大型柴油机连杆体、盖精磨切分面齿形夹具设计

摘 要：柴油机连杆体与连杆盖切分面齿形的加工精度对柴油机的运用有至关重要的影响，德国进口夹具为液压控制系统，结构非常复杂，价格极其昂贵，设计一种新的夹具势在必行。

关键词：柴油机连杆；精磨切分面；夹具设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.205

1 绪论

柴油机连杆属于典型的连接部件，也是机械加工中的常见零件。连杆属于大型特种件，加工工艺复杂，尤其精加工部分直接决定连杆的最终质量，而某些加工工序需要特种加工设备及与其配套的夹具。

2 夹具的设计背景

大型柴油机连杆体积和质量巨大，形状结构特殊，属于特种零件，因此切分面的精加工更为困难。经过对国内柴油机生产企业的调研，目前连杆体、盖切分面精加工的方法主要有两种：一种是用数控加工中心精密铣削齿形，而后由钳工精密研磨。对于企业一年几万根的产量，此方法效率低、钳工劳动量大、不易控制切分面粗糙度。另一种是利用德国进口的高精度磨床进行齿形磨削，这种方法虽然加工精度非常高，但是配套的进口夹具价格极其昂贵。此外，德国公司出于商业保护拒绝提供夹具图纸，出现故障只能向德国厂家定制原装夹具，周期漫长，极大影响生产效率。

目前国外发达国家制造大型柴油机连杆应用精密锻造技术，连杆体、盖切分面齿形蓝图尺寸可以得到精确保证，而我国由于工业水平的限制尚无法应用此技术，必须经过精加工工序完成连杆体、盖的切分面齿形，因此设计一种新的夹具势在必行。

3 夹具的设计原理

该夹具的设计原理是：根据连杆体大小端面的高度差和三处定位尺寸，把夹具的定位尺寸与夹紧可靠相结合进行设计[1]。连杆三个定位面与中心基准的尺寸均为加工时的定位尺寸，定位尺寸必须准确无误。连杆的中心距尺寸加工后间接得到，是连杆的最重要的尺寸，该尺寸必须正确无误，否则会出现安装误差，因此对夹具的精度要求非常高。

4 夹具的设计

设计的关键问题：第一，经过精确的计算和分析，优化夹具最合理的结构；第二，定位元件必须精密磨削和热处理淬火，以达到持久耐磨，强度可靠[2]；第三，结合夹具的耐用性、寿命以及生产部门的加工环境，因夹具的工作环境比较恶劣，需要着重考虑防锈防腐蚀 [3]。

设计的技术难点为：第一，连杆的体积大，质量大，加工工艺复杂，需进行翻转与吊装，夹具要兼顾功能与重量限制，使夹具在使用过程中便于安装定位与调整；第二，各种连杆由于外形的差异导致相对于夹具的定位尺寸不同，考虑企业控制成本的要求，夹具的定位部分在更换定位件后必须具有比较好的通用性，可以满足形状类似的连杆使用；第三，由于精磨切分面齿形是精密加工，因此夹具的制造精度必须满足，此外还要考虑对夹具精度的检测；第四，为了保证加工精度，必须保证夹具的定位部分和夹紧机构可靠准确。

5 夹具的成品图纸及创新点

根据考察的结果结合企业的年产量等综合因素，利用德国进口的磨床精磨切分面齿形精度和效率最高，因此必须解决进口夹具的弊端。虽然各种连杆由于外形的差异导致连杆体、盖切分面齿形的尺寸不同，但是装夹方式和精磨方法是一致的，本文以265H型柴油机连杆为对象，进行夹具设计，其余形状的连杆夹具皆可以此为参考进行设计。夹具的成品图纸如图1所示。

该夹具可以满足大型柴油机连杆体、盖切分面齿形的精磨加工，代替原装进口夹具。该夹具为纯机械组装夹具，设计制造成本较低，国内现有的加工技术可以满足夹具的制造精度和定位元件的精度，配件的互换性较强，加工工艺较为简单，维修保养容易。所有零部件均进行发黑处理，最大限度做到防锈防腐，长久耐用。这种新型夹具可以解决目前大型柴油机企业在此技术领域的瓶颈与难题，使企业在此领域提高加工效率，降低机床的购置成本，即企业只需购买德国原装机床，无需配用原装的液压夹具。

6 结语

本文提及的夹具是作者根据生产中的实际经验设计的，原理通俗易懂，可靠耐用，而且夹具的制造成本较为经济，可靠耐用，维护容易，定期检验精度即可，具有重大经济价值和实用意义。另外，作者的设计经验也为具有类似结构的工件的配套夹具设计提供了参考。

参考文献：

[1]孙月华主编.机械系统设计[M].北京大学出版社，2012.

[2]耿运祥，刘璇.夹具概念设计的研究[J].机械工程师，2002（01）.

[3]杨东哲，成晔，蔡复之，宋玉银，肖亦晖.夹具设计的并行性研究[J].计算机集成制造系统-CIMS.1996（03）.

作者简介：邹红亮（1982-），男，辽宁大连人，硕士研究生，教师，助教，研究方向：特种精密加工、磨料加工工艺以及机械设计制造等。