連桿加工夾具設計說明書

.PAGE.目錄1、前言····································································22、設計任務及工況要求················································23、連桿零件分析························································24、設計條件······························································35、專用夾具的設計······················································45.1、本夾具的功用·······················································45.2、設計方案分析比較··················································45.3、夾具工作原理·······················································66、定位誤差計算························································67、夾緊力的計算與強度校核············································77.1、夾緊力的計算······················································77.2、強度校核··························································88、夾具特點及使用說明················································89、心得體會·····························································910、參考文獻····························································9銑連桿小頭油槽夾具設計說明書1、前言連桿在工作過程中,連桿小頭油槽收集飛濺的潤滑油,并通過連桿小頭孔襯套上的小孔將潤滑油引導到活塞銷上,起到潤滑、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,而且要有一定的對稱度；但在整個連桿加工過程中,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,在后續的工序中,不會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、設計任務及工況要求運用所學機械制造工程學等基本理論知識,正確解決連桿在加工時的定位和夾緊問題,選擇合理的方案,進行必要的計算,為492Q汽油機連桿的機械加工中的"銑連桿小頭油槽"這一工序設計一套專用夾具,努力做到使其具有質優、高效、低成本的特點。連桿作為汽車發動機的關鍵零部件,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,實行生產流水線作業。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動機的主要傳動機構之一,在發動機缸體內將活塞與曲軸連接起來,實現活塞與曲軸之間力的傳遞,將活塞的往復直線運動可逆地轉化為曲軸的旋轉運動,并實現功率的輸出。連桿通常是一種細長的變截面非圓桿件,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。不同結構的發動機,連桿的結構略有差異,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,大頭孔內裝有上下兩片軸瓦；連桿小頭孔與活塞銷相連,小頭孔內壓入銅襯套,孔內設有油槽,小頭頂部設有油孔,通過飛濺潤滑實現。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：外形復雜,不易定位；連桿的大、小頭是由細長的桿身相連,故剛性差,易彎曲、變形；尺寸精度、形位精度和表面質量要求高。連桿在工作過程中主要受三個方向的作用力：活塞頂上壓縮氣體力、活塞桿組的往復運動慣性力,連桿高速擺動時產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,減少沖擊的不良影響和便于傳熱,采用分組裝配法。〔2大小端孔中心線在兩個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,所以對其要求很高。大端孔兩端面對大端孔軸線的垂直度：此參數影響軸瓦的安裝和磨損。連接螺栓孔：螺栓孔中心線對蓋體結合面與螺栓及螺母坐面的不垂直,會增加連桿螺栓的彎曲變形和扭轉變形,并影響螺栓伸長量而削弱螺栓強度。連桿螺栓預緊力要求：連桿螺栓裝配時的預緊力如果過小,工作時一旦脫開,則交變載荷能迅速導致螺栓斷裂。對連桿重量的要求：為了保證發動機運轉平穩,連桿大、小頭重量和整臺發動機上的一組連桿的重量按圖紙的規定嚴格要求。軸瓦槽：對槽頭的要求非常高。由于連桿在工作中承受多種急劇變化的動載荷,所以要求其材料具有足夠的疲勞強度及剛度要求,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、分層和雜質等缺陷。連桿成品的金相顯微組織應為均勻的細晶結構,不允許有片狀鐵素體。4、設計條件加工工序中,在"銑連桿小頭油槽"工序之前,已經完成了對連桿雙端面和側面的精加工,并且完成了連桿鉆擴小頭孔的加工工藝,因此在定位夾緊時可以選擇已加工表面作為定位基準。而連桿的加工在工廠實行生產流水線作業,進行大批量的生產,要求生產效率高,并且盡量降低工人勞動強度和生產成本。通用機床X51可以滿足本工序的加工要求,因此可設計與X51工作臺配套使用的夾具,并選用液壓自動夾緊的方式以降低勞動強度,提高生產效率。5、專用夾具的設計5.1、本夾具的功用在機床上進行加工工件工程中,為了使工件的表面以及各項指標能夠達到圖紙規定的尺寸、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程能夠迅速實現定位夾緊。夾具只有安裝到機床的工作臺上才能實現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的工作臺上。5.2、設計方案比較分析根據本工序"銑連桿小頭油槽"的加工工藝要求,選用臥式銑床X51,3mm盤狀銑刀進行銑削加工。故被加工零件——連桿的定位夾緊,根據加工工藝方法,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構簡單,但由于在本道工序之前,連桿大頭孔還是毛坯面,沒有進行加工,因此基準精度很低；且考慮到鍛造連桿時的模型錐度,用圓柱銷定位連桿大頭孔,還存在定位可靠性差的缺點。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面及連桿小頭孔已經進行了精加工,選用上述已加工表面為定位面,基準精度較高,定位準確,可靠性高且安裝方便,只是夾具夾具結構與方案一相比稍顯復雜。綜上所述,方案二優點明顯,好于方案一,故選用方案二作為本道工序"銑連桿小頭油槽"的夾具設計方案。5.3、夾具工作原理本工序"銑連桿小頭油槽"夾具設計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個自由度；可換定位銷套在連桿小頭孔內,限制2個自由度；定位塊與連桿大頭側面相連,限制1個自由度；因此本夾具可以實現"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,定位基準可以在任意方向上變動,其最大變動量為孔徑最大與軸頸最小時的間隙,所以基準位移誤差式中,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據：δD=0.012,δd=0.03,Δ=0.01,得到：ΔD=0.046mm。7、夾緊力的計算和強度校核7.1、夾緊力的計算由[1]知：銑削切削力計算公式為：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m為3.50；連桿材料為40Cr,屬于中碳合金結構鋼,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：夾緊力計算公式為：Fk=F·KK=Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6由工藝規程可知Ko=1.4K1=1.2K3=1.0K4=1.0K5=1.0K6=1.0故可知實際所需夾緊力Fk:Fk=F·K=F·Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6=667×1.4×1.2×1×1×1×1=1120N7.2、強度校核壓板強度校核：由理論力學知識,對壓板受力分析可知,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,故壓板強度足夠。壓板螺釘強度校核：有理論力學知識可知,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力σp為：σp=Fk/<πr2>=1120÷π÷0.162=13926Pa而壓板螺釘的材料Q235的[σb]為375—500MPa,故壓板螺釘的強度足夠。8、夾具特點及其使用說明本工序"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,結構比較簡單,安裝使用方便；且由于使用液壓自動夾緊,降低了工人的勞動強度,提高了生產效率。夾具在使用過程中,要注意定期維護檢測9、心得體會伴隨著機械制造工程學課程設計的開始,我們也踏入了大學的最后一年。雖然我們進入了大四,雖然我們在開學時僅僅有這一項學習任務,雖然我們課程設計的要求不如機械設計制作系的高,但由于種種的原因,我還是感覺到時間的緊迫。還好這一切幾乎都在計劃中進行,雖不能說是忙而不亂,有條不紊,但還是漸漸地完成了各項任務。而這其中機械制造工程學課程設計則是其中一項比較有意義的收獲。我課程設計的任務是"銑連桿小頭油槽"加工工序的夾具設計,雖然是較為簡單的一項,但麻雀雖小,五臟俱全。從方案的設計制定,到定位元件、夾緊機構的選用,再到定位誤差與夾緊力的計算與校核,每一個步驟都認真地查閱資料,從中收獲頗豐。這次課程設計不僅是對學過知識的復習與鞏固,也是一種實踐的檢查和聯系,更是一種對設計研究的探索和嘗試。我們的大學生活,快要結束了,