连杆小头孔车削加工夹具设计

云南机电职业技术学院（昆明 650203) 虎智猛

在某汽车发动机连杆批量生产过程中，小头孔的钻削是影响整条生产线的瓶颈工序。小头孔钻削可以采用加工中心 (或数控铣床)，也可采用钻床直接加工。若采用加工中心 (或数控铣床)钻孔，为了提高效率，一般会使用U钻进行加工，然而由于U钻价格昂贵，同时钻削时需要耗费较大功率。若采用钻床直接钻削，则效率太低，同时劳动强度较大，不适合大批量生产要求。为了提高生产加工性价比，本文设计了一套在车床上对连杆小头孔进行钻削 (粗加工)的夹具与刀具，既降低了生产成本，同时又保证了生产效率，延长了机床使用寿命。

1.技术要求

与连杆小头孔相关的最终技术要求如图1所示，而钻小头孔工序只要满足孔径达φ17.4+0.50mm，中心距为 (122.50±0.05)mm即可。

图1 连杆技术要求 (部分)

2.夹具设计

通过对钻孔工艺的分析，确定夹具设计要求为:①以粗磨后的两端面中无标记的端面为主要定位基准，限制沿Z轴的移动、绕X轴的转动和绕Y轴的转动3个自由度。②以小头外圆精锻毛坯为定位基准限制沿X轴的移动、沿Y轴的移动、绕X轴的转动和绕Y轴的转动4个自由度。③以大头孔精锻毛坯为定位基准限制绕Z轴的转动。其中绕X轴的转动和绕Y轴的转动受到重复限制，但由于本工序属于钻孔粗加工，形位公差要求并不太高，可以通过夹具定位元件的精度加以保证。

根据以上分析，设计夹具如图2所示，定位平面限制沿Z轴的移动、绕X轴的转动和绕Y轴的转动3个自由度，V形块限制沿X轴的移动、沿Y轴的移动、绕X轴的转动和绕Y轴的转动4个自由度，削边夹紧柱限制绕Z轴的转动，自定心卡盘夹位用于在车床自定心卡盘上夹持夹具体，配重孔用于安装配重块，快换垫圈则能快捷方便地装夹工件。定位元件的制造过程中，主要保证V形块两端面的平行度及V形面与端面的垂直度公差为0.1mm，即能满足钻孔需求。

图2 连杆小头孔车床钻孔夹具

3.刀具设计

通常情况下，在车床上钻孔需要将麻花钻安装于尾座上，使用手工进给麻花钻的方法完成钻孔。由于连杆加工属于大批量生产，采用这样的方法会增加劳动强度，降低生产效率，因此本文设计了一套安装于车床刀架上的刀座 (见图3)，采用自动进给的方式完成钻孔，大大降低了劳动强度，提高了生产效率。使用时，只要将刀座安装于刀架上，麻花钻则装于莫氏锥套内，并调整麻花钻轴线与车床主轴轴线重合，即可自动进给完成钻削加工，同时在刀座尾部铣一缺口以实现锥套及钻花的拆卸方便。

图3 刀座

4.安装与调试

在安装连杆钻削夹具时，使用自定心卡盘夹持图2中的自定心卡盘夹位，夹紧夹具后，为保证定位平面的定位要求，先将定位平面车平，然后将精锻后的连杆大头孔套入削边夹紧柱，再将粗磨后的连杆端面贴平定位平面，调节V形块位置，使之与连杆小头孔外圆接触，夹紧V形块，最后将配重块安装于配重孔内直至达到动平衡要求。

刀座的安装则先将φ17.4mm的钻花及刀座平行安装于车床刀架上，接下来调整钻花位置，使之插入已加工好的连杆小头孔内，达到钻花轴线与车床主轴轴线重合的目的。

完成夹具及刀座的安装后，即可进行小头孔钻削，加工时，建议采用主轴转速400r/min，进给量为0.3mm/r。

5.使用效果

实践证明，使用该夹具加工出的连杆小头孔满足生产线中本工序的技术要求，在保证生产效率和降低劳动强度的同时，大大降低了生产成本，尤其是刀具成本，取得了较好的经济效益。该夹具装夹灵活、定位可靠、结构简单、装调方便，但由于定位精度不高，只能用于大批量生产时的钻孔工序。