柴油機(jī)連桿加工工藝

1、常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要本文主要論述了柴油機(jī)連桿的加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)。在x5032立式銑床上采用200端銑刀同時(shí)銑削連桿的兩端面，所加工的連桿為模鍛毛坯，且大小端等高，要求同時(shí)銑削二件連桿，保證銑一端面其厚度尺寸為30.5，銑另一端面保證厚度尺寸為27.5，銑削時(shí)需采用雙件雙工位銑夾具，并以連桿的端面、大頭外圓、小頭外圓為定位基準(zhǔn)，且在兩個(gè)不同的工位上采用不同的定位元件，以保證定位可靠。并且由于兩件同時(shí)加工，所以在裝夾工件時(shí)應(yīng)同時(shí)裝夾，便于操作，夾緊可靠，利于加工。連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時(shí)，就需要把各主要表面的粗

2、精加工工序分開。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)要求。關(guān)鍵字：柴油機(jī);連桿;加工工藝目錄摘要1緒論.3第一章連桿的基本設(shè)計(jì).51.1連桿的材料和毛坯61.2連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)71.3連桿的主要技術(shù)要求81.3.1大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度91.3.2大、小頭孔軸心線在兩個(gè)互相垂直方向的平行度91.3.3大、小頭孔中心距91.3.4連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度91.3.5大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求91.3.6螺栓孔的技術(shù)要求91.3.7有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求10第二章連桿加工工藝的總體分析.2.1連桿的機(jī)械加工工藝過程分析92.1.1確定

3、毛坯的制造形式92.1.2工藝路線的擬定102.1.3基準(zhǔn)的選擇102.2連桿的檢驗(yàn).132.2.1觀察外表缺陷及目測表面粗糙度.132.2.2連桿大頭孔圓柱度的檢驗(yàn).132.2.3連桿體、連桿上蓋對大頭孔中心線的對稱度的檢驗(yàn).132.2.4連桿大小頭孔平行度的檢驗(yàn).132.2.5連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn).14第三章夾具的設(shè)計(jì)153.1工藝分析對夾具提出的要求153.2工件的的定位基面的確定153.3二種方案比較183.4夾具的結(jié)構(gòu)方案的確定于評比.193.5計(jì)算及精度分析203.6結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)分析.243.7零件工作圖的說明.243.8切削力及夾緊力的計(jì)算.24參考文獻(xiàn):28致謝29緒論

4、近百年來，柴油機(jī)因其功率范圍大、效率高、能耗低，在各型民用船舶和中小型艦艇推進(jìn)裝置中確立了其主導(dǎo)地位。新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷開發(fā)使用，為柴油機(jī)注入了新的活力，使其在動(dòng)力機(jī)械，尤其在船舶動(dòng)力方面依然發(fā)揮著無法替代的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2000噸以上的船舶中，柴油機(jī)作為動(dòng)力的超過95，預(yù)計(jì)這一情況仍將持續(xù)下去。受油價(jià)的影響，以及一些柴油機(jī)的缺點(diǎn)（比如煙度和噪聲）被一一克服，現(xiàn)在在乘用車市場，柴油動(dòng)力開始漸漸顯示其獨(dú)特魅力。但是，由于受各種因素的影響，我國的柴油機(jī)研究還是落后于世界先進(jìn)水平。經(jīng)歷多年的市場實(shí)踐，國內(nèi)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)已不再滿足于憑借引進(jìn)產(chǎn)品獲得市場上的暫時(shí)領(lǐng)先，而認(rèn)識到核心技術(shù)是最

5、關(guān)鍵的，只有通過引進(jìn)、消化、吸收的途徑，自己掌握了核心技術(shù)，企業(yè)才會(huì)有發(fā)展后勁并獲得可持續(xù)發(fā)展的條件。隨著我國造船事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，作為船舶配套中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展瓶頸已日益凸顯。因此，必須研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的柴油機(jī)，以提高我國船舶制造的國產(chǎn)率。發(fā)動(dòng)機(jī)是船舶的心臟，而發(fā)動(dòng)機(jī)連桿則是承受強(qiáng)烈沖擊力和動(dòng)態(tài)應(yīng)力最高的動(dòng)力學(xué)負(fù)荷部件，其在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷，再加上連桿的高頻擺動(dòng)產(chǎn)生的慣性力,會(huì)使連桿桿身發(fā)生形變，輕則會(huì)影響曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作,使機(jī)械效率下降。重則會(huì)破壞活塞的密封性能，使排放惡化，甚至造成活塞拉缸、拉瓦，使發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作。因此對其剛度和強(qiáng)度提出了很

6、高的要求。以往，連桿的的制造以鑄造法和鍛造法為主；20世紀(jì)80年代以來，由于采用粉末鍛造法大批量生產(chǎn)的粉鍛連桿具有力學(xué)性能優(yōu)、尺寸精度高、質(zhì)量較輕及質(zhì)量偏差很小等特點(diǎn)，因而相繼在發(fā)達(dá)國家快速發(fā)展，逐漸取代鑄造和鍛造連桿。而高密度燒結(jié)法制造連桿也快速發(fā)展，并具有良好的力學(xué)性能。本文主要介紹了柴油機(jī)連桿加工的加工工序、夾具及定位方式、工步劃分和加工方法。第一章連桿的基本設(shè)計(jì)1.1連桿的材料和毛坯連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、55鋼、40cr、40crmnb等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少

7、，成本低。隨著粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需

8、鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式。總之，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。目前我國有些生產(chǎn)連桿的工廠，采用了連桿輥鍛工藝。毛坯加熱后，通過上鍛輥模具和下鍛輥模具的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。用輥鍛法生產(chǎn)的連桿鍛件，在表面質(zhì)量、內(nèi)部金屬組織、金屬纖維方向以及機(jī)械強(qiáng)度等方面都可達(dá)到模鍛水平，并且設(shè)備簡單，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)率較高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在大批大量生產(chǎn)中應(yīng)用。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。連桿的鍛造工藝過程，將棒料在爐中加熱至11

9、401200c0，先在輥鍛機(jī)上通過四個(gè)型槽進(jìn)行輥鍛制坯見圖(1-3)，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊見圖(1-4)。鍛好后的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，以改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯精度，連桿的毛坯尚需進(jìn)行熱校正。連桿必須經(jīng)過外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等的全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。1.2連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連

10、桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內(nèi)裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質(zhì)的底，底的內(nèi)表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補(bǔ)償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部

11、件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對連桿桿身中心面的對稱度

12、；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。1.3連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術(shù)要求（圖1-1）如下。連桿圖（11）1.3.1大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為it6，表面粗糙度ra應(yīng)不大于0.4m；大頭孔的圓柱度公差為0.012mm，小頭孔公差等級為it8，表面粗糙度ra應(yīng)不大于3.2m。小頭壓襯套

13、的底孔的圓柱度公差為0.0025mm，素線平行度公差為0.04/100mm。1.3.2大、小頭孔軸心線在兩個(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，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時(shí)使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較?。欢鴥煽纵S心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100mm長度上公差為0.04mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100mm長度上公差為0.06mm。1.3.3大、小頭孔中心距大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，

14、所以規(guī)定了比較高的要求：2100.05mm。1.3.4連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于it9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100mm長度上公差為0.08mm）。1.3.5大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為it9，表面粗糙度ra不大于0.8m,小頭兩端面的尺寸公差等級為it12，表面粗糙度ra不大于6.3m。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，

15、而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來許多方便。1.3.6螺栓孔的技術(shù)要求在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按it8級公差等級和表面粗糙度ra應(yīng)不大于6.3m加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25mm。1.3.7有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對錯(cuò)位，影響到

16、曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平行度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。對于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025mm。第二章連桿的加工工藝總體分析2.4連桿的機(jī)械加工工藝過程分析2.4.1確定毛坯的制造形式毛坯為鑄造件，工件材料為45鋼，毛坯的尺寸精度要求為it1112級。清理后，退火處理，以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力并改善機(jī)械加工性能，在毛坯車間調(diào)整，銑去澆冒口，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間來加工。1. 毛坯尺寸的確定，畫出毛坯圖。所以毛坯選用金屬型鑄造。毛坯鑄出后應(yīng)進(jìn)行退火處理，以消除鑄件在鑄造過程

17、中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。由文獻(xiàn)1表1-17可知該鑄件的的尺寸公差等級為3級精度其余量可在3.54.5之間。由文獻(xiàn)1表1-19可確定各表面的總余量，但由于用查表所確定的總余量與生產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由此，即可繪制出零件的毛坯圖。2.4.2工藝路線的擬定（1）工藝路線的擬定為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。工藝路線方案鑄造，退火工序：1.粗銑上端面2.粗銑下端面3.精銑上端面4.精銑下端面5.檢驗(yàn)另外，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等。本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線方案一。根據(jù)工序方案一制定

18、出詳細(xì)的工序劃分如下所示：工序：（1） 鑄造、時(shí)效、油漆。（2） 粗銑上端面，留加工余量0.3mm。（3） 粗銑下端面，留加工余量0.3mm，保證尺寸要求。（4） 精銑兩端面至要求尺寸。保證尺寸27.5和16.（5） 檢驗(yàn)。根據(jù)以上工序安排，編出機(jī)械加工工藝過程卡及工序卡片。1.4.3基準(zhǔn)的選擇根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析，知零件上的上下表面均應(yīng)通過正確的定位才能保證，故對基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以分析。（1）粗基準(zhǔn)的選擇按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇在精基準(zhǔn)的選擇時(shí)應(yīng)滿足基準(zhǔn)重合的原則和互為基準(zhǔn)的原則。在加工時(shí)如可能會(huì)出現(xiàn)基

19、準(zhǔn)不重合，這時(shí)需要進(jìn)行尺寸鏈的換算。1.4.4各工序的定位夾緊方案的選擇1.定位基準(zhǔn)方案的確定在機(jī)械加工中，必須使工件、夾具、刀具和機(jī)床之間保持正確的相互位置，才能加工出合格的零件。這種正確的相互位置關(guān)系，是通過工件在夾具中的定位，夾具在機(jī)床上的安裝，刀具相對于夾具的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的。在研究和分析工件定位問題時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問題。一般地說，工件的定位基準(zhǔn)一旦被選定，則工件的定位方案也基本上被確定。定位方案是否合理，直接關(guān)系到工件的加工精度能否保證。2. 夾緊方案的確定加工前，工件在夾具的定位元件上獲得正確位置后，還必須在夾具上設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)將工件夾緊，以保證工件在加工過程中不致因受到切削

20、力、慣性力、離心力或重力等外力作用而產(chǎn)生位置偏移和振動(dòng)，并保持已由定位元件所確定的加工位置。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，選擇工件的夾緊方法一般與選擇定位方法同時(shí)考慮，有時(shí)工件的定位也是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的?；蛟趭A具設(shè)計(jì)中，如因定位基準(zhǔn)的選擇使夾具設(shè)計(jì)有困難，也可適當(dāng)?shù)母倪x定位基準(zhǔn)，使夾具結(jié)構(gòu)更加簡單和經(jīng)濟(jì)。圖（21）連桿裝夾正視圖圖（22）連桿裝夾俯視圖1.5連桿的檢驗(yàn)連桿在機(jī)械加工中要進(jìn)行中間檢驗(yàn)，加工完畢后要進(jìn)行最終檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目按圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行。1.5.1觀察外表缺陷及目測表面粗糙度1.5.2連桿大頭孔圓柱度的檢驗(yàn)用量缸表，在大頭孔內(nèi)分三個(gè)斷面測量其內(nèi)徑，每個(gè)斷面測量兩個(gè)方向，三個(gè)斷面測量的最大值

21、與最小值之差的一半即圓柱度。1.5.3連桿體、連桿上蓋對大頭孔中心線的對稱度的檢驗(yàn)采用專用檢具（用一平尺安裝上百分表）。用結(jié)合面為定位基準(zhǔn)分別測量連桿體、連桿上蓋兩個(gè)半圓的半徑值，其差為對稱度誤差。1.5.4連桿大小頭孔平行度的檢驗(yàn)如圖（17）所示,將連桿大小頭孔穿入專用心軸，在平臺上用等高v形鐵支撐連桿大頭孔心軸，測量小頭孔心軸在最高位置時(shí)兩端面的差值，其差值的一半即為平行度。1.5.5連桿螺釘孔與結(jié)合面垂直度的檢驗(yàn)制做專用垂直度檢驗(yàn)心軸，其檢測心軸直徑公差，分三個(gè)尺寸段制做，配以不同公差的螺釘，檢查其接觸面積，一般在90%以上為合格，或配用塞尺檢測，塞尺厚度的一半為垂直度公差值。第三章夾具

22、的設(shè)計(jì)3.1工藝分析對夾具提出的要求由設(shè)計(jì)任務(wù)書以及上述分析，在同時(shí)銑削二連桿的二端面時(shí)，所采用的工藝是：（1）首先在工位i上以毛坯粗基面定位，銑削一端面保證其厚度為30.5。（2）在工位ii上以加工后的基面為定位基面定位，另一端面保證其厚度為27.5。并在工位i上安裝另一毛坯件，同時(shí)進(jìn)行二件加工。根據(jù)上述工藝分析，對夾具提出如下要求：（1）首先要保證可靠的定位，由于在工位i加工端面時(shí)是以毛坯面作為定位基面，而在工位ii是以加工后的端面作為精基面定位，因此這就要求夾具在工位i和工位ii上加工工件應(yīng)以不同的定位元件定位。此外考慮到連桿件是二端為圓形的長桿形零件，這就要求定位件應(yīng)具有良好的對中性。

23、（2）要求保證夾緊可靠、方便。因?yàn)橐蠖瑫r(shí)加工，且需銑削一定的厚度（3mm），這就需要新設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)有足夠的夾緊力，以保證夾緊可靠，裝夾方便，工件安裝穩(wěn)定，利于操作，減少裝夾工件的時(shí)間，且具有較好的裝夾精度，盡可能地減少夾緊誤差。（3）要求新設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于制造3.2工件的的定位基面的確定，夾具的夾緊，定位方案的分析、對比與確定：1、由上述工藝分析，根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則（1）盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不符合誤差jb，由于新的加工的加工的工件的工序基準(zhǔn)是連桿的二端面，因此盡量選擇連桿二端面作為定位基準(zhǔn)，從而避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不符合誤差。（2）應(yīng)盡量用精基準(zhǔn)作為定位

24、基準(zhǔn)，以保持有足夠的定位精度。依據(jù)這些要求，考慮在工位i是以毛坯面作為定位基面，工位ii以加工后的精基面作為定位基面，用此初步采用二種定位方案：方案一：工位i以大小頭端面為定位基面，采用可調(diào)支撐釘作為粗基準(zhǔn)定位元件，這樣可避免由于各批毛坯尺寸不穩(wěn)定所引起的后工序的加工余量的變化而影響工件的加工質(zhì)量。這樣定位后，連桿的六個(gè)自由度被限制三個(gè)，即z、x、y自由度，剩下的三個(gè)自由度x、y、z，在連桿大頭用固定的v形塊以大頭外圓為定位基準(zhǔn)定位，小頭用活動(dòng)v形塊以小頭外圓作為定位基準(zhǔn)，從而限制了x、y、z自由度，滿足工件加工時(shí)自由度限制的要求。（六個(gè)自由度全部限制）工位ii：以加工后的連桿大、小端面作為定

25、位基面，采用固定支撐釘作為定位元件，限制了x、y、z，以固定v形塊和活動(dòng)v形塊并以大、小頭外圓作為定位基準(zhǔn)，限制了x、y、z，使工件的六個(gè)自由度全部限制，滿足工件定位要求。方案二：工位i：以大、小頭端面作為定位基準(zhǔn)，以可調(diào)支撐釘作為粗基準(zhǔn)定位元件，在大頭，以大頭外圓作為定位基準(zhǔn)，采用固定v形塊作為定位元件，小頭以外圓作為定位基準(zhǔn)，以固定支撐釘作為定位元件，這樣可使工件的x、y、z、x、y、z，六個(gè)自由度全部限制。工位ii：以加工過的端面作為精基準(zhǔn)，采用固定支撐釘作為定位元件，大、小頭分別以外圓為定位基準(zhǔn)，大頭以固定v形塊定位，小頭以固定支撐釘作為定位元件，從而使工件的六個(gè)自由度x、y、z、x、

26、y、z，全部限制。3.3二種方案比較：方案一：可使工件安裝平穩(wěn)，并滿足基準(zhǔn)重合原則，將粗、精基準(zhǔn)分開，保證了工件的定位精度，小頭都采用活動(dòng)v形塊可避免在裝夾過程中發(fā)生干涉。此外，采用微型塊，使工件的對稱中性好。但夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜定位可靠性欠佳。方案二：滿足基準(zhǔn)重合原則，粗精基準(zhǔn)分開，保證了工件的加工精度，定位可靠，結(jié)構(gòu)簡單。2.經(jīng)過上述定位方案的分析和確定，連桿的六個(gè)自由度就全部限制了，連桿在夾具中的位置只可能有一個(gè)，而且不會(huì)出現(xiàn)過定位和欠定位，定位的問題被解決了。下面就考慮夾緊問題。本設(shè)計(jì)的夾具所設(shè)計(jì)的夾緊裝置主要有二部分組成。產(chǎn)生力源部分：這部分我們采用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即通過手柄操作，是動(dòng)

27、力傳遞到夾緊元件上。夾緊部分：主要由手柄、螺母、螺桿、活動(dòng)壓塊組成，力通過手柄、螺母、螺桿傳遞到活動(dòng)支撐板直接作用于連桿工件，一方面活動(dòng)支撐板起到支撐作用（限制x、y），用以補(bǔ)償因毛坯尺寸變化而產(chǎn)生對定位精度的影響，同時(shí)又起加緊作用，避免另外設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，減少了夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。夾緊力作用于連桿并通過連桿垂直作用于固定v形塊工作面，使之位于工件與v形塊接觸線長度中央，均能將工件夾緊在定位裝置上而且支撐反力在姐能面上的分布比較均勻，從而保證定位要求，使工件定位穩(wěn)定可靠。此外夾緊力施于工件剛性較好的部位。由此可見，這種夾緊方式合理的。考慮二件應(yīng)同時(shí)夾緊和拆卸，為了避免工件同時(shí)裝夾時(shí)產(chǎn)生的干涉以及才

28、做方便，我們將壓塊與螺桿組成一個(gè)活動(dòng)壓緊裝置，這樣就起到夾緊作用，又避免裝夾過程中的干涉，還可方便地進(jìn)行工件的裝夾和拆卸，在銑削過程中，由固定v形塊側(cè)面支撐釘及壓塊共同承受銑削時(shí)的銑削力鉅，同時(shí)，二端面由定位置支撐定位，承受軸向銑削力，達(dá)到夾緊作用。3.4夾具的結(jié)構(gòu)方案的確定與評比銑削加工時(shí)，連桿的切削用量為3mm，所需的切削力較大，且切削力的大小和方向是變化的，加工時(shí)易振動(dòng)，為了防止因產(chǎn)生振動(dòng)而影響工件定位穩(wěn)定和夾緊的可靠性。為此，所設(shè)計(jì)的夾具采用整體結(jié)構(gòu)形式，具有剛性好。夾具與機(jī)床工作臺通過四個(gè)t形螺栓聯(lián)接安裝，使之在工作臺上穩(wěn)定。夾緊機(jī)構(gòu)中與螺栓配合使用的螺紋襯套壓入夾具體內(nèi)并通過螺釘鎖

29、緊，以防止銑削軸向力過大而破壞夾緊。3.5計(jì)算及精度分析，主要尺寸、公差及技術(shù)條件確定的說明1、定位誤差的分析及計(jì)算：由上述定位方案可知，加工連桿端面，以平面定位，基準(zhǔn)不符合誤差jb=0基準(zhǔn)位移誤差jw=0總的定位誤差dw=02、精度分析，主要尺寸，公差及技術(shù)條件確定的說明，由公式得：=d+a+t+gk其中d=0dt=0考慮到機(jī)床精度的影響，取g=0.08mma由定位元件的公差及夾具垂直方向尺寸的公差構(gòu)成，為滿足=d+a+r+gk則：a=k-（d+r+g）=0.21-0.08=0.13為此，取定位支撐釘公差為n=0.04mm夾具體垂直方向尺寸公差為=0.08mm則=0+（0.08+0.04）+

30、0.8=0.020.21滿足要求3、夾緊力的分析與計(jì)算：由設(shè)計(jì)任務(wù)書：連桿的材料為20gmnmo、hb=197-225，選擇200mm端銑刀，要求工件表面粗糙度為ra=12.5um，采用粗銑，銑削厚度為3mm，每齒進(jìn)給量由表查得，取0.2mm齒由刀具表查得，200mm端銑刀齒數(shù)10，寬度70mm取切削進(jìn)度v=2m分連桿b=1200mpa。單位銑削力偉39004511mpm由公式：p切=pf總=pbtszd其中b=110（連桿大端直徑為55mm）t=3mms齒=0.2mm齒z=10d=200mmp切=4200x110x3x0.2x10x200=4411.76n計(jì)算得p縱p切=0.3p縱=0.3p

31、切=0.3x4411.76=1323.53np橫p切=0.9p橫=0.9p切=0.9x4411.76=3970.58np垂p切=0.5p垂=0.5p切=0.5x4411.76=2205.88n刀具作用工件上的各力情況如圖：作用在工件各力情況分析，設(shè)計(jì)用在工件上的夾緊力為w為保證工件在銑削過程中kh出于平衡狀態(tài)，則需滿足作用于工件上的各力之和為零。由上圖，對工位進(jìn)行分析計(jì)算，其各力大小為：f3=f3=w2cos45f2=f3xcos45=w2f1=f1=w4cos45r1=f1xf1r2=f2xf2r3=f3xf3由表查得，各接觸面的摩擦系數(shù)分別為：f1=f2=0.15，f2=0.3，則力的平衡

32、方程為p切xcos45+4f1cos452f3cos45f2xf2xf3cosa=0整理后得：p切cos45=0.15w2，即4411.76cos45x20.15=w解得：w=4194.47n考慮到安全系數(shù)k：則k=k0k1k2k3由查表，取k=1.58則w實(shí)=kw=1.58x41594.47=65719.26n3、定位元件的強(qiáng)度校核：（僅對工位定位元件）1）水平支撐釘：材料為45鋼、調(diào)質(zhì)：b=650mpa所需的壓應(yīng)力為：=p垂5a=2205.885x1413=0.32b滿足要求2）側(cè)面支撐釘：材料為45鋼、調(diào)質(zhì)：b=650mpa所需的壓應(yīng)力為：=f2a=w2r=65719.262x10=10

33、4.59mpab滿足要求3）夾具體凸塊的強(qiáng)度校核：材料為ht20-40bb=310mpa所需的剪切應(yīng)力為：=6mbh=65719.26x12x62x48x24=85.57mpabb滿足要求4）夾緊螺栓強(qiáng)度校核：材料為45鋼，調(diào)質(zhì)：b=650mpa初選d=20mmd=（4x1.3xp）=12.94mmd=20mm滿足要求3.6結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)分析總的來說所設(shè)計(jì)的夾具滿足工作要求，較好地保證工件的加工精度，采用雙件雙工位，且在不同工位上進(jìn)行粗精分開加工，可保證了工件的加工質(zhì)量，提高了機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率。此外，無論是夾具體、定位元件以及夾緊機(jī)構(gòu)都具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和選購，降低生產(chǎn)成本。家具上的蓋板與工件的距離計(jì)得太小，工件在銑削時(shí)可能碰刀。此外，由于銑削時(shí)，所需的夾緊力較大引起脫離，解決的方法可將蓋板尺寸做得大些，襯套與蓋板的配合可改為螺紋連接。其次，最好應(yīng)設(shè)置對刀裝置，從而更好地保證加工精度。3.7零件工作圖的說明1、夾具體：與夾具體上的零件接觸面應(yīng)加工，各水平面間的不平行度應(yīng)不大于50um，各工藝孔的距離公差不大于0.05mm，且易于加工，即盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。水平面的平面度不大于0.02mm，垂直尺寸的公差不大于0.08mm。2、壓塊：上、下表面的平行度不大于0.08mm，與蓋板的配合表面的粗糙度為ra=3.2um，并需淬