【正文】 濟(jì)的夾具。 機(jī)床夾具亦可按 使用機(jī)床分類 、或按夾緊動力源分類等 。但它們的工作原理基本相同。 (2) 夾緊裝置 用于保持工件在夾具中的確定位置，使工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用下而產(chǎn)生位移，如壓塊、壓板、螺釘、螺母等。 (4) 其它裝置 根據(jù)夾具特殊功能需要而設(shè)計的一些裝置，如定向件、定位鍵、操作件等。 機(jī)床專用夾具設(shè)計的發(fā)展方向 夾具是數(shù)控機(jī)床加工過程中必不可少的部件，隨著 CAD 技術(shù)的普及應(yīng)用越來越廣和越來越深入，夾具設(shè)計已經(jīng)從傳統(tǒng)的手工設(shè)計發(fā)展到利用二維、三維CAD 繪圖軟件的集成設(shè)計。 （ 1） 高效化 高效化夾具主要用來減少 加工 工件的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度。 （ 2） 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn) 品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。 ＇ ；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μm 。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。 （ 5）柔性化 機(jī)床夾具的柔性化是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方 式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。具有柔性化特征的新型夾具當(dāng)前夾具發(fā)展的 重 要方向。確定該工序所使用的夾具，給出夾具的裝配圖和零件圖是連接設(shè)計與加工的紐帶，實(shí)現(xiàn)與 CAPP 的集成。 （ 7）標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化是提高機(jī)床夾具設(shè)計系統(tǒng)適應(yīng)性和促進(jìn)集成的基礎(chǔ)。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。通過調(diào)研得知， 一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具 ， 傳統(tǒng) 專用夾具設(shè)計依賴設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，會導(dǎo)致產(chǎn)生以下主要問題。 (2) 很少采用標(biāo)準(zhǔn)件，難以實(shí)現(xiàn)對高精度、相似性特征工件設(shè)計。此外，利用 UG 二次開發(fā)三維參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用于夾具設(shè)計，對夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列 化將會起到積極的推動作用，有利于夾具設(shè)計的科學(xué)性和系統(tǒng)性管理，有利于企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 因此，夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，在傳統(tǒng)夾具設(shè)計中，這些基本原理應(yīng)用于具體夾具設(shè)計 中主要取決于設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)。 夾具一般由定位裝置、夾緊裝置、對刀引導(dǎo)裝置、其他元件及裝置和夾具體等基本裝置組成：其中定位裝置主要包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運(yùn)動處于正確的位置，如支承釘、支承板、 V 形架、定位銷等；夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減少振動。 根據(jù)夾具的基本組成，可以看出夾具設(shè)計的主要內(nèi)容包括： (1)在收集整理有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計參考資 料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，分析產(chǎn)品零件的加工特征和加工車間的機(jī)床裝備的情況并提取零件的特征信息，確定零件的加工方案； (2)切削力計算，根據(jù)零件的加工方案計算相關(guān)的切削力； (3)定位裝置設(shè)計，其中包括定位方案的確定，定位元件的選擇以及定位誤差的計算等。 第 二 章 汽車連桿加工工藝 機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) ,是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟(jì)中的任何行業(yè)的發(fā)展 ,都必須依靠機(jī)械制造業(yè)的支持并提供裝備。隨著世界經(jīng)濟(jì)形式的不斷變化，制造技術(shù)的不斷發(fā)展以及企業(yè)競爭的全球化，為了贏得產(chǎn)品的上市時間， 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品 更新?lián)Q代速度越來越快，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn) 模式逐漸被中、小批量生產(chǎn)模式所取代。 另一方面，根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)有工業(yè)水平，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期一般要占整個產(chǎn)品研制周期的 50%～70%，而工藝裝備的設(shè)計制造周期又占生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的 50%～ 70%，其中工藝裝備的準(zhǔn)備階段中有 70%～ 80%的時間用于夾具的設(shè)計和制造。 因此，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計方法已不能滿足現(xiàn)有機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展需要。機(jī)床專用夾具是為加工某一零件的某一工序而專門設(shè)計，加工之前，根據(jù)工件加工要求、所采用的機(jī)床以及夾具的設(shè)計原則，選取夾具元件，確定所選元件之間的位置關(guān)系，設(shè)計制造裝配得到滿足要求的夾具。 傳統(tǒng)的機(jī)床專用夾具設(shè)計是一種基于經(jīng)驗(yàn)的夾具設(shè)計方法，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的夾 具設(shè)計人員來完成，設(shè)計周期長，勞動量大，修改不便。但是，在制造業(yè)中根據(jù)統(tǒng)計，超過 70%的夾具設(shè)計都來源于對現(xiàn)有的相似夾具修改而成。而一些大型的三維參數(shù)化 CAD 軟件如 UG、 Pro/E、 SoldiEdge 等均未提供專用的夾具設(shè)計模塊。 連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的主要傳動部件之一，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)動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。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。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。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。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。連桿大、小頭兩端對稱分布在 連桿中截面的兩側(cè)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔 (或油槽 )，發(fā)動機(jī)工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，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運(yùn)動副。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。 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。 圖 連桿總成圖 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，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為 mm，素線平行度公差為 。兩孔軸心線在連桿 的軸線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在 100 mm 長度上公差為 mm。 mm。 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 m, 小頭兩端面的尺寸公差等級為 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 m。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。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。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 m 加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為 mm。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。 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。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，成本低。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個很有發(fā)展前途的制造方法。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。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?？傊?，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。 圖（ 12） 為連桿輥鍛示意圖．毛坯加熱后，通過上鍛輥模具 2 和下鍛輥模具 4 的型槽，毛壞產(chǎn)生塑性變形，從而得到所需要的形狀。輥鍛需經(jīng)多次逐漸成形。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。 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。 連桿機(jī)械加工工藝過程如下表 (1— 1)所示： 表 (1— 1) 工序 工序名稱 工序內(nèi)容 工藝裝備 1 銑 銑連桿大、小頭兩平面 , X52K 2 粗磨 以一大平 面定位，磨另一大平面，保證中心線對稱，無標(biāo)記面稱基面。 X62W 組合機(jī)床或?qū)Ｓ霉ぱb鋸片銑刀厚 2mm 7 銑 以基面和一 側(cè)面定位裝夾工件，銑連桿體和蓋結(jié)合面，保直徑方向測量深度為 X62 組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb 8 磨 以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿 體和蓋的結(jié)合面 M7350 9 銑 以基面及結(jié)合面定位裝夾工件，銑連桿 體和蓋?? mm? 8mm 斜槽 X62 組合夾具或?qū)Ｓ霉ぱb 10 锪 以基面、結(jié)合面和一側(cè)面定位，裝夾工件，锪兩螺栓座面 30012。 連桿的機(jī)械加 工路線是圍繞著主要表面的加工來安排的。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。 連桿的機(jī)械加工工藝過程分析 工藝過程的安排 在連桿加工中有兩個主要因素影響加工精度： （ 1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。 因此，在安排工藝進(jìn)程時，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。 各主要表面的工序安排如下： （ 1）兩端面：粗銑、精銑、粗磨、精磨 （ 2）小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精鏜、壓入襯套后再精鏜 （ 3）大頭孔：擴(kuò)孔、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜、珩磨 一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計夾具時亦作相應(yīng)的考慮）。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再從小頭孔中抽出假銷進(jìn)行加工。 由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。 在第一道工序中，工件的各個表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對加 工精度會有很大影響。連桿的加工就是如此，在連桿加工工藝路線中，在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。在粗銑中工件如何定位呢？一個方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個毛坯面。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對稱面定位。同時，由于是以對稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。夾緊力通過工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在精鏜大小頭孔時，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。粗磨在轉(zhuǎn)盤磨床上，使用砂瓦拼成的砂 輪端面磨削。精磨在 M7130 型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產(chǎn)率低一些，但精度較高。 小頭孔是定位基面，在用作定位基面之前，它經(jīng)過了鉆、擴(kuò)、鉸三道工序。 小頭孔在鉆、擴(kuò)、鉸后，在金剛鏜床上與大頭孔同時精鏜，達(dá)到 IT6 級公差等級，然后壓入襯套，再以襯套內(nèi)孔定位精鏜大頭孔。 大頭孔經(jīng)過擴(kuò)、粗鏜、半精鏜、精鏜、金剛鏜和珩磨達(dá)到 IT6 級公差等級。這樣，在銑開