1. 研究目的与意义（文献综述）

题目：加工连杆小头孔三工位钻床夹具和装卸料机械手设计

1.1背景

随着人类社会的发展与进步，汽车工业在国民经济中的地位越来越重，已经成为我国国民经济极其重要的部分。发动机是汽车的“心脏”，是汽车的关键部件，其工作周期由进气、压缩、做功和排期四个冲程组成，气缸内汽油的爆炸式燃烧实现将活塞的直线往复运动，连杆将其转化为曲轴的高速回转运动。

2. 研究的基本内容与方案

2.1零件的技术要求

以东风公司EQ6100-2汽油机的连杆机构作为此次毕业设计的目标工件，设计该零件的小头孔三工位组合机床夹具、上下料机械手及控制机构，翻阅相关文献及图册可知其零件的详细信息。

2.1.1小头孔精度

加工要求与工序.为了使大头孔与连杆轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销配合良好，减少冲击的不良影响和便于传热，小头孔尺寸为，表面粗糙度为小头衬套的圆柱度公差为。

2.1.2大小头孔的中心距

大小头孔的中心距影响到气缸的压缩比，进而直接影响发动机效率，所以也规定了较高的要求，要求为。

2.1.3大小头孔轴线在两个相互垂直方向上的平行度

两孔轴心线的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致使气缸壁磨损不均匀，缩短发动机使用寿命，同时也会造成曲轴连杆颈部边缘磨损。因此，EQ6100-2发动机的连杆规定，两孔轴线方向的平行度为，在垂直于连杆轴线方向上的平行度为。

查阅互换性与公差手册知其加工精度为IT6~7，为降低制造成本取IT7。被加工零件材料为40Cr，整体模锻加工，毛坯为拨叉类零件，生产批量为成批、大量生产。

2.2连杆的工艺过程

EQ6100-2发动机的连杆的加工工序共39道，本毕业设计的三工位钻工属于第二道工序，具体如下表0-1所示。

工位	加工内容	备注
工位Ⅰ	上下料
工位Ⅱ	钻小头孔	钻孔至深25mm
工位Ⅲ	钻小头孔	孔钻通38mm

三工位钻工工位表 表0-1

定位加紧方式需要利用已经加工的表面，该工序的之前的工序为粗磨两端面。

2.3组合机床技术方案

采用分度回转工作台式四工位立式组合机床，其中工位Ⅰ实现上下料，工位Ⅱ实现钻小头孔孔深25mm，工位Ⅲ为空工位，工位Ⅳ钻通小头孔，如下表0-2所示。

工位	加工内容	备注
工位Ⅰ	上下料	机械手配合完成
工位Ⅱ	钻小头孔	孔深25mm
工位Ⅲ	空工位
工位Ⅳ	钻小头孔	钻通

分度回转工作台式四工位立式组合机床工位表 表0-2

采用液压驱动分度回转台，回转台带有定位元件，在电磁阀控制与 限位开关共同作用下实现转位时间、角度的精准控制。工位Ⅰ为上下料工位，需要工业机械手的配合实现工件的上下料、定位夹紧工作。Ⅱ、Ⅳ均为立式钻床，两立式钻床独立，分别由动力电机驱动，在数控系统控制和变速机构变速，实现各自的自动加工工作。由于两工位均为钻同一孔，而且加工尺寸精度要求相同，为简化设计，两工位的钻床采用相同的结构和尺寸。

需要说明的一点是工位Ⅲ为空工位，原因是一方面可以避免工件长时间连续加工引起温度过高，影响加工质量，另一方面四工位的回转工作台各个工位之间夹角为90°，定位效果好，而且也方便了机床位置的调整，除此之外，多出的空工位也可用于技术人员观察加工状况，也能提高加工机床的柔性，方便了工艺路线的改进和优化。各个机床的启动、回转工作台的转位接受外部信号的控制，在控制信号的作用下实现三个工位按照一定的生产节拍有序工作，组合机床结构示意图具体如下图0-1所示。

分度回转工作台式四工位立式组合机床结构示意图 图0-1

根据连杆制造加工工工序，以及结合已加工表面，可以初步确定其定位方式。底面使用平面支撑板，限制三个自由度，小头部分外侧使用V形块限制两个自由度，靠近大头部分使用一个圆头支承钉限制一个自由度，实现6自由度完全定位。夹紧采用下压板杠杆结构，利用下压板在靠近小头部位夹紧，下压板夹紧机构由液压系统驱动，实现加紧与放松，液压夹紧机构具有夹紧力大，夹紧稳定的优点，适合于零件的夹紧固定，具体定位方式如下图0-2。

定位夹紧示意图 图0-2

2.4本工序机械手技术方案

工业机械手的结构采用圆柱坐标式机械手，底座与立柱之间使用步进电机驱动外啮合齿轮机构，同时配备有位置传感器反馈调节，实现精确的相对转动，即绕Z轴的定角度旋转；立柱使用步进电机驱动

丝杠螺母机构实现垂直伸缩，同时配备有位置传感器反馈调节，保证沿Z轴的定距直线运动；小臂也使用步进电机驱动丝杠螺母机构实现水平伸缩，同时配备有位置传感器反馈调节，保证沿X轴的定距直线运动，爪手在控制信号作用下通过带有弹簧电磁衔铁驱动，手爪为对称的连杆滑块机构，实现手抓的对称张合，同时由于弹簧的存在，手抓具有较高的柔性，避免工件的划伤圆柱坐标式机械手结构简图如下示意图0-3。

圆柱坐标式机械手结构简图 图0-3

2.5控制器技术方案

整个系统由一台PLC作为中央处理器，实现机械手上下料动作、分度回转工作台节拍转位、组合机床的顺序加工，使用安全且稳定的状态转移指令进行编程实现加工循环，其结构如下图0-4.

3. 研究计划与安排

第1-3 周：查阅中外文献，了解毕业设计意义和内容，拟定加工连杆小头孔三工位立式组合钻床及其夹具总技术方案，上下料机械手技术方案，完成开题报告和相关英文翻译；

第4-12周：完成方案细化，具体设计夹具和上下料机械手结构，进行受力及运动分析和计算，完成组合机床钻削加工示意图、连杆夹具总装配图、装卸工件圆柱坐标式机械手装配图及零件图绘制；

第13-14周：完成毕业设计论文及图纸修改，完善相关内容；

第15-16周：毕业设计评阅和答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 周骥平.机械制造自动化技术[m]. 北京: 机械工业出版社，2011.