浅谈连杆的机械加工工艺及专用夹具设计

罗 强

（中国三安建设集团有限公司，陕西 西安 710043）

1 零件的分析

1.1 零件工艺简介

经过上述分析我们认为连杆的尺寸精确度等都有着较高要求，但是有一个致命的缺点，就是机械变形问题，对于这个问题我们必须要充分重视，在加工中应极力避免。连杆机械加工手续

如图1所示。

表1 连杆机械加工零件

连杆零件需要加工的部分主要是大、小头孔部分和两端面部分，这部分零件对机械精确度的要求比较高，还有结合面和定位面、油孔、螺栓座面等这些位置也需要较高精密度。连杆零件的加工流程分为如下三个加工路线 ：第一，先对连杆零件体和盖切开之前的步骤实施作业 ；第二，对对连杆零件体和盖切开之后的步骤实施作业，比如说端面作业、大小头孔作业 ；第三，对连杆体和盖合装后的一系列步骤进行加工。上述三个步骤中，第一步骤的目的是为了后续加工做准备，第二步骤的目的是为了实现精细化加工，第三步骤的目的是为了进一步打磨加工，让零件进一步精细化处理[1]。

1.2 切削用量的选择原则

（1）切削深度的选择 ：精加工时在切削的时候，其具体切削深度要看粗加工剩下的余量是多少，如果余量较多，则精加工切削深度也比较大，但是注意绝对不能过度切削，否则导致加工的零件成为废料。

（2）进给量的选择 ：精加工进给量主要看材料的表面粗糙度数值量是多少，如果进给量很大，虽然有利于快速的进行加工，但是加工出来的产品质量无法得到有效保障[2]。

（3）切削速度的选择：切削速度提升，其变形将会适当减小，不会造成体系产生过多的积屑瘤和鳞刺。因此，一般选择一些性能较好，结构合理的刀具，这样有利于提升切削速度，在保证刀具耐用的情况下，适当提高切削速度V，有利于让生产率大幅度提高，但是必定不能影响切削质量[3]。

2 夹具设计

2.1 铣剖分面夹具设计

本设计中工件材料为45Cr合金钢，大批量生产。

2.1.1 问题的指出

本夹具加工工序为粗加工，关注点应该重点放在提高加工效率上，同时还要保证这道工序不应花费太多劳动强度。

2.1.2 夹具设计

（1）定位基准的选择。在对其进行切开手续之前，已经完成了端面、大小头孔等步骤的加工，同时保持了表面粗糙精密度。

（2）夹紧方案。由于零件铣削过程中，端盖和连杆体会渐渐分离。因此两侧均需要加紧为了减少夹紧力带来的形变，大孔端需要垫垫块。

（3）夹具体设计。夹具体能够将夹具连接在一起，这样能够让其在机床上的时候承受一定的强度。

（4）切削力及夹紧力的计算。夹紧力的计算数据如下 ：

用 扳 手 的 六 角 螺 母 的 夹 紧 力 ：M=12mm，P=1.75mm，L=140mm，作用力 ：F=70N，夹紧力 ：W0=5380N。

由于夹紧力的数值高于切削力，整个装置安全有效。

2.2 钻小头孔夹具

2.2.1 问题的指出

本夹具的作用是设计Φ42规格的大头孔，但是这对其轴心线有一定的精密度要求，先设计小孔，在对小孔进行钻孔，扩大孔径等处理，这样有利于提高效率[5]。

2.2.2 夹具设计

（1）定位基准的选择。通过设计图可以看出，在小头孔加工之前，连杆的端面就已经加工完毕了。表面粗糙度要求整体要求较高，Z轴转动不妨碍小孔中心定位，生产的连杆量很大，为了让这些加工在短时间内完成，采用快换钻模加工方法进行加工，这样可以让整个工序消耗的时间大大缩减。

（2）夹紧方案。由于钻的过程中会给小孔一个向下的力，因此在大端孔用双螺栓夹紧，V型块在夹紧过程中也会起一定的限制作用。

（3）切削力及夹紧力的计算。本次加工是为了钻扩小头孔，因此需要计算下列几个参数。

扩孔时的切削力计算 ：

根据（《机械加工工艺手册》李洪主编）扩孔时的切削力为 ：

在切削过程中，需要将安全系数考虑在内。

安全系数 ：K=K1K2K3K4

式中 ：K1—基本安全系数 ；取1.5。K2—加工性质系数 ；取1.1。K3—刀具钝化系数 ；取1.1。K4—断续切削系数 ；取1.1。

则 ：

钻削力F'低于夹紧力Q0，整个装置安全有效。

3 结语

机械制造工业是为我国现代化建设提供各种机械装备的部门，在我国的国民经济的发展占据着十分重要的作用，并且随着机械工业的发展，机械制造业逐渐形成了产品门类齐全，配置比较合理的机械制造工业体系，为推动我国的经济发展提供了巨大的动力。但是随着市场经济的快速发展，产品更新换代的速度越来越快，生产周期也越来越短，因此就要要求机械加工人员具备一定的技术，在产品加工之前就要涉及加工流程以及相关夹具的设计，只有这样才能保证产品的质量，适应适应瞬息万变的市场。本论文应用本专业所学课程的理论和实际知识进行一次夹具设计工作的实际训练。通过本文的设计得出一给定的零件的机械加工工艺及就加工该零件的某一道工序的夹具设计。

图1 机械加工整体效果