連桿工藝及擴(kuò)孔夾具設(shè)計(jì)

連桿工藝及擴(kuò)孔夾具設(shè)計(jì)緒論連桿是汽車與船舶等發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，它連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作中，除承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力。因此機(jī)械加工工藝對(duì)零件由設(shè)計(jì)到成品是至關(guān)重要的。機(jī)械制造加工工藝主要是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理性質(zhì)，成為具有一定精度、粗糙度的零件。對(duì)于加工藝的編制主要是對(duì)其加工工序的確定對(duì)機(jī)械加工工藝規(guī)程的基本要求可以總結(jié)為質(zhì)量、產(chǎn)生率和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。所以在對(duì)機(jī)械加工工藝過(guò)程、機(jī)械制造工藝過(guò)程、加工工藝的編制時(shí)應(yīng)取其長(zhǎng)，避其短。在編制工藝過(guò)程時(shí)應(yīng)在保證零件質(zhì)量的前提下，盡可能的降低生產(chǎn)成本。因此零件的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性應(yīng)綜合考慮。連桿的結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)要求2.1連桿的結(jié)構(gòu)分析連桿是柴油機(jī)中的主要傳動(dòng)部件之一，它在柴油機(jī)中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動(dòng)載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時(shí)便于在磨損后進(jìn)行修理和更換。連桿的結(jié)構(gòu)圖如下圖：圖（2—1）連桿結(jié)構(gòu)圖在柴油機(jī)工作過(guò)程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質(zhì)量。連桿大、小頭兩端對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)?？紤]到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔(或油槽)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大小頭平面的中心對(duì)稱度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度。2.2連桿的技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。連桿的具體技術(shù)要求如下：1大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少?zèng)_擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4μm；大頭孔的圓柱度公差為0.012mm，小頭孔公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于3.2μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025mm，素線平行度公差為100：0.04mm。2大、小頭孔中心距大小頭孔的中心距影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：190±0.1mm。3大、小頭孔兩端面粗糙度連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，大小頭兩端面的尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra不大于0.8μm。4螺栓孔的技術(shù)要求連桿在工作過(guò)程中受到急劇的動(dòng)載荷的作用。這一動(dòng)載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個(gè)螺栓及螺母上。因此除了對(duì)螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對(duì)于安裝這兩個(gè)動(dòng)力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按IT8級(jí)公差等級(jí)和表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3μm加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對(duì)稱度公差為0.25mm。5結(jié)合面的技術(shù)要求在連桿受動(dòng)載荷時(shí)，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平行度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情況和曲軸、軸瓦的磨損。對(duì)于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025mm。第三章連桿毛坯類型的選擇和工藝路線的制訂3.1連桿的材料和毛坯類型的選擇連桿是傳遞動(dòng)力的主要運(yùn)動(dòng)件之一，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連桿承受著復(fù)雜的力和力矩。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過(guò)量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個(gè)高應(yīng)力區(qū)域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強(qiáng)度和抗疲勞性能；又要求具有足夠的鋼性和韌性。連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如45鋼、40Cr、40CrMnB等等。圖（3—1）連桿毛坯圖連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成—體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過(guò)程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn)題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來(lái)越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。本工藝中我們將采用連桿的材料是45號(hào)鋼，毛坯采用模鍛制造，整體鍛造毛坯。毛坯鍛造出來(lái)之后需進(jìn)行熱處理至223—262HB，在指定處檢驗(yàn)硬度；連桿的毛坯圖如圖（3—1）。3.2連桿工藝過(guò)程的安排由上述技術(shù)條件的分析可知，連桿的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，但是連桿的剛性比較差，容易產(chǎn)生變形，這就給連桿的機(jī)械加工帶來(lái)了很多困難，必須充分的重視。所以要選好連桿加工工藝過(guò)程，對(duì)于加工主要表面，按照“先基準(zhǔn)后一般”的加工原則。連桿的主要加工表面為大小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及螺栓孔定位面，次要的加工表面為軸瓦鎖口槽、油孔、大頭兩側(cè)面及連桿體和蓋上的螺栓座面等。連桿機(jī)械加工路線是圍繞主要加工表面來(lái)安排的。連桿加工路線按連桿的分合可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段為連桿體和蓋切開之前的加工；第二個(gè)階段為連桿體和蓋的切開加工；第三個(gè)階段為連桿體和蓋合裝后的加工。連桿加工工藝過(guò)程方案如下表：表（3—1）連桿加工工藝過(guò)程工序工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備05鍛造鍛造毛坯，熱處理223-262HB.空氣錘10銑銑連桿大小頭兩平面，每面留磨量0.5mm。X52K15粗磨以一平面定位，磨另一平面，保證中心對(duì)稱，無(wú)標(biāo)記面即基面。M375020鉆擴(kuò)鉸以基面定位，先鉆小頭孔Ф27.8mm再擴(kuò)小頭孔Ф29.09mm，最后鉸小頭孔Ф29.49mm。Z308025銑以基面及大小頭孔定位，銑大頭兩側(cè)面，保證中心對(duì)稱（此平面為工藝基準(zhǔn)面）。X62W30粗鏜以基面和小頭定位，粗鏜大頭孔。T71635銑以基面定位和小頭孔定位，切開工件，編號(hào)連桿體及上蓋。X613240銑以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，銑連桿體和上蓋結(jié)合面。X62W45磨以基面和一側(cè)面定位裝夾工件，磨連桿體和上蓋結(jié)合面。M375050銑以基面和結(jié)合面定位裝夾工件，銑連桿體和上蓋軸瓦鎖緊槽。X62W55銑以基面，結(jié)合面和一側(cè)面定位，銑連桿體和上蓋的兩螺栓座面。X62W60鉆以基面和小頭孔定位鉆2—Ф10mm螺栓孔。Z305065擴(kuò)以基面和小頭孔定位，先擴(kuò)2—Ф12.2mm，再擴(kuò)2—Ф13mm深10mm螺栓孔。Z305070倒角對(duì)螺栓孔內(nèi)部倒角。Z305075裝配用專用螺釘螺母將編號(hào)的連桿體合上蓋裝配起來(lái)，扭緊力矩為98-118N.m，扳手80半精鏜以基面和小頭孔定位，半精鏜大頭孔至Ф64.3mm。T71685倒角以基面小頭孔定位，對(duì)大頭孔兩端倒45°。Z308090磨以基面定位，精磨大小頭兩端面，保證中心對(duì)稱。M713095鉆以基面定位，鉆擴(kuò)小頭油孔。Z2030100倒角以基面定位，對(duì)小頭油孔倒角。Z2030105壓及基面和兩側(cè)面定位，壓小頭銅套孔。壓床110倒角以基面和大頭兩側(cè)面定位，對(duì)小頭銅套孔倒角45°。Z3080115精鏜以基面和側(cè)面定位，精鏜大頭孔和小頭銅套孔。T2115120稱重按規(guī)定稱重。彈簧秤125去重按規(guī)定去重?；Q銼刀130珩磨以基面和小頭和兩側(cè)面定位，珩磨大頭孔和小頭銅套孔，保證尺寸。珩磨機(jī)床135檢驗(yàn)檢驗(yàn)各尺寸精度。140驗(yàn)傷無(wú)損驗(yàn)傷145入庫(kù)連桿的第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來(lái)分，合裝之前的工藝路線屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線則為主要表面的半精加工、精加工階段。3.3連桿的機(jī)械加工工藝過(guò)程分析3.3.1工藝過(guò)程的安排在連桿加工中有兩個(gè)主要因素影響加工精度：（1）連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。（2）連桿是模鍛件，孔的加工余量大，切削時(shí)將產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起內(nèi)應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝進(jìn)程時(shí)，就要把各主要表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。各主要表面的工序安排如下：（1）大小頭兩平面：粗銑、粗磨、精磨（2）小頭孔：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、壓入襯套、半精鏜、精磨（3）大頭孔：粗鏜、半精鏜、精鏜、珩磨一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過(guò)程的中間或后面。3.3.2定位基準(zhǔn)的選擇在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少了定位誤差。具體的辦法如圖（3—2）所示：在安裝工件時(shí)，注意將成套編號(hào)標(biāo)記的一面不與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在半精鏜小頭孔時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱“假銷”。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套孔）定位夾緊后，再?gòu)男☆^孔中抽出假銷進(jìn)行加工。為了不斷改善基面的精度，基面的加工與主要表面的加工要適當(dāng)配合：即在粗加工大、小頭孔前，粗磨端面，在精鏜大、小頭孔前，精磨端面。由于用小頭孔和大頭孔外側(cè)面作基面，所以這些表面的加工安排得比較早。在小頭孔作為定位基面前的加工工序是鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔，這些工序?qū)τ阢q后的孔與端面的垂直度不易保證，有時(shí)會(huì)影響到后續(xù)工序的加工精度。在第一道工序中，工件的各個(gè)表面都是毛坯表面，定位和夾緊的條件都較差，而加工余量和切削力都較大，如果再遇上工件本身的剛性差，則對(duì)加工精度會(huì)有很大影響。因此，第一道工序的定位和夾緊方法的選擇，對(duì)于整個(gè)工藝過(guò)程的加工精度常有深遠(yuǎn)的影響。在精加工主要表面開始前，先粗銑兩個(gè)端面，其中粗磨端面又是以毛坯端面定位。因此，粗銑就是關(guān)鍵工序。在粗銑中工件中有兩種定位方法，一個(gè)方法是以毛坯端面定位，在側(cè)面和端部夾緊，粗銑一個(gè)端面后，翻身以銑好的面定位，銑另一個(gè)毛坯面。但是由于毛坯面不平整，連桿的剛性差，定位夾緊時(shí)工件可能變形，粗銑后，端面似乎平整了，一放松，工件又恢復(fù)變形，影響后續(xù)工序的定位精度。另一方面是以連桿的大頭外形及連桿身的對(duì)稱面定位。這種定位方法使工件在夾緊時(shí)的變形較小，同時(shí)可以銑工件的端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度較好的平面。同時(shí)，由于是以對(duì)稱面定位，毛坯在加工后的外形偏差也比較小，但是，難以?shī)A緊。圖（3—2）連桿的定位3.3.3確定合理的夾緊方案既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過(guò)工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形。3.3.4各孔及面的加工第四章對(duì)工藝規(guī)程部分工序的說(shuō)明10工序：設(shè)備為X52K，在銑平面時(shí)，先以一個(gè)平面為基準(zhǔn)，銑另一個(gè)平面。等該平面加工好后，再翻過(guò)來(lái)，以加工好的平面為基準(zhǔn)，加工另一平面，此平面用作后道工序的基準(zhǔn)平面。15工序：設(shè)備為M7350，主要是對(duì)上一道工序中加工的平面進(jìn)一步磨削加工，以上一道工序最后加工出來(lái)的面為定位基準(zhǔn)磨另一平面。在加工過(guò)程中，多翻轉(zhuǎn)幾次，保證零件中心對(duì)稱。20工序：設(shè)備為Z3080，工序內(nèi)容為鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔，先鉆Φ20mm。在鉆的時(shí)候要注意定位，不能引偏，否則可能使工件報(bào)廢。在擴(kuò)小頭孔至Ф29.09mm，最后鉸小頭孔到Ф29.49mm。25工序：設(shè)備為X62W銑大頭兩側(cè)面，零件在裝卡時(shí)要注意平行度，否則會(huì)使大頭兩側(cè)面傾斜，因此該道工序中零件的裝卡很重要。30工序：鏜大頭孔，設(shè)備為T716，加工尺寸為Φ64mm。35工序：切開連桿體和上蓋，設(shè)備為X6132。當(dāng)加工完成之后，一定要給連桿體和連桿蓋編上號(hào)，目的是防止后面組裝連桿體和連桿蓋時(shí)出錯(cuò)。40工序：銑連桿體和連桿蓋結(jié)合面，設(shè)備為X62W。45工序：磨連桿體和連桿蓋結(jié)合面，設(shè)備為M7350。50工序：銑連桿體和連桿蓋的軸瓦鎖口槽，設(shè)備X62W。55工序：銑連桿體和連桿蓋上的螺栓座面，設(shè)備為X62W。60工序：鉆螺栓孔，設(shè)備為Z3050，鉆孔時(shí)注意不要引偏。65工序：擴(kuò)螺栓孔，設(shè)備為Z3050，先擴(kuò)2—Ф12.2mm螺栓孔，再擴(kuò)2—Ф13mm深10mm螺栓孔。70工序：螺栓孔倒角。75工序：裝配之前在30道工序切開并編號(hào)的連桿體和連桿蓋，用螺栓螺母緊固起來(lái)，扭緊力矩為98-118N.m。該工序的目的是為以后連桿的精加工做準(zhǔn)備。80工序：鏜大頭孔，設(shè)備為T716，定位有底平面，側(cè)面和小頭孔。在保證孔尺寸的同時(shí)，還要保證孔中心距。85工序：大頭孔倒角。90工序：精磨大小頭兩平面，此道工序是大小頭端面加工的最后一道工序，因此，在保證尺寸，粗糙度的同時(shí)，還有保證中心對(duì)稱。95工序：鉆小頭油孔。100工序：小頭油孔倒角90°。105工序：壓銅套孔，設(shè)備為壓床。110工序：銅套孔兩端倒角。115工序：鏜大小頭孔，設(shè)備為T2115。該工序?yàn)榫庸?，而且是鏜大頭孔和小頭孔，因此大小孔尺寸和孔中心距以及表面粗糙度都要保證。130工序：該工序?yàn)殓衲ゴ笮☆^孔，屬于精加工，也是最后一道保證大小頭孔尺寸，粗糙度，和孔中心距的工序。夾具設(shè)計(jì)和分析設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該滿足以下幾條基本要求：（1）保證工件的加工精度要求，即在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，夾具要滿足以下三項(xiàng)要求：工件在夾具中的正確定位；夾具在機(jī)床上的正確位置；刀具的正確位置。（2）保證工人的操作方便、安全。（3）達(dá)到加工的生產(chǎn)率要求。（4）滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性要求。5.1擴(kuò)大頭孔的方法和要求擴(kuò)孔的加工方法很多，可以在車床上加工，可以在鉆床上直接利用擴(kuò)孔鉆加工，可以在銑床上加工，也可以在鏜床上加工。由連桿工作圖可知，連桿材料為45鋼，年產(chǎn)量20萬(wàn)件。根據(jù)指導(dǎo)老師的要求，需設(shè)計(jì)第80道工序鏜大頭孔（鏜孔也屬于擴(kuò)孔的一種）夾具。根據(jù)工序要求，需限制的自由度有：、、、、。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。主要目的是鏜大頭孔至Φ65mm，表面粗糙度要求3.2μm，大小孔中心距要求190±0.13mm。由于本工序是半精加工，在加工本道工序時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。5.2定位基準(zhǔn)和夾緊方案由零件圖可知，在粗加工大頭孔之前，連桿的兩個(gè)端面，小頭孔及大頭孔的兩側(cè)面都已加工，且表面粗糙度要求較高。為了使定位誤差減小，按基準(zhǔn)重合原則選Φ29.49h7定位銷與基面為定位基準(zhǔn)，定位銷限制工件兩個(gè)自由度和，基面限制工件三個(gè)自由度,，，大頭孔的外側(cè)面限制工件1個(gè)自由度，屬完全定位。由于生產(chǎn)批量大，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊方式，采用了常用的手動(dòng)齒輪嚙合鎖緊裝置，裝卸工件方便、迅速。由于所加工的零件比較小，夾具的夾緊力與加工零件時(shí)的軸向力方向相同，為了裝卸工件方便，采用手動(dòng)夾緊方案。加工的大頭孔為通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但實(shí)際上以工件的端面定位時(shí)，必須限制該方向上的自由度。故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具。該夾緊裝置由夾具體、軸齒輪、齒條軸桿、壓板和襯套所組成。使用時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，經(jīng)過(guò)齒輪齒條的傳動(dòng)使壓板和襯套向下移動(dòng)，便能將工件夾緊或松開。同時(shí)齒輪齒條之間又具有自鎖，可以起到放松作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。5.3夾具的設(shè)計(jì)由上述條件知道該鏜孔夾具應(yīng)該具備的定位鍵有小頭孔的定位銷釘、固定大小頭平面的壓板和支架，還有固定一側(cè)面的壓緊螺釘。除了定位鍵，還有夾緊裝置。鏜孔夾具圖如下圖：圖（5—1）夾具圖其中定位元件有：圓柱定位銷、墊塊、定位銷、支架。夾緊裝置包括：軸齒輪、齒條軸桿、壓板、手柄、螺釘、螺母。采用齒輪齒條自鎖手動(dòng)加緊方式，簡(jiǎn)化了夾具的夾緊結(jié)構(gòu)，而且提高了裝卸速度。5.4夾具體設(shè)計(jì)夾具體是將夾具上各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大、最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接，而且在零件的加工過(guò)程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，因此，夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落在夾具體上，切屑聚集過(guò)多會(huì)影響工件的定位和夾緊，因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，必須考慮其結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，及具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等等，在設(shè)計(jì)時(shí)也都必須認(rèn)真加以考慮。鏜孔夾具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖5-2。圖（5—2）夾具體主視圖和俯視圖夾具體毛坯的制造方法，通常根據(jù)工序加工情況和工廠生產(chǎn)情況確定。一般有四類：鑄造夾具體，其特點(diǎn)是能鑄造出各種復(fù)雜的形狀，工藝性好，有較好的強(qiáng)度、剛度和抗振性。但是生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。用于切削力較大，工藝系統(tǒng)剛度不足或工件要求精度高的夾具體。焊接夾具體，特點(diǎn)是制造方便，成本低。缺點(diǎn)是工藝性差。適用于夾具體形狀簡(jiǎn)單，零件精度要求一般，切削力不大的場(chǎng)合。鍛造夾具體，用于形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大，要求強(qiáng)度和剛度大的夾具體。裝配夾具體，特點(diǎn)是制造成本低，周期短，精度穩(wěn)定。由于該夾具體形狀復(fù)雜，所以用鑄造方法得到。5.5切削力及夾緊力的計(jì)算由于本工序要求半精鏜加工大頭孔，所以需要對(duì)夾具的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，穩(wěn)定性計(jì)算主要內(nèi)容是切削力與夾緊力的計(jì)算。5.5.1切削力的計(jì)算刀具材料選高速鋼，刀具主偏角為45°，前角為10°，刃傾角為5°，刀尖圓弧半徑為2mm,背吃刀量取0.5mm，進(jìn)給量取2mm。工件材料是45號(hào)鋼，其為600MPa.根據(jù)（《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》吳拓主編）表4—18查得：鏜孔時(shí)的圓周分力鏜孔時(shí)的徑向分力鏜孔時(shí)的軸向分力其中,根據(jù)刀具參數(shù)差得，，，各值如下表：表5—1名稱1.01.01.01.01.01.01.01.250.851.01.01.0根據(jù)工件材料取得，其中n的取值如下表：表5—2名稱n0.352.01.5由上述數(shù)據(jù)求得個(gè)切削分力為=1297N=1016N=266N從而切削合力為：==1669N5.5.2夾緊力的計(jì)算由上述內(nèi)容可以知道，三個(gè)切削分力的大小。但是由于三種力各自的作用不同，是校驗(yàn)和選擇機(jī)床功率，校驗(yàn)和設(shè)計(jì)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀具和夾具強(qiáng)度和剛性的主要依據(jù)；在加工工藝系統(tǒng)剛性差，例如在縱車細(xì)長(zhǎng)軸、鏜孔和機(jī)床主軸承載間隙較大的情況下，是頂彎工件、刀具、引起振動(dòng)，影響加工精度、表面粗糙度的主要因素；是校驗(yàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的主要依據(jù)。由于本工序是鏜孔，半精加工，需要對(duì)夾具穩(wěn)定性計(jì)算，而影響夾具穩(wěn)定性的主要因素是，因此在計(jì)算夾緊力時(shí)，是主要切削力。根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》（吳拓主編）表4—21知夾緊力計(jì)算公式為：安全系數(shù)式中：基本安全系數(shù)；取1.5加工性質(zhì)系數(shù)；取1.1刀具鈍化系數(shù)；取1.5連續(xù)切削系數(shù)；取1.0手動(dòng)加緊系數(shù)；取1.3手柄位置系數(shù)；取1.0支撐面接觸系數(shù)；取1.0則==3.22從而==3272N5.6夾具精度分析在夾具結(jié)構(gòu)方案確定及總圖設(shè)計(jì)完之后，還應(yīng)對(duì)夾具精度進(jìn)行分析和計(jì)算，以確保設(shè)計(jì)的夾具能滿足工件的加工要求。造成被加工表面位置誤差的影響因素大致可分為五種分別是：定基誤差（）、定位誤差（）、夾緊誤差（）、安裝誤差（），加工誤差（）。他們?cè)谠汲叽绶较蛏系目偤蛻?yīng)小于該尺寸的公差，即滿足下列不等式：連桿要加工的孔如圖所示，下面將進(jìn)行有關(guān)誤差的分析和校核。對(duì)影響尺寸190±0.13mm的誤差分析。1）定基誤差。由于基準(zhǔn)重合，所以定基誤差=0。2）定位誤差。因圓柱銷定位，定位誤差