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机械制造汽车连杆加工工艺及夹具设计

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鉴于大家对机械模具设计十分关注，我们编辑小组在此为大家搜集整理了“机械制造汽车连杆加工工艺及夹具设计”一文，供大家参考学习!

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第二章夹具设计

2.1 铣剖分面夹具设计

由连杆工作图可知，工件材料为45钢，年产量20万件。根据设计任务的要求，需设计一套铣剖分面夹具，刀具为硬质合金端铣刀。

2.1.1问题的指出

本夹具主要作来铣剖分面，剖分面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，剖分面与螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

2.1.2夹具设计

1) 定位基准的选择

由零件图可知，在铣剖分面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选Φ29.49H8小头孔与连杆的端面为基准。连杆上盖以基面（无标记面）、凸台面及侧面定位，连杆体以基面和小头孔及侧面定位，均属于完全定位。

2) 夹紧方案

由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。

3) 夹具体设计

夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体图如下：

夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。

4) 切削力及夹紧力的计算

切削力的计算：，由《组合机床》（表7-24）得：

P= = =1902.538N

夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得：

用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N

由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。

定位误差的计算: 由加工工序知，加工面为连杆的剖分面。剖分面对连接螺栓孔中心线有垂直度要求（垂直度允差0.08）；对连杆体小头孔有中心距190 0.1要求；对剖分面有0.025的平面度要求。所以本工序的工序基准：连杆上盖为螺母座面，连杆体为小头孔中心线，其设计计算如下：

1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。故此尺寸为190.3 0.010。

2）确定定位销尺寸及公差

本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ29.49。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即为Φ29.49 。

3）小头孔的确定

考虑到配合间隙对加工要求中心距190 0.1影响很大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为Φ29.49 。

5) 定位误差分析

① 对于连杆体剖分面中心距190 0.1的要求，以Φ29.49 的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：

ΔDw=δD+δd+Δmin

=0.033+0.012+0

=0.045 mm

ΔDw－－剖分面的定位误差

δD――工件孔的直径公差

δd――定位销的直径公差

Δmin――孔和销的最小保证间隙

此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。

② 连杆上盖剖分面的尺寸要求，螺母座面（工艺基准）为加工面的工序基准，同时亦为第一定位基准，对加工剖分面来说，它与工序基准的距离及相应的平行度误差只取决于基准在夹具中位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。基准位置误差为零。所以对加工剖分面来说，定位误差为零。即当基准重合时，造成加工表面定位误差的原因是定位基准的基准位置误差。

2.2 扩大头孔夹具

由连杆工作图可知，连杆材料为45钢，年产量20万件。根据指导老师的要求，需设计一套扩大头孔夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

2.2.1问题的指出

本夹具主要用来扩Φ65.5的大头孔，大头孔的轴心线相对于小头孔轴心线有一定的尺寸精度要求。由于本工序是粗加工，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

2.2.2夹具设计

1) 定位基准的选择

由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选Φ29.29h7定位销与基面为定位基准，定位销限制2个自由度，基面限制工件3个自由度，大头孔的外侧面限制工件1个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用了常用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。

2) 夹紧方案

由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。加工的大头孔为通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。

滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。自锁机构的种类很多，但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。

3) 夹具体设计

夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。