连杆螺钉加工工艺及铣夹具的设计

孙磊 游志鹏 郑晨

摘要：本设计是基于连杆螺钉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。连杆螺钉零件的主要加工表面是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。

关键词：连杆螺钉类零件;工艺;夹具

引言

在机床上对工件进行加工时，为了保证加工寿面相对其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，井在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件酌定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所使用的上艺装备称为机床夹具（以下简称夹具）。

第1章：加工工艺规程设计

1.1零件的分析

1.1.1零件的作用

连杆螺钉的主要作用是连接作用，保证连杆能正常运行，并保证部件与其他部分正确安装。因此连杆螺钉零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。

1.1.2零件的工艺分析

由连杆螺钉零件图可知。连杆螺钉是一个轴类零件，它的外表面上有2个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。

1.2连杆螺钉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施

由以上分析可知。该连杆螺钉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于连杆螺钉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。

1.2.1孔和平面的加工顺序

连杆螺钉类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工连杆螺钉上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。连杆螺钉的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。

连杆螺钉零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。

1.2.2加工方案选择

连杆螺钉孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。

根据连杆螺钉零件图所示的连杆螺钉的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。

（1）用坐标法镗孔

在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。

用坐标法镗孔，需要将连杆螺钉孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。

在大批量生产中，连杆螺钉孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。

采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。

第2章：连杆螺钉铣夹具设计

2.1设计要求

为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具将用于X6132铣床。成批生产，任务为设计一连杆螺钉铣42平面。

本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。

2.2定位方案确定

根据工件的加工要求，该工件必须限制工件的六个自由度，现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。

（1）为了保证42必须限制Z向的移动及X向的转动。

（2）为了保证对称度必须保证Z向的转动，X向的移动，Y向的转动。

（3）为了保证轴肩与右端的长度必须限制Y向的移动。

2.3定向键与对刀装置设计

定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。

2.4夹具设计及操作的简要说明

由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。

夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。

由于铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取HT200，铸造成型后时效处理，以消除内应力。

由于工件采用V型块定位Φ34mm外圓面，这就要求V型块固定在一个与水平面成45°的支撑面上。我们可以采用加工一有45°面的支撑块固定在夹具体上，经过切削加工达到我们要求的定位尺寸。

结论

本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：

（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。

（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。

（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。

（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。

参考文献

[1]刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982.（1）

[2]孙已德，机床夹具图册[M].北京：机械工业出版社，1984：20-23

[3]上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1984

[4]刘友才，机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，1992

临沂大学 276000