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1、前 言1、設(shè)計題目鉆連桿小頭孔夾具設(shè)計。2、設(shè)計目的 （1）學習正確的調(diào)查研究方法，收集國內(nèi)外有關(guān)資料，掌握正確的夾具設(shè)計思想、方法和手段，學會正確使用有關(guān)手冊及其它技術(shù)資料。 （2）能運用所學基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，根據(jù)題意設(shè)計出符合優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的夾具。（3）培養(yǎng)自身分析研究結(jié)構(gòu)工藝性問題，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力和編寫技術(shù)文件等的基本技能。（4）進一步了解有關(guān)機床、刀具和量具等工裝知識。（5）提高使用專業(yè)軟件進行設(shè)計的能力，為今后進行畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。一、零件相關(guān)條件分析1、連桿功用及結(jié)構(gòu)特點連桿是汽車發(fā)動機主要的傳動機構(gòu)之一，
2、它將活塞與曲軸連接起來，把作用于活塞頂部的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復直線運動可逆的轉(zhuǎn)化為曲軸的回轉(zhuǎn)運動，以輸出功率。連桿是一種細長的變截面非圓桿件。從大頭到小頭逐步變小的工字型截面的連桿體及連桿蓋、螺栓、螺母等組成。雖然由于發(fā)動機的結(jié)構(gòu)不同，連桿的結(jié)構(gòu)略有差異，但基本上都是由活塞銷孔端（小頭）、曲柄銷孔端（大頭）及桿身三部分組成。連桿大頭孔套在曲軸的連桿軸頸，與曲軸相連，內(nèi)裝有軸瓦。為了便于安裝，大頭孔設(shè)計成兩半，然后用連桿螺栓連接。連桿小頭與活塞銷相連，小頭壓入耐磨的銅襯套，孔內(nèi)設(shè)有油槽，小頭頂部有油孔，以便使曲軸轉(zhuǎn)動時飛濺的潤滑油能流到活塞銷的表面上，起到潤滑的作用。為了減少慣性力
3、，連桿桿身部位的金屬重量應(yīng)當減少，并且要求有一定的剛度，所以桿身采用工字型斷面。連桿桿身部位是不加工的。在毛坯制造時，桿身的一側(cè)做出定位標記，作為加工及裝配基準。連桿在工作中主要承受以下三種動載荷：（1）汽缸內(nèi)的燃燒壓力（連桿受壓）；（2）活塞連桿組的往復運動慣性力（連桿受拉）；（3）連桿高速擺動時產(chǎn)生的橫向慣性力（連桿受彎曲應(yīng)力）；為了保證工作時連桿的一些危險點（螺栓、桿身或大端端蓋等）不發(fā)生斷裂，將其設(shè)計成圖所示結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)重量輕、剛度大，而且有足夠的疲勞強度和沖擊韌性。2、連桿的主要加工表面和主要技術(shù)要求分析連桿的主要加工表面有：大小端孔、上下端面、大端蓋體結(jié)合面以及連桿螺栓孔等。其主要
4、的技術(shù)要求分析如下：（1）大小端孔的精度：為了使大端孔與軸瓦及曲軸、小孔端與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱，大端孔尺寸，小端孔尺寸，大端孔及小端襯套孔粗糙度，大端孔的圓柱度公差，小端襯套孔的圓柱度均有較高的要求。且采用分組裝配。（2）大小端孔中心線在兩個互相垂直方向的平行度：兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，增加活塞與汽缸的摩擦力，從而造成汽缸壁磨損加劇。（3）大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影響汽缸的壓縮比，所以對其要求較高。大小頭孔中心距保證為1680.05。（4）大端孔兩端面對大端孔軸線的垂直度：此參數(shù)影響軸瓦的安裝和磨損。（5）連桿螺栓孔：螺栓
5、孔中心線對蓋體結(jié)合面與螺栓及螺母座面的不垂直，會增加連桿螺栓的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，并影響螺栓伸長量而削弱螺栓強度。（6）連桿螺栓預緊力要求：連桿螺栓裝配時的預緊力如果過小，工作時一旦脫開，則交變載荷能迅速導致螺栓斷裂。（7）對連桿重量的要求：為了保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，連桿大、小頭重量和整臺發(fā)動機上的一組連桿的重量按圖紙的規(guī)定嚴格要求。二、設(shè)計條件連桿名稱：492QA汽油機連桿生產(chǎn)規(guī)模：批量生產(chǎn)設(shè)備情況：專用機床、通用機床原始資料：連桿零件圖，夾具課程設(shè)計指導書，（組合夾具拆裝現(xiàn)場）。三、專用夾具設(shè)計1、本夾具功用該夾具是用來對連桿的小頭孔進行定位與夾緊，以保證在鉆孔過程中連桿的平穩(wěn)，從而保證加工
6、精度。2、夾具工作原理本夾具以連桿底面定位、小頭孔上端壓板同時定位夾緊，限制了5個自由度，只剩下繞鉆頭旋轉(zhuǎn)的自由度。為了滿足定位要求，在鉆套外設(shè)計了底部是錐形的壓板，定位的同時將工件壓緊。本夾具適用于批量生產(chǎn)。3、不同設(shè)計方案分析比較和確定設(shè)計方案開始設(shè)計時，我想到了兩種方案：一種是兩邊都用V型塊定位；另一種是是小頭孔用壓塊同時定位夾緊。前一種情況下大頭孔用均壓板壓緊，后一種情況壓塊同時起到了定位和夾緊的作用。后來考慮到簡便易行且定位可靠，就選用了第二種方案。 方案選擇：方案1限制住了六個自由度，方案二限制住了除繞鉆頭旋轉(zhuǎn)外的五個自由度，兩方案均滿足要求。但是方案2夾具設(shè)計較為簡便，且能自動找
7、準小頭孔圓心，容易保證位置精度，因此選擇方案2。夾具工作原理：方案2在鉆頭與工件接觸之前先經(jīng)過鉆套以防鉆頭打歪，從而保證了小頭孔與底面定位基準的垂直度。本方案采用了滑柱式鉆模。其工作原理如下：轉(zhuǎn)動手柄，經(jīng)過齒輪齒條的傳動和左右滑柱的導向，便能順利地帶動鉆模板升降，將工件夾緊或松開。當鉆模板在夾緊工件或升降至一定高度后進行自鎖，自鎖原理如下：螺旋齒輪的左端制成螺旋齒，與中間滑柱后端的螺旋齒條相嚙合，其螺旋角是45。軸的右端制成雙向錐體，錐度為1:5，與夾具體1及套環(huán)5的錐孔相配合。當鉆模板下降接觸到工件后繼續(xù)施加力，則鉆模板通過夾緊元件將工件夾緊，在齒輪軸上產(chǎn)生的軸向分力使錐體鎖緊在夾具體的錐孔
8、中。由于錐角小于兩倍摩擦角，故能自鎖。如圖1所示 本夾具的夾具體和與工件直接接觸的定位套是分開的，他們之間連接時先用兩個銷定位，然后用四個螺釘連接。采取這種方式的好處是由于連桿加工規(guī)模較大，將夾具體和定位套分開的話在定位套磨損時只更換定位套即可，從而降低了成本。四、課設(shè)小結(jié)本次課設(shè)安排在機械制造工程學課程以及從一汽集團參觀回來之后，對課程學習具有極其重要的意義。在學習機械制造工程學時我們初步了解到了夾具定位和工作原理，參觀一汽集團后親眼見到了各式夾具，而這次課設(shè)則是將我們所學到的、所看到的綜合應(yīng)用于實際操作中。這次課設(shè)不光使我們鞏固了對夾具的學習，也加深了對實際生產(chǎn)中各道工序的認識，為以后工作
9、時綜合安排規(guī)劃生產(chǎn)過程打下了堅實的基礎(chǔ)。本次課程是我大學時最累的課設(shè)。因為在緊張的課設(shè)之余還要復習考研，也在此期間徘徊在保研和考研之間。雖然在盡心盡力地做，但是由于所學和所見有限，其中必定有許多不足之處，還望老師不吝賜教。參考文獻1機械制造工藝及夾具課程設(shè)計指導書 中國農(nóng)業(yè)大學工學院機械設(shè)計制造系 2機床夾具設(shè)計手冊 中國農(nóng)業(yè)大學工學院機械設(shè)計制造系 3機床夾具圖冊 薛源順 主編 機械工業(yè)出版社 4機械制造工程原理 馮之敬 主編 清華大學出版社5、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 王伯平 主編 機械工業(yè)出版社6機械零件手冊 周開勤 主編 高等教育出版社7切削用量簡明手冊 中國農(nóng)業(yè)大學工學院機械設(shè)計制造系7
鉆連桿小頭孔夾具設(shè)計
