二章 工装设计 . 14 削分面夹具设计 . 14 具的问题注意 . 14 具设计 . 14 大头孔夹具 . 16 具的注意问题 . 16 具设计 . 参考文献 : . 致 谢 . 21 2 第一章 柴油机 连杆 的 加工工艺 油机 连杆的 用途及其特点 连杆是发动机中的主要传动部件之一，它在柴油机中 ， 把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底 的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。 在发动机工作过程中，连杆 受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端设置了去不 平衡质量的凸块，以便在称量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等 (基本尺寸相同 )。在连杆小头的顶端设有油孔 (或油槽 )，发动机工作时，依靠曲轴的高速转 动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头 衬套与活塞销之间的摆动运动副。 连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有 5个：（ 1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（ 2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（ 3）连杆大、小头孔平行度；（ 4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（ 5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。 杆的的 材料 及毛坯制造 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如 45 钢、 55 钢、 4040年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和 强度 3 大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。 连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。根据生产纲领为大量生产，连杆多用模锻制造毛坯。连杆模锻形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成 体。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量的均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分 体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。 杆的加工工艺过程 由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。 (连杆机械加工工 艺过程见加工工艺卡片 ) 连杆的主要加工表面为大、小头孔 和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。 连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁 口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。 4 杆的加工工艺过程分析 位基准的选择 在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。 这样就使 各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。具体的办法是，如图 1 所示：在安装工件时，注意将成套编号标记的一面不 图 1 连杆的定位方向 与夹具的定位元件接触（在设计夹具时亦作相应的考虑）。在精镗小头孔（及精镗小头衬套 孔）时，也用小头孔（及衬套孔）作为基面，这时将定位销做成活动的称“假销” 。当连杆用小头孔（及衬套孔）定位夹紧后，再从小头孔中抽出假销进行加工。 为了不断改善基面的精度，基面的加工与主要表面的加工要适当配合：即在粗加工大、小头孔前，粗磨端面，在精镗大、小头孔前，精磨端面。 由于 用小头孔和大 头孔外侧面 作基面，所以这些表面的加工安排得比较 5 早。在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔、扩孔和铰孔，这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证，有时会影响到后续工序的加工精度。 在第一道工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加 工精度会有很大影响。因此，第一道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响。连杆的加工就是如此，在连杆加工工艺路线中，在精加工主要表面开始前，先粗铣两个端面，其中粗磨端面又是以 毛坯端面定位。因此，粗铣就是关键工序。在粗铣中工件如何定位呢？一个方法是以毛坯端面定位，在侧面和端部夹紧，粗铣一个端面后，翻身以铣好的面定位，铣另一个毛坯面。但是由于毛坯面不平整，连杆的刚性差，定位夹紧时工件可能变形，粗铣后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢复变形，影响后续工序的定位精度。另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小，同时可以铣工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。同时，由于是以对称面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比较小。 工阶段的划分和加工顺序的安排 由于连杆本身的刚性差，切学加工时产生的残余应力，易产生变形。因此，在安排工艺过程时，应把各主要表面的的粗，精加工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中 得到修；半精加工中产生的形变可以在精加工中得到修正，最终达到零件的技术要求。 再工序安排上先加工定位基准，如端面加工的铣、磨工序防在加工过程的前面，然后再加工孔，符合符合先面后孔的加工工序安装原则。 连杆工艺加工过程可分为以下几个方面： 1）粗加工阶段 粗加工阶段也是连杆体和连杆盖合之前的加工阶段：基准面的加 工，包括辅助基准面加工：准备连杆体及连杆盖合并所进行的加工，如两者对口面的铣、磨等 2）半精加工阶段 半精加工阶段也是连杆体和连杆盖合并之后的加工，如精磨两平面，半精镗大头孔及孔口倒角等。总之是为精加工大、小头孔做准备的阶段。 3）精加工阶段 精加工阶段主要是最终保证连杆主要表面 大、小头孔全部达到图样要求的阶段，如珩磨大头孔，精镗小头活塞销轴承孔。 定合理的夹紧方法 既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影 响加 6 工精度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。 在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用 螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。 杆 主要面 的加工 方法 采用粗铣、精铣 工序，并将精磨工序安排 在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度， 这种方法的生产率较高。 以基面及小头孔定位，它用一个圆销（小头孔）。装夹工件铣两侧面至尺寸，保证对称（此对称平面为工艺用基准面）。 杆主要孔的加工方法 连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。 小头孔是定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、铰 两 道工 序。钻时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。 小头孔在钻、铰后，在金刚镗床上与大头孔同时精镗，达到 公差等级，然后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。 大头孔经过 扩、 粗镗、精镗、 金刚镗和珩磨达到 公差等级。表面粗糙度 m，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修 正，以保证孔的形状精度。 连杆的螺栓孔经过钻、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头 一侧面 定位。 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内，在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向。从而达到所需要的技术要求。 7 杆体与连杆盖的铣开工序 剖分面（亦称结合面）的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证。并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度，除夹具本身要保证精度外，锯片的安装精度的影响也很大。如果锯片的端面圆跳动不 超过 铣开的剖分面能达到图纸的要求，否则可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后的结合强度有较大的影响。因此，在剖分面铣开以后再经过磨削加工。 具使用 应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。 保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制 7 个自由度（其是长圆柱销限制 4 个，长菱形销限制 2 个）。长销定 位目的就在于保证 垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采 取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。 定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 定加工余量 用查表法确定机械加工余量： （根据机械加工工艺手册第一卷 表 25 表 26 表 27） （ 1）、平面加工的工序余量（ 单面加工方法 单面余量 经济精度 工序尺寸 表面粗糙度 毛坯 5 48 铣 ) ) 铣 ) 43( ) 连杆两端面总的加工余量为： 8 A 总 = 21 ni =（ A 粗铣 +A 精铣 +A 粗磨 +A 精磨 ） 2 =（ 2 = 2）、连杆铸造出来的总的厚度为 H=43+ 定工序尺寸及其公差 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 2 29 表 2 34） 1）、大头孔各工序尺寸及其公差（ 锻 造出来的大头孔为 81 工序名称 工序基本余量 工序经济 精度 工序尺寸 极限尺寸 表面粗糙度 精 镗 (8 81+0 81 )( 镗 2 )(12 ( 孔 5 1( 2）、小头孔各工序尺寸及其公差 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 2 29 表 2 30） 工序名称 工序基本余量 工序经济精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度 精镗 (8 )(20 (9 )( 9 项 加工数据的计算 1、 加工小头孔 (1) 钻小头孔 选用钻床 根据机械制造工艺设计手册表 38(41)选取数据 钻头直径 D = 19.6 切削速度 V = 削深度 10 进给量 f = mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 945 r/据表 30 按机床选取 n = 1000 r/实际钻削速度 V = 1000 60） = m/s (2) 铰小头孔 选用钻床 据机械制造工艺设计手册表 81 选取数据 铰刀直径 D = 30 切削速度 V = m/s 切削深度 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 140 r/据表 31 按机床选取 n = 200 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 2 、 铣大头两侧面 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 77(88)选取数据 铣刀直径 D = 20 切削速度 V = m/s 铣刀齿数 Z = 3 切削深度 2.5 mm/r 则 主轴转速 n = 1000v/ D = 611 r/据表 74 按机床选取 n=750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 3 、 铣开连杆体和盖 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 79(90)选取数据 铣刀直径 D = 63 切削速度 V = m/s 切削宽度 3 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 2 mm/r d = 40 则主轴转速 n = 1000v/ D = 103 r/据表 74 按机床选取 n=750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 4 粗锪连杆两螺栓底面 选用钻床 据机械制造工艺设计手册表 67 选取数据 10 锪刀直径 D = 28 切削速度 V = 0.2 m/s 锪刀齿数 Z = 6 切削深度 3 进给量 f = mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 50.9 r/据表 30 按机床选取 n = 750 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 5 铣 15 槽 选用铣床 据机械制造工艺设计手册表 90 选取数据 铣刀直径 D = 63 切削速度 V = m/s 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 2 切削宽度 0.5 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 94 r/据表 74 按机床选取 n=100 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 6 磨结合面 选用磨床 据机械制造工艺设计手册表 170 选取数据 砂轮直径 D = 40 切削速度 V = m/s 切削深度 0.1 进给量 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 157 r/据表 48 按机床选取 n = 100 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 7 、 磨连杆盖结合面 选用磨床 据机械制造工艺设计手册表 170 选取数据 砂轮直径 D = 40 切削速度 V = m/s 切削深度 0.1 给量 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 157 r/据表 48 按机床选取 n = 100 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 8 钻 铰 螺栓孔 选用钻床 a)钻 铰 螺栓孔 根据机械制造工艺设计手册表 38（ 41）选取数据 切削速度 V = m/s 切削深度 5 给量 f = mm/r 钻头直径 D = 11.8 主轴转速 n = 1000v/ D = 1910 r/据表 30 按机床选取 n = 910 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 11 b）铰螺栓孔 根据机械制造工艺设计手册表 81 选取数据 铰刀直径 D = 12 切削速度 V = m/s 切削深度 进给量 f = 0.2 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 140 r/据表 31 按机床选取 n = 200 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s (3) 从连杆盖上方给螺栓孔口倒角 根据 机械制造工艺设计手册表 67 选取数据 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 3 进给量 f = mm/r Z = 8 根据表 30 按机床选取 n = 750 r/ 、 粗镗大头孔 选用镗床 据机械制造工艺设计手册表 66 选取数据 镗 刀直径 D = 80.6 切削速度 V = m/s 进给量 f = mm/r 切削深度 3.0 则主轴转速 n = 000v/ D = 47 r/据表 41 按机床选取 n = 800 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 10 、 大头孔两端倒角 选用机床 据机械制造工艺设计手册表 67 选取数据 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 3 给量 f = mm/r Z = 8 根据表 30 按机床选取 n = 750 r/1、 精磨大 头两平面（先标记朝上） 选用磨床 据机械制造工艺设计手册表 170 选取数据 切削速 度 V = m/s 切削深度 进给量 f = mm/r 12 、 精镗小头孔 选用镗床 2）根据机械制造工艺设计手册表 66 选取数据 镗刀直径 D = 16 切削速度 V = m/s 进给量 f = mm/r 切削深度 1.0 据表 39 按 机床选取 n = 2000 r/12 13 、 精镗大头孔 选用镗床 据机械制造工艺设计手册表 66 选取数据 镗刀直径 D = 65.4 切削速度 V = m/s 进给量 f = 0.2 mm/r 切削深度 1 据表 39 按机床选取 n = 1000 r/4 、 小头孔两端倒角 选用机床 据机械制造工艺设计手册表 67 选取数据 切削速度 V = 0.2 m/s 切削深度 3 进给量 f = mm/r Z = 8 根据表 30 按机床选取 n = 750 r/杆的检验 连杆在机械加工中要进行中间检验，加工完毕后要进行最终检验，检验项目按图纸上的技术要求进行。 察外表缺陷及目测表面粗糙 度 查主要表面的尺寸精度 用量缸表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即圆柱度。 验主要表面的位置精度 其中大，小头孔轴心线在两个互相平行垂直的方向的平行度用 专用量具进行检测 。 杆螺钉孔与结合面垂直度的检验 制做专用垂直度检验心轴，其检测心轴直径公差，分三个尺寸段制做，配以不同公差的螺钉，检查其接触面积，一般在 90%以上为合格，或配用塞尺检测，塞尺厚度的一半为垂直度公差值。 13 第二章 工装 设计 削 分面夹具设计 由连杆工作图可知，工件材料为 产量 20 万件。根据设计任务的要求，需设计一套铣剖分面夹具，刀具为硬质合金端铣刀。 具的问题注意 本夹具主要作来铣剖分面，剖分面与小头孔轴心线有尺寸精度要 求，剖分面与螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要 求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 具设计 1) 定位基准的选择 由零件图可知，在铣剖分面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要 求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 头孔与连杆的端面为基准。连杆上盖以基面（无标记面）、凸 14 台面及侧面定位，连杆体以基面和小头孔及侧面定位，均属于完全定位。 2) 夹紧方案 由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。 3) 夹具体设计 夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确 安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体图如 图 ： 夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。 4) 切削力及夹紧力的计算 切削力的计算：，由组合机床（表 7： P= 剖分面夹具体图夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表 1： 用扳手的六角螺母的夹紧力： M=12P=L=140用力：F=70N，夹紧力： 380N 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 定位误差的计算 : 由加工工序知，加工面为连杆的剖分面。剖分面对连接螺栓孔中心线有垂直度 要求（垂直度允差 对连杆体小头孔有中心距190 求；对剖分面有 平面度要求。所以本工序的工序基准：连杆上盖为螺母座面，连杆体为小头孔中心线，其设计计算如下： （ 1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差 取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取 1/51/3）。 （ 2）确定定位销尺寸及公差 本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不 便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸 差与本零件在工作时与其相配孔的 15 尺寸与公差相同，即为 。 （ 3）小头孔的确定 考虑到配合间隙对加工要求中心距 190 响很大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为 。 5) 定位误差分析 对于连杆 体剖分面中心距 190 要求，以 的中心线为定位基准 ，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间 隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为： D+ d+ = 剖分面的定位误差 D工件孔的直径公差 d定位销的直径公差 孔和销的最小保证间隙 此项中心距加工允差为 此工件在加工过程中 能够保证加工精度要求。 连杆上盖剖分面的尺寸要求，螺母座面（工艺基准）为加工面的工序基准，同时亦为第一定位基准，对加工剖分面来说，它与工序基准的距离及相应的平行度误差只取决于基准在夹具中位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。基准位置误差为零。所以对加工剖分面来说，定位误差为零。即当基准重合时，造成加工表面定位误差的原因是定位基准的基准位置误差。 大头孔夹具 由连杆工作图可知，连杆材料为 产量 20 万件。根据指导老师的要求 ，需设计一套扩大头孔夹具。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。 具的注意问题 本夹具主要用来扩 大头孔，大头孔的轴心线相对于小头孔轴心 16 线有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 具设计 1) 定位基准的选择 由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 位销与基面为定 位基准，定位销限制 2 个自由度，基面限制工件 3 个自由度，大头孔的外侧面限制工件 1 个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用了常用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。 2) 夹紧方案 由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。 加工的大头孔为通孔，沿 实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。 滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具 ，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。自锁机构的种类很多，但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。 3) 夹具体设计 夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确 安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。扩大头孔夹具体图如下： 17 扩大头孔夹具体图夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。 4) 切削力及夹紧力的计算 由于本工序主要是粗加工大头孔，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。 扩孔时的切削力计算： 根据（机械加工工艺手册 李洪 主编 ）表 孔时的切削力为： 紧力的计算： 根据（机床夹具设计手册 第三版 王光 斗 王春福 主编）表 1 4/ =90526 N 在计算切削力时，必须考虑安全系数。 安全系数 4321 式中： 1K 基本安全系数；取 18 2K 加工性质系数；取 K 刀具钝化系数；取 K 断续切削系数；取 1 3 9 N 钻削力 F 小于夹紧力0Q，所以该夹紧装置可靠。 5) 定位误差分析 定位元件尺寸及公差的确定： 本 夹具的主要定位元件为一固定定位销，结构简单，但不便于 更换。该定位销尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸 公差相同，即为 对于连杆体剖分面中心距 85 要求，以 的中心线为定位基准 ，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间 隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为： D+ d+ = 剖分面的定位误差 D工件孔的直径公差 d定位销的直径公差 孔和销的最小保证间隙 此项中心距加工允差为 此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。 大头孔两侧面对中心距的要求：扩大头孔时，限制 Z 轴的转动是一挡板（工序基准），同时亦为第一定位基准，对加工大头孔来说，它与工序基准的距离及相应的平行度误差只取决于工序基准在夹具中的位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。即基准位置误差为零 ，定位误差为零。 19 参考文献 : 1 机械制造工艺学 . 郑本修主编 机械工业出版社， 2 先进制造技术 王隆太主编 机械工业出版社 3 机械制造工程专业英语 章跃主编 机械工业出版社 4 机械制造工艺设计 简明手册 李益民主编 机械工业出版社 5 机械设计基础 扬可桢 程光蕴 主编 高等教育出版社 6 机床夹具设计 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社 20 致 谢 首先衷心感谢 张丽萍老师 ，论文的选题、研究的方向和设计内容都得到张老师 的精心指导与热情的帮助。 张老师 严谨细致的作风，丰富的理论知识给了我很深的启迪，使我受益匪浅。 我的论文是在你悉心指导和严格要求下完成的，我的每一点进步和提高都得益于教授你 的指导、鼓励、影响和支持；同时也使我在思维方法、工作作风以及学习态度方面得到进步。 感谢所有关心和帮助过我的老师们、同学们！