連桿加工夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

.PAGE.目錄1、前言····································································22、設(shè)計(jì)任務(wù)及工況要求················································23、連桿零件分析························································24、設(shè)計(jì)條件······························································35、專用夾具的設(shè)計(jì)······················································45.1、本夾具的功用·······················································45.2、設(shè)計(jì)方案分析比較··················································45.3、夾具工作原理·······················································66、定位誤差計(jì)算························································67、夾緊力的計(jì)算與強(qiáng)度校核············································77.1、夾緊力的計(jì)算······················································77.2、強(qiáng)度校核··························································88、夾具特點(diǎn)及使用說(shuō)明················································89、心得體會(huì)·····························································910、參考文獻(xiàn)····························································9銑連桿小頭油槽夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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。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492Q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)、高效、低成本的特點(diǎn)。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X51,液壓夾緊。3、連桿零件分析連桿是汽車發(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。連桿通常是一種細(xì)長(zhǎng)的變截面非圓桿件,由從大頭到小頭逐步變小的工字型截面的連桿體、連桿蓋、螺栓及螺母等組成。不同結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī),連桿的結(jié)構(gòu)略有差異,但基本上都是由活塞銷孔端〔小頭、連桿身、曲柄銷孔端〔大頭三部分組成。連桿大頭孔套在曲軸連桿軸徑上,為了便于安裝,連桿一般自大頭孔處分開(kāi)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。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?！?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?！?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?！?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。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。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(kāi),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。軸瓦槽：對(duì)槽頭的要求非常高。由于連桿在工作中承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。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)。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。通用機(jī)床X51可以滿足本工序的加工要求,因此可設(shè)計(jì)與X51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。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X51的工作臺(tái)上。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X51,3mm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：支撐板、圓柱銷、削邊銷；夾緊裝置：液壓自動(dòng)夾緊,直壓板；定位夾緊原理如下圖：1、小頭支撐板2、削邊銷3、加緊壓板4、大頭支撐板5、圓柱銷方案二、定位元件：支撐板、圓柱銷、定位塊；夾緊裝置：液壓自動(dòng)夾緊,直壓板；定位夾緊原理圖如下：1、小頭支撐板2、可換定位銷3、夾緊壓板4、定位塊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)。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)與方案一相比稍顯復(fù)雜。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個(gè)自由度；可換定位銷套在連桿小頭孔內(nèi),限制2個(gè)自由度；定位塊與連桿大頭側(cè)面相連,限制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。1、小頭支撐板2、可換定位銷3、夾緊壓板4、定位塊5、大頭支撐板6、定位誤差計(jì)算由于位于小頭頂部的定位面的定位尺寸為6.2±0.05,因此基準(zhǔn)不重合誤差ΔB為δD/2。定位孔與軸可以在任意方向上接觸,此種情況下,定位基準(zhǔn)可以在任意方向上變動(dòng),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)位移誤差式中,δD、δd、Δ分別為定位孔、軸的尺寸公差和孔軸配合的最小間隙。由于ΔB和ΔY變化方向相反,所以定位誤差帶入數(shù)據(jù)：δD=0.012,δd=0.03,Δ=0.01,得到：ΔD=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]知：銑削切削力計(jì)算公式為：P=Cp·t0.86·Sz0.72·D-0.86·B·z·kp由于本工序"銑連桿小頭油槽"使用臥式銑床X51,盤狀銑刀,直徑D為75mm,寬度B為3mm,模數(shù)m為3.50；連桿材料為40Cr,屬于中碳合金結(jié)構(gòu)鋼,σb為980MPa；故由[1]知：Cp=808NSz=0.01B=3mmz=12kp=<σb/736>由連桿加工工藝圖可知：t=8.3mm所以可以得出：P=Cp·t0.86·Sz0.72·D-0.86·B·z·kp=808×8.30.86×0.010.72×75-0.86×3×12×<980/736>0.8N=200N由[2]知：鋼與鋼的摩擦因數(shù)μ=0.3,理論夾緊力F:F=F·μ即F=P/μ所以可以得出：F=P/μ=200/0.3=667N由[1]知：夾緊力計(jì)算公式為：Fk=F·KK=Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6由工藝規(guī)程可知Ko=1.4K1=1.2K3=1.0K4=1.0K5=1.0K6=1.0故可知實(shí)際所需夾緊力Fk:Fk=F·K=F·Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6=667×1.4×1.2×1×1×1×1=1120N7.2、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MM=Fk·L=1120×0.86N·m=963.2N·m由于壓板厚度厚度H為20mm,壓板寬度B2為50mm。所以彎曲應(yīng)力σp為：σp=M/S=M/<H·B2>=963.2÷0.2÷0.5=9632Pa而壓板材料為45鋼材,[σp]為600MPa,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5880N,所以壓板螺釘所受的拉應(yīng)力σp為：σp=Fk/<πr2>=1120÷π÷0.162=13926Pa而壓板螺釘?shù)牟牧螿235的[σb]為375—500MPa,故壓板螺釘?shù)膹?qiáng)度足夠。8、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)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(kāi)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_(kāi)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。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。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)踐的檢查和聯(lián)系,更是一種對(duì)設(shè)計(jì)研究的探索和嘗試。我們的大學(xué)生活,快要結(jié)束了,