【文章內(nèi)容簡介】 各個階段得到廣泛的應(yīng)用，夾具設(shè)計也必須向標準化、系統(tǒng)化、參數(shù)化方向發(fā)展。而且，為了適應(yīng)我國加入 WTO 后機電產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和盡快機電產(chǎn)品設(shè)計制造的全程仿真，快速組合夾具的發(fā)展正是適應(yīng)了這種要求。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。 二 、本次設(shè)計的內(nèi)容 本設(shè)計主要是針對 連桿工藝及鉆孔夾具 的設(shè)計。 夾具設(shè)計是組合機床設(shè)計中的重要部分，夾具設(shè)計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。在設(shè)計中，設(shè)計的主要思路是用工件以已加工端面為定位基準，夾具體的凸臺和大端面孔為定位面，工件以氣動夾緊，這樣設(shè)計主要是為了解決了手動夾緊時夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動強度大等缺點；氣動夾緊采用空氣作為動力源，資源豐富并且干凈、清潔，對周圍環(huán)境沒有污染；不足是噪音比較大。 具體的設(shè)計思路是： 首先確定工件的已加工端面定位方式，通過夾具體的凸臺、內(nèi)孔，再用氣動裝置將其夾緊，這樣連桿的六個自由度全部限制，實現(xiàn)了零 件的定位夾緊，然后確定零件的夾緊方式。在本次設(shè)計中采用的是 手動 夾緊方式；然后進行誤差分析、夾緊力的計算，對夾具的主要零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 機電系機電一體 化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 3 第一章 機械加工工藝規(guī)程的制定 零件的工藝性分析 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝分析 (1)該零件為發(fā)動機上的重要組成部分之一，其大頭孔和軸連接，小頭孔通過活塞銷和活塞連接，將作用于活塞的力傳給曲軸，又受曲軸驅(qū)動而帶動活塞。因此該連桿器將受到壓縮壓力，縱向彎曲應(yīng)力和拉應(yīng)力，故要求此連桿有較輕的重量、較高的強度，同時大小頭孔還有較高的耐磨性和互換性。 (2)該連桿由連桿 大頭連桿身和連桿小頭三部分組成，連桿大頭蓋和連桿身分開，由螺栓連接，小頭孔裝有襯套提高耐磨性和互換性。 (3)大小頭兩孔的軸線的平行度由較高的要求，中心距有絕對的要求，其精度主要由機加工機床本身來保證，平行度要求為 ，中心距為 280177。 。 (4)大頭孔的表面粗糙度要求為 ，小頭孔的表面粗糙度要求為 ，連端面的表面粗糙度為 ，身蓋配合的表面精度為 。 (5)為了便于加工和保證加工精度，大頭設(shè)置工藝凸臺。 平面加工 （ 1）兩端面 大頭兩端面間的尺寸公差等 級為 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 小頭兩端面間的尺寸公差等級為 IT5，表面粗糙度 Ra 不大于 （ 2）大頭凸塊兩側(cè)面 表面 （ 4）體和蓋的 結(jié)合 面 表面粗糙度 （ 6）軸瓦鎖口槽 銑 保證尺寸 保證尺寸 40 的 Ra 值為 機電系機電一體 化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 4 孔加工 （ 1）大頭孔 擴、粗鏜、精鏜達尺寸 Ф 102 mm， （ 2）小頭孔 鉆、擴、粗鏜、精鏜達尺寸 Ф 55 mm， （ 3）鉆、擴、鉸螺栓孔 M18mm, Ra 值為 技術(shù)要 求分析 連桿上需要進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及兩端面，連桿與桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿總成的主要技術(shù)要求如下： ⑴為了使連桿大、小頭運動副之間配合良好，大頭孔的尺寸公差等級取為 IT6，表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 ；小頭孔的尺寸公差等級約取為IT5(加工后再按 間隔分組 ),表面粗糙度 Ra 應(yīng)不大于 。 ⑵大、小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，進而影響發(fā)動機的效率，兩孔中心距的尺寸公差等級應(yīng)不低于 、小頭孔中心線在兩個相互垂直的方向上的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，致使汽缸壁磨損不均勻，縮短 發(fā)動機的使用壽命，同時也使曲軸的連桿頸磨損加劇。若稱大、小頭孔理想中心線所在的公共平面為連桿軸線平面，一般規(guī)定兩孔軸線在連桿軸線平面內(nèi)的平行度公差等級應(yīng)不低于 IT7，在垂直于連桿軸線平面內(nèi)的平行度公差等級應(yīng)不低于 8 級。 ⑶連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度誤差過大，將加劇連桿大頭兩端面與曲軸連桿頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，一般規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于 9 級。 ⑷連桿大、小頭兩端面間距離的基本尺寸相同 ，但技術(shù)要求是不同的。大頭兩端面間的尺寸公差等級為 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 ；小頭兩機電系機電一體 化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 5 端面間的尺寸公差等級為 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 。這是因為連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，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。 ⑸為了保證發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對連桿小頭（約占連桿全長 2/3）質(zhì)量差和大頭（約占連桿全長 1/3）質(zhì)量差給以較嚴格的規(guī)定。 毛坯的確定 毛坯的選擇應(yīng)從生產(chǎn)批量的大小，非加工面的技術(shù)要求，零件的材料 、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、重量技術(shù)要求等方面綜合考慮。通常情況下，主要以生產(chǎn)類型來決定。正確選擇制坯方式可以使整個工藝過程經(jīng)濟合理，故應(yīng)認真的選擇并要加以論述。 有關(guān)設(shè)計條件的說明 汽車連桿零件屬于大批量生產(chǎn)。 大批量生產(chǎn)的工藝特點：⑴零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法；⑵毛坯的制造方法和加工余量：廣泛采用金屬模機器造型、模鍛或其他高效方法，毛坯精度高，加工余量小；⑶機床設(shè)備及布置形式 ：廣泛采用高效專用機床及自動機床，按流水線和自動線排列設(shè)備；⑷工藝工裝：廣泛采用專用高效夾具、復(fù)合刀具、專用量具或自動檢驗裝置，靠調(diào)整法達到精度要求；⑸對工人技術(shù)要求：對調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對操作工的技術(shù)水平要求低；⑹工藝文件：要有工藝過程卡和工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗卡；⑺成本：較低。 . 毛坯的材料 機電系機電一體 化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 6 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強度，因此連桿材料要采用高強度的碳鋼或合金鋼，可用來制作連桿的材料有 45 鋼、 55 鋼、40cr、 40MnB 等，此連桿要求大批量生產(chǎn)，毛坯材料 選用鍛件。 45 鋼 一般為中碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)剛與合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造承受很大變動載荷與沖擊載荷或各種復(fù)合應(yīng)力的零件（如機器中傳遞動力的軸、連桿、齒輪等）。這類零件要求鋼材具有較高的綜合力學(xué)性能，即強度、硬度、塑性、韌性有良好的配合。連桿需要承受多向交變載荷的作用，對材料的綜合力學(xué)性能要求高， 45 鋼可以滿足這一要求，最終選定 45 鋼作為毛坯材料。 制坯方法的確定 連桿的特殊作用要求機械性能應(yīng)大于或等于 抗拉強度 Mpab 735?? 屈服極限 Mpas 539?? 沖擊韌性 2/588 cmJak ?? 毛坯的選擇有兩種：使毛坯形狀與尺寸和零件接近；使毛坯的形狀尺寸與零件相差較大。 這影響著毛坯的制造費用及勞動量，與機械加工費用及勞動量。為節(jié)省能源與金屬材料，隨著毛坯制造專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，制坯方法的確定應(yīng)取向前種方法。其中前種方法又有模鍛和鑄造兩種毛坯制造形式最常用，考慮到零件工作的場所和綜合力學(xué)性能要求，毛坯選用模鍛的方式進行生產(chǎn) 連桿鍛坯形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另外一種是將體和蓋鍛成一體。整體鍛造 的毛坯，需要在以后的機械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻， 需將 整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛機電系機電一體 化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 7 造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維被切斷等問題， 分體鍛造能夠減少一定的工序，加工效率高 。故最終選用 分 體鍛造的方式制造毛坯。 鍛造的工藝過程如下：將棒料在爐中加熱至 11401200℃，現(xiàn)在錕鍛機上通過四個型槽進行錕鍛制坯，然后在鍛壓機上進行預(yù)鍛和終鍛，再在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊。為了改善毛坯的切削加工性能，鍛造好的連桿毛坯需要進行調(diào)質(zhì)處理，使之得到細致均勻的回火索氏體組織， 減少毛坯的內(nèi)應(yīng)力。為了提高毛坯的精度，連桿毛坯還需進行熱校正。 此外， 連桿的顯微組織在連桿小頭“工”字形截面檢驗，應(yīng)符合 NJ2486《曲軸技術(shù)條件》附錄中的 14 級。連桿的縱剖面的金屬宏觀組織，其纖維方向應(yīng)沿著連桿中心線，并與外形相符，不得間斷。 連桿經(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 合格 后就可以進入機械加工生產(chǎn)線了 。 連桿工件的定位基準和定位方案分析 連桿外形較復(fù)雜而剛性較差 ，它的技術(shù)要求很高，恰當?shù)剡x擇繼續(xù)加工中的定位基準是能否保證連桿 技術(shù)要求的重要問題之一。 在連桿的 實際加工過程中，一般都對連桿進行完全定位，即按六點定位原理來限制連桿的六個自由度。多數(shù)情況下，選用連桿的大、小頭端面作為主要定位基準，使零件的支撐面積大、定位穩(wěn)定、裝夾方便。同時選擇小頭孔和大頭連桿體的外側(cè)面作為一般定為基準，從而限制了連桿的六個自由度。選用連桿端面和小頭孔作為定位基準，不僅便于在加工過程中實現(xiàn)基準統(tǒng)一，更重要的是使連桿的重要技術(shù)要求（如大、小頭孔之間的中心距要求，大、小頭孔機電系機電一體 化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 8 中心線在兩個互相垂直方向上的平行度要求，端面與大頭孔中心線的垂直度要求，兩端面間的距離要求等）在加工過程中實現(xiàn)基準重合 ，以減小定位誤差。 對于一些要求高或加工中不易保證的技術(shù)要求，在精加工時也可以采用自為基準的原則進行加工（小頭孔尺寸精度和形狀精度的保證），或采用互為基準的原則進行加工（如大、小頭孔中心距精度的保證），由機床精度直接保證（如大、小頭孔中心距要求可在雙軸鏜床上一次安裝同時加工出大、小孔來直接保證）。 按照“先加工基準后加工其它面”的加工原則，作為連桿主要定位基準的兩端面的加工，一般都是安排在工藝過程最初工序進行，即以未加工過的第一個端面在、為粗基準定位，加工第二個端面，緊接著以已加工過的第二個端面做基準，定位 加工第一個端面。顯然第一個端面的精度要比第二個端面高，在以后的加工中，用第一個端面做精基準最好。但由于連桿外形的對