機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)6EQ491發(fā)動機(jī)連桿銑定位面機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

第 21 卷 第 3 期 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 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 簡 介 段 兵 (1973 - ) , 男 , 四 川 內(nèi) 江 人 ,湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 助 理 實(shí) 驗(yàn) 師 ,研 究 方 向 :機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 與 理 論 .文 章 編 號 1003 - 4684 (2006) 0620127203EQ491 發(fā) 動 機(jī) 連 桿 銑 定 位 面 機(jī) 床 夾 具 設(shè) 計(jì)段 兵(湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 機(jī) 械 工 程 系 , 湖 北 十 堰 442002)摘 要 根 據(jù) 現(xiàn) 實(shí) 生 產(chǎn) 換 代 需 要 設(shè) 計(jì) 一 套 連 桿 夾 具 ,這 套 夾 具 必 須 滿 足 同 時(shí) 裝 夾 和 加 工 四 件 零 件 ,達(dá) 到 定 位精 度 高 、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 調(diào) 整 方 便 ,能 夠 滿 足 生 產(chǎn) 需 要 的 要 求 .關(guān) 鍵 詞 連 桿 ; 夾 具 ; 定 位 ; 夾 緊中 圖 分 類 號 T H502 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 : A隨 著 零 件 生 產(chǎn) 批 量 的 增 加 以 及 零 件 品 種 的 多 樣性 ,原 有 自 動 加 工 設(shè) 備 夾 具 已 不 能 滿 足 生 產(chǎn) 需 要 ,須設(shè) 計(jì) 一 套 滿 足 大 批 量 生 產(chǎn) 的 銑 床 夾 具 ,機(jī) 床 為 組 合銑 床 ( EQZ633) . 這 套 夾 具 必 須 滿 足 同 時(shí) 裝 夾 和 加 工四 件 零 件 ,夾 緊 動 力 源 為 液 壓 裝 置 . 本 夾 具 加 工 輕 型車 發(fā) 動 機(jī) 連 桿 的 定 位 面 ,保 證 尺 寸 104. 5 0. 17mm ,56 0. 12 mm ,保 證 形 位 公 差 0. 05 m ,止 口 對稱 度 公 差 0. 4 m ,保 證 粗 糙 度 公 差 Ra 3. 2 m ,保 證尺 寸 190- 0. 3角 度 13 30 (尺 寸 及 公 差 見 圖 1) . 用 可轉(zhuǎn) 位 硬 質(zhì) 合 金 端 銑 刀 . 切 削 用 量 為 : 加 工 余 量 2mm ,切 削 速 度 為 80 130 m/ min ,進(jìn) 給 量 0. 050. 2 mm/ Z. 這 套 夾 具 需 滿 足 以 下 設(shè) 計(jì) 要 求 :1) 由 于 銑 削 過 程 不 是 連 續(xù) 切 削 ,切 削 力 較 大 而方 向 隨 時(shí) 都 可 能 在 變 化 . 所 以 夾 具 應(yīng) 有 足 夠 的 剛 性和 強(qiáng) 度 ,夾 具 的 重 心 應(yīng) 盡 量 低 ,夾 具 的 高 度 與 寬 度 之比 應(yīng) 為 1 1. 25 ,并 應(yīng) 有 足 夠 的 排 屑 空 間 .2) 夾 具 裝 置 要 有 足 夠 的 強(qiáng) 度 和 剛 度 ,保 證 必 需的 夾 緊 力 ,并 有 良 好 的 自 鎖 性 能 ,采 用 液 壓 夾 緊 裝置 .1 設(shè) 計(jì) 方 案1. 1 零 件 介 紹被 加 工 零 件 為 桿 類 零 件 ,材 料 為 Q T200 - 2 鑄造 而 成 . 連 桿 由 小 頭 、 桿 身 和 大 頭 (包 括 連 桿 蓋 )三 部分 組 成 . 本 工 序 所 需 加 工 的 是 小 頭 凸 臺 面 以 及 臺 肩面 (圖 1) .1) 對 于 臺 肩 面 ,它 的 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 為 C 基 準(zhǔn) 方 向 ,而 它 定 位 時(shí) 通 過 半 圓 孔 內(nèi) 兩 個(gè) 已 加 工 過 的 小 凸 臺 以及 側(cè) 面 來 定 位 ,這 樣 符 合 精 基 準(zhǔn) 的 原 則 . 用 已 加 工 過的 表 面 來 定 位 但 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 和 定 位 基 準(zhǔn) 不 重 合 所 以 臺肩 面 在 加 工 中 會 產(chǎn) 生 定 位 誤 差 .2) 對 于 小 頭 的 凸 臺 面 ,它 的 設(shè) 計(jì) 基 準(zhǔn) 為 C 基 準(zhǔn)方 向 ,而 它 定 位 時(shí) 通 過 小 頭 外 圓 來 定 位 所 用 的 設(shè) 計(jì)基 準(zhǔn) 和 定 位 基 準(zhǔn) 也 不 重 合 ,所 以 小 頭 凸 臺 面 在 加 工中 也 會 產(chǎn) 生 定 位 誤 差 1 .1. 2 刀 具 和 切 削 參 數(shù) 選 擇選 用 組 合 機(jī) 床 ,采 用 端 銑 刀 來 銑 削 待 加 工 表 面 .采 用 一 次 裝 夾 4 件 ,2 件 1 組 雙 工 位 加 工 . 在 加 工 中采 用 銑 頭 固 定 ,工 件 進(jìn) 給 因 為 銑 頭 固 定 比 工 件 固 定的 加 工 精 度 穩(wěn) 定 . 而 且 對 于 這 種 組 合 銑 床 ,在 一 次 走刀 情 況 下 ,選 用 合 理 的 切 削 參 數(shù) ,其 加 工 表 面 的 平 面度 可 達(dá) 0. 000 23 mm ,對 基 準(zhǔn) 面 的 平 行 度 及 垂 直 度可 達(dá) 0. 003 mm ,對 基 準(zhǔn) 面 的 尺 寸 精 度 可 達(dá) 0. 075mm ,粗 糙 度 可 達(dá) Ra3. 2 m. 故 本 機(jī) 床 可 一 次 銑 削達(dá) 到 加 工 要 求 .對 于 大 批 量 生 產(chǎn) ,采 用 可 轉(zhuǎn) 位 硬 質(zhì) 合 金 的 銑 刀 ,同 時(shí) 針 對 切 削 鑄 鐵 材 料 采 用 密 齒 銑 刀 以 利 于 提 高 加工 表 面 質(zhì) 量 和 加 工 效 率 . 考 慮 到 夾 具 結(jié) 構(gòu) 及 銑 頭 結(jié)構(gòu) 方 面 的 原 因 ,銑 削 臺 肩 采 用 ZD - 248 200 mm和 ZD - 249 200 mm 密 齒 硬 質(zhì) 合 金 端 銑 刀 . 銑 削鑄 鐵 時(shí) ,一 般 切 削 速 度 為 80 130 m/ min ,每 齒 進(jìn)給 量 S Z 為 0. 05 0. 2 mm. 根 據(jù) 銑 削 滑 臺XHJ 63160 的 進(jìn) 給 速 度 系 列 及 選 定 的 刀 具 2 ,確 定切 削 參 數(shù) 如 表 1. 并 列 布 置 ,其 刀 片 SP GN120308 ,材 料 為 YD10. 2. 考 慮 到 銑 削 為 多 刃 切 削 沖 擊 、 振 動較 大 所 以 安 全 系 數(shù) 選 擇 應(yīng) 大 一 些 .表 1 切 削 參 數(shù) 的 確 定項(xiàng) 目 代 號 銑 削 臺 肩 面 銑 削 凸 臺 面切 削 余 量 / mm t 2 2端 銑 刀 直 徑 / mm D 200 100刀 具 齒 數(shù) / 個(gè) z 28 12主 軸 轉(zhuǎn) 速 / (r min - 1 ) n 160 320切 削 轉(zhuǎn) 速 / (m min - 1 ) v 100. 5 100. 5每 分 進(jìn) 給 量 / (mm min - 1 ) Sm 513 513每 轉(zhuǎn) 進(jìn) 給 量 / (mm r - 1 ) So 3. 2 1. 6每 齒 進(jìn) 給 量 / mm Sz 0. 11 0. 131. 3 定 位 元 件 及 方 案 的 確 定在 這 個(gè) 夾 具 設(shè) 計(jì) 中 ,由 于 連 桿 已 經(jīng) 加 工 過 兩 平面 半 圓 孔 內(nèi) 兩 小 凸 臺 R25 和 小 頭 外 圓 側(cè) 面 33. 5 ,故此 夾 具 在 選 擇 定 位 方 式 時(shí) ,可 選 擇 上 道 工 序 已 經(jīng) 加工 過 的 側(cè) 平 面 ,半 圓 孔 內(nèi) 兩 小 凸 臺 面 R25 的 面 及 外圓 側(cè) 面 33. 5 來 定 位 ,這 樣 工 件 的 6 個(gè) 自 由 度 可 以 被完 全 限 制 . 側(cè) 面 及 半 圓 孔 內(nèi) 兩 小 凸 臺 R25 定 位 符 合基 準(zhǔn) 重 合 原 則 . 外 圓 側(cè) 面 定 位 雖 然 不 符 和 基 準(zhǔn) 重 合的 原 則 ,但 可 以 通 過 控 制 小 頭 外 圓 直 徑 來 控 制 誤 差 .R25 兩 小 凸 臺 已 加 工 過 可 作 為 定 位 面 用 圓 柱 心 軸 定位 3 . 但 本 夾 具 采 用 同 時(shí) 加 工 4 個(gè) 零 件 水 平 放 置 的用 于 定 位 的 圓 柱 心 軸 兩 邊 等 高 不 好 調(diào) 整 ,故 在 原 有基 礎(chǔ) 上 改 為 以 下 結(jié) 構(gòu) 4 . 調(diào) 整 時(shí) ,采 用 試 切 法 在 加 工表 面 試 切 ,通 過 測 量 ,獲 得 各 定 位 銷 差 值 ,然 后 松 開壓 緊 螺 釘 ,通 過 螺 紋 調(diào) 整 定 位 銷 高 度 ,調(diào) 整 后 ,鎖 緊壓 緊 螺 釘 .1. 4 夾 緊 力 方 向 和 作 用 點(diǎn) 的 確 定夾 緊 點(diǎn) 及 方 向 見 圖 1 ,這 樣 夾 緊 比 較 合 理 . 因 為連 桿 在 夾 具 上 豎 直 放 置 ,要 保 持 定 位 需 可 靠 的 夾 緊所 以 本 夾 具 采 用 夾 緊 方 式 為 :先 輔 助 夾 緊 ,使 得 連 桿小 頭 側(cè) 面 于 定 位 點(diǎn) 以 及 半 圓 孔 凸 臺 面 偏 向 一 側(cè) ,重心 偏 離 定 位 面 ,導(dǎo) 致 工 件 上 料 后 ,一 組 工 件 靠 向 定 位面 ,另 一 組 工 件 背 離 定 位 面 傾 倒 . 因 重 心 較 高 很 容 易偏 離 支 承 面 ,所 以 在 小 頭 孔 側(cè) 面 處 增 加 一 片 彈 簧 ,防止 傾 倒 ,起 輔 助 定 位 . 為 防 止 銑 削 加 工 中 的 振 動 ,影響 夾 緊 狀 況 ,需 采 用 夾 緊 自 鎖 . 工 件 夾 緊 后 即 可 按 下啟 動 按 鈕 開 始 工 作 循 環(huán) .1. 5 夾 緊 機(jī) 構(gòu) 及 夾 緊 元 件夾 具 使 用 斜 楔 結(jié) 構(gòu) 鎖 緊 ,鎖 緊 油 缸 采 用 空 套 油塞 油 缸 ,保 證 可 靠 鎖 緊 與 松 開 3 . 本 夾 具 是 利 用 組 合機(jī) 床 來 加 工 零 件 的 ,壓 緊 元 件 為 2 件 驅(qū) 動 裝 置 由 6個(gè) 油 缸 組 成 . 在 裝 卸 位 置 時(shí) 2 油 缸 均 處 于 松 開 狀 態(tài) ,裝 完 待 加 工 零 件 后 ,2 油 缸 向 左 右 運(yùn) 動 ,油 缸 驅(qū) 動 的2 件 同 時(shí) 工 作 壓 緊 4 個(gè) 工 件 ,滑 臺 向 右 運(yùn) 動 并 進(jìn) 行快 進(jìn) 、 工 進(jìn) 、 快 進(jìn) 、 工 進(jìn) 、 快 退 加 工 零 件 . 滑 臺 運(yùn) 動 到裝 卸 位 置 后 ,所 有 夾 緊 元 件 均 同 時(shí) 松 開 ,取 出 加 工 完的 零 件 ,裝 夾 待 加 工 的 零 件 到 此 一 個(gè) 工 作 循 環(huán) 完 成 .1. 6 夾 緊 動 力 源 的 選 擇夾 緊 動 力 源 采 用 液 壓 缸 參 數(shù) 見 表 25 .821 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2006 年 第 3 期 表 1 液 壓 缸 參 數(shù)主 夾 緊 缸 輔 助 夾 緊 缸 鎖 緊 缸D / mm 80 50 63d / mm 50 d1 = 25d2 = 20d1 = 32d2 = 20夾 緊 力 / N 1071. 5 577 F鎖 = 171F松 = 8092 本 套 夾 具 的 特 點(diǎn)在 設(shè) 計(jì) 連 桿 銑 削 夾 具 時(shí) ,根 據(jù) 已 確 定 的 工 藝 方案 和 定 位 夾 緊 方 式 ,考 慮 到 各 方 面 的 要 求 ,該 夾 具 具有 以 下 幾 個(gè) 特 點(diǎn) :1) 為 了 讓 出 通 過 銑 刀 的 空 間 和 給 操 作 者 留 出足 夠 的 上 下 料 空 間 ,夾 具 的 動 作 均 由 鉸 鏈 機(jī) 構(gòu) 實(shí) 現(xiàn) ,驅(qū) 動 油 缸 得 以 適 當(dāng) 布 置 .2) 考 慮 連 桿 的 拔 模 斜 度 ,定 位 元 件 上 定 位 元 件上 也 應(yīng) 具 備 相 應(yīng) 的 斜 面 或 錐 面 . 理 論 上 工 作 定 位 為面 線 接 觸 ,而 非 點(diǎn) 接 觸 .3) 將 夾 具 結(jié) 構(gòu) 各 個(gè) 部 件 作 適 當(dāng) 分 解 ,以 便 于 制造 、 拆 裝 、 維 修 .4) 夾 具 使 用 斜 楔 結(jié) 構(gòu) 鎖 緊 ,鎖 緊 油 缸 采 用 空 套油 塞 油 缸 ,保 證 可 靠 鎖 緊 與 松 開 .5) 多 處 使 用 浮 動 壓 板 ,確 保 各 夾 緊 點(diǎn) 可 靠 夾緊 ,并 使 得 夾 緊 力 作 用 在 定 位 板 上 ,避 免 工 件 受 壓 變形 .6) 充 分 考 慮 排 屑 的 需 要 ,留 出 斜 面 及 必 需 的 平面 有 利 于 鐵 屑 的 排 除 .7) 需 要 配 合 的 運(yùn) 動 副 接 觸 表 面 使 用 集 中 潤 滑系 統(tǒng) 供 給 的 稀 油 潤 滑 及 減 緩 磨 損 .3 結(jié) 論原 先 采 用 專 用 機(jī) 床 、 專 用 夾 具 、 專 用 刀 具 組 成 的流 水 式 生 產(chǎn) 線 剛 性 自 動 化 ,嚴(yán) 重 影 響 產(chǎn) 品 的 更新 換 代 ,從 而 使 產(chǎn) 品 在 市 場 上 缺 乏 競 爭 力 . 但 采 用 完全 柔 性 自 動 化 生 產(chǎn) ,成 本 回 收 期 過 長 ,同 時(shí) 會 閑 置 大量 老 舊 設(shè) 備 ,設(shè) 備 投 資 過 大 . 因 此 ,對 舊 設(shè) 備 進(jìn) 行 改造 ,充 分 利 用 現(xiàn) 有 資 源 ,符 合 國 有 大 型 企 業(yè) 現(xiàn) 狀 . 經(jīng)過 對 夾 具 重 新 設(shè) 計(jì) ,與 舊 夾 具 相 比 ,新 夾 具 定 位 精 度高 ,結(jié) 構(gòu) 簡 單 ,調(diào) 整 方 便 ,能 夠 滿 足 生 產(chǎn) 需 要 . 參 考 文 獻(xiàn) 1 濮 良 貴 ,紀(jì) 名 剛 . 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) M . 北 京 :高 等 教 育 出 版社 ,2000 :240 - 272.2 章 宏 甲 ,黃 誼 . 液 壓 傳 動 M . 北 京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出 版社 ,20