汽车连杆零件加工工艺及拼装夹具设计【含7副夹具三维图纸、说明书】
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含7副夹具三维图纸、说明书
连杆零件加工工艺及拼装夹具
夹具拼装及设计
零件加工工艺
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XXXXX大学毕业设计（论文）设计（论文）题目： 连杆零件加工工艺及拼装夹具设计 系 别： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机械制造与自动化专业 班 级： 机 械 （7） 姓 名： X X 学 号： XXX101724 指导老师： X X X 完成时间： 201X 年4月 摘 要2011年底，我校机械制造与自动化专业被列入国家重点建设专业，为进一步建设与完善实验实训条件，计划建设“组合夹具与虚拟设计实训室”。结合学院所开设的高职课程特点，为激发学生自主学习的积极性及创新精神，我们针对典型机械零件工艺建立拼装式专用夹具平台。本文主要从结构、定位和夹紧方式上展现出拼装夹具的特征。首先通过查找、分析各类连杆零件的专用夹具结构，概括出其特点，找出通用特征，设计出拼装夹具的各部分机构，使用时再将其拼装成结构不同的夹具，从而体现出拼装夹具的结构特征以及定位夹紧方式。关键词: 连杆 拼装夹具 定位 夹紧目 录一、拼装夹具模型的概况和设计目的11、拼装夹具模型的概况12、拼装夹具模型的设计目的3二、连杆零件主样件的确定41、连杆零件的结构特征42、连杆零件加工重点技术要求分析5（1） 大、小头孔的尺寸精度、形状精度6（2）大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度6（3） 大、小头孔中心距6（4）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度6（5）大、小头孔两端面的技术要求7（6）螺栓孔的技术要求7（7）对接合面的技术要求73、连杆零件的机械加工工艺过程8三、拼装夹具设计方案的确定91、夹具的结构和组成10（1）、夹具体10（2）、定位元件及定位装置10（3）、夹紧元件及夹紧装置11（4）、导向及对刀元件122、主要零件设计的说明12（1）、长方形基础板12（2）、定位元件15（3）、夹紧元件及夹紧装置16（4）、对刀及导向元件19（5）、辅助元件214、夹具拼装方案的实现251、各部分机构的选择252、夹具的定位原理263、被加工工件的重要尺寸分析27四、拼装夹具与专用夹具的互换271、结构上的互换272、各机构元件上的互换283、专用夹具的装配要求30小 结32参考文献33拼装夹具设计说明书一、拼装夹具模型的概况和设计目的1、拼装夹具模型的概况拼装夹具是利用预先设计好的元件，根距零件加工的工艺要求，以搭积木的方法，快速、灵活地拼装成加工零件所需的车、铣、钻、镗等机床夹具。夹具使用后拆散元件，又能重新组装新的夹具。因此，拼装夹具是一种可以多次重复使用的夹具。其符合当代节约自然资源，推行循环经济的要求。本文以连杆拼装夹具-钻、扩、铰小头孔夹具为例，通过与连杆钻扩铰小头孔专用夹具的比较来展现其特点。连杆拼装夹具-钻、扩、铰小头孔夹具的装配图如图1.1.1所示，装配爆炸图如图1.1.2所示：图1.1.1 钻、扩、铰小头孔夹具的装配图图1.1.2 夹具装配爆炸图（a）其中包括1.长方形基础板、2.固定V型块、3.6X25销、4.M6X25内六角螺钉、5.钻模板、6.钻套用衬套、7.可换钻套、8.钻套用螺钉、9.侧板-1、10侧板-2、11.T型槽用螺母M6、12.挡块、13.夹紧侧板、14.压紧螺钉-M16、15.手柄、16. 六角法兰面螺母A级M6、17.平键、18. 十字槽沉头螺钉M312、19. 槽用螺栓M6x50、20.被加工的连杆毛坯。图1.1.2 夹具装配爆炸图（b）2、拼装夹具模型的设计目的目前大多生产企业采用的夹具有专用夹具、组合夹具和可调夹具。其中专用夹具采用的较多，为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；组合夹具由可反复使用的标准夹具零部件组装成易于连接和拆卸的夹具，通过不同零件的组装，可以实现多道工序的加工；可调夹具通过调整或更换个别零部件，能适用多种工件加工的夹具。在生产过程中，它们都能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。拼装夹具在专用夹具基础上，将组合夹具的标准零部件可反复使用性、易于连接和拆卸性与可调夹具的零件可调性结合起来，使拼装夹具的可使用范围更广。通过拼装可展现各种常用的定位夹紧元件的结构、使用方法、适用场合，并通过拼装构成各种不同的专用夹具，为教师教学演示及学生进行创新设计，提供一种新型的教学模式，对提高学生夹具设计水平、培养学生夹具的设计思想具有十分重要的作用。（1）实现拼装式专用夹具三维模型建模，进行专用夹具拼装创新组合；实现动态互动展示、实现虚拟装配和虚拟运动的过程，以满足教学演示需求。（2）设计拼装式专用夹具创新实训教具：配备多种通用的定位元件和夹紧元件，可以实现多重灵活替换组合，以生成不同的典型零件加工使用的专用夹具，满足教学实操需求。 （3）由于拼装夹具的零件可以循环使用，对利用率不高的夹具进行拆卸，将其零件再利用；从而减少逐年积累的教学专用夹具的数量，减少专用夹具利用率不高造成的浪费。二、连杆零件主样件的确定1、连杆零件的结构特征连杆是发动机的主要零件之一，连杆零件作为机械加工的典型零件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且批量大，连杆的工艺及夹具设计在教学中具有典型意义。连杆把活塞和曲轴连接起来，连杆小头与活塞销相连接，并与活塞一起作往复运动；连杆大头与曲柄销相连接，和曲轴一起作旋转运动；连杆的其余部分则作复杂的平面运动。作用于活塞上的力经连杆传给曲轴。连杆必须具有足够的结构刚度和疲劳强度。在力的作用下，杆身应该不致被显著压弯，连杆大小头也应该不致显著失圆。杆身弯曲会使活塞相对于气缸、轴承相对于轴颈发生歪斜；也的失圆会使轴承失去正常配合。如果强度不足，在发动机动转过程中一旦发生连杆杆身、大头盖和连杆螺栓断裂，就会使机器受到严重的破坏。我们收集了一些具有不同特征的连杆，他们结构特征相似，只不过在尺寸上各不相同，大致可分为如组图2.1所示三种模型，在此我们选取较为常见的连杆一作为主样件。考虑到夹具主要用于教学演示使用，为节约材料，我们对主样件进行了尺寸缩小，详细尺寸见连杆零件图。 a)连杆一 b)连杆二c)连杆三组图2.1 连杆零件图三维模型图2、连杆零件加工重点技术要求分析连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力，同时又压缩汽缸内气体。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有一下7点：（1） 大、小头孔的尺寸精度、形状精度为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.8m；大头孔的圆柱度公差为0.012 mm，小头孔公差等级为IT8，表面粗糙度Ra应不大于3.2m。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为0.0025 mm，素线平行度公差为0.04/100 mm。（2）大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.04 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.06 mm。（3） 大、小头孔中心距大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：1500.05 mm。（4）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.08 mm）。（5）大、小头孔两端面的技术要求连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8m, 小头两端面的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3m。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。（6）螺栓孔的技术要求在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于6.3m加工；两螺栓孔在大头孔剖分面的对称度公差为0.25 mm。（7）对接合面的技术要求在连杆受动载荷时，对口面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.025 mm。3、连杆零件的机械加工工艺过程由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须重新的重视。连杆的机械加工工艺过程如下表所示：工序工序名称工序内容1铣铣连杆大、小头孔两平面2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面3钻以基面定位，钻、扩、铰小头孔4铣铣连杆大端两侧面5扩以基面和小头孔定位，扩大头孔6铣断以基面及大小头孔定位，铣断工件7铣以基面和侧面定位，铣连杆体和连杆盖结合面8磨以基面和一侧面定位，磨连杆结合面9铣以基面及集合面定位，铣连杆体和盖的斜槽10锪以基面、小头孔和一侧面定位锪螺栓座面11钻钻螺栓底孔12扩扩螺栓孔13铰铰螺栓孔14钳用专用螺钉，将连杆体和盖装成连杆组件15镗粗镗大头孔16倒角大头孔两端倒角17磨精磨大小头孔两端面至图纸尺寸18镗半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸19镗精镗大头孔至图纸尺寸20称重称量不平衡质量21钳按规定值去重量22钻钻连杆体小头油孔23压铜套24挤压铜套孔25倒角小头孔两端倒角26镗半精镗、精镗小头铜套孔27珩磨珩磨大头孔28检检查各部分尺寸及精度29探伤无损探伤及检验硬度30入库三、拼装夹具设计方案的确定夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置。1、夹具的结构和组成对于各类机床，其夹具结构也是千差万别的，但就其组成元件的基本功能来看，都由夹具体、定位件、夹紧件、导向件、对刀件以及夹具在工作台上定位件组成。而夹具体、定位件和夹紧件则是夹具的基本组成部分。根距加工零件的要求及所选用的机床不同，有些夹具上还有分度机构、导向键、平衡块和操作件等。对于铣床还有定位键与工作台上的T型槽配合进行定位，然后用螺钉固定。（1）、夹具体图3.1.1 长方形基础板用于连接夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并通过它与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。在拼装夹具中夹具体可替换为长方形基础（如图3.1.1所示）板作为拼装夹具的基础元件。其它元件通过与长方形基础板链接构成一套完整的拼装夹具，实现零件的加工。（2）、定位元件及定位装置定位件是在夹具中用来确定零件加工位置的元件或装置。与定位元件相接触的零件表面称为定位表面。常用的定位方式包括平面定位、孔定位、外圆定位、一面两销定位、两V型块定位和一夹一顶定位等。常用的定位元件有：V型块定位用销和内六角螺钉将固定V型块定位在长方形基础板上，与长方形基础板一起拼构成拼装夹具的定位机构（如下图3.1.2所示）。图3.1.2 V型块定位机构销定位常见的销有圆柱销、菱形销和普通的定位销轴。如在采用一面两销定位的夹具中，往往采用一圆柱销和一菱形销配合使用，从而准确定位零件的加工位置。再如固定V型块的定位就采用了两跟短销定位。其它定位销如组图3.1.3所示： 组图3.1.3 a）定位插销 b）固定式定位销 c）偏心定位销（3）、夹紧元件及夹紧装置夹紧件用于保证零件定位后的正确位置，使其在加工过程中由于自重或受到切削力或振动等外力作用时避免产生位移。常用的螺钉、螺母、开口垫圈就是夹紧元件。夹紧一般由动力装置、中间传动机构和夹紧元件组成。根距不同的零件或不同的工序往往采用不同的夹紧方式，斜楔夹紧机构，螺旋夹紧机构，偏心夹紧机构，铰链夹紧机构，定心夹紧机构，还有杠杆夹紧机构。其中螺旋夹紧机构、斜楔夹紧机构和偏心夹紧机构三维模型如组图3.1.4所示： 螺旋夹紧机构 斜楔夹紧机构 偏心夹紧机构组图3.1.4 夹紧装置（4）、导向及对刀元件用来确定刀具位置或引导刀具方向的元件，如钻夹具中的钻套（如图3.1.5中的a所示）、镗夹具中的镗套以及铣夹具中的对刀块（如图3.1.5中的b所示）等。 组图3.1.5 a）扩孔用的钻套 b）铣平面用的对刀块2、主要零件设计的说明（1）、长方形基础板长方形基础板用作拼装夹具的基础件。其厚度为25mm。在长方形基础板的四个侧面上个设置有一条T型槽。T型槽中心线与长方形基础板工作面的距离为12.5mm。长方形基础板的外轮廓长宽高尺寸为300mm160mm25mm。在用V型块定位工件时，V型块采用一销一螺钉的方式与长方形基础板连接，故在长方形基础板上开有一销孔和一螺纹孔(如图3.2.1中的a图所示)。V型块用于连杆零件小头外圆面的定位，在钻进行钻小头孔工序的加工时为节约材料省去钻孔底板的制作，故在长方形基础板的表面上开出26mm深5mm的凹槽。连杆零件宽度尺寸偏小，在钻扩铰小头孔时，钻模板安装在长方形基础板侧面，为减小钻模板的长度，故将凹槽开在距长方形基础板后面60mm，距左侧60mm处。同理，在相距小头孔152mm处开有57mm深5mm的凹槽便于扩连杆大头孔时使用。为便于其它拨叉类零件的加工，在长方形基础板的底面开有一条横向的T型槽和三条纵向的T型槽用于与其它元件的连接。同理，为节约钻模板的长度，横向T型槽开在距长方形基础板后面的60mm处(如图3.2.1中的b图所示)。 a) b)图3.2.1 长方形基础板槽系列组合夹具元件型号系列和使用范围表槽系列组合夹具元件型号和系列可加工工件最大轮廓尺寸/mm应用行业6mm，8mm系列（微型，小型）500250250电子电器、仪器仪表行业使用12mm系列（中型）15001000500航空、纺织、轻工、机床、汽车、农机等行业使用16mm（大型）250025001000重型机械、冶金设备、船舶、军工等行业使用查槽系列的夹具元件型号和适用范围表故在长方形基础板的侧面及底面开有的T型槽采用8mm型号。T型槽具体尺寸如下图3.2.2所示：图3.2.2 T型槽具体尺寸（2）、定位元件固定V型块图3.2.3 固定V型块固定V型块通过与被加工零件的外圆表面配合，限制工件的2个自由度。查固定V型块（JB/T8018.2-1999）的尺寸规格，为体现其机构和节约材料，我们采用B型的短V型块，其采用一销一螺钉的定位夹紧方式固定在长方形基础板上。因此在固定V型块上开有一销孔和一螺栓孔，考虑到固定V型块在长方形基础板的两侧都有使用的情况，故螺栓孔在两侧都开有11mm深7mm的沉头孔。在固定V型块上开有M6的通孔用来放置圆形对刀块，方便铣夹具的使用。其三维图如图3.2.3所示。圆柱销和菱形销查固定式定位销（JB/T8014.1-1999）的规格尺寸表，圆柱销一端尺寸为18H7高度为10mm，另一端按照被加工工件的尺寸来设计，为方便教学，节约材料，我们将被加工工件的尺寸统一为25mm，故圆柱销和菱形销的大端尺寸设计为25g6高度为10mm。圆柱销底部开有宽8mm的键槽与T型槽螺母配合使用。圆柱销中心开有6.6mm的螺栓孔和11mm深7mm的沉头孔用来配合M6内六角螺钉使用，从而将圆柱销固定在其它机构上。菱形销是在圆柱销的基础上切除一部分得到，其它尺寸与圆柱销相同。圆柱销与菱形销三维图如图3.2.4所示： 组图3.2.4 a)圆柱销 b)菱形销（3）、夹紧元件及夹紧装置螺旋夹紧元件及螺旋夹紧装置螺旋夹紧机构由动力装置-手柄、中间传动机构-压紧螺钉和夹紧元件-挡块构成。压紧螺钉安装在固定在长方形基础板侧面的夹紧侧板上。夹紧侧板（如下图3.2.5所示）与长方形基础板的连接依靠T型槽螺母定位，内六角螺钉夹紧，故在夹紧侧板的后面距底面12.5mm出开有8mm宽，深3.5mm的键槽和6.6mm的螺栓孔及11mm深7mm的沉头孔。另外，在夹紧侧板上表面和前面各开有一M6的螺纹孔用于后期拼装其它夹具是放置圆形对刀块使用。夹紧侧板的整体尺寸为60mm60mm20mm。 组图3.2.5 夹紧侧板挡块的设计是参考可调V型块的结构。参照查活动V型块（JB/T8018.4-1999）规格尺寸表，活动V型块高度为20mm，宽52mm，在其后面开有腰型槽用于与夹紧螺钉配合使用。作为教学的演示教具，我们将其长度简化为40mm。可调V型块的三维模型如下图3.2.6所示： 图3.2.6 活动V型块 图 挡块挡块的工作原理与可调V型块相同，只不过其夹紧面使用的是一平面，故我们在可调V型块的基础上，将可调V型块的V型面修改成平面，从而实现平面的夹紧效果。同样，挡块上开有一开口腰型槽用来与压紧螺钉配合，通过压紧螺钉的旋转运动转换成挡块的直线运动，实现夹紧；其配合图如图3.2.7所示。 图3.2.7夹紧机构 （a） （b）压板夹紧元件及压板夹紧装置压板夹紧装置（如图3.2.8中的a所示）包括支撑钉、支撑轴和压板。支撑钉与支撑轴都采用M6的螺纹配合。故在距离后端面10mm处攻有M6的螺纹孔用与支撑钉的配合。在压板中部铣长17mm，宽7mm的腰型槽，可增加其前后调节范围。在距压板最前端5mm钻有4的通孔用来安放压紧支撑钉使用，从而实现圆弧面的夹紧。此外，在避免加工小孔时另外制作钻模板的浪费，我们距离后端面68mm处开有10的通孔，在距离10孔中心距13mm处攻有M5的螺纹孔分别用来安放钻套和钻套用螺钉使用（如图3.2.8中的b所示），从而使压板还可用于钻模板使用。 图3.2.8 （a）作为压板使用 （b）作为钻模板使用 斜楔夹紧元件及斜楔夹紧装置与螺旋夹紧元件相同，斜楔夹紧机构也采用夹紧侧板、压紧螺钉和手柄，不同的是将螺旋夹紧机构中的挡块换成了斜楔挡块。斜楔挡块是以螺旋夹紧机构中的挡块为基础，在其前端面切去一部分而成；斜楔挡块的斜面与水平方向夹角为45。因斜楔挡块主要依靠斜面与零件表面挤压实现夹紧故在斜楔挡块底部铣有8mm宽的键槽，在距离腰型槽端面8mm处（如图所示）攻有M3螺纹孔用来安装平键。这样就可斜楔挡块就可以通过固定在其底部的平键在T型槽内滑动，实现夹紧。斜楔夹紧装置图如图3.2.9所示： 组图3.2.9 a）斜楔挡块 b）斜楔夹紧装置偏心夹紧元件偏心夹紧机构（如图3.2.10中的a所示）由偏心轮、手柄和压板组成。通过手柄转动偏心轮可使压板上下移动，实现压紧工件的作用。压板（如图3.2.10中的b所示）的设计与压板夹紧机构中的加紧压板相似，在压板前端钻有4mm的空用来安装支撑钉，压板中部铣有腰型槽用与增大可调范围；不同的是，在压板后端铣有长22mm宽14mm的拱形槽用来放置偏心轮；偏心轮与压板使用625的销连接，故在压板侧面，距离后端面6mm处钻有6mm的销孔。 组图3.2.10 a）偏心夹紧装置 b）压板（4）、对刀及导向元件钻模板钻模板（如图3.2.11所示）的整体尺寸为120mm80mm20mm，钻模板与其它元件的连接仍然依靠T型槽螺母和内六角螺钉的固定方式。钻模板与侧板之间的定位采用一个圆柱销实现，故在距钻模板左端面15mm，距后端面12.5mm处钻有一6销孔。在钻模板后端面85mm的中心处开有48mm的孔用来放置衬套或钻套使用，为了使用能加工不通孔径的要求，我们在钻模板上距大孔中心距34mm处及30mm与水平线夹角45方向处钻有M8的螺纹孔，用来放置钻套用螺钉使用。图3.2.11 钻模板 为适用加工更大孔径的要求，我们还设计了一个内经为70的钻模板，可用来加工孔径较大的工件，其设计原理与上面一个钻模板相同。与此同时还可将其用于镗模板，实现镗孔工序的加工。钻套用衬套由于钻模板的孔径尺寸固定为48，故衬套外径尺寸设计为48r6，衬套的内径与钻孔时使用的钻套外径相同。衬套的其它尺寸参照钻套用衬套（JB/T8045.4-1999）规格尺寸表设计。在加工较小的孔径时，可将用来放置钻套用螺钉的螺纹孔加工在衬套上（如图3.2.12所示），从而提高衬套的利用率。图3.2.12 钻套用衬套圆形对刀块与直角对刀块圆形对刀块参照圆形对刀块（JB/T8031.1-1999）规格尺寸设计，为使其达到多用的效果，我们在圆形对刀块的下表面增加有长15mm的M6螺纹，使其可以在其它元件上通过螺纹连接实现在其螺纹方向上可调的效果（如图3.2.13所示）。 图3.2.13 圆形对刀块 图3.2.14 直角对刀块直角对刀块（如图3.2.14所示）的设计参照直角对刀块（JB/T8031.1-1999）规格尺寸设计。考虑到作为教学演示模型，个元件尺寸不宜过大，我们将其修改为采用一销一螺钉的固定方式，从而便于直角对刀块与其它元件的连接。（5）、辅助元件T型槽用螺母T型槽螺母系列现有三种规格，以适用连接不同元件的需求，T型槽螺母的大端尺寸设计为13mm13mm厚6mm，考虑到在使用时会用键槽的影响，我们设计了13mm8mm（如图3.2.15中的b所示）和8mm8mm（如图3.2.15中的c所示）的小头端，其长度都为11mm；还以一些元件在连接时，T型槽螺母高出T型槽的部分对其造成了不便，故我们还涉及了一个小端尺寸为8mm8mm长度为6mm（如图3.2.15中的d所示）的T型槽螺母。3中规格的T型槽螺母使用原理都是依靠大端可以嵌在长方形基础板的T型槽内，T型槽螺母两侧面与T型槽之间采用松链接可以实现T型槽螺母在T型槽内的滑动，以满足加工零件不同部位的需求。T型槽螺母凸出T型槽的部分则与其它元件相连接。T型槽螺母三维图及其配合如图所示。 （a） (b) (c) (d)图3.2.15 T型槽螺母三维图及其配合平键平键（如图3.2.16中的a所示）设计为9mm8mm6mm的长方体，为了能固定在其它元件上，我们在平键的底部设计有3.4mm螺栓孔。使用时，依靠平键8mm宽的两侧面与在键槽或T型槽配合实现在键槽或T型槽方向上的滑动，例如斜楔挡块的在T型槽内的滑动就是这个原理（如图3.2.16中的b所示）。 图3.2.16 平键（a） 平键的应用（b）定位板使用时发现，加工不同工件或者同一工件的不同工序时采用的夹紧机构、支撑机构、定位机构都相同，但在高度、位置方面有不同的要求，而这些机构的行程范围或者开孔的数量有限以至于不能满足机构的安放要求，为此我们设计了定位板（如图3.2.17所示）。定位板的整体尺寸为60mm35mm25mm。作为辅助元件，定位板上开有键槽、销孔和螺纹孔从而实现与其它元件的连接，达到夹具的装配要求。 图3.2.17 定位板1 定位板2铣断垫片铣断垫片的外形尺寸为84mm30mm的阶梯圆柱，其设计原理同样采用了键连接和螺钉固定的思想，因此，其底部开有8H7mm宽的键槽，中心开有6.6mm的螺栓孔和11mm深7mm的沉头孔。铣断垫片上表面开有4mm宽的凹槽用配合2mm后的铣刀使用。铣断垫片模型如图3.2.18所示： 组3.2.18 铣断垫片侧板侧板的设计参考了螺旋夹紧机构中夹紧侧板的设计原理，因此在侧板-1（如组图3.2.19中的a所示）及侧板-2（如组图3.2.19中的b所示）两侧面都开有8mm宽键槽，从而达到侧板两面都可作为定位面的要求。两块侧板上都开有T型槽用与与其它元件的连接，如圆形定位盘、圆柱销等。在单独使用时，为省去需制作放置对刀块的材料，我们在侧板1上设计出一销孔和一螺纹孔用于放置直角对刀块。另外在侧板2上开有一销孔和3个螺纹孔从而实现钻模版与侧板2的连接。在两块侧板搭配使用时（如组图3.2.19中的c所示），侧板1与侧板2之间通过固定在侧板2上的平键实现定位，从而达到在Z方向上可调的要求。故在侧板2上攻有一M3螺纹孔，用来固定平键。 组图3.2.19 a）侧板1 b）侧板2 c）侧板搭配使用 4、夹具拼装方案的实现通过各部分机构的元件设计，已基本上满足了主样件的钻、铣、镗等工序的加工。本文以钻扩铰小头孔为例来选择个部分机构从而拼装成一套完整的夹具。其它拼装夹具见附件。1、各部分机构的选择拼装夹具的基础元件选择长方形基础板。使用长方形基础板的上表面作为连杆零件的支撑面。鉴于连杆小端为40的圆柱面，而钻小头孔为工件的第二道工序，无法采用连杆上其它孔来定位，故定位元件选用固定V型块定位。连杆大端为平面，恰好可采用螺旋夹紧方式从大端向小端压紧。通过旋动手柄带动压紧螺钉旋转，从而将压紧螺钉的选装运动转化成挡块的直线运动，实现夹紧连杆的效果。钻模板由于本身的限制，无法直接拼装在长方形基础板上，故在长方形基础板的侧面拼装上支撑机构，利用侧板来实现钻模板的拼装。支撑机构采用两块侧板配合的方式使用，便于调节钻模板与被加工工件之间的高度。拼装过程中的螺钉采用M6的内六角标准件，销采用6X25和6X35的标准件，钻小头孔使用的钻套、钻套用衬套和钻套用螺钉均为标准件；与平键配合使用的十字槽沉头螺钉采用M312标准件，其它零件在元件库中选取。拼装完成后如图3.2.20所示：图3.2.20 钻扩铰小头孔夹具装配图2、夹具的定位原理连杆拼装夹具-钻、扩、铰小头孔夹具用过长方形基础板的上表面与连杆的基面重合配合限定了连杆的3个自由度，固定V型块与连杆小头外圆表面的相切配合又限定的连杆的2个自由度，再加上夹紧机构中挡块平表面与连杆端部表面的重合配合的1个自由度的限定从而将连杆毛坯固定在夹具上。3、被加工工件的重要尺寸分析连杆小头与活塞销相连接，并与活塞一起作往复运动，故其加工后应满足：钻扩铰后，小头孔的尺寸精度应达到25mm上偏差为+0.30m，下偏差为0。钻扩铰后，小头孔的表面粗糙度应达到Ra3.2。四、拼装夹具与专用夹具的互换拼装夹具是在专用夹具基础上，将组合夹具的标准零部件可反复使用性、易于连接和拆卸性与可调夹具的零件可调性结合起来，使拼装夹具的可使用范围更广。通过拼装可展现各种常用的定位夹紧元件的结构、使用方法、适用场合，并通过拼装构成各种不同的专用夹具。从而建立了拼装夹具与专用夹具之间联系。1、结构上的互换在加工工序钻扩铰小头孔时，拼装夹具采用长方形基础板的上表面和固定V型块的V型面定位；在大端，采用了螺旋夹紧机构实现夹紧，随着旋转手柄可将压紧螺钉的旋转运动转换成挡块的直线运动以夹紧工件；在长方形基础板的侧面，连接有侧板，侧板1和侧板2之间又可实现沿孔径方向上的滑动，钻模板通过一根6X25的圆柱销定位在侧板2上，通过一个M6的内六角螺钉将其旋紧在侧板2上。这样，夹紧机构、定位机构、支撑机构、导向机构与长方形基础板共同拼装成了钻扩铰小头孔的夹具。在专用夹具中，与夹具体铸造在一起的侧面支撑板上可安放钻模板，钻模板通过两销两螺钉紧固在夹具体上；固定V型块同样采用两销两螺钉紧固在夹具体上，在夹具体侧面采用了一挡块与连杆大端的侧面相配合，在另一侧面使用螺旋夹紧的方式将连杆压紧。因此，钻扩铰小头孔拼装夹具与钻扩铰专用夹具在结构上是相同的。钻扩铰小头孔的拼装夹具与专用夹具结构如组图4.1所示： 组图4.1 a）拼装夹具装配图 b）专用夹具装配图2、各机构元件上的互换在外形上相差最大的就是长方形基础板与专用夹具中的夹具体，在长方形基础板的四周开有T型槽，其目的是便于安放其它机构。同理，夹具体上开有许多销孔和螺纹孔用于与其它零件的链接；定位时，长方形基础板以上平面定位，夹具体则依靠其自身平面定位。用于钻孔工序的加工时，为省去制作垫片在长方形基础板上开有一26深5mm的凹槽，而在夹具体上则可直接开通孔。因此，长方形基础板与夹具体之间在结构上的和原理上都是相同的。长方形基础板与夹具体结构如下图4.2所示： 组图4.2.1 a）长方形基础板 b）夹具体拼装夹具中采用了固定V型块用于连杆零件的定位，为方便教学使用，需结构轻巧，方便搬运，因此，在拼装夹具中，固定V型块采用简式的一销一螺钉的B型V型块。而在专用夹具中则采用固定V型块（JB/T8018.2-1999）规格尺寸表中标准的两销两螺钉的A型V型块。两种固定V型块的结构外形如下图4.2.2所示： a）拼装夹具用V型块 b)专用夹具用V型块组图4.2.2
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