铣连杆体结合面夹具设计

1、前言

铣连杆体结合面夹具设计是根据《机械制造工程学》、机械制造工陈学课程实习等设计的卡具，即完成机械制造工程学课程设计的内容。

铣连杆体结合面夹具具有以下特点：（1）具有双向夹紧、自动找心功能，爪手为此夹具的主要部分；（2）结构简单，操作方便。

2、连杆

2.1 连杆的功用和结构特点

连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用与活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的旋转运动，以输出功率。

连杆是一种细长的变截面非圆杆件。由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体及连杆盖、螺栓、螺母等组成。虽然由于发动机的结构不同，连杆的结构也略有差异，但基本上都由活塞销孔端（小头）、曲柄销孔端（大头）及杆身组成。

连杆大头孔套在曲轴的连杆轴经，与曲轴相连，内装有轴瓦。为便于安装，大头孔设计成两半，然后用连杆螺栓连接。连杆小头与活塞销连接，小头压入耐磨的铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部有油孔，以便使曲轴转动时飞溅的润滑油能流到活塞销的表面上，起到润滑作用。为了减少惯性力，连杆杆身部分的金属重量应当减少，并且要有一定的刚度，所以杆身采用了工字型断面。连杆杆身部位是不加工的。在毛坯制造时，杆身的一侧做初定为标记，作为加工及装配基准。

图1

图2

2.2 主要加工面和技术要求

连杆的主要加工便面有大小端孔、上下端面、大端盖体结合面以及连杆螺栓

孔等。

（1）大小端孔的精度：为了使大端孔与轴瓦及曲轴、小端孔与活塞销密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热，大端孔尺寸、小端孔尺寸、大端孔及小端衬套孔粗糙度、大端孔的圆柱度公差、小端衬套孔的圆柱度均有较高要求。且采用分组装配。

（2）大小端孔中心线在两个相互垂直方向的平行度：两孔轴心线在在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，增加活塞与气缸的摩擦力，从而造成气缸壁磨损加剧。

（3）大小端空的中心距：大小端空的中心距影响气缸的压缩比，所以对其要求较高。

（4）端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：此参数影响轴瓦的安装和磨损（5）连杆螺栓孔：螺栓孔中心线对盖体结合面与螺栓及螺母座面的不垂直，会增加连杆螺栓的弯曲变形和扭转变形，并影响螺栓伸长量而削弱螺栓刚度。

（6）连杆螺栓预紧力要求：连杆螺栓装配时的预紧力如果过小，工作是一旦脱开，则交变载荷能迅速导致螺栓断裂。

（7）对连杆重量的要求：为了保证发动机运转平稳，两岸大小头重量和整台发动机上的一组连杆的重量按图纸的规定严格要求。

2.3基准的选择

2.3.1 粗基准的选择

在选择粗基准时，应满足以下要求：

（1）连杆大小端孔圆柱面及两端面应与连杆纵向中心线对称；

（2）连杆大小端孔及两圆端面应有足够而且尽量均匀的加工余量；

（3）连杆大小端外形分别于大小端孔中心线对称；

（4）保证作为精基准的端面有较好的表面质量。

2.3.2 精基准的选择

由于大小端面面积大、精度高、定位准确、加紧可靠，所以大部分工序选用其一个指定的断面和小端孔，以及大端孔处指定的一个侧面作为精基准。这不仅使基准统一，而且还减少了定位误差。

3、工艺规程设计

3.1 毛坯的选择与毛坯图的说明（见图3）

由于连杆在工作中承受多种急剧变化的动载荷，所以要求其材料不仅具有足够的疲劳强度和结构刚度，而且还要使其纵切面的金属宏观组织纤维方向应连着两岸中心线并与连杆外形相符，不得有扭曲、断裂、裂纹、疏松、气泡、分层和夹杂等缺陷。

为了使发动机结构紧凑，连杆的材料大多采用高强度的精选45钢、40Cr 等，并经调制处理以改善切屑性能和提高抗冲击能力，硬度要求45钢为HB217~293,40Cr为HB223~280。也有采用球墨铸铁的。

钢制连杆的毛坯一般都是锻造生产，其毛坯形式有两种：一种是体、盖分开锻造；另一种是将体、盖锻成一体，在加工过程中切开或利用涨锻工艺将其涨段。另外，为避免毛坯出现缺陷，要求对其进行100%的硬度测量和探伤。

图3 连杆毛坯

3.2 加工工艺路线（见图4、图5、图6、图7、图8、图9）

图4 连杆体加工工艺路线

图5 连杆体加工工艺路线

图6 连杆盖加工工艺路线

图7 连杆加工工艺路线

图8 连杆加工工艺路线

图9 连杆加工工艺路线

4、任务书

5、专用夹具设计

5．1 加工夹紧部位

铣连杆体结合面，定位及夹紧方法见图10。

图10 夹紧和定位方法

5. 2 夹紧机构简介

夹紧机构简图见图11，如图所示，两对向压板利用球面垫圈及间隙构成了浮动环节。当选动偏心轮时，迫使压板夹紧右边的工件，与此同时拉杆右移使压板将左边的工件夹紧。这类夹紧机构可以减小原始作用力，但相应增大了对夹紧机构形成的要求。

图11 夹紧机构

参考文献

⏹《机械制造工程学》机械工业出版社，李伟、谭豫之

⏹《机床夹具设计手册》

⏹《机械制造工艺设计简明手册》哈尔滨工业大学，李益民

⏹《机械制造工艺设计手册》哈尔滨工业大学王绍俊

⏹《机床夹具图册》机械工业出版社，薛源顺

⏹《机床夹具图册》机械工业出版社，孟宪栋

⏹《机械加工技术手册》北京出版社