连杆夹具设计

夹具设计3.1铣剖分面夹具设计由连杆工作图可知，工件材料为45钢，年产量20万件。

根据设计任务的要求，需设计一套铣剖分面夹具，刀具为硬质合金端铣刀。

3.1.1问题的指出本夹具主要作来铣剖分面，剖分面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，剖分面与螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。

由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.1.2夹具设计1) 定位基准的选择由零件图可知，在铣剖分面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。

为了使定位误差为零，按基准重合原则选Φ29.49H8小头孔与连杆的端面为基准。

连杆上盖以基面（无标记面）、凸台面及侧面定位，连杆体以基面和小头孔及侧面定位，均属于完全定位。

2) 夹紧方案由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。

3) 夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。

夹具体图如下：铣剖分面夹具体图夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。

4) 切削力及夹紧力的计算切削力的计算：，由《组合机床》（表7-24）得：P=242.02250a =242.022250=1902.538N夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm ，L=140mm,作用力：F=70N ，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。

定位误差的计算: 由加工工序知，加工面为连杆的剖分面。

剖分面对连接螺栓孔中心线有垂直度要求（垂直度允差0.08）；对连杆体小头孔有中心距190±0.1要求；对剖分面有0.025的平面度要求。

所以本工序的工序基准：连杆上盖为螺母座面，连杆体为小头孔中心线，其设计计算如下：1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。

此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/5~1/3）。

故此尺寸为190.3±0.010。

2）确定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。

该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸Φ29.49。

公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即为Φ29.490012.0-。

3）小头孔的确定考虑到配合间隙对加工要求中心距190±0.1影响很大，应选较紧的配合。

另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。

故确定小头定位孔的孔径为Φ29.49033.00+。

5) 定位误差分析① 对于连杆体剖分面中心距190±0.1的要求，以Φ29.49033.00+的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：ΔDw=δD+δd+Δmin=0.033+0.012+0=0.045 mmΔDw －－剖分面的定位误差δD ――工件孔的直径公差δd ――定位销的直径公差Δmin ――孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。

② 连杆上盖剖分面的尺寸要求，螺母座面（工艺基准）为加工面的工序基准，同时亦为第一定位基准，对加工剖分面来说，它与工序基准的距离052.027-及相应的平行度误差只取决于基准在夹具中位置。

因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。

基准位置误差为零。

所以对加工剖分面来说，定位误差为零。

即当基准重合时，造成加工表面定位误差的原因是定位基准的基准位置误差。

3.2扩大头孔夹具由连杆工作图可知，连杆材料为45钢，年产量20万件。

根据指导老师的要求，需设计一套扩大头孔夹具。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

3.2.1问题的指出本夹具主要用来扩Φ65.5的大头孔，大头孔的轴心线相对于小头孔轴心线有一定的尺寸精度要求。

由于本工序是粗加工，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.2.2夹具设计1) 定位基准的选择由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。

为了使定位误差为零，按基准重合原则选Φ29.29h7定位销与基面为定位基准，定位销限制2个自由度，基面限制工件3个自由度，大头孔的外侧面限制工件1个自由度，属完全定位。

由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用了常用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。

2) 夹紧方案由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。

加工的大头孔为通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。

故应按完全定位设计夹具。

滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。

使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。

钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。

自锁机构的种类很多，但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。

3) 夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。

扩大头孔夹具体图如下：扩大头孔夹具体图夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。

4) 切削力及夹紧力的计算由于本工序主要是粗加工大头孔，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。

扩孔时的切削力计算：根据（《机械加工工艺手册》 李洪 主编 ）表2.4-69扩孔时的切削力为：F k f d F 7.002.6181.9⨯= 2.13.162.6181.97.0⨯⨯⨯⨯=136.5194= N.m夹紧力的计算：根据（《机床夹具设计手册》 第三版 王光斗 王春福 主编）表1-3-114/200p d Q π=4/306214.32⨯⨯==90526 N在计算切削力时，必须考虑安全系数。

安全系数 4321K K K K K =式中：1K —基本安全系数；取1.52K —加工性质系数；取1.13K —刀具钝化系数；取1.14K —断续切削系数；取1.1则KFF='136.51941.11.11.15.1⨯⨯⨯⨯=093.10370= N钻削力'F小于夹紧力Q，所以该夹紧装置可靠。

5) 定位误差分析①定位元件尺寸及公差的确定：本夹具的主要定位元件为一固定定位销，结构简单，但不便于更换。

该定位销尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同，即为Φ29.49h7.②对于连杆体剖分面中心距190±0.1的要求，以Φ29.49033.0+的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：ΔDw=δD+δd+Δmin=0.033+0.012+0=0.045 mmΔDw－－剖分面的定位误差δD――工件孔的直径公差δd――定位销的直径公差Δmin――孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为0.2mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。

③大头孔两侧面对中心距的要求：扩大头孔时，限制Z轴的转动是一挡板（工序基准），同时亦为第一定位基准，对加工大头孔来说，它与工序基准的距离49及相应的平行度误差只取决于工序基准在夹具中的位置。

因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。

即基准位置误差为零，定位误差为零。

第四章汽车连杆工装夹具总体设计4.1 连杆专用夹具设计的思路4.1.1连杆专用夹具设计的主要内容连杆专用夹具一般由定位装置、夹紧装置、导向或对刀装置、其他装置装置和夹具体等基本装置组成，根据夹具的基本组成，可以看出夹具设计的主要内容包括:(1) 夹具定位机构的设计包括夹具定位元件与机构的选择、定位方案的确定以及定位误差的计算等。

定位元件的选择包括定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，主要决定于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用状况等因素。

定位方案主要指工件以平面定位、工件以外圆柱表面定位和工件以内孔定位，然后，根据不同的定位方式进行定位误差的计算。

(2) 夹具夹紧装置的设计夹具夹紧装置是由力源装置、中间传力机构、夹紧元件与夹紧机构组成，包括夹具夹紧元件与机构的选择、夹紧方案的确定以及夹紧力与切削力的计算等。

夹紧机构的选择包括斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、杠杆与铰链夹紧机构、联动夹紧机构、定心夹紧机构等。

然后，根据切削力计算夹紧力的大小，确定合理的夹紧方案。

(3) 夹具对定机构的设计夹具对定机构包括对刀装置与元件、引导装置与元件、对定元件、分度装置以及相关计算，如定向键、对刀块、对刀块到定位元件位置的尺寸计算、分度装置、分度误差计算等。

(4) 夹具总体装配布局和工艺设计包括生产零件图、装配图、爆炸图、装配检查、制定夹具制造工艺等。

根据夹具设计的主要内容可以得到机床专用夹具设计的一般步骤：(1) 明确设计要求和生产条件、认真调查研究，收集设计资料；(2) 确定夹具的结构方案、绘制夹具总图；(3) 夹具精度校核、绘制夹具零件工作图；4.1.2 连杆专用夹具设计的思路连杆专用夹具设计的过程：包括研究原始质料、定位基准的选择、切削力及夹紧分析计算、误差分析与计算、夹具设计。

本次专用夹具设计任务是建立在被加工零件的工艺流程已经确定的前提下进行的专用夹具设计，具体零件及工艺加工工艺过程卡片如下：此零件为(零件简要说明),其具体结构及工程图如下：夹具设计零件图经指导老师指导了解到此零件夹具为钻夹具，其工程图如下4.2 夹具的设计4.2.1零件分析及夹具方案对比采用6点定位原理固定零件，用一个滑动V型块固定他在水平方向的移动。

用定位套固定他在垂直方向的移动。

滑动V型块是用螺纹螺旋夹紧的方式来控制的，在固定后，利用螺纹的自锁，防止由于加工过程中受力，是滑动V型块滑动，造成误差和工件的损坏。

4.2.2 定位基准的选择零件的下端面。

4.2.3 切削力及夹紧力计算V型块的加紧力和刀具进给时的切削力。

根据静力学平衡原理列出静力平衡方程式，就可以计算出夹紧力4.2.4 定位误差分析（1）定位误差（Δdw）的计算：Δjb ：∵定位基准重合∴Δjb＝0Δdb：Δdb＝1/2（ΔD＋Δd＋Δmin）＝1/2（0.027＋0.009＋0）＝0.018Δdw：∵Δjb和Δdb相关∴Δdw＝0.018∵Δdw≤1/3 T ∴满足要求。

孔的内壁和下底面的垂直度要求4.2.5 夹具设计及操作说明夹具底座固定轴轴套轴套滑动V型块转动手柄夹具三维装配图第五章总结通过对汽车连杆的机械加工工艺及对粗加工大头孔夹具和铣结合面夹具的设计，使我学到了许多有关机械加工的知识,主要归纳为以下两个方面：第一方面：连杆件外形较复杂，而刚性较差。