连杆零件机械加工技术及专用夹具设计研究

刁文海

（广州市机电高级技工学校，广东 广州 510435）

连杆零件机械加工技术及专用夹具设计研究

刁文海

（广州市机电高级技工学校，广东 广州 510435）

随着机械制造业的发展，连杆零件机械类的加工工艺流程以及对专业夹 具的设计已经达到了一定的高度，促进了零件加工制造业的蓬勃发展。然而，现在连杆零件的机械加工制造流程工艺并未按照常规规范进行，加之夹具的设计不具备科学化合理化特点，从而影响了机械制造业的发展，而且导致原材料大量浪费。本文就连杆零件机械加工技术和专业夹具设计进行了一些简单的分析介绍。

连杆零件；机械加工；专用夹具；设计理念

连杆零件广泛使用在压缩机器、汽车配件中，目的是为了把活塞和车内曲轴连接起来，从而保证这两者可以稳定工作，转速均匀。连接起来的两种结构不仅具有高强度，而且抗震能力也有所加大，同时也提高了零件的韧性和强度，让汽车发动机的输出功率保持在一定范围内，不会超出规定范围，从而增加了车辆在行驶途中的稳定性。随着工业制造业技术的发展，连杆零件的制作越来越精巧，提高了制作的难度，从而催发了专业夹具的生产，以专业夹具为辅，整体的提高连杆零件的精准度。

1 连杆零件机械加工水平

1.1 连杆的结构及原材料选取

众所周知，连杆是汽车发动机中很重要的零件，连接着活塞和曲轴，是相对细长的截面形杆体，细杆截面大多从上到下是由粗变细的，这种设计结构能更好的连接两个零件，而且可以承受汽车转轴时的强大冲劲。一般来说，连杆由连杆大头盖、杆体和连杆小头等组成，连杆小头大多为圆形结构，连杆杆体是一个长杆，在工件运作过程中受力是最大的，所以需要很大的韧性。此外，连杆的大头、小头与杆体的连接应该呈圆弧形，这样可以减轻集中在杆体上的受力程度。

在连杆零件的材料选择上一定要保证的就是有足够的刚度和强度，这是由连杆零件的本质所决定的，因此在选择时通常会采用碳素调质钢和合金调质钢或者粉末冶金连杆，碳素调质钢一般适用于功率较小的发动机，而合金调质钢主要适用于大功率的发动机，粉末冶金连杆具有高强度和足够的韧性，足以通过对连杆零件的疲劳测试。

1.2 确保连杆的精度

由于连杆的作用是将活塞的来回往复运动转变为旋转运动，同时将作用在活塞上的力传递给曲轴，确保连杆的输出功率。因此，连杆的精度对发动机是否可以稳定运行具有重大意义，如果连杆的精度不能保证，后续的机械加工过程都会受到不小的影响。

1.3 连杆定位基准的选择

连杆定位基面的选择分为粗基准和精基准。粗基准的选择原则是将未经过加工的表面作为粗基准；选择剩余量最小的表面作为粗基准；还可以选择尺寸足够大的表面作为粗基准，同时要注意不能重复使用粗基准，这样会降低基准选择的精度。精基准由于大小两端的面积都不小，所以会选用一个指定的端面和小端孔作为精基准。要将粗基准和精基准分别做到位才是真正的完成了连杆定位基准的选择。

1.4 加工设备的选择

由于连杆零件的零碎性，所以生产时往往都是大规模的生产，且主连杆加工机床的选择会直接影响到连杆的加工精度和质量，如果选择了适合而又稳固的加工设备，连杆零件的机械加工效率就会提高，因此，对加工设备的选择应十分慎重。

1.5 连杆零件强度测试

在机械加工完成之后，对连杆零件的强度测试是必不可少的，否则如果在工作的过程中发生因疲劳而导致工作中断就是得不偿失了。在连杆零件的疲劳试验中主要有两种不同的方法。一种方法是对某个连杆零件进行针对性的无休止的疲劳试验，这种方法的优点是费用低，只是无法确定连杆零件在此条件下的状态如何。另一种是直接放在发动机架上进行试验，这样的实验结果简单明了，并且十分准确，不会存在其它不必要的风险。但是这样的试验方法也存在一定的缺点，就是所花费的成本比较大。但是这两种方法都是简单有效的，完全适用于连杆零件的强度测试。

2 专用夹具的设计

2.1 夹具的基本构造

夹具是将零件部件与机床进行有效连接的装置设备，夹具使用性能的高低直接影响着加工部件不同位置检测的精确度，具有特殊的功能效果。夹具构造形式具有多样化，通常包括方案部件的选择设计、夹紧方案的具体设计以及对夹紧定位产生的误差进行合理分析，以此不断提升夹具的应用范围。

2.2 定位方案

对连杆零件进行定位和夹紧是夹具的主要作用，在选择定位基准时应该要符合六点定位原理，即先在平面上确定六个定位支撑点，使其与工件上的定位基面紧密接触，每一个支撑点都都限制工件的一个自由度，最后将六个方向的运动可能性全部限制，在空间上形成确定的位置。六点定位就是为连杆零件的定位量身定做的，这样的定位方案，完全符合连杆零件对定位的要求。

2.3 夹紧机构

设计夹紧机构时，首先要保证工件可以牢固的接触到相应的定位基面，否则会在夹紧后产生移位或晃动等从而影响工件的位置，所以夹紧机构必须有足够的夹紧力和韧性；其次，为了缩短加工时间，应该保证结构较简单，且夹紧动作要十分敏捷、安全省力，因此夹紧机构需要具有很强的电动力，来保证工件的生产高效而有序的进行。

2.4 对刀及夹具的安装设计

对刀时为了避免刀具与对刀块直接接触而造成刀具的磨损，需要将塞尺置于刀具与对刀块之间。可以使用的塞尺有圆柱形和平面形两种，均可选择。夹具在安装时，需采用夹紧机构将对刀块夹紧，从而保证对刀块的方向工作台纵向方向保持一致，提高夹具位置的准确性，不会发生晃动等不必要的麻烦，在夹具安装时，还有很重要一点就是要符合基准重合原则，达到基准统一，这样完全可以保证夹具安装的稳固性，切实提高工件的生产效率。

2.5 夹具体的设计

夹具体是夹具上最大且最复杂的原件，在夹具体上需要安装许多原件、装置，同时还要考虑如何保证夹具体的稳定性。所以对夹具体的体积要有一定的要求，不能因过大而影响其布置情况。

在设计夹具体的时候，需满足以下几点最基本的要求：（1）重量较轻，便于操作；（2）有良好的强度、刚度等力学性能；（3）应吊装方便，安全使用；（4）结构紧凑且稳定；（5）排屑方便，保证机器性能。

2.6 夹具定位误差的具体分析

夹具定位误差分析主要包括两种形式，分别为垂直方向上定位误差分析和水平方向上定位误差分析。这两种分析法都要控制好物体与板面之间的尺寸和距离。首先是基准不重合误差ΔB：这时夹具的定位基准与工序基准是相互重合的，所以ΔB=0；其次是基准位移误差ΔY：这是一种平面定位法，基准误差可以适当忽略不计，所以ΔY=0；最后一种是垂直方向上定位误差：ΔD=ΔB+ΔY=0。水平方向上定位误差分析主要包括两种首先也是基准不重合误差ΔB：这时夹具的整体定位基准与工序基准处于重合状态，所以ΔB=0；然后是基准位移误差ΔY：当定位销垂直放置时，这时销与孔表面可以相互融合接触，达到比较好的效果。基准位移误差按教材公式计算为：ΔY=TD+Td+Xmin=0025+0016+0009=0050＜018/3。经过计算，能够有效满足当前技术的发展理念。

2.7 方案综合评价及总结

此种夹具设计方案将加工工艺简单化，且夹具的运动是通过电动来控制的，所以其工作时间是人类无法企及的，由此大大缩短了加工时间，降低了成本，减少了定位误差，在提高效率的同时，还保证了加工出零件的质量。

3 结语

由于对的连杆工作性能要求比较高，所以在连杆零件机械加工设计时，首先应慎重选择合适的机械定位基准，将粗基准与精基准的选择做到位；其次要深入的分析连杆的性能，将其优良性能充分发挥出来；再次是要提前将加工的流程确定下来，保证中间不能出现任何差错，准确而高效地将连杆零件机械加工流程完成；在夹具的设计方面，应实施严格的定位误差分析，将夹紧机构和夹具体设计完善，保证连杆零件的质量，不断提高加工的高效性。

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1671-0711（2016）12（下）-0107-02