大型柴油機連桿體、蓋精磨切分面齒形夾具設計

摘 要：柴油機連桿體與連桿蓋切分面齒形的加工精度對柴油機的運用有至關重要的影響，德國進口夾具為液壓控制系統，結構非常復雜，價格極其昂貴，設計一種新的夾具勢在必行。

關鍵詞：柴油機連桿；精磨切分面；夾具設計

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

1 緒論

柴油機連桿屬于典型的連接部件，也是機械加工中的常見零件。連桿屬于大型特種件，加工工藝復雜，尤其精加工部分直接決定連桿的最終質量，而某些加工工序需要特種加工設備及與其配套的夾具。

2 夾具的設計背景

大型柴油機連桿體積和質量巨大，形狀結構特殊，屬于特種零件，因此切分面的精加工更為困難。經過對國內柴油機生產企業的調研，目前連桿體、蓋切分面精加工的方法主要有兩種：一種是用數控加工中心精密銑削齒形，而后由鉗工精密研磨。對于企業一年幾萬根的產量，此方法效率低、鉗工勞動量大、不易控制切分面粗糙度。另一種是利用德國進口的高精度磨床進行齒形磨削，這種方法雖然加工精度非常高，但是配套的進口夾具價格極其昂貴。此外，德國公司出于商業保護拒絕提供夾具圖紙，出現故障只能向德國廠家定制原裝夾具，周期漫長，極大影響生產效率。

目前國外發達國家制造大型柴油機連桿應用精密鍛造技術，連桿體、蓋切分面齒形藍圖尺寸可以得到精確保證，而我國由于工業水平的限制尚無法應用此技術，必須經過精加工工序完成連桿體、蓋的切分面齒形，因此設計一種新的夾具勢在必行。

3 夾具的設計原理

該夾具的設計原理是：根據連桿體大小端面的高度差和三處定位尺寸，把夾具的定位尺寸與夾緊可靠相結合進行設計[1]。連桿三個定位面與中心基準的尺寸均為加工時的定位尺寸，定位尺寸必須準確無誤。連桿的中心距尺寸加工后間接得到，是連桿的最重要的尺寸，該尺寸必須正確無誤，否則會出現安裝誤差，因此對夾具的精度要求非常高。

4 夾具的設計

設計的關鍵問題：第一，經過精確的計算和分析，優化夾具最合理的結構；第二，定位元件必須精密磨削和熱處理淬火，以達到持久耐磨，強度可靠[2]；第三，結合夾具的耐用性、壽命以及生產部門的加工環境，因夾具的工作環境比較惡劣，需要著重考慮防銹防腐蝕 [3]。

設計的技術難點為：第一，連桿的體積大，質量大，加工工藝復雜，需進行翻轉與吊裝，夾具要兼顧功能與重量限制，使夾具在使用過程中便于安裝定位與調整；第二，各種連桿由于外形的差異導致相對于夾具的定位尺寸不同，考慮企業控制成本的要求，夾具的定位部分在更換定位件后必須具有比較好的通用性，可以滿足形狀類似的連桿使用；第三，由于精磨切分面齒形是精密加工，因此夾具的制造精度必須滿足，此外還要考慮對夾具精度的檢測；第四，為了保證加工精度，必須保證夾具的定位部分和夾緊機構可靠準確。

5 夾具的成品圖紙及創新點

根據考察的結果結合企業的年產量等綜合因素，利用德國進口的磨床精磨切分面齒形精度和效率最高，因此必須解決進口夾具的弊端。雖然各種連桿由于外形的差異導致連桿體、蓋切分面齒形的尺寸不同，但是裝夾方式和精磨方法是一致的，本文以265H型柴油機連桿為對象，進行夾具設計，其余形狀的連桿夾具皆可以此為參考進行設計。夾具的成品圖紙如圖1所示。

該夾具可以滿足大型柴油機連桿體、蓋切分面齒形的精磨加工，代替原裝進口夾具。該夾具為純機械組裝夾具，設計制造成本較低，國內現有的加工技術可以滿足夾具的制造精度和定位元件的精度，配件的互換性較強，加工工藝較為簡單，維修保養容易。所有零部件均進行發黑處理，最大限度做到防銹防腐，長久耐用。這種新型夾具可以解決目前大型柴油機企業在此技術領域的瓶頸與難題，使企業在此領域提高加工效率，降低機床的購置成本，即企業只需購買德國原裝機床，無需配用原裝的液壓夾具。

6 結語

本文提及的夾具是作者根據生產中的實際經驗設計的，原理通俗易懂，可靠耐用，而且夾具的制造成本較為經濟，可靠耐用，維護容易，定期檢驗精度即可，具有重大經濟價值和實用意義。另外，作者的設計經驗也為具有類似結構的工件的配套夾具設計提供了參考。

參考文獻：

[1]孫月華主編.機械系統設計[M].北京大學出版社，2012.

[2]耿運祥，劉璇.夾具概念設計的研究[J].機械工程師，2002（01）.

[3]楊東哲，成曄，蔡復之，宋玉銀，肖亦暉.夾具設計的并行性研究[J].計算機集成制造系統-CIMS.1996（03）.

作者簡介：鄒紅亮（1982-），男，遼寧大連人，碩士研究生，教師，助教，研究方向：特種精密加工、磨料加工工藝以及機械設計制造等。