連桿零件機械加工技術及專用夾具設計研究

刁文海

（廣州市機電高級技工學校，廣東 廣州 510435）

連桿零件機械加工技術及專用夾具設計研究

刁文海

（廣州市機電高級技工學校，廣東 廣州 510435）

隨著機械制造業的發展，連桿零件機械類的加工工藝流程以及對專業夾 具的設計已經達到了一定的高度，促進了零件加工制造業的蓬勃發展。然而，現在連桿零件的機械加工制造流程工藝并未按照常規規范進行，加之夾具的設計不具備科學化合理化特點，從而影響了機械制造業的發展，而且導致原材料大量浪費。本文就連桿零件機械加工技術和專業夾具設計進行了一些簡單的分析介紹。

連桿零件；機械加工；專用夾具；設計理念

連桿零件廣泛使用在壓縮機器、汽車配件中，目的是為了把活塞和車內曲軸連接起來，從而保證這兩者可以穩定工作，轉速均勻。連接起來的兩種結構不僅具有高強度，而且抗震能力也有所加大，同時也提高了零件的韌性和強度，讓汽車發動機的輸出功率保持在一定范圍內，不會超出規定范圍，從而增加了車輛在行駛途中的穩定性。隨著工業制造業技術的發展，連桿零件的制作越來越精巧，提高了制作的難度，從而催發了專業夾具的生產，以專業夾具為輔，整體的提高連桿零件的精準度。

1 連桿零件機械加工水平

1.1 連桿的結構及原材料選取

眾所周知，連桿是汽車發動機中很重要的零件，連接著活塞和曲軸，是相對細長的截面形桿體，細桿截面大多從上到下是由粗變細的，這種設計結構能更好的連接兩個零件，而且可以承受汽車轉軸時的強大沖勁。一般來說，連桿由連桿大頭蓋、桿體和連桿小頭等組成，連桿小頭大多為圓形結構，連桿桿體是一個長桿，在工件運作過程中受力是最大的，所以需要很大的韌性。此外，連桿的大頭、小頭與桿體的連接應該呈圓弧形，這樣可以減輕集中在桿體上的受力程度。

在連桿零件的材料選擇上一定要保證的就是有足夠的剛度和強度，這是由連桿零件的本質所決定的，因此在選擇時通常會采用碳素調質鋼和合金調質鋼或者粉末冶金連桿，碳素調質鋼一般適用于功率較小的發動機，而合金調質鋼主要適用于大功率的發動機，粉末冶金連桿具有高強度和足夠的韌性，足以通過對連桿零件的疲勞測試。

1.2 確保連桿的精度

由于連桿的作用是將活塞的來回往復運動轉變為旋轉運動，同時將作用在活塞上的力傳遞給曲軸，確保連桿的輸出功率。因此，連桿的精度對發動機是否可以穩定運行具有重大意義，如果連桿的精度不能保證，后續的機械加工過程都會受到不小的影響。

1.3 連桿定位基準的選擇

連桿定位基面的選擇分為粗基準和精基準。粗基準的選擇原則是將未經過加工的表面作為粗基準；選擇剩余量最小的表面作為粗基準；還可以選擇尺寸足夠大的表面作為粗基準，同時要注意不能重復使用粗基準，這樣會降低基準選擇的精度。精基準由于大小兩端的面積都不小，所以會選用一個指定的端面和小端孔作為精基準。要將粗基準和精基準分別做到位才是真正的完成了連桿定位基準的選擇。

1.4 加工設備的選擇

由于連桿零件的零碎性，所以生產時往往都是大規模的生產，且主連桿加工機床的選擇會直接影響到連桿的加工精度和質量，如果選擇了適合而又穩固的加工設備，連桿零件的機械加工效率就會提高，因此，對加工設備的選擇應十分慎重。

1.5 連桿零件強度測試

在機械加工完成之后，對連桿零件的強度測試是必不可少的，否則如果在工作的過程中發生因疲勞而導致工作中斷就是得不償失了。在連桿零件的疲勞試驗中主要有兩種不同的方法。一種方法是對某個連桿零件進行針對性的無休止的疲勞試驗，這種方法的優點是費用低，只是無法確定連桿零件在此條件下的狀態如何。另一種是直接放在發動機架上進行試驗，這樣的實驗結果簡單明了，并且十分準確，不會存在其它不必要的風險。但是這樣的試驗方法也存在一定的缺點，就是所花費的成本比較大。但是這兩種方法都是簡單有效的，完全適用于連桿零件的強度測試。

2 專用夾具的設計

2.1 夾具的基本構造

夾具是將零件部件與機床進行有效連接的裝置設備，夾具使用性能的高低直接影響著加工部件不同位置檢測的精確度，具有特殊的功能效果。夾具構造形式具有多樣化，通常包括方案部件的選擇設計、夾緊方案的具體設計以及對夾緊定位產生的誤差進行合理分析，以此不斷提升夾具的應用范圍。

2.2 定位方案

對連桿零件進行定位和夾緊是夾具的主要作用，在選擇定位基準時應該要符合六點定位原理，即先在平面上確定六個定位支撐點，使其與工件上的定位基面緊密接觸，每一個支撐點都都限制工件的一個自由度，最后將六個方向的運動可能性全部限制，在空間上形成確定的位置。六點定位就是為連桿零件的定位量身定做的，這樣的定位方案，完全符合連桿零件對定位的要求。

2.3 夾緊機構

設計夾緊機構時，首先要保證工件可以牢固的接觸到相應的定位基面，否則會在夾緊后產生移位或晃動等從而影響工件的位置，所以夾緊機構必須有足夠的夾緊力和韌性；其次，為了縮短加工時間，應該保證結構較簡單，且夾緊動作要十分敏捷、安全省力，因此夾緊機構需要具有很強的電動力，來保證工件的生產高效而有序的進行。

2.4 對刀及夾具的安裝設計

對刀時為了避免刀具與對刀塊直接接觸而造成刀具的磨損，需要將塞尺置于刀具與對刀塊之間。可以使用的塞尺有圓柱形和平面形兩種，均可選擇。夾具在安裝時，需采用夾緊機構將對刀塊夾緊，從而保證對刀塊的方向工作臺縱向方向保持一致，提高夾具位置的準確性，不會發生晃動等不必要的麻煩，在夾具安裝時，還有很重要一點就是要符合基準重合原則，達到基準統一，這樣完全可以保證夾具安裝的穩固性，切實提高工件的生產效率。

2.5 夾具體的設計

夾具體是夾具上最大且最復雜的原件，在夾具體上需要安裝許多原件、裝置，同時還要考慮如何保證夾具體的穩定性。所以對夾具體的體積要有一定的要求，不能因過大而影響其布置情況。

在設計夾具體的時候，需滿足以下幾點最基本的要求：（1）重量較輕，便于操作；（2）有良好的強度、剛度等力學性能；（3）應吊裝方便，安全使用；（4）結構緊湊且穩定；（5）排屑方便，保證機器性能。

2.6 夾具定位誤差的具體分析

夾具定位誤差分析主要包括兩種形式，分別為垂直方向上定位誤差分析和水平方向上定位誤差分析。這兩種分析法都要控制好物體與板面之間的尺寸和距離。首先是基準不重合誤差ΔB：這時夾具的定位基準與工序基準是相互重合的，所以ΔB=0；其次是基準位移誤差ΔY：這是一種平面定位法，基準誤差可以適當忽略不計，所以ΔY=0；最后一種是垂直方向上定位誤差：ΔD=ΔB+ΔY=0。水平方向上定位誤差分析主要包括兩種首先也是基準不重合誤差ΔB：這時夾具的整體定位基準與工序基準處于重合狀態，所以ΔB=0；然后是基準位移誤差ΔY：當定位銷垂直放置時，這時銷與孔表面可以相互融合接觸，達到比較好的效果。基準位移誤差按教材公式計算為：ΔY=TD+Td+Xmin=0025+0016+0009=0050＜018/3。經過計算，能夠有效滿足當前技術的發展理念。

2.7 方案綜合評價及總結

此種夾具設計方案將加工工藝簡單化，且夾具的運動是通過電動來控制的，所以其工作時間是人類無法企及的，由此大大縮短了加工時間，降低了成本，減少了定位誤差，在提高效率的同時，還保證了加工出零件的質量。

3 結語

由于對的連桿工作性能要求比較高，所以在連桿零件機械加工設計時，首先應慎重選擇合適的機械定位基準，將粗基準與精基準的選擇做到位；其次要深入的分析連桿的性能，將其優良性能充分發揮出來；再次是要提前將加工的流程確定下來，保證中間不能出現任何差錯，準確而高效地將連桿零件機械加工流程完成；在夾具的設計方面，應實施嚴格的定位誤差分析，將夾緊機構和夾具體設計完善，保證連桿零件的質量，不斷提高加工的高效性。

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TH16；TG75

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1671-0711（2016）12（下）-0107-02