連桿小頭孔車削加工夾具設計

云南機電職業技術學院（昆明 650203) 虎智猛

在某汽車發動機連桿批量生產過程中，小頭孔的鉆削是影響整條生產線的瓶頸工序。小頭孔鉆削可以采用加工中心 (或數控銑床)，也可采用鉆床直接加工。若采用加工中心 (或數控銑床)鉆孔，為了提高效率，一般會使用U鉆進行加工，然而由于U鉆價格昂貴，同時鉆削時需要耗費較大功率。若采用鉆床直接鉆削，則效率太低，同時勞動強度較大，不適合大批量生產要求。為了提高生產加工性價比，本文設計了一套在車床上對連桿小頭孔進行鉆削 (粗加工)的夾具與刀具，既降低了生產成本，同時又保證了生產效率，延長了機床使用壽命。

1.技術要求

與連桿小頭孔相關的最終技術要求如圖1所示，而鉆小頭孔工序只要滿足孔徑達φ17.4+0.50mm，中心距為 (122.50±0.05)mm即可。

圖1 連桿技術要求 (部分)

2.夾具設計

通過對鉆孔工藝的分析，確定夾具設計要求為:①以粗磨后的兩端面中無標記的端面為主要定位基準，限制沿Z軸的移動、繞X軸的轉動和繞Y軸的轉動3個自由度。②以小頭外圓精鍛毛坯為定位基準限制沿X軸的移動、沿Y軸的移動、繞X軸的轉動和繞Y軸的轉動4個自由度。③以大頭孔精鍛毛坯為定位基準限制繞Z軸的轉動。其中繞X軸的轉動和繞Y軸的轉動受到重復限制，但由于本工序屬于鉆孔粗加工，形位公差要求并不太高，可以通過夾具定位元件的精度加以保證。

根據以上分析，設計夾具如圖2所示，定位平面限制沿Z軸的移動、繞X軸的轉動和繞Y軸的轉動3個自由度，V形塊限制沿X軸的移動、沿Y軸的移動、繞X軸的轉動和繞Y軸的轉動4個自由度，削邊夾緊柱限制繞Z軸的轉動，自定心卡盤夾位用于在車床自定心卡盤上夾持夾具體，配重孔用于安裝配重塊，快換墊圈則能快捷方便地裝夾工件。定位元件的制造過程中，主要保證V形塊兩端面的平行度及V形面與端面的垂直度公差為0.1mm，即能滿足鉆孔需求。

圖2 連桿小頭孔車床鉆孔夾具

3.刀具設計

通常情況下，在車床上鉆孔需要將麻花鉆安裝于尾座上，使用手工進給麻花鉆的方法完成鉆孔。由于連桿加工屬于大批量生產，采用這樣的方法會增加勞動強度，降低生產效率，因此本文設計了一套安裝于車床刀架上的刀座 (見圖3)，采用自動進給的方式完成鉆孔，大大降低了勞動強度，提高了生產效率。使用時，只要將刀座安裝于刀架上，麻花鉆則裝于莫氏錐套內，并調整麻花鉆軸線與車床主軸軸線重合，即可自動進給完成鉆削加工，同時在刀座尾部銑一缺口以實現錐套及鉆花的拆卸方便。

圖3 刀座

4.安裝與調試

在安裝連桿鉆削夾具時，使用自定心卡盤夾持圖2中的自定心卡盤夾位，夾緊夾具后，為保證定位平面的定位要求，先將定位平面車平，然后將精鍛后的連桿大頭孔套入削邊夾緊柱，再將粗磨后的連桿端面貼平定位平面，調節V形塊位置，使之與連桿小頭孔外圓接觸，夾緊V形塊，最后將配重塊安裝于配重孔內直至達到動平衡要求。

刀座的安裝則先將φ17.4mm的鉆花及刀座平行安裝于車床刀架上，接下來調整鉆花位置，使之插入已加工好的連桿小頭孔內，達到鉆花軸線與車床主軸軸線重合的目的。

完成夾具及刀座的安裝后，即可進行小頭孔鉆削，加工時，建議采用主軸轉速400r/min，進給量為0.3mm/r。

5.使用效果

實踐證明，使用該夾具加工出的連桿小頭孔滿足生產線中本工序的技術要求，在保證生產效率和降低勞動強度的同時，大大降低了生產成本，尤其是刀具成本，取得了較好的經濟效益。該夾具裝夾靈活、定位可靠、結構簡單、裝調方便，但由于定位精度不高，只能用于大批量生產時的鉆孔工序。