机械毕业设计6EQ491发动机连杆铣定位面机床夹具设计

第 21 卷 第 3 期 湖 北 工 业 大 学 学 报 2006 年 6 月Vol. 21 No. 3 Journal of Hubei University of Technology Jun. 2006收 稿 日 期 2006 - 03 - 15作 者 简 介 段 兵 (1973 - ) , 男 , 四 川 内 江 人 ,湖 北 汽 车 工 业 学 院 助 理 实 验 师 ,研 究 方 向 :机 械 设 计 与 理 论 .文 章 编 号 1003 - 4684 (2006) 0620127203EQ491 发 动 机 连 杆 铣 定 位 面 机 床 夹 具 设 计段 兵(湖 北 汽 车 工 业 学 院 机 械 工 程 系 , 湖 北 十 堰 442002)摘 要 根 据 现 实 生 产 换 代 需 要 设 计 一 套 连 杆 夹 具 ,这 套 夹 具 必 须 满 足 同 时 装 夹 和 加 工 四 件 零 件 ,达 到 定 位精 度 高 、 结 构 简 单 、 调 整 方 便 ,能 够 满 足 生 产 需 要 的 要 求 .关 键 词 连 杆 ; 夹 具 ; 定 位 ; 夹 紧中 图 分 类 号 T H502 文 献 标 识 码 : A随 着 零 件 生 产 批 量 的 增 加 以 及 零 件 品 种 的 多 样性 ,原 有 自 动 加 工 设 备 夹 具 已 不 能 满 足 生 产 需 要 ,须设 计 一 套 满 足 大 批 量 生 产 的 铣 床 夹 具 ,机 床 为 组 合铣 床 ( EQZ633) . 这 套 夹 具 必 须 满 足 同 时 装 夹 和 加 工四 件 零 件 ,夹 紧 动 力 源 为 液 压 装 置 . 本 夹 具 加 工 轻 型车 发 动 机 连 杆 的 定 位 面 ,保 证 尺 寸 104. 5 0. 17mm ,56 0. 12 mm ,保 证 形 位 公 差 0. 05 m ,止 口 对称 度 公 差 0. 4 m ,保 证 粗 糙 度 公 差 Ra 3. 2 m ,保 证尺 寸 190- 0. 3角 度 13 30 (尺 寸 及 公 差 见 图 1) . 用 可转 位 硬 质 合 金 端 铣 刀 . 切 削 用 量 为 : 加 工 余 量 2mm ,切 削 速 度 为 80 130 m/ min ,进 给 量 0. 050. 2 mm/ Z. 这 套 夹 具 需 满 足 以 下 设 计 要 求 :1) 由 于 铣 削 过 程 不 是 连 续 切 削 ,切 削 力 较 大 而方 向 随 时 都 可 能 在 变 化 . 所 以 夹 具 应 有 足 够 的 刚 性和 强 度 ,夹 具 的 重 心 应 尽 量 低 ,夹 具 的 高 度 与 宽 度 之比 应 为 1 1. 25 ,并 应 有 足 够 的 排 屑 空 间 .2) 夹 具 装 置 要 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 ,保 证 必 需的 夹 紧 力 ,并 有 良 好 的 自 锁 性 能 ,采 用 液 压 夹 紧 装置 .1 设 计 方 案1. 1 零 件 介 绍被 加 工 零 件 为 杆 类 零 件 ,材 料 为 Q T200 - 2 铸造 而 成 . 连 杆 由 小 头 、 杆 身 和 大 头 (包 括 连 杆 盖 )三 部分 组 成 . 本 工 序 所 需 加 工 的 是 小 头 凸 台 面 以 及 台 肩面 (图 1) .1) 对 于 台 肩 面 ,它 的 设 计 基 准 为 C 基 准 方 向 ,而 它 定 位 时 通 过 半 圆 孔 内 两 个 已 加 工 过 的 小 凸 台 以及 侧 面 来 定 位 ,这 样 符 合 精 基 准 的 原 则 . 用 已 加 工 过的 表 面 来 定 位 但 设 计 基 准 和 定 位 基 准 不 重 合 所 以 台肩 面 在 加 工 中 会 产 生 定 位 误 差 .2) 对 于 小 头 的 凸 台 面 ,它 的 设 计 基 准 为 C 基 准方 向 ,而 它 定 位 时 通 过 小 头 外 圆 来 定 位 所 用 的 设 计基 准 和 定 位 基 准 也 不 重 合 ,所 以 小 头 凸 台 面 在 加 工中 也 会 产 生 定 位 误 差 1 .1. 2 刀 具 和 切 削 参 数 选 择选 用 组 合 机 床 ,采 用 端 铣 刀 来 铣 削 待 加 工 表 面 .采 用 一 次 装 夹 4 件 ,2 件 1 组 双 工 位 加 工 . 在 加 工 中采 用 铣 头 固 定 ,工 件 进 给 因 为 铣 头 固 定 比 工 件 固 定的 加 工 精 度 稳 定 . 而 且 对 于 这 种 组 合 铣 床 ,在 一 次 走刀 情 况 下 ,选 用 合 理 的 切 削 参 数 ,其 加 工 表 面 的 平 面度 可 达 0. 000 23 mm ,对 基 准 面 的 平 行 度 及 垂 直 度可 达 0. 003 mm ,对 基 准 面 的 尺 寸 精 度 可 达 0. 075mm ,粗 糙 度 可 达 Ra3. 2 m. 故 本 机 床 可 一 次 铣 削达 到 加 工 要 求 .对 于 大 批 量 生 产 ,采 用 可 转 位 硬 质 合 金 的 铣 刀 ,同 时 针 对 切 削 铸 铁 材 料 采 用 密 齿 铣 刀 以 利 于 提 高 加工 表 面 质 量 和 加 工 效 率 . 考 虑 到 夹 具 结 构 及 铣 头 结构 方 面 的 原 因 ,铣 削 台 肩 采 用 ZD - 248 200 mm和 ZD - 249 200 mm 密 齿 硬 质 合 金 端 铣 刀 . 铣 削铸 铁 时 ,一 般 切 削 速 度 为 80 130 m/ min ,每 齿 进给 量 S Z 为 0. 05 0. 2 mm. 根 据 铣 削 滑 台XHJ 63160 的 进 给 速 度 系 列 及 选 定 的 刀 具 2 ,确 定切 削 参 数 如 表 1. 并 列 布 置 ,其 刀 片 SP GN120308 ,材 料 为 YD10. 2. 考 虑 到 铣 削 为 多 刃 切 削 冲 击 、 振 动较 大 所 以 安 全 系 数 选 择 应 大 一 些 .表 1 切 削 参 数 的 确 定项 目 代 号 铣 削 台 肩 面 铣 削 凸 台 面切 削 余 量 / mm t 2 2端 铣 刀 直 径 / mm D 200 100刀 具 齿 数 / 个 z 28 12主 轴 转 速 / (r min - 1 ) n 160 320切 削 转 速 / (m min - 1 ) v 100. 5 100. 5每 分 进 给 量 / (mm min - 1 ) Sm 513 513每 转 进 给 量 / (mm r - 1 ) So 3. 2 1. 6每 齿 进 给 量 / mm Sz 0. 11 0. 131. 3 定 位 元 件 及 方 案 的 确 定在 这 个 夹 具 设 计 中 ,由 于 连 杆 已 经 加 工 过 两 平面 半 圆 孔 内 两 小 凸 台 R25 和 小 头 外 圆 侧 面 33. 5 ,故此 夹 具 在 选 择 定 位 方 式 时 ,可 选 择 上 道 工 序 已 经 加工 过 的 侧 平 面 ,半 圆 孔 内 两 小 凸 台 面 R25 的 面 及 外圆 侧 面 33. 5 来 定 位 ,这 样 工 件 的 6 个 自 由 度 可 以 被完 全 限 制 . 侧 面 及 半 圆 孔 内 两 小 凸 台 R25 定 位 符 合基 准 重 合 原 则 . 外 圆 侧 面 定 位 虽 然 不 符 和 基 准 重 合的 原 则 ,但 可 以 通 过 控 制 小 头 外 圆 直 径 来 控 制 误 差 .R25 两 小 凸 台 已 加 工 过 可 作 为 定 位 面 用 圆 柱 心 轴 定位 3 . 但 本 夹 具 采 用 同 时 加 工 4 个 零 件 水 平 放 置 的用 于 定 位 的 圆 柱 心 轴 两 边 等 高 不 好 调 整 ,故 在 原 有基 础 上 改 为 以 下 结 构 4 . 调 整 时 ,采 用 试 切 法 在 加 工表 面 试 切 ,通 过 测 量 ,获 得 各 定 位 销 差 值 ,然 后 松 开压 紧 螺 钉 ,通 过 螺 纹 调 整 定 位 销 高 度 ,调 整 后 ,锁 紧压 紧 螺 钉 .1. 4 夹 紧 力 方 向 和 作 用 点 的 确 定夹 紧 点 及 方 向 见 图 1 ,这 样 夹 紧 比 较 合 理 . 因 为连 杆 在 夹 具 上 竖 直 放 置 ,要 保 持 定 位 需 可 靠 的 夹 紧所 以 本 夹 具 采 用 夹 紧 方 式 为 :先 辅 助 夹 紧 ,使 得 连 杆小 头 侧 面 于 定 位 点 以 及 半 圆 孔 凸 台 面 偏 向 一 侧 ,重心 偏 离 定 位 面 ,导 致 工 件 上 料 后 ,一 组 工 件 靠 向 定 位面 ,另 一 组 工 件 背 离 定 位 面 倾 倒 . 因 重 心 较 高 很 容 易偏 离 支 承 面 ,所 以 在 小 头 孔 侧 面 处 增 加 一 片 弹 簧 ,防止 倾 倒 ,起 辅 助 定 位 . 为 防 止 铣 削 加 工 中 的 振 动 ,影响 夹 紧 状 况 ,需 采 用 夹 紧 自 锁 . 工 件 夹 紧 后 即 可 按 下启 动 按 钮 开 始 工 作 循 环 .1. 5 夹 紧 机 构 及 夹 紧 元 件夹 具 使 用 斜 楔 结 构 锁 紧 ,锁 紧 油 缸 采 用 空 套 油塞 油 缸 ,保 证 可 靠 锁 紧 与 松 开 3 . 本 夹 具 是 利 用 组 合机 床 来 加 工 零 件 的 ,压 紧 元 件 为 2 件 驱 动 装 置 由 6个 油 缸 组 成 . 在 装 卸 位 置 时 2 油 缸 均 处 于 松 开 状 态 ,装 完 待 加 工 零 件 后 ,2 油 缸 向 左 右 运 动 ,油 缸 驱 动 的2 件 同 时 工 作 压 紧 4 个 工 件 ,滑 台 向 右 运 动 并 进 行快 进 、 工 进 、 快 进 、 工 进 、 快 退 加 工 零 件 . 滑 台 运 动 到装 卸 位 置 后 ,所 有 夹 紧 元 件 均 同 时 松 开 ,取 出 加 工 完的 零 件 ,装 夹 待 加 工 的 零 件 到 此 一 个 工 作 循 环 完 成 .1. 6 夹 紧 动 力 源 的 选 择夹 紧 动 力 源 采 用 液 压 缸 参 数 见 表 25 .821 湖 北 工 业 大 学 学 报 2006 年 第 3 期 表 1 液 压 缸 参 数主 夹 紧 缸 辅 助 夹 紧 缸 锁 紧 缸D / mm 80 50 63d / mm 50 d1 = 25d2 = 20d1 = 32d2 = 20夹 紧 力 / N 1071. 5 577 F锁 = 171F松 = 8092 本 套 夹 具 的 特 点在 设 计 连 杆 铣 削 夹 具 时 ,根 据 已 确 定 的 工 艺 方案 和 定 位 夹 紧 方 式 ,考 虑 到 各 方 面 的 要 求 ,该 夹 具 具有 以 下 几 个 特 点 :1) 为 了 让 出 通 过 铣 刀 的 空 间 和 给 操 作 者 留 出足 够 的 上 下 料 空 间 ,夹 具 的 动 作 均 由 铰 链 机 构 实 现 ,驱 动 油 缸 得 以 适 当 布 置 .2) 考 虑 连 杆 的 拔 模 斜 度 ,定 位 元 件 上 定 位 元 件上 也 应 具 备 相 应 的 斜 面 或 锥 面 . 理 论 上 工 作 定 位 为面 线 接 触 ,而 非 点 接 触 .3) 将 夹 具 结 构 各 个 部 件 作 适 当 分 解 ,以 便 于 制造 、 拆 装 、 维 修 .4) 夹 具 使 用 斜 楔 结 构 锁 紧 ,锁 紧 油 缸 采 用 空 套油 塞 油 缸 ,保 证 可 靠 锁 紧 与 松 开 .5) 多 处 使 用 浮 动 压 板 ,确 保 各 夹 紧 点 可 靠 夹紧 ,并 使 得 夹 紧 力 作 用 在 定 位 板 上 ,避 免 工 件 受 压 变形 .6) 充 分 考 虑 排 屑 的 需 要 ,留 出 斜 面 及 必 需 的 平面 有 利 于 铁 屑 的 排 除 .7) 需 要 配 合 的 运 动 副 接 触 表 面 使 用 集 中 润 滑系 统 供 给 的 稀 油 润 滑 及 减 缓 磨 损 .3 结 论原 先 采 用 专 用 机 床 、 专 用 夹 具 、 专 用 刀 具 组 成 的流 水 式 生 产 线 刚 性 自 动 化 ,严 重 影 响 产 品 的 更新 换 代 ,从 而 使 产 品 在 市 场 上 缺 乏 竞 争 力 . 但 采 用 完全 柔 性 自 动 化 生 产 ,成 本 回 收 期 过 长 ,同 时 会 闲 置 大量 老 旧 设 备 ,设 备 投 资 过 大 . 因 此 ,对 旧 设 备 进 行 改造 ,充 分 利 用 现 有 资 源 ,符 合 国 有 大 型 企 业 现 状 . 经过 对 夹 具 重 新 设 计 ,与 旧 夹 具 相 比 ,新 夹 具 定 位 精 度高 ,结 构 简 单 ,调 整 方 便 ,能 够 满 足 生 产 需 要 . 参 考 文 献 1 濮 良 贵 ,纪 名 刚 . 机 械 设 计 M . 北 京 :高 等 教 育 出 版社 ,2000 :240 - 272.2 章 宏 甲 ,黄 谊 . 液 压 传 动 M . 北 京 :机 械 工 业 出 版社 ,20