小型汽油机连杆的加工工艺分析

1、毕业设计前 言改革开放以来，我国国民经济得到了飞速发展，能源、交通、环保、工农业及其他行业都发生了巨大的变革，经过近几年的产品结构调整和经营机构转换，生产企业已逐步适应了市场发展的要求，内燃机作为机车、汽车、船舶及其他相关机械设备的重要组成部分之一，在生产及制造领域得到了广泛的应用。目前，随着我国对机械设备在环保、节能等方面要求的不断提高，各种新技术、新材料、新工艺等已在机械制造业广泛应用，内燃机制造技术及其工艺相应得到了很大的发展。作为内燃机的一种，我国通用小型汽油机工业也得到了突飞猛进的发展。而连杆作为小型汽油机中一个必不可少的基础部件也在发挥着相当重要的作用。连杆作为传递力的主要部件广泛

2、应用于各类动力机车上，是各类汽油机的重要部件，连杆在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力，这就需要连杆有较高的强度、韧性和疲劳性能。同时，因其是发动机重要的运动部件，故需要很高的重量精度。另外，连杆是发动机的五大构件之一，是发动机重要的安全件，连杆的质量直接影响着发动机的使用性能和安全性能。从结构上看连杆并不复杂，但连杆属于典型的不规则件，且精度要求高，所以加工工艺比较复杂，随着汽车行业的发展，连杆的需求量在不断增加，也出现了许多不同的加工制造工艺，其中，磨、钻、铰、镗、铣、攻丝、珩磨就是几种常用的加工方法。本设计就是根据现有连杆资料的分析与研究，结合小型汽油机工艺的发展状

3、况和现阶段的生产条件，设计出一套比较完整、高效的连杆加工工艺流程及其配套夹具，并详细介绍了在具体生产条件下，对于连杆加工的全过程。通过此次设计，不仅使我们对于小型汽油机的主要部件有了一定的认识和掌握，而且对于以后实际的工作打下了一定的基础。11.连杆介绍1.1连杆的功能及其构造1.1.1连杆功能及构造连杆是内燃机的重要运动件之一，连杆功能是连接活塞与曲轴，连杆小头通过活塞销与活塞相连，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使得活塞的往复运动（小头）转变为曲轴的旋转运动（大头）。反之，将曲轴旋转的力和运动传递给活塞。杆身作复合平面运动。连杆可分为大头、小头、杆身三部分。连杆小头用来安装活塞销，以连接活

4、塞。连杆的大、小孔内装有滚针轴承，其特性为：只能承受径向载荷，不能承受轴向载荷；滚动体为细而长的滚子（长度为直径的3-5倍，直径5mm），径向尺寸小，结构紧凑，适用于径向尺寸受限制的场合。杆身通常做成上小下大的“工”字形断面，以求在强度和刚度足够的前提下减小质量1。图1.1连杆零件图 figure 1.1 linkage parts连杆大头与杆身圆弧过渡处容易产生裂纹。小头、大头与杆身采用较大圆弧过渡，逐渐变化，以获得足够的强度和刚度。1.1.2连杆的安装为了保证连杆正常工作，必须按如下要求正确安装：(1)由于连杆大头内孔是配对装合加工的，并且为了使汽油机运转平稳，出厂时各缸连杆质量都限制在一

5、定范围内，为此在二者的同一侧打有配对标记。(2)由于喷油孔、斜切口的方向性以及为防止在维修中不慎调位而破坏大头与配合件的配合位置，连杆杆身上制有方向（朝前）标记，修理后的汽油机大头侧面还有缸号标记。1.2连杆的材料与毛坯概括1.2.1连杆材料的现状及发展趋势碳素调质钢和合金调质钢是连杆用钢的传统钢种，通常小功率的发动机采用碳素调质钢，大功率的发动机采用合金调质钢。碳素钢调质硬度一般在229-269hbs，合金钢可达到300hbs，但最高不超过330hbs。碳素钢抗拉强度可达到800mpa以上，冲击韧度在60j/cm2以上；合金调质钢抗拉强度可达到900mpa以上，冲击韧度在80j/cm2以上。

6、调质钢连杆用于要求连杆有较高强度和韧性的大功率柴油机。小型汽油机连杆多采用可锻铁或者球铁，前者硬度应于210-260hbs，抗拉强度不低于619mpa；后者硬度240-280hbs，抗拉强度不低于690mpa。铸铁材料连杆一般也要经过表面喷丸等技术处理。冶金粉末锻造工艺在欧美国家30年代就已经应用于实际生产，随之技术的不断改进，冶金粉末零件成为了一种新兴的金属零件成形工艺。常用材料hs150tm及hs160tm,粉锻连杆的力学性能以及疲劳性能与锻钢连杆相似，高强度的粉锻连杆抗拉强度可达1000mpa以上.非调质钢连杆材料例如35mnvs,49mnvs3,30simnvs6等等。1.2.2连杆使

7、用的材料与毛坯工作时，连杆承受大小、方向为周期性变化的交变载荷。在做功冲程，燃气压力在连杆轴线上的分力产生压缩应力；在进气冲程上止点，活塞组和连杆本身的惯性力在横断面内造成拉伸应力；燃气压力在水平方向的分力引起纵向弯曲应力；摆动时的横向惯性力造成横向弯曲应力。而且，交变应力值在很宽的范围内急剧变化，弯曲应力引起弯曲变形，导致产生疲劳破坏，从而导致整个曲柄连杆机构失常，加剧零件损坏，因而连杆除了具有符合要求的几何精度、尺寸精度和装配精度外，还应有足够的刚度和强度。所以，连杆的材料应具备以下特点：(1)具有较高的机械强度和刚度；(2)具有较高的抗疲劳强度；(3)为减小惯性力，尽量减轻杆身重量。低碳

8、合金钢，又称低合金高强度钢（high strength ,low alloy steel）,它是在碳素结构钢（(c)<0.25%）基础上，加入少量合金元素（一般合金元素(me)<3%）而发展起来的、具有较高强度的工程结构用钢。这类钢比碳素结构钢的强度提高20%-30%以上，节约钢材20%以上，从而可减轻构件的自重量、提高使用可靠性等。由于低碳合金钢有上述特点，我们此次设计的连杆就是用低碳合金钢制造，毛坯整体溶模，渗碳淬火处理，加工中间采用调质处理，提高强度和抗冲击能力。所谓渗碳是将工件放入渗碳气氛中，并在900-950的温度下加热、保温，使其表面层增碳的一种工艺操作。渗碳是向钢的表

9、面层渗入碳原子的过程，其目的是使工件在继续经过相应热处理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性。淬火工艺是将钢加热至临界点以上，保温后以大于上临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺；而回火则系指将淬火后的钢加热至炉冷以下的某一温度后进行冷却的热处理工艺。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称作“调质处理”，简称“调质”。2.连杆加工工艺规程2.1连杆加工的技术要求2.1.1机械加工精度概述尺寸、形状和相互位置精度间的关系：零件的尺寸、形状和相互位置精度三者之间是既有区别又有联系的。一般的情况是尺寸精度高，其几何形状和相互位置精度也高。例如，

10、为保证轴颈的直径尺寸精度，则轴颈的圆度误差不应超出直径的尺寸公差；又如两表面本身的平面度很差，就很难保证两表面之间的平行度。通常零件的形状误差约占相应尺寸公差的30%-50%；位置误差约为有关尺寸公差的65%-85%。然而对于某些配合要求高或有特殊功用的零件，其几何形状和相互位置精度，则往往有更高的要求。2.1.2加工精度与加工误差加工精度是指零件经加工后，其几何参数（尺寸、形状、表面相互位置）的实际值与理想值的符合程度。符合程度越高，加工精度也愈高。实际值与理想值之差，称为加工误差。加工误差愈小，加工精度愈高。生产中所谓保证和提高加工精度，就是指控制和减少加工误差。研究加工精度，就是通过分析

11、各种因素对加工精度影响的规律，从而找出减少加工误差的工艺措施，把加工误差控制在公差范围之内2。连杆需加工表面有：大、小头孔，大、小头端面。其它面为非加工表面其处理方法为：过渡圆角处抛光，杆身进行喷丸处理，以提高疲劳强度。喷丸处理就是把铁砂通过机器打在需要处理的产品上，使其表面的氧化皮、锈迹等被处理掉。加工面的精度要求为：(1)尺寸精度小头孔的精度采用7级公差等级，18，表面粗糙度ra为1.6m，采用精镗加工。大头孔采用6级公差等级25,表面粗糙度ra为1.6m，采用精镗加工。大、小头端面直线度为0.120，粗磨两平面时表面粗糙度rz为12.5m，精磨两平面时表面粗糙度ra为1.5m，两端面平行

12、度为0.03，平面度为0.01。大、小头中心距l=95。(2)形状精度大头孔的圆度公差为0.005mm，大头孔的圆柱度公差为0.005mm；小头孔的圆度公差为0.005mm，小头孔的圆柱度公差为0.005mm。(3)位置精度大、小头孔轴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，并使曲图2.1机械加工原始误差figure 2.1 the original machining error柄销产生边缘磨损，所以要求平行度的允许公差较严，一般规定为0.04mm。2.1.3.影响加工精度的因素机械加工中零件的尺寸、形状和相互位置误差，主要是由于工件与刀具在切削运动过程中相互位置发生了变动

13、而造成的。由于工件和刀具安装在夹具和机床上，因此，机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的工艺系统。工艺系统中的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。加工中可能出现的原始误差，可列举如下：2.2机械加工工艺规程工艺过程是指生产过程中，直接改变对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。这是生产过程中的主要组成部分。机械产品的工艺过程主要包括铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、油漆等工艺过程。机械加工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能，对产品的成本、生产周期

14、都有较大的影响，是整个工艺过程的重要组成部分。机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件，对于检验工序还有检验工序卡片。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件，由于各工序的内容规定得不够具体，因此不能直接指导工人操作，只能作为生产管理用的技术文件。机械加工工序卡片，它是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批大量生产的零件和成批生产中的重要零件3。2.2.1机械加工工艺过程的组成组成机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又是由安装、工位、工步及走刀组成的。(1)工序 工序是指一个或一组工人，在同一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那

15、一部分工艺过程。工作地、工人、零件和连续作业是构成工序的四个要素，其中任一要素的变更即构成新的工序。连续作业是指在该工序内的全部工作要不间断地接连完成。由零件加工的工序数就可以知道设备数量、工人人数和工作面积的大小。因此，工序是制定劳动定额、配备工人及机床设备、安装作业计划和进行质量检验的基本单元。(2)安装 安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。在一个工序中，有的工件只需装夹一次，也有需要多次装夹的。但从减少装夹工件花费的工时考虑，应尽量减少装夹次数。(3)工位 当应用转位（或移位）加工的机床（或夹具）进行加工时，在一次装夹中，工件（或刀具）相对于机床要经过几个位置依次进行加工，在每一

16、个工作位置上所完成的那一部分工序，称为工位。采用多工位加工可以减少装夹次数，减少装夹误差，提高生产率。(4)工步 工步是加工表面、切削刀具和切削用量（仅指主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。变化其中一个就是另一个工步。(5)走刀 在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削。每切削一次就称为一次走刀3。2.2.2连杆加工的工艺性分析(1)连杆的工艺特点外形复杂，定位较难；细长杆身，刚度较差，受夹紧力、切削力容易变形；尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求较高，是加工难度较大的杆类零件。(2)连杆加工工艺确定的原始资料产品的全套技术文件；毛坯图及毛坯制造方法；本

17、厂（车间）的生产条件；各种技术资料。(3)制定机械加工工艺规程的步骤根据零件的生产纲领决定生产类型； 分析零件加工的工艺性； 选择毛坯的种类和制造方法； 拟订工艺过程（包括选择定位基准，选择零件表面加工方法，划分加工阶段，安排加工顺序和组合工序等）； 工序设计（包括确定加工余量，计算工序尺寸及其公差，确定切削用量，计算工时定额及选择机床和工艺装备等）； 编制工艺文件4。2.2.3 连杆加工过程的划分连杆的加工顺序是先基准，后其他；先粗加工，后精加工。连杆加工时最难达到的技术要求是大、小头孔轴线的平行度和扭曲度。连杆的加工过程主要分为以下三个过程：(1)粗加工 基准面的加工，包括钻削连杆小头孔，

18、粗磨大、小头端面。(2)精加工 包括精镗小头底孔，精磨大、小孔。(3)热处理 粗加工与精加工之间进行中间热处理，合金钢采用调质处理，可提高强度和抗冲击能力。2.2.4基准的选择(1)加工时基准的选择应符合下列要求：应符合“基准统一” 原则，尽量避免基准的更换，以减少定位误差。工件夹紧点要选择在刚性较好的端面处。设计工艺用定位凸台作为辅助基准。(2)连杆基准的确定及选择粗基准的选择为了保证小头孔的壁厚均匀，在钻小头孔时，选小头孔不加工的外圆面作为粗基准。在毛坯制造时往往在杆身的一侧作出定位标记（凸起球面），以大、小头端面定位时就能区别两个端面。粗加工大、小头端面时，先选取没有凸起标记一侧的端面为

19、粗基准来加工另一端面，然后以加工过的端面为精基准加工没有凸起标记一侧的端面，在以后的大部分工序都以此端面作为精基准。这样可以保证两端面的厚度和两端面的平行度，并使作为精基准的端面有较好的表面质量。精基准的选择在整个加工过程中，各工序尽量保持基准统一，选用连杆端平面（没有凸起标记一侧的端面）、经过钻削的小头孔及连杆大端经过加工的侧面作为辅助定位基准。其它基准的确定大、小头孔精加工时，往往是大、小头孔互为基准。2.2.5机械加工余量余量的概念及其影响因素：用材料去除法制造机器零件时，一般都要从毛坯切除一层材料之后最后才能得到符合图纸规定要求的零件。坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。加工余量又有

20、总余量和工序余量之分。某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量，以zo表示。该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量zi。总余量z0与工序余量zi的关系可用下式表示：影响机械加工余量的因素：工序留下的表面粗糙度值ry(表面轮廓最大高度)和表面缺陷层深度；上工序的尺寸公差ta；ta值没有包括的上工序留下的空间位置误差ea ；本工序的装夹误差b5。2.2.6连杆加工的工艺过程表2.1 连杆加工的工艺过程table2.1 link the process of processing工序号工序内容基准及技术要求设备名称夹具名称 0 模锻按连杆锻造工艺进行 1 校直 钳台 2 粗磨两平面精基准 端平

21、面互为基准 卧式双面磨床 磨夹具 3 钻镗小孔 钻小孔 16.5，倒角1.5×45°镗小孔18，倒角0.8×45° 卧式钻镗机 钻夹具 4钻镗大孔钻大孔23.5，倒角1.5×45°，镗大孔25，倒角0.8×45° 卧式钻镗机钻夹具 5铣油槽先铣左侧油槽再铣右侧油槽 铣床 铣夹具 6倒油槽外角先倒左侧油槽外角再倒右侧油槽外角 铣床 铣夹具 7倒油槽内角先倒左侧油槽内角再倒右侧油槽内角，去毛刺铣床 锉刀铣夹具 8 倒棱倒r0.3 钳台 9 中间检查检查项目：大孔直径25小孔直径18平面度0.01两面平行度0.03大端振

22、摆0.05小端振摆0.10中心距95±0.05厚度16内径百分表 塞规内径百分表千分表千分表千分表千分表三坐标检查仪 卡规 10转热处理渗碳淬火回火渗碳厚度0.50.9硬度hrc5864 11校直平行度0.10以下 钳台杠杆百分表 12精磨两平面 卧式双面磨床磨夹具 13 磨削大孔内圆磨床内孔磨夹具 14 磨削大孔内圆磨床磨夹具 15磨削小孔内圆磨床内孔磨夹具 16珩磨大孔珩磨机 珩磨内孔夹具 17珩磨小孔珩磨机珩磨内孔夹具 18校正校正平行度 19清洗防锈hrc-58-64终检检查项目： 20大孔25气动测量仪终检小孔18气动测量仪厚度16卡规中心距95三坐标测量仪圆度0.005气

23、动测量仪圆柱度0.005气动测量仪平行度0.04千分表端面跳度0.03千分表2.2.7连杆部分加工工艺卡片连杆的大头由于与曲轴相连，在汽油机工作时大头与曲轴产生强烈的震动和摩擦，因此需要在连杆的大头上开油槽保证润滑。加工油槽时选用细齿锯片铣刀，主轴转速157转/分，切削速度31米/分。先从连杆左侧加工，在加工右侧。油槽宽2mm,表面粗糙度12.5m，油槽表面粗糙度要求较低。为了便于润滑油进入油槽，需在连杆大头两侧以油槽为中心线倒外角。刀具为60°角度铣刀，主轴转速157转/分，切削速度27米/分。为便于润滑油从油槽进入曲轴，并避免划伤曲轴表面，需要倒油槽内角。用3mm厚的细齿锯片铣刀

24、，刀具直径要小于连杆内孔直径22mm。内角表面粗糙度为12.5m。加工时，铣刀的运动轨迹为先铣左侧油槽内角，再铣右侧油槽内角（其工艺过程及加工简图见附图），连杆的左、右两侧油槽内角都加工完毕后，将连杆从夹具体上卸下。标记21工序号 工程机械系山东交通学院处数铣右侧油槽铣左侧油槽工步内容更改文件铣刀杆铣刀杆名称辅具机械加工工序卡片签名日期细齿锯片铣刀细齿锯片铣刀名称刀具编制（日期）游标卡尺游标卡尺名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）157157主轴转速（转/分）夹具设备20crmo材料牌号4连杆c1e50fm03-05审核（日期）3131切削速度（米/分）铣夹具名称铣床名称hb15

25、0197材料硬度工序名称批准（日期）1数量1 数量1同时加工零件数铣油槽第 页共 页标记 工程机械系山东交通学院处数更改文件工序附图签名日期编制（日期）工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）4连杆c1e50fm03-05审核（日期）工序名称批准（日期）铣油槽第 页共 页标记21工序号 工程机械系山东交通学院处数倒右侧油槽外角倒左侧油槽外角工步内容更改文件铣刀杆铣刀杆名称辅具机械加工工序卡片签名日期角度铣刀角度铣刀名称刀具编制（日期）游标卡尺游标卡尺名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）157157主轴转速（转/分）夹具设备20crmo材料牌号5连杆c1e50fm03-05审核（

26、日期）2727切削速度（米/分）铣夹具名称铣床名称hb150197材料硬度工序名称批准（日期）1数量1 数量1同时加工零件数倒油槽外角第 页共 页标记 工程机械系山东交通学院处数更改文件工序附图签名日期编制（日期）工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）5连杆c1e50fm03-05审核（日期）工序名称批准（日期）倒油槽外角第 页共 页标记321工序号 工程机械系山东交通学院处数去毛刺倒右侧内角倒左侧内角工步内容更改文件名称辅具机械加工工序卡片签名日期锉刀铣刀铣刀名称刀具编制（日期）游标卡尺游标卡尺名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）主轴转速（转/分）夹具设备20crmo材料牌

27、号6连杆c1e50fm03-05审核（日期）切削速度（米/分）铣夹具名称铣床名称hb150197材料硬度工序名称批准（日期）1数量1 数量1同时加工零件数倒油槽内角第 页共 页标记 工程机械系山东交通学院处数更改文件工序附图签名日期编制（日期）工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）6连杆c1e50fm03-05审核（日期）工序名称批准（日期）倒油槽内角第 页共 页标记1工序号 工程机械系山东交通学院处数校直工步内容更改文件名称辅具机械加工工序卡片签名日期名称刀具编制（日期）磁力表座杠杆百分表名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）主轴转速（转/分）夹具设备20crmo材料牌号9连

28、杆c1e50fm03-05审核（日期）切削速度（米/分）名称钳台名称hrc5864材料硬度工序名称批准（日期）数量1 数量精锻毛坯种类校直第 页共 页标记1工序号 工程机械系山东交通学院处数精磨两平面工步内容更改文件名称辅具机械加工工序卡片签名日期砂轮名称刀具编制日期卡规名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）主轴转速（转/分）夹具设备20crmo材料牌号10连杆c1e50fm03-05审核（日期）1670切削速度（米/分）磨夹具名称磨床名称hrc5864材料硬度工序名称批准（日期）1数量1 数量1同时加工零件数精磨两平面第 页共 页标记1工序号 工程机械系山东交通学院处数磨削大孔2

29、5r5工步内容更改文件砂轮杆名称辅具机械加工工序卡片签名日期砂轮名称刀具编制（日期）环规气动测量塞规气动测量仪名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）主轴转速（转/分）夹具设备20crmo材料牌号11连杆c1e50fm03-05审核（日期）切削速度（米/分）内孔磨夹具名称内圆磨床名称hrc5864材料硬度工序名称批准（日期）1数量1数量1同时加工零件数磨削大孔第 页共 页标记1工序号 工程机械系山东交通学院处数磨削小孔工步内容更改文件砂轮杆名称辅具机械加工工序卡片签名日期砂轮名称刀具编制日期环规气动测量塞规气动测量仪名称量具工序号零部件名称 零部件代号 校对（日期）主轴转速（转/分）

30、夹具设备20crmo材料牌号13连杆c1e50fm03-05审核（日期）切削速度（米/分）内孔磨夹具名称内圆磨床名称hrc58-64材料硬度工序名称批准（日期）1数量1数量1同时加工零件数磨削小孔第 页共 页3.夹具概括3.1我国机床夹具发展趋势分析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。(1)高精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求也相应的提高，高精度夹具的定位孔距精度高达±5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行

31、度高达0.01mm/500mm。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达±5m；瑞士erowa柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。(2)高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压

32、夹紧等快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3r夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 (3)模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的

33、创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用cad技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 (4)通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可

34、扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。3.2夹具的定义及分类夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备，分为机床夹具、焊接夹具、冲压夹具、热处理夹具、装配夹具及检验夹具等。机床夹具是根据工艺规程的要求，在机床上用来固定（定位）和夹持（夹紧）工件或刀具以利于并加快加工过程的附属装置。根据上述的定义，机床夹具可分为两大类：一类是用来安装并夹紧工件的附属装置，一

35、般通称为夹具；另一类是用来安装并夹紧刀具附属装置，一般通称为辅助工具。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘，铣床上使用的机床用平口虎钳等。机床夹具一般都按其使用特点和使用机床进行分类。按使用特点分为通用夹具、专用夹具、可调夹具和组合夹具。按使用的机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具和镗床夹具等。其中专用夹具是指专为某一工件的某一工序而设计制造的夹具，一般在批量生产中使用。3.3定位、夹紧和装夹工件在加工之前必须安放在夹具中，使其得到一个正确位置和方向，并使其在加工过程中虽然受到切削力及其外力的影响，仍能保证正确位置和方向，这就涉及到定位及夹紧的问

36、题。 为了保证工件被加工表面的技术要求，必须使工件相对刀具和机床处于正确的加工位置，即工件的定位。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。确定工件在机床上或夹具中相对刀具及其切削成形运动占有正确位置的过程，称为定位；规定工件在夹具内位置的元件以及夹具在机床上位置的元件称为定位元件。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧；为了防止工件在加工过程中，由于切削力等力的作用使工件位置改变，必须将工件夹紧，执行夹紧工件的机构称为夹紧机构。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程，称为装夹6。3.3.1定

37、位元件的基本要求(1)足够的精度 由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，即直接影响工件的加工精度。因此，定位元件上的限位基面应有足够的精度。(2)足够的强度和刚度 在外力作用下，定位元件可能发生较大的变形，从而影响加工精度，因此，应有足够的强度和刚度。(3)耐磨性好 工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，为此要求限位基面要耐磨以便长期保持定位精度。(4)工艺性好 定位元件要有良好的工艺性，便于加工、装配和更换。3.3.2夹紧装置的基本要求夹紧装置的设计或选用是否正确合理，直接影响到加工质量与生产率。因此，对夹紧装置提出如下基本要求：(1

38、)夹紧时应保持工件定位时所占据的正确位置。(2)夹紧可靠、适当。夹紧机构要保证工件在加工过程中不产生松动或振动。同时，工件不产生过大的夹紧变形和表面损伤。(3)夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。(4)夹紧动作迅速，操作方便、安全、省力。3.3.3装夹工件的优点(1)能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度，由夹具保证，不受工人技术水平的影响，以保证一批工件的加工精度趋于一致。(2)能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具

39、中装夹后提高了工件的刚性。因此，可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。(3)能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、不需要高技术等级的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。(4)能扩大机床的使用范围 比如要镗削某个零件上的台阶孔，如果没有卧式铣镗床和专用设备，就可以设计一夹具改在车床上加工。(5)用夹具装夹工件方便、快速、当采用气动液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。3.4夹具设计时夹具应满足的要求3.4.1对夹具设计的基本要求(1)保证工件的加工技术要求；(2)满足生产率的要求，采用气动、

40、液压等动力装置；(3)夹具结构应尽可能简单，尽量采用标准件，同时应有良好的工艺性；(4)夹具应操作方便，便于排屑，减轻操作者的劳动强度，安全可靠。4.专用铣床夹具的设计本次设计的夹具是倒内角的专用夹具。铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。由于铣削时切削力较大，且为断续切削，设计铣床夹具时，应注意工件的装夹刚性和夹具的安装稳定性。专用铣床夹具的设计内容：(1)夹具总装配图和零件图；(2)夹紧力的计算和夹紧机构的核算；(3)定位精度的分析计算。4.1专用夹具的设计步骤(1)夹具的结构方案明确设计要求和生产条件；拟订夹具结构方案，绘制夹具草图。(2)夹具总图夹具设计的步骤和要求

41、 用双点划线将工件的外形轮廓、定位基准、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图上工件可看作透明体，不遮挡后面的线条。依次绘制定位装置、夹紧装置、其他装置及夹具体。标出必要的尺寸、公差和技术要求。编制夹具明细表及标题栏。(3)工件在夹具上的精度影响加工精度的因素 用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件的因素很多。与夹具有关的因素有定位误差、对刀误差、夹具在机床上的安装误差和夹具误差。在机械加工工艺过程中，影响加工精度的其他因素称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的三分之一。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，而形成

42、总的加工误差。保证工件加工精度的因素 尽管工艺系统中影响工件加工精度的误差甚多，而且变化情况复杂，但仍有可能采取一些相应的工艺措施予以控制，确保工件的加工精度的误差。较为实用的方法有两种：互换法、组合加工法、临床加工法及临床调整法。同时这些方法，对于夹具元件的加工及其装配，同样适用。(4)夹具零件图机床夹具常用的零件与少量小部件已经标准化，不需要绘制零件图。可查表得到有关零件的结构、尺寸精度、表面粗糙度、材料及热处理要求等。对于夹具中的非标准零件，需绘制夹具零件图，其公差与技术要求可依据夹具总图中已确定的配合与技术要求并参照同类标准零件决定9。4.2机床夹具的组成夹具的各种元件，分别把机床、刀

43、具和工件连结成为一个整体。在具体研究夹具设计问题时，需要将夹具分成几个既相互独立，又彼此联系的组成部分。现以后盖钻孔夹具为例，可概括出一般夹具普遍共有的结构组成部分。 (1)定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 (2)夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。夹紧装置由两部分组成：力源装置 力源装置是产生夹紧作用力的装置。来自人力的，称为手动夹紧；来自动力装置的如气动、液压、电动等，称为机动夹紧。夹紧机构 用来接受和传递作用力，使之变为夹紧力执行夹紧任务。 (3)对刀或导向装置 在大批大量生产中用调整法

44、加工时，需要快速而准确地确定、调整好夹具与刀具的相对位置，故铣床夹具常有对刀装置，其主要由对刀块和塞尺构成。用于确定刀具相对于定位元件的正确装置。钻套和钻模板组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。 (4)连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。夹具体的底面为安装基面，保证了钻套的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。 (5)夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 (6)其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一

45、定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等7。4.3专用铣床夹具的组成本次设计是通过对夹具相关资料的分析和研究,再结合连杆的加工工艺,所设计出的夹具就是倒内角专用的铣床夹具。4.3.1定位销按定位面的形状，此定位销为菱形定位销；按定位面的长短为长销；按与夹具的连接形式为可换式。此定位销水平放置，当工件装在定位销上时，由于工件自重而下降，使之与上母线接触，引起定位基准发生偏移，产生定位误差，定位误差为： dw=(1/2) (dg+d+)其中，dg为工件基准孔的偏差，d为基准轴的公差，为间隙（d-d）.此小端定位销材料为t8钢，t

46、8为碳素工具钢（非合金工具钢），其含碳量（(c)<0.80%），淬火硬度为50-55hrc。碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢，含碳量在0.65%-1.35%范围内，其生产成本低，原料来源易取得，切削加工性良好，热处理后可以得到高硬度和高耐磨性、所以是被广泛采用的钢种，用来制造各种刃具、模具但这类钢的硬性差，即当工作温度大于250 时，钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力。因其生产成本低，冷、热加工工艺性能好，热处理工艺（淬火+低温回火）简单，热处理后有相当高的硬度（58-64hrc），切削热不大（<200）时具有较好的耐磨性。因此在生产上获得广泛应用。另外，碳素工具钢如

47、制成较大的零件则不易淬硬，而且容易产生变形和裂纹。图4.1 定位销figure 4.1 pin4.3.2定位键铣床夹具通常通过定位键与铣床工作台t形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。定位键用沉头螺钉固定在夹具体底面的纵向槽中，一般使用两个，两定位键的距离越远，定向精度越好。定位键与夹具体的配合为h7/h6，为提高夹具体安装精度，定位键的下部（与工作台t形槽配合部分）可留有余量进行修配，或在安装夹具时使定位键一侧与工作台t形槽靠紧，以消除间隙的影响，定位键已标准化。定位键材料一般采用优质碳素结构钢，钢号用两位数字表示，表示平均含碳量的万分之几。优质碳素结构钢是含碳量小于0.8%的碳素钢，这种钢中

48、所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。优质碳素结构钢按含碳量不同可分为三类：低碳钢（c0.25%）、中碳钢（c为0.25-0.6%）和高碳钢（c0.6%）。优质碳素结构钢按含锰量不同分为正常含锰量（含锰0.25%-0.8%）和较高含锰量（含锰0.70%-1.20%）两种，后者具有较好的力学性能和加工性能。 此定位键选用45号钢，它的含碳量为（(c)<0.45%），淬火硬度为43-48hrc。45号钢强度较高，切削加工性良好，冷变形能力中等，焊接性差，淬透性低，多在调质或正火状态使用，表面淬火后可用于制造承受较大应力件。图 4.2 定位键 figure 4.2 location button4.3.3 定位套 定位套两侧开6mm槽，便于铣刀加工连杆油槽的倒角。定位套外圆与夹具体定位销轴孔平行度为0.03mm,保证加工精度。 定位套材料采用45号钢，调制处理32-35hrc。图4.3 定位套 figure 4.3 positioning units4.3.4定位心轴定位心轴的材料45号钢，调质处理硬度为30-35 hrc。图4.4 定位心轴figure 4.4 spindle positioning图4.5 轴套 figure 4.5 sleeve此定位心轴用于连接端面凸轮，与轴套间隙配合，末端螺