汽车连杆夹具设计1.docx

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汽车连杆夹具设计1

汽车连杆夹具设计

目录

1前言…………………………………………………………………………..1

1.1制造工艺的发展情况……………………………………………………………1

1.2夹具的发展趋势…………………………………………………………………2

2连杆零件的工艺规程设计……………………………………………………...3

2.1连杆零件的分析………………………………………………………………3

2.1.1连杆零件结构分析………………………………………………………..3

2.1.2零件加工表面及其加工要求………………………………………………4

2.1.3零件材料的选择………………………………………………………….5

2.1.4连杆的技术要求分析………………………………………………………6

2.2确定毛坯类型及制造方法…………………………………………………...7

2.3工艺规程的定制…………………………………………………………….7

2.3.1定位基准的分析…………………………………………………………….7

2.3.2热处理工序的安排………………………………………………………..8

2.3.3加工工艺路线的拟定………………………………………………………..8

2.3.4连杆加工工艺方案的选择………………………………………………….....9

2.4确定加工余量及生产设备…………………………………………………..11

2.4.1确定机械加工余量……………………………………………………….11

2.4.1.1确定毛坯尺寸……………………………………………………………….11

2.4.2选择机床设备及工艺设备…………………………………………………..13

2.4.2.1机床的选择………………………………………………………………….13

3专用夹具的设计…………………………………………………………………15

3.1精铣连杆两端面的夹具设计………………………………………………....15

3.1.1铣床夹具定位方案的确定…………………………………………………..15

3.1.2铣床夹具的夹紧机构的确定……………………………………………..16

3.1.3铣床夹具对刀装置的确定………………………………………………….16

3.1.4铣床夹具的结构分析………………………………………………………17

总结……………………………………………………………………………...19

致谢……………………………………………………………………………...20

参考文献…………………………………………………………………………21

1前言

连杆是发动机的主要零件之一，它连接活塞和曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴；将活塞的往复运动变为曲柄的旋转运动，又受到曲轴的驱动而带动活塞压缩缩气缸中的气体。

因此，连杆在工作中承受着呈周期交变的压缩、拉伸及弯曲应力，这些交变载荷具有很大的冲击特性。

发动机正常工作时，连杆大头约以3000r/min的转速旋转，线速度达10m/s，所以连杆在工作时，形成巨大的离心力。

由于连杆横向窜动和形位误差引起连杆受压时产生弯曲，是连杆很容易断裂，断裂是连杆的主要损伤形式，对于EQ6100-I型汽车发动机连杆，其断裂率约为0.5/1000。

连杆属于典型的“杂件”类零件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且批量大，直接影响发动机质量，本篇论文详细介绍了其加工方法的拟订和确立，并对加工中某工序所采用专用夹具进行设计。

从工艺与专用夹具的方向进行了一定的探讨。

1.1制造工艺的发展情况

随着科学技术的发展，各料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。

电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。

数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。

特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。

目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。

加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。

加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。

因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态下进行加工，因而有效提高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率。

近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。

1.2夹具的发展趋势

工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。

夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。

目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。

而且，为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

2连杆零件的工艺规程设计

2.1连杆零件的分析

2.1.1连杆零件结构分析

本课题设计的零件是汽车发动机连杆（零件图如图1-1），从零件图的分析可以知道，零件的表面大都由一系列的规则的直线和圆弧组成，因此选择通用的加工方法即可。

图2-1连杆零件图

为了减少连杆的惯性力，要求连杆的质量要尽可能的轻，所以连杆采用“工字形”截面，以便保证有较高的强度和刚度，又能够减轻连杆的质量。

各部分的精度都要求比较高,在加工大、小头孔时，都有圆柱度和互相的平行度要求，加工时必须加以注意。

两端面的加工有垂直度的要求，加工过程中可考虑设计专用夹具来适合加工需要。

加工时根据尺寸精度选择合理的机床设备型号。

2.1.2零件加工表面及其加工要求

连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面较重要的加工表面为连杆体和连杆盖的结合面及连杆螺栓孔定位面。

零件主要尺寸及精度要求如图2-2

图2-2连杆零件图

A.大头孔Φ65.5（未装轴瓦）

大头孔上要装轴瓦，通过瓦与曲轴配合，配合间隙为0.27～0.079mm，为了保证良好的配合精度，减少冲击力的影响，大头孔的加工精度为IT6，圆柱度为0.003，表面粗糙度Ra为0.8μm。

B.小头孔Φ29.49（未装铜套）

小头孔是与活塞销配合的表面，加工尺寸精度要求为IT5，圆柱度误差为0.007、表面粗糙度Ra1.6μm。

小头孔与活塞销的配合精度要求较高，如果配合间隙过小，会影响连杆与活塞销之间的运动传力效果，如果配合间隙过大，又会晃动，使得发动机在运行过程中发出敲击声，考虑到工作后的磨损量0.01mm，因此，安装时必须保证连杆小头孔与活塞销之间的配合间隙为0.0045～0.0095。

C.大小头孔端面

大、小头孔两端面与曲轴轴承座端面配合，其精度影响到安装和磨损，端面厚度公差为0.040mm，它与孔的垂直度误差为0.05。

厚度尺寸为33

mm

D.大小头孔中心距及孔的中心线的平行度和扭曲变

大、小头孔的中心距影响到发动机的压缩比，即发动机的工作效率，所以规定了较高的要求，中心距为190+0.1，大、小头孔的中心线的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆颈产生边缘磨损，缩短发动机的使用寿命，所以规定平行度公差为0.025/100mm。

大、小头孔中心线的扭曲对不均匀磨损的影响较小，一般规定扭曲度不大于0.03/100。

这两项技术要求，对于结构刚性较差的连杆来说，加工可能有些困难，但是为了保证发动机的使用寿命，必须达到这些要求，加工中应特别注意。

E.连杆连接螺栓孔

连杆在工作过程中，受到急剧的动载荷的作用，这一作用又传递到连杆和盖的两个连接螺母上。

因此，除了对螺栓及螺母提出较高的技术要求外，对螺栓孔及两螺栓孔端面也有一定的要求，两螺栓孔在互相垂直的方向的平行度公差0.03mm，两螺栓孔与结合面的垂直度0.03mm，两螺栓孔的尺寸公差为0.017mm。

2.1.3零件材料的选择

连杆是发动机的重要零件，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

其好坏与优劣直接影响发动机的整体性能在工作过程中，连杆受力较复杂：

一方面承受气体的压力和往复运动的惯性力所产生的冲击性拉压交变载荷；同时连杆摆动产生横向惯性力，导致其承受弯曲交变载荷。

因其较长，所以要求连杆有足够的强度和剐度。

在满足要求的前提下，尽量减小自身质量，以减少惯性力，保证发动机运转平稳，降低工作时的噪声和振动，因此材料选择的重要性显而易见。

本次毕业设计课题所采用的是40Cr。

并作调质处理,使硬度为HB235-277。

以提高强度和抗冲击能力。

40Cr是使用比较广泛的调质钢种之一，调质处理后具有良好的综合机械性能；钢的淬透性较好，但水淬易开裂，故宜用水油双液淬火；有回火脆性；此钢除调质外还可进行氰化和表面淬火处理。

冷变形塑性中等；切削加工性尚好。

可用做高速度及轻微冲击负荷下工作的受磨损零件，如齿轮、轴套、涨圈、凸轮、转轴以及机床夹具元件定位器、主轴、滑块等。

适合于做载荷较大的中型零件（如曲轴、连杆等）的材料。

2.1.4连杆的技术要求分析

连杆上需进行机械加工的主要表面为:

大,小头孔及其两端面,连杆与杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。

连杆总成的主要技术要求如下:

A.为了使连杆大,小头运动副之间配合良好,大头孔的尺寸公差等级取为IT6,表面粗糙度应不大于0.8μm。

小头孔的尺寸公差等级取为IT5,表面粗糙度不大于0.8μm。

对它们的圆柱度也相应规定了严格的要求。

连杆大小头端面间距离的基本尺寸相同,但技术要求不同。

大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面有配合要求,而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。

故此,大头两端面间的尺寸公差等级为IT9,表面粗糙度不大于1.6μm;小头两端面间的尺寸公差等级为IT12,表面粗糙度不大于12.5μm。

B.连杆大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比,故两孔中心距的尺寸公差等级应不低于IT6。

连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大,将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损,一般规定其垂直度公差等级不低于9级。

C.为了使发动机在工作过程中运转平稳,各缸连杆在往复运动中的惯性力应大致相同。

因此对连杆大小头质量及总质量要求相当严格。

对于6缸发动机中的6根连杆，要求重量尽量相同，以使其运动中的惯性相等而互相平衡。

所以加工后按大小质量分组进行装配。

要求连杆重量为1100+30G，同一台机中各连杆总成质量差为6G分组要求如下表2-1：

表2-1连杆总成质量差

组别

A

B

C

D

E