德州職業技術學院畢業設計（論文）開 題 報 告 （201 4 屆）題 目 連桿銑槽專用夾具設計 指導教師 系 部 機械工程系 專業班級 機械設計與制造 學 號 姓 名 論文聯系 QQ1491882184二一 六 年 十一 月 日2課題研究的目的、意義：在機械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以接受加工或檢測的工藝裝備統稱為機床夾具，簡稱夾具。夾具最早出現在 18 世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備 。機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相 對于機床或刀具有一個正確的位置并在加工過程中保持這個位置不變。機床夾具在機械加工中的作用可以歸納這幾個方面：保證加工精度；提高生產效率、降低成本；擴大機床工藝范圍；減輕工人的勞動強度。其組成包括定位元件、夾緊裝置、夾具與機床間的連接元件、對刀或導向元件、其他裝置或元件、夾具體。根據夾具的使用范圍可分為：通用夾具，專用夾具，通用可調夾具和成組夾具，組合夾具，隨行夾具。在這里我們著重于夾具設計的自動化、標準化、通用化和高效化；并注重綠色設計，使操作舒適、敏捷、準確。這樣有利于縮短生產周期和降低成本，使獲得良好的經濟效益。不同的夾具，無論其結構形式、工作環境、設計原則等，均不相同，然究其之首位，無論從生產地位還是數量而言，機床夾具當屬其首要地位。連桿機構是內燃發動機中的主要傳動機構，我們日常生活中有內燃機之處均可見其蹤跡。連桿的作用是把活塞與曲軸聯接起來，使活塞的往復直線運動變為曲柄的回轉運動， 以輸出動力，主要承受氣體壓力和往復慣性所產生的交變載荷，要求其應有足夠的疲勞強度和結構剛度。因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。本課題國內外研究的歷史和現狀（文獻綜述）：連桿的應用現如今主要體現在汽車工業的發動機制造上，所以，我們從簡單介紹一下汽車發動機連桿中國汽車產業在“十五”期間發生了天翻地覆的變化，汽車產量 5 年翻了一番多，汽車市場由賣方市場轉為買方市場，一舉由 2001 年的世界第七大汽車生產國躍升為世界第三大汽車生產國和消費國。隨著汽車產業的快速發展，對于汽車發動機的動力性能及可靠性要求越來越高，而連桿強度、剛度對提高發動機的動力性及可靠性至關重要，因此國內外各大汽車公司對發動機連桿用材料及制造技術的研究都非常重視。十五期間，國內企業普遍采取裂解連桿體和連桿蓋分界面技術，可以大幅度地減少機械加工工序，由此開發了高強度低韌性的高碳非調質鋼和粉末冶金鍛件，以滿足工藝的需要。中國在調質鋼應用方面與國外差距不大，但在鍛造技術方面與國外比還有一些差距。國外連桿毛坯的加熱大多采用電加熱或感應加熱，加熱時間短，加熱溫度控制穩定，采用輥鍛制坯，液壓模鍛成形，鍛件尺寸精度高，避免了鍛件表面的脫碳。國內多數連桿生產廠采用的是空氣錘制坯，蒸汽錘成形，連桿鍛件普遍存在的問題3是尺寸精度差、鍛件表面狀態不好、鍛件表面脫碳嚴重等問題中國發動機連桿行業多為配套生產，很多連桿生產企業都為發動機企業配套生產相關型號，2009 年，在全球汽車市場普遍不景氣的情況下，中國車市逆市上揚，在國家相關政策的推動下，一躍成為全球第一汽車生產和消費大國。2010 年前 10月，我國汽車銷量為 1467.70 萬臺，同期上漲也超過 30%。2009 年，國家推出 1.6L 排量（含）以下乘用車購置稅減半和汽車下鄉政策，共同推動了 2010 年汽油機銷量和輕型柴油機的銷量。政策對汽油機銷售的影響更加明顯，推動作用更為突出，使得 2009 年前 11 個月汽油機銷量增幅比柴油機高13.53%。不過受國家政策推動，國內小排量汽油機銷量增幅較大，相比之下，轎車柴油機和其他燃料發動機市場表現一般，發展緩慢。發動機是傳統汽車的核心零部件，而發動機連桿又為發動機的重要配件，其產銷量必然與發動機的產銷量發展趨勢保持同步。截止 2010 年 9 月底，我國發動機銷售總量為 1241.42 萬臺，與上年同期相比增長 33.43%。伴隨著發動機的強勁增長及我國車市的繁榮，連桿作為發動機的重要配件也必然快速增長。同時因為汽油發動機在市場上更受到大家的推崇，汽油發動機連桿也必然要比柴油發動機連桿在市場上走俏，其配套機會會更強。中國發動機連桿行業外部政策環境良好，2004 年 6 月國家正式頒布實施新汽車產業發展政策 。該政策的新政策重點鼓勵“自主”發展，并給予稅收支持，同時強調企業集團和聯盟，強化企業間戰略重組，支持汽車生產企業以資產重組方式發展大型汽車企業集團，增強競爭力，國家對汽車行業的扶持，使我國汽車市場快速發展，而作為汽車發動機主要配件的連桿也在此帶動下快速發展。2009 年國家推行小排放汽車稅收減半及車輛下鄉政策，對我國車市有積極的推動作用，尤其是汽油發動機小排量車，2009 年年底，出現搶購現象。與發動機息息相關的連桿在這種大環境趨勢下，發展必然良好。2010 年 10 月中共中央關于制定“十二五”規劃的建議，正式提出在“十二五”期間培育發展戰略性新興產業,新能源汽車名列七大產業之中。這意味著,在“十二五”階段，新能源汽車將成為汽車業發展的重中之重。連桿作為傳統能源發動機的重要配件雖然會受到一定影響，但并不會很大。因為新能源汽車雖然是大勢所趨，但也不是一蹴而就的，美國是混合動力電動汽車全球銷量最大的國家,但混合動力電動汽車在美國的汽車銷量占有比例目前還相當低,2008 年約占整體汽車銷量的2.4%。中國雖然會大力發展新能源汽車，但是短期內該車市場擁有的比例不會提高。4中國發動機連桿行業社會環境良好：近年來石油的價格上漲了好幾倍，但是汽車消費量沒有停頓下來，尤其是這兩年，每年以 30%的銷量快速增長，連桿作為汽車發動機的重要配件必然會隨著這種快速增長而增長。然而，中國連桿產業發展出現的問題中，許多情況不容樂觀，如產業結構不合理、產業集中于勞動力密集型產品；技術密集型產品明顯落后于發達工業國家；生產要素決定性作用正在削弱；產業能源消耗大、產出率低、環境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業總體規模偏小、技術創新能力薄弱、管理水平落后。 。 。 ，但是在吸取國內外連桿加工經驗的基礎上，開始采用諸多新型設備，形成了自己的工藝特點。如連桿外部平面的加工采用五臺大行程、單溜板、轉臺式立式拉床，大小頭毛坯孔的粗加工，采用兩臺大剛性雙面八軸鏜床，切斷采用雙面臥式圓盤銑床，螺栓孔部分的粗、精加工采用十一工位托盤式自動線；帶止口斜結合面的加工采用一臺臥式大拉床，平衡去重部分采用電子天平八工位稱重去重自動線。機床的設計力求高精度、大剛性、大流量冷卻、自動排屑、機外換刀。電氣上采用程控、監控系統等，綜上所述，便是學生所了解的關于連桿機構的些許情況課題研究的目標：（1）使學生熟練地運用在學校內所學的相關的專業課程，用自己的所學專業知識結合生產實踐設計出機加工過程中某個機械零件的專用機床夾具，對自己在校內的學習有明確的認知，了解到自己的不足之處，并加以彌補（2）培養鍛煉我們獨立編寫技術手冊的能力，獨立編寫萬能的機加工的相關工序、工藝、獨立分析和解決加工過程中的工藝問題，能夠根據被加工零件的技術要求，運用所學原理與方法，完成夾具結構設計（3）培養我們使用相關本工程的技術手冊，正確查閱有關的圖表，學會使用各類資源，解決加工中出現的缺陷、難題5課題研究的基本內容：圖 1.1 為連桿零件的銑槽工序簡圖,零件材料為 45#鋼,生產類型為成批生產,所用機床為 X62W 。本工序內容銑工件兩端面處的八個槽,此前連桿的其它部分已經加工好,并且兩端面間的平行度公差為 0.03/100。要求設計本工序所用的機床夾具。課題的具體內容：1、分析工件的結構特點及本工序的加工精度要求。2、擬定工件的定位、夾緊方案及其他輔助裝置的結構方案。3、對自己設計的夾具進行質量評定。內容包括：工件加工定位要求：夾具定位方案的優化及定位誤差分析計算，夾具夾緊方案的擬定：夾具的操作性等內容。4、繪制夾具裝配圖及主要零件圖。5、設計總結。認真作好各階段的總結，以及最后的綜合總結，完成畢業設計說明書。6課題研究步驟、方法及措施：（一）連桿的結構工藝性分析以及技術要求：連桿由連桿大頭、桿身。連桿小頭三部分組成。連桿機械加工的主要內容有小端孔、大端孔和與其垂直的兩端平面。以及連桿桿身和螺栓孔。這些表面都要求達到一定精度。同時為了提高疲勞強度，要求有較小的表面粗糙度數值，不允許有細微的傷痕或裂紋。高速桿桿身要求對全部非工作表面進行噴丸處理，圓角過渡都應拋光。 工件已加工過的大小頭孔徑分別為 42.6+0.1 0 mm 和 15.3+0.1 0mm，兩孔中心 距為 570.06mm 大、小頭厚度均為 14.3 0 0.1mm。已經完成的工件部分精度要求分別為 4530、10+0.2 0、3.2+0.4 0 42.6+0.1 0 570.06、 15+0.1 014.30 -0.1 均在較容易達到范圍。在加工槽口時，槽口的寬度由刀具的直接保證，而槽口的寬度和位置則和設計的夾具有關。槽口的位置包括兩方面的要求： （1）槽口的中心面應通過 42.6+0.1 0mm 的中心線，但沒有在工序圖上提出，說明此項要求精度較低，因此可不作重點考慮。 （2）要求槽口的中心面和兩孔中心線所在平面的夾角為 45+30，需要分析與這兩個要求有關的夾具精度（二）定位夾緊方案連桿的大端孔有 8 個槽需要銑削，因為連桿端面已經經過精加工。為了消除基準不重合誤差，定位時應采用一面兩孔的的組合定位方式（一個大平面和與其垂直的兩個圓孔），定位元件是一面兩銷。大端孔使用短圓柱銷定位限制 y 軸移動和 x 軸移動兩個自由度，小孔菱形銷子定位限制 z 軸移動，然后底部采用支承板限制 z 軸移動、x 軸轉動、y 軸轉動，限制了 6 個自由度，是為過定位（三）夾緊裝置的設計：針對連桿體的加工特點和加工批量，對連桿體的夾緊裝置應滿足于裝卸工件方便、結構簡單，所以采用手工裝夾最為合適（四）夾具體設計：夾具體的作用是將定位以及夾具裝置連接成一體，并能正確的裝夾在機床上，加工時能承受一部分的切削應力，所以夾具體一般采用鑄鐵材料（五）定位誤差的計算：因采用了基準重合原則，誤差較容易計算。（六）夾緊力的計算：先計算切削力，然后根