【《某汽车细长杆零件加工A面专用夹具设计》7300字（论文）】

某汽车细长杆零件加工A面专用夹具设计目录第一章绪论 摘要：柴油机的最为重要的部件之一就是汽车的细长杆，本文主要论述了汽车细长杆零件加工A面的专用夹具设计与细长杆的加工工艺以及零件的夹具设计。汽车细长杆的零件的尺寸精度、位置公差与基本形状精的要求都比较高，但是因为汽车细长杆零件的整体结构性能比较差，在工作的时候特别容易产生变形，所以在汽车细长杆零件加工的时候，工艺需要进行仔细的安排与分，在汽车细长杆零件加工的时候需要把加工工艺进行整体设计，粗铣与精铣的步骤需要分开进行。在设计参数的时候需要逐步减少加工的余量与切削力及内应力的作用，并能自动修正加工后的零件变形，就能最后达到零件的技术要求。本文针对连杆的加工过程，本文还进行了专用夹具的设计，加工的位置是零件的A面。零件的材料为铸造件，对夹具进行整体设计。关键词：零件；曲柄连杆机构；建模；运动仿真;第一章绪论1.1课题提出的目的和意义在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体的交变压力和惯性力的作用。即使在今天的任何一个国家，要想在综合国力中处于领先地位，就必须在科学技术上获得另一种绝对领先。科技时代来临，计算机与信息技术的快速发展，使得世界成为整体，世界经济形势的骨干发生了很大变化，逐步形成统一的集成市场模式，加大对循环经济，加快在市场行业的竞争；同时，它不同于传统的工业技术产品，机械和电子信息产品的开发过程中，以提高产品的设计要求，注重产品的创新与改革，外观和其他机电一体化人体工程学达到一个新的水平，目前大型压力机企业应当加快研究设计的步伐，争取攻克技术难关，使得其产品在市场上有强大的竞争能力。正因此这种形式，研究工业化设计成为让国内学者逐渐关注的领域。特别是近年来，计算机数字化技术的高快速发展，一些企业在研发工业模拟软件、计算机辅助设计方面，在机械行业中SOLIDWORKS、UG、CAD/CAM等专业辅助设计软件得到了广泛应用，对设计和研发起到了关键的作用。现代化工业是我国未来发展的主要形式，随着工业3.0时代的到来，零件产品功能已经不再单一，结构设计变得越来越复杂，最为主要的是产品更新换代周期短，所以不得去努力缩短新一代产品在研发设计的过程中的时间，新产品的研发设计是开发产品过程中最为重要的组成部分。因此，在设计的过程中，设计阶段也因此被看作是产品整个生产效率提高的瓶颈，为整个生产系统起着非常重要的作用。因为的计算机软件辅助设计才能够得到快速的发展和普及。设计参数通常涉及比较结构设计的形状，多个参数之间可以确定尺寸关系，参数相对简单，并且控制修正目标尺寸的参数比较清楚，需要尺寸和位置精度的对应设计去完成并实现设计成果。国家工业大改革，信息技术也得到了快速的发展，计算机软件辅助设计因独特的专业性和设计能力强得到了快速的发展并应用到现实生产作业中。基建于信息化的CAD技术得到了快速发展，以技术为核心竞争力提高系统的性能，随之开始进行通用装配仿真设计，因此在生产设计过程中设计工具是至关重要的，之所以在很短的时间这么快的发展，是因为它对整个工业化生产设计起到了重大影响，具有划时代的意义，从传统的手工绘图模式到现在计算机绘图，不仅保证了精度，还能加快产品的开发，并能进行模拟分析，提高了速度降低了能耗还节约总成本，所以具有划时代的意义。产品开发和技术应用，制造和维护工作效率快，应用效率高，取得的经济效益显著。所以随着不断的研究，开发了一系列的技术和广泛应用的技术要求也越来越高，从发展本身这个趋势是来看，智能化和标准化的技术点集成。不仅要不断改进和创新，而且要在日益激烈的竞争中立于不败之地。国外在各个领域得到了广泛的使用仿真设计。大到航空航天、军工、国家重点项目，特别是在火箭船舶等重点工程机械上；小到平常用到的开关，仿真设计是重要的运用。在矿业中的重载车辆就是用仿真技术已成功地解决了机械工程中的“蛇现象”问题，其现象是在车辆在高速且重载的情况下会产生晃动，并出现蛇形路线，利用仿真技术大大提高了重型卡车和采矿机械，以及这种自激振动高速性能和运行性能。任何一块金属切割卡特彼勒公司使用虚拟原型可以快速测试数千个设计，产品设计，不仅降低了成本，缩短了开发周期，也能创造出更多优秀的产品。国外的运动仿真技术已经发展很多年并且应用在各行各业当中，我国也正在积极的去研究此项技术并去发展和推广。国内还缺乏研究和原型系统的水平，即使投入了大量的人力物力财力，其收获还是渺小的。但是，如果采用虚拟样机技术，引进技术人才的，可以进行深入的研究，原型设计理念可以追溯，才能真正提高水平，开发产品以满足市场需求。1.2主要研究内容本次设计的主要内容是：分析汽车细长杆零件加工A面专用夹具设计的运动原理、利用CAD与三维软件进行建模分析，最后通过三维软件运动环境进行分析。研究其在运动过程中的机构特性。曲柄滑块压紧机构的形式有很多种，可以根据运动的特点来分析，可以分为三大类:定心曲柄滑块、偏置曲柄滑块、偏心机构。本文研究的机构的主要内容是用于加工汽车细长杆零件的A平面专用夹具的设计，其特点可以在紧凑的机械结构类型中实现。通过本次对汽车细长杆零件加工A面专用夹具设计，考虑尺寸之间的相互关联以及对三维建模与运动仿真分析，大大加深了对汽车细长杆零件加工A面专用夹具设计机构的理解，同时，培养了对二维草图，三维建模以及运动仿真分析等综合学习与应用能力，明白了在研究设计过程中，不仅仅要有扎实的理论知识为基础而且需要丰富的实践知识，只有两者综合运用才能设计出结构合理的压力机模型，深刻查阅资料与实践学习的重要性。

第二章汽车细长杆零件分析2.1长杆的制造分析汽车的细长杆的工作的时候需要承受多向交变载荷的作用，强度的要求是特别特别高的。因为汽车发动机的连杆材料一般都是采用高强度碳钢和合金钢，合金钢的材料的性质是比较脆，加工的时候容易折断。近年我国的铸造与锻造工艺的不断发展，零件毛坯的制造方式有很多种，但是国内为目前采取的浇筑方式还是采用球墨铸铁，目前国内高端零部件设计基本是采用粉末冶金，因为粉末冶金的零件的尺寸精度高，可以采取无余量的方式，更因为是粉末冶金技术的材料损耗少，生产成本较其他的零件加工的方式成本较低。但是随着粉末冶金锻造工艺不断完善与加工使用，使其粉末冶金件的材料密度与机械强度大为提高。汽车的细长杆毛坯制造方法的选择是需要根据生产零件的类型、零件材料的工艺性以及零件材料的组织特性，汽车的细长杆的毛坯是采用锻造的方式。锻造的工艺是采用整体方式的锻造毛坯，在后续机加工的时候需要进行切削，孔的位置是在锻造的时候加一些余量与拔模斜度，孔的位置采用粗镗孔，所以需要孔的余量的均匀，最好采用锻造模具型芯的方法进行锻造，整体锻造需要锻造的设备动力较大以及各种金属纤维被切断等问题，但是整体锻造的连杆毛坯材料损耗少、锻造劳动力不高、模具的开发比较少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。毛2.2汽车细长杆的加工工艺从长杆的技术条件可以看出，汽车细长杆的工作环境恶劣，因为对汽车细长杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都很高，然而，汽车细长杆的刚度相对较差，而且容易变形，给连杆的机械加工带来很多困难，必须充分重视。零件是通过锻造方式来完成制造，在锻造完成之后需要进行回火以此来保证零件具有良好的切削性能以及加工性能，本文对零件的加工工艺做分析大孔位置锻造留有余量，机加工，设备采用镗床A面采用磨床磨削的方式2.3长杆的材料分析本文长杆采用的材料是45刚，45#是钢的牌号是一种优质碳素结构钢比A3刚刚进行1可以得知，具有更高的强度，抗变形能力。而且45号钢是中碳结构钢，冷加工和热加工具有良好的加工性能，良好的机械性能，更重要的是价格相对较低，因此被广泛使用。材料的机械性能易于加工，可以进行保证。第三章夹具定位基准3.1汽车细长杆模型建模与装配要求定位基准选择在汽车细长杆机械加工工艺过程中，基本工序是进行端面整形与定位孔的加工，在设计的时候需要进行设计的确定的基面，需要对孔的加工位置上进行设计，确定加工的基准。汽车细长杆端面的面积比较大，因为在定位的时候面定位是最为稳定的，本文设计的方法也是采用面定位，对孔的面上进行定位，节省其他定位面与点位。根据该方法的加工过程，可以使定位基准准确，并且可以减少定位误差夹具的定位元件的接触。汽车细长杆零件在加工A面的时候铣削余量和切削力都较大，并且零件的的长度比较高，加工的特性比较差容易折断，会对加工精度会有很大影响。在重新设计加工面A的定位和夹紧方法时，需要设计整个过程的整体加工精度。在汽车细长杆类零件加工面A的加工路线中，先对端面进行粗铣，然后进行精铣，为以后的其他加工提供基准。本文设计的参考文献是孔的端面与内部定位并制成基面，因此在加工表面时需要首先进行加工。保证加工孔的端面准确作为参考，然后对侧面进行铣削。加工孔的位置需要保证其位置和圆柱度，否则，会影响后续工序的加工精度。因为本文设计的这种定位方法可以使工件在夹紧时的变形较小，在铣床加工的时候可以使得切削力的左右减小，就比较容易的得到平面度较好的平面。另一方面，本文所设计的定位方式基本都是以面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比较小。3.2夹紧方式在设计汽车细长杆加工A面的夹具中，需要注意了夹紧力的作用方向与切削力的的夹紧力的方向，在夹紧力的作用方向零件如果有一些变形的话，其主要是在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。夹紧力：WW其中；r切=4mm、R摩=16mm、f1=0.5、代入公式得；W=PZr切f本设计用的螺母为M10（GB6175-86）来夹紧，查[6]附录表可知M12螺母可产生夹紧力450kg，而上述计算小于此夹紧力，故符合能保证夹紧。第四章夹具设计4.1零部件设计零部件的设计需要获取二维图制，本文通过

SOLIDWORKS

进行建模分析零部件打开

SOLIDWORKS

进行建模环境，绘制草图.草图绘制φ12与φ25.4尺寸拉伸圆柱至要求尺寸。选择前视图，正视于前视图并选择编辑草图，完成筋的横截面草图绘制，约束好各个尺寸，并使草图完全约束对称拉伸至合适尺寸，并按要求倒角拉伸切除并倒角，最后镜像处理完成模型4.2夹具设计本文的零件是加工A面，如图所示标红的位置上，加工A面防止其震动与连杆的整体结构特点，保证公差。使用工装夹具的目的主要在四个方面:因为采用夹具可以稳定地固定零件并能够保证零件的加工质量，降低产品的报废率;使用工装夹具不仅可以提高零件的生产效率，扩大产能与机床的选用工艺范围;；可以改善劳动成本，改变生产方式夹具设计的最终目的是为了保证产品的零件的公差与质量要求，在公差范围内达到提高汽车细长杆的生效效率与实际经济效益。在设计工装的时候需要对材料进行分析，什么零部件应当用什么材料，都需要进行分析，还需要考虑防腐处理，在机床加工的时候会有切削液导致夹具的生锈。在设计工装夹具的时候需要进行必要的技术经济分析，使得设计的工装具有更佳的经济效益。本文的夹具设计是采用三维软件UG进行设计，UG设计夹具的水平要远远高于SOLIDWORKS,UG适用于模具的加工、夹具的设计，更可以为零件的加工编程做出准备。本文是采用零件的采用是一面两销来控制自由度，一个面限制3各自由定位销控制2个自由度防转销限制一个自由度·总共控制零件的6个自由度。。如下图二维工件的工序图底座的设计：进入UG建模环境中，绘制整体草图，然后进行拉伸造型造型后进行拉伸底部的支撑块绘制定位槽的加工绘制草图，然后进行拉伸造型支持座的设计：进入UG建模环境中，绘制整体草图，然后进行拉伸造型绘制定位孔的加工绘制草图，然后进行拉伸造型，进行切除夹具机构的设计：进入UG建模环境中，绘制整体草图，然后进行拉伸造型绘制定位孔的加工绘制草图，然后进行拉伸造型，进行切除绘制接触面的草图，拉伸切除4.3夹具工作原理夹具的作用是在机械制造中固定加工对象，使零件处于正确的位置进行加工或测试。在加工过程中的任何过程中，夹具都是用于快速，方便，安全地安装工件的载体。在数控机床上加工工件时，为了使工件的表面达到图纸规定的尺寸、几何形状和与其他表面的相互位置精度等技术要求，必须在夹具上夹紧和定位零件。夹具的零件主要由定位件、夹紧装置、刀具设定块、夹具本体底座等组成。本文的工作原理：首先将零件放置在孔的定位销位置上面，然后慢慢放置在斜边的固定m上面，模型的下部是辅助支撑，将零件的方向与加工位置进行确定，孔的位置处添加的定位销连接，在销连接完成后，然后通过六角螺母上下进行压紧与压实。使得零件具有向下的压力和向上紧固，从而固定零件，在零件加工A面的右边还有一个定位销，定位销的作用是定位零件的位置作用，零件加工A面的左边还有一个加紧机构，加紧机构的作用是加紧零件的位置作用整个夹具使得零件具有从而使其固定具有加工刚性。铣削首先通过对刀然后输入程序铣削平面，然后进行加工。第五章加工工艺开发5.1铣削刀具材料选择铣削刀具的时候需要考虑三个因素：刀具的材料、刀具的直径、刀具的类型，以下分别进行介绍：材料:铝合金是应应用于航空航天工业。切削速度为2000-4000m/min，进给速度为3-12m/min，刀具的前角为12-18，前角为10-18，刀片的倾角可达25;普通钢:切削速度对刚性的表面质量影响很大，切削速度为500-800m/min。高硬度刚性:高硬度刚性(HRC40-70)高速切削工具可以金属陶瓷，切削速度为1000m/min高温合金：高温合金具有高温度切削，主要是陶瓷与CBN刀具钛合金刀具：钛合金刀具的轻度和冲击任性大，可以高速铣削钛合金，切削速度可以达到628m/min.复合材料：石墨烯复合材料5.2铣削刀具选用铣刀的种类特别多，分为球头铣刀、盘形铣刀、端面铣刀、圆角铣刀，本文加工的零件材料为45刚，铣削的的平面所以本文选用SANDVIK公司的面铣刀，采用φ10的刀具，SANDVIK是世界上知名的铣刀品牌。5.3加工设备的选择本文的所书写的加工是通过铣床来进行加工的，加工的面是平整面，所以可以通过普通三轴数控铣床进行加工，主轴锥孔：BT30（7：24工作台面积mm：

650×180行程（纵向X×横向Y×升降Z）mm：300×130×220；主轴轴线至立柱导轨面的距离mm:

230；主轴端面至工作台的距离mm:

35~270

；

主轴轴线对工作台面的垂直允差mm：≤0.02；

机床外形尺寸（长x宽x高）mm：

1000×850×14705.4加工编程数控铣床的编程代码分为准备功能G代码和辅助功能M代码。准备功能G代码用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。G00快速点定位G01直线插补G02顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补G04暂停G05.1预读处理控制G07.1圆柱插补G08预读处理控制G09准确停止G10可编程数据输入G11可编程数据输入G15极坐标取消G16极坐标指令G17选择XY平面G18选择ZX平面G19选择YZ平面G20英寸输入辅助功能M代码用于指令数控机床辅助装置的接同和关断，如主轴转/停、切削液开/关，卡盘夹紧/松开、刀具更换等动作。M00 程序暂停M01程序选择停止M02程序结束M03 主轴正转M04主轴反转M05主轴停止M06换刀M08切削液开M09切削液关M98调用子程序处理编程步骤:打开UG处理模块，进入处理界面创建刀具直径为10，将刀柄、夹持器进行设计与定义，刀具的材料、锥度、尖角、长度与刀柄的长度都需要进行定义。创建基准坐标，将加工坐标重新确定。创建工序，工序选择平面铣创建加工基准面，添加毛坯料输入加工参数，切削用量、背吃刀量、进给量、主轴转速等。生成模拟程序导出编程，确定加工设备确定加工的坐标与创建工序，工序改成平面铣削。进入平面铣削之后然后进行加工数据设计编程如下：G21G90G54(平面粗铣)S150M03;G00X75.0Y-10.0G43Z20.0H01G0Z1M08G1X-190F150G00Z20(平面精铣)S300M03G00X75Y-10G0Z0M08G1X-190F180G00Z20M05M09G49G28Z20M30总结经过了三个月的时间，从选题到定稿，一路走来实属不易，这个毕业设计历经了我很长的时间，刚拿到题目时候是非常的懵懂无知，可以说是对这方面了解并不是很深，都不知道如何下手去做这个毕业设计。但是在老师的指导下，我找了很多的文献资料，还有机械方面的书，慢慢的才算融入了做毕业设计的状态。规划思路，找到了做毕业设计的方法。从这次毕业设计中我学习到了以下几点：（1）汽车细长杆零件总体结构，熟悉了汽车细长杆零件的加工，熟悉了三维软件。（2）完成了对汽车细长杆零件加工A面的夹具的三维图的绘制工作。（3）汽车细长杆零件加工A面的夹具模型各