一种既可准确定位又方便装卸的精加工连杆外形用夹具的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种既可准确定位又方便装卸的精加工连杆外形用夹具。

背景技术：

连杆是发动机核心运动件中的一个关键零件，尤其在高转速发动机中，对连杆的大头、小头重量及总重量有严格要求，同台发动机中每个连杆之间重量差值也有严格规定。连杆大小头孔尺寸精度很高，孔的尺寸差异对重量影响很小，因此影响连杆重量的主要因素是连杆的外形尺寸。减少定位误差，准确定位是连杆外形加工的主要环节。

通常加工连杆外形夹具采用一面两销定位方式，两定位销一个是圆柱销、一个是菱形销，为方便装卸，定位销与连杆大小头孔有0.05-0.1mm间隙，用两个压板压在大小头端面，进行连杆外形加工。

圆柱销和菱形销这种一面两销定位方式夹具简图如图1和图2所示。通过螺栓1、螺帽3、键14将夹具固定在机床工作台，圆柱销4、菱形销10将连杆定位，压板7、11和螺帽8、12将连杆压紧。为了能装卸连杆方便，圆柱销和菱形销与连杆小、大头孔有一定间隙，约在0.05-0.1mm范围。这种连杆外形夹具存在缺陷如下：

1、定位销、菱形销与连杆大小头孔存在的间隙造成连杆质量重心偏移，影响连杆外形尺寸一致性，导致每个连杆大、小头重量一致性差。

2、定位销、菱形销与连杆大小头孔间隙不能太大，造成连杆装夹不方便，需将连杆拿水平，且与定位销对正才能较顺利装入，会出现装不正情况，易造成定位销磨损，加大对控制重量的不利影响。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是通过设计制造一种适合的夹具，既消除销与孔的定位间隙，又保证工件装卸方便，避免定位销的非正常磨损，定位装夹稳定、可靠，保证连杆外形加工尺寸一致性，从而为保证连杆大小头重量及总重量要求奠定基础。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种既可准确定位又方便装卸的精加工连杆外形用夹具，其包括：底板1、固定在底板1一端的小端定位销4和固定在底板1另一端的大端定位销8，小端定位销4底部固定在底板1上，中部设置用作连杆小端定位平面的台阶面，台阶面上方设置外锥面，小端定位销4上部为圆柱筒，圆柱筒上端外部套设第一锥套5，第一锥套5外部为锥面，小端定位销4的外锥面和第一锥套5外部锥面通过锥面配合布置锥圈7，连杆小端孔套设在锥圈7外部，小端定位销4中心孔内开螺纹，第一螺栓6装入小端定位销4中心孔内，第一锥套5顶部端面突出小端定位销4顶部端面，第一螺栓6位于第一锥套5顶部端面上方；大端定位销8中心开孔，孔内设置第二锥套15，第二锥套15中心开有阶梯孔，阶梯孔的上部孔孔径大于下部孔孔径，上部孔孔径大于大端定位销8中心开孔的顶部孔口直径，第二螺栓13穿过大端定位销8中心开孔和第二锥套15的阶梯孔，上部孔内布置第一弹簧14，第二锥套15底部设置螺母11，第二螺栓13穿过第一弹簧14和螺母11，第二锥套15上部外壁为锥面，锥面外周对应的大端定位销8侧壁上设置有两个相对布置的螺套18，每个螺套18内布置一个活动销16，活动销16一端为锥面，与第二锥套15外壁的锥面相配合，活动销16另一端为球头端，活动销16中部套设第二弹簧17，球头端穿过螺套18，第二弹簧17卡挡在螺套18内。

其中，所述第一锥套5顶部的外径大于底部的外径，形成由上至下逐渐向内倾斜的圆锥面；小端定位销4的外锥面为由上至下逐渐向外倾斜的圆锥面；锥圈7的内壁面为锥面，外币面为圆柱面，内壁锥面包括上下两部分，上部分与第一锥套5的锥面匹配，下部分与锥圈7的锥面匹配。

其中，所述锥圈7的上部分和下部分上交错开设有多个开口。

其中，所述底板1的两端分别开安装孔，小端定位销4和大端定位销8的底部置入安装孔内，小端定位销4和大端定位销8上还分别设有安装边沿，通过沉头螺栓穿过安装边沿分别将小端定位销4和大端定位销8固定在底板1上。

其中，所述大端定位销安装孔底部设置底销19，底销19通过沉头螺钉与大端定位销8底部连接，底销19中心开设螺纹孔，螺母11放置在底销19上，螺母11和第二锥套15之间有间隙，第二螺栓13穿过螺母11后与底销19螺纹连接。

其中，所述第二螺栓13和大端定位销8顶部之间还设置有第二压板12，第二压板12布置在大端定位销和连杆大端上方。

其中，所述大端定位销8的安装边沿上设置有第一压板9，第一压板9通过沉头螺钉安装在大端定位销8上。

其中，所述大端定位销8的安装边沿上沿径向设置有若干个螺纹孔，第二锥套15上设置有与螺纹孔位置对应的键槽，螺纹孔内装入第二螺钉10，第二螺钉10的端部嵌入键槽内，实现对第二锥套15的轴向定位。

其中，所述螺套18的硬度小于活动销16的硬度，第一弹簧14的弹性远大于第二弹簧17的弹性。

其中，所述底板1的两端分别通过螺栓20和螺帽21固定在机床工作台；底板1的两端底部分别设置有键2，键2通过第一螺钉3固定在底板1上，键2与机床工作台上的键槽配合，实现对底板1的固定定位。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的夹具，可以保证连杆小端孔、大端孔无间隙定位，且定位准确、可靠、装卸方便；经过加工验证，本夹具能够满足连杆精加工外形及重量一致性要求，加工精度稳定，取得了很好的效果。

附图说明

图1为现有技术中一面两销定位方式夹具结构图示。

图2为图1的俯视图。

图1和图2中，1-螺栓，2-底板，3-螺帽，4-圆柱销，5-双头螺栓，6-螺母，7-压板，8-螺帽，9-螺栓，10-菱形销，11-压板，12-螺帽，13-键，14-螺栓。

图3为本发明连杆外形加工用夹具结构图示。

图4为图3的俯视图。

图3和图4中，1-底板，2-键，3-第一螺钉，4-小端定位销，5-第一锥套，6-第一螺栓，7-锥圈，8-大端定位销，9-第一压板，10-第二螺钉，11-螺母，12-第二压板，13-第二螺栓，14-第一弹簧，15-第二锥套，16-活动销，17-第二弹簧，18-螺套，19-底销，20-第三螺栓，21-螺帽。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

根据连杆大小头孔尺寸和结构，从避免销与孔定位间隙、减少定位销非正常磨损等方面考虑夹具设计方案，最终设计了小头涨套和大头涨销的夹具结构。

夹具简图如图3和图4所示，夹具包括：底板1、固定在底板1一端的小端定位销4和固定在底板1另一端的大端定位销8，小端定位销4底部固定在底板1上，中部设置用作连杆小端定位平面的台阶面，台阶面上方设置外锥面，小端定位销4上部为圆柱筒，圆柱筒上端外部套设第一锥套5，第一锥套5外部为锥面，小端定位销4的外锥面和第一锥套5外部锥面通过锥面配合布置锥圈7，连杆小端孔套设在锥圈7外部，小端定位销4中心孔内开螺纹，第一螺栓6装入小端定位销4中心孔内，第一锥套5顶部端面突出小端定位销4顶部端面，第一螺栓6位于第一锥套5顶部端面上方；大端定位销8中心开孔，孔内设置第二锥套15，第二锥套15中心开有阶梯孔，阶梯孔的上部孔孔径大于下部孔孔径，上部孔孔径大于大端定位销8中心开孔的顶部孔口直径，第二螺栓13穿过大端定位销8中心开孔和第二锥套15的阶梯孔，上部孔内布置第一弹簧14，第二锥套15底部设置螺母11，第二螺栓13穿过第一弹簧14和螺母11，第二锥套15上部外壁为锥面，锥面外周对应的大端定位销8侧壁上设置有两个相对布置的螺套18，每个螺套18内布置一个活动销16，活动销16一端为锥面，与第二锥套15外壁的锥面相配合，活动销16另一端为球头端，活动销16中部套设第二弹簧17，球头端穿过螺套18，第二弹簧17卡挡在螺套18内。

第一锥套5顶部的外径大于底部的外径，形成由上至下逐渐向内倾斜的圆锥面；小端定位销4的外锥面为由上至下逐渐向外倾斜的圆锥面；锥圈7的内壁面为锥面，外币面为圆柱面，内壁锥面包括上下两部分，上部分与第一锥套5的锥面匹配，下部分与锥圈7的锥面匹配。为了实现锥圈7在受力时具有向外扩张的弹力，锥圈7的上部分和下部分上交错开设有多个开口。小端定位销4和第一锥套5的锥面与锥圈7的锥面配合后，自由状态时，锥圈7与连杆小端孔直径间隙约0.5mm，方便连杆装卸；需要定位时，拧紧第一螺栓6向下运动，压紧第一锥套5向下运动，通过锥面作用使锥圈7涨开并与连杆小端孔无间隙配合，同时锥面产生向下的分力使连杆小端底面与小端定位销4的台阶面贴合，实现连杆小端的径向和轴向定位；解除定位时，松开螺栓6，锥圈7恢复形变并与连杆小端孔分开。

底板1的两端分别开安装孔，小端定位销4和大端定位销8的底部置入安装孔内，小端定位销4和大端定位销8上还分别设有安装边沿，通过沉头螺栓穿过安装边沿分别将小端定位销4和大端定位销8固定在底板1上。

大端定位销安装孔底部设置底销19，底销19通过沉头螺钉与大端定位销8底部连接，底销19中心开设螺纹孔，螺母11放置在底销19上，螺母11和第二锥套15之间有间隙，第二螺栓13穿过螺母11后与底销19螺纹连接。

第二螺栓13和大端定位销8顶部之间还设置有第二压板12，第二压板12布置在大端定位销和连杆大端上方。

大端定位销8的安装边沿上设置有第一压板9，第一压板9通过沉头螺钉安装在大端定位销8上，以便于磨损后可以方便更换。

大端定位销8的安装边沿上沿径向设置有若干个螺纹孔，第二锥套15上设置有与螺纹孔位置对应的键槽，螺纹孔内装入第二螺钉10，第二螺钉10的端部嵌入键槽内，依次实现对第二锥套15的轴向定位，防止第二锥套15旋转与第一弹簧14产生磨擦，并保证第二锥套15与活动销16配合位置始终相同；螺套18的硬度小于活动销16的硬度，使滑动时磨损发生在螺套18，方便更换，降低制造成本；第一弹簧14的弹性远大于第二弹簧17的弹性。

自由状态时，大端定位销8与连杆大端孔间隙约1mm，以方便连杆装卸，第二锥套15与两个活动销16(180°对置)锥面配合，活动销16与螺套18滑动配合；需要定位时，拧紧第二螺栓13，第一弹簧14释放弹力使第二锥套15向下移动，靠锥面配合使活动销16涨出并与连杆大端孔无间隙配合；继续拧紧第二螺栓13，使第二压板12将连杆大端压紧；松开第二螺栓13时，第二压板12松开，第二锥套15上移，活动销16在第二弹簧17作用下收回，与连杆大端分开。

夹具使用时，底板1的两端分别通过螺栓20和螺帽21固定在机床工作台；底板1的两端底部分别设置有键2，键2通过第一螺钉3固定在底板1上，键2与机床工作台上的键槽配合，实现对底板1的固定定位。

本实施例夹具采用多个零件组合方式主要是为降低制造难度和成本。

本实施例夹具操作步骤如下：

1、夹具松开状态时，因连杆大端孔、小端孔与大、小端定位销间隙大，可以轻松将连杆放入夹具；

2、先用较小的力预拧紧第一螺栓6，使锥圈7与连杆小端孔轻轻贴合，连杆底面与夹具定位面轻轻贴合；

3、拧紧第二螺栓13，使活动销16涨出，与连杆大端孔无间隙配合；继续拧紧第二螺栓13，使第二压板12将连杆压紧；

4、加力重复步骤2，使锥圈7与连杆小端孔、连杆底面与夹具定位面配合稳定、牢固；

5、加力重复步骤3，保证第二压板12压紧连杆可靠。

6、连杆外形加工完毕，松开第一螺栓6、第二螺栓13，抽出第二压板12，即可将连杆取下。

由以上技术方案可以看出，本发明中，拧紧第二螺栓13既可以使活动销涨出与连杆大孔贴合，又可以进行大头端面可靠夹紧；第一弹簧14的弹性应远大于第二弹簧17，螺套18与活动销16配合面粗糙度要好，配合间隙应适当，以保证活动销16轻松、灵活滑动；第二螺钉10插入第二锥套15键槽中，防止第二锥套15旋转与第一弹簧14产生较大相对运动和磨擦，保证第二锥套15滑动灵活；活动销16工作中要频繁滑动，在其与大端定位销间增加了螺套18，且螺套18的硬度小于活动销16，使工作中磨损发生在螺套18，方便更换，降低制造成本。总体上，本夹具定位准确、夹紧稳定可靠、装卸方便，可满足连杆外形精加工需求，保证连杆重量要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。