汽車柴油機(jī)凸輪軸加工工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 汽車柴油機(jī)F3000凸輪軸加工工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 熱能與動(dòng)力工程2010級(jí)1班 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 2010441108 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 評(píng)閱教師 職稱 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)

2、不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)

3、性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年 月 日摘 要凸輪軸作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要部件，其性能和質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能有著直接影響，因此柴油機(jī)凸輪軸加工工藝有著特殊的要求。合理的加工工藝對(duì)控制凸輪軸的質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，有著

4、重大的意義。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是柴油機(jī)F3000凸輪軸為例進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)。凸輪軸的加工工藝設(shè)計(jì)主要包括毛坯制造工藝設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)、熱處理工藝設(shè)計(jì)、重要工序工裝夾具設(shè)計(jì)、重要工序檢具設(shè)計(jì)、加工設(shè)備的選擇、加工刀具選擇或設(shè)計(jì)等。一個(gè)凸輪軸的加工工藝之多之復(fù)雜，合理的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、合理的定位基準(zhǔn)、合理的加工階段的劃分與工序順序的安排和合理的加工方法等對(duì)凸輪軸的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。因此，不斷地完善改進(jìn)凸輪軸的加工工藝變得十分重要。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 凸輪軸 工藝設(shè)計(jì)ABSTRACTThe camshaft as an important part of a diesel engine steam

5、distribution mechanism, its performance and quality directly affect the overall performance of the engine, so the diesel engine camshaft processing technology has the special request. It is a great significance to the reasonable processing technology to control the quality of the camshaft, improve p

6、rocessing efficiency and reduce production cost. This graduation design is mainly F3000 diesel engine camshaft as an example to design the machining process. The camshaft machining process design include the manufacturing process design, the mechanical processing technology design, the heat treatmen

7、t process design, the important process tooling/fixture design, the important process of fixture design, the selection of processing equipment, the processing cutting tool selection or design, etc. The machining process of the camshaft is such more and complex, a reasonable design standard, the reas

8、onable positioning standard, the reasonable processing stage division and the arrangement of the operation sequence and the reasonable processing methods such as play an important role in the quality of the camshaft. Therefore, it is very important to improve and complete the machining process of th

9、e camshaft machining process continuously.Keywords: Engine；camshaft；process design目 錄摘 要IABSTRACTII1 緒 論11.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題和目的11.2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r11.3凸輪軸的發(fā)展?fàn)顩r12 凸輪軸的分析32.1凸輪軸的作用32.2凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)32.3凸輪軸的機(jī)械分析32.4凸輪軸的材料要求42.5凸輪軸的材料選擇42.6凸輪軸的技術(shù)要求42.7凸輪軸工藝設(shè)計(jì)原則62.8凸輪軸加工工藝特點(diǎn)6凸輪軸容易變形6加工難度大73 凸輪軸加工工藝路線的擬定93.1選擇定位基準(zhǔn)93.2選擇表面加工

10、方法103.3加工工序的劃分和加工順序的安排11凸輪軸劃分加工階段11加工順序的安排113.4擬定機(jī)械加工工藝流程113.5柴油機(jī)凸輪軸重點(diǎn)加工工藝說(shuō)明153.5.1 銑端面打中心孔15正火16淬火17精車止推面18精磨凸輪18精磨大外圓19精磨小外圓20探傷204 重點(diǎn)工序的夾具、刀具、檢具的設(shè)計(jì)及設(shè)備的選擇224.1重點(diǎn)工序夾具的設(shè)計(jì)22夾具設(shè)計(jì)概述22凸輪軸銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)224.2重點(diǎn)工序刀具的設(shè)計(jì)23刀具設(shè)計(jì)概述23鍵槽銑刀設(shè)計(jì)234.3重點(diǎn)工序檢具的設(shè)計(jì)24檢具設(shè)計(jì)概述24鍵槽塞規(guī)設(shè)計(jì)254.4重點(diǎn)工序設(shè)備的選擇26重點(diǎn)設(shè)備概述26重點(diǎn)工序設(shè)備的選擇265 結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致謝3

11、01 緒 論1.1本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題和目的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是柴油機(jī)F3000凸輪軸加工工藝設(shè)計(jì)。其重點(diǎn)內(nèi)容是熱處理，粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)的選擇，中心孔的加工，凸輪磨削過(guò)程以及夾具檢具刀具的設(shè)計(jì)。其目的是設(shè)計(jì)出合理的F3000凸輪軸加工工藝，合理的加工工藝對(duì)凸輪軸的質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，以及實(shí)際生產(chǎn)有著重大的意義。1.2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)一百多年的全面發(fā)展，應(yīng)用范圍變得日益廣泛。經(jīng)過(guò)大量的研究成果表明，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為了當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中的各種動(dòng)力機(jī)械熱效率最高、最節(jié)能、能量利用率最高的機(jī)型。目前裝備最先進(jìn)技術(shù)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其升功率能達(dá)到3050kwh/L，標(biāo)定功率的油

12、耗能達(dá)到204g/kwh，扭矩儲(chǔ)備系數(shù)能達(dá)到0.35以上，最低燃油油耗能達(dá)到198g/kwh 劉云.車用柴油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，5(4).；柴油機(jī)廣泛應(yīng)用在發(fā)電、車輛動(dòng)力、灌溉、船舶動(dòng)力和其他領(lǐng)域，其最為明顯優(yōu)勢(shì)是在車用的動(dòng)力，通過(guò)多年的新技術(shù)研究與大量應(yīng)用，柴油機(jī)的煙度和噪聲獲得了重大突破，基本達(dá)到了汽油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)，全世界車用動(dòng)力“柴油化”勢(shì)頭愈發(fā)明顯1。在這種趨勢(shì)要求下，各生產(chǎn)廠家不僅具備大批量生產(chǎn)能力，同時(shí)還必須具備多品種、小批量生產(chǎn)技術(shù)，目前，我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家大多數(shù)生產(chǎn)布置是流水線。該生產(chǎn)線可分為全自動(dòng)生產(chǎn)線和半自動(dòng)生產(chǎn)線兩種形式。全自動(dòng)生產(chǎn)線和半自動(dòng)生

13、產(chǎn)線其主要看是否需要人工操作和在工序之間運(yùn)送工件進(jìn)行區(qū)別。全自動(dòng)生產(chǎn)雖然質(zhì)量高，自動(dòng)化程度高，比較可靠，但是成本高，投資比較大，我國(guó)作為一個(gè)人口大國(guó)，人工成本較低，因此半自動(dòng)成本比較劃算。所以大多數(shù)廠家采用全自動(dòng)和半自生產(chǎn)線相結(jié)合的生產(chǎn)線，這樣可以在保證質(zhì)量的前提下控制生產(chǎn)成本。好的發(fā)動(dòng)機(jī)必須具備一下幾點(diǎn)要求：1.高的燃油經(jīng)濟(jì)性 2.高的動(dòng)力性能 3.結(jié)構(gòu)緊湊，外形小，質(zhì)量輕 4.工作可靠和足夠長(zhǎng)的使用壽命 5.高的環(huán)境性能，低排放，低消耗等。當(dāng)然，近年來(lái)排放越來(lái)越受到關(guān)注。柴油機(jī)的性能指標(biāo)不斷地提高必然會(huì)對(duì)柴油機(jī)的設(shè)計(jì)以及加工工藝有更高的要求。所以在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至這個(gè)機(jī)械加工行業(yè)中，數(shù)控機(jī)

14、床，加工中心，精密加工機(jī)床，自動(dòng)生產(chǎn)線等先進(jìn)加工設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。1.3凸輪軸的發(fā)展?fàn)顩r凸輪軸的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式通常采用鍛造或鑄造，少數(shù)也有采用碳鋼進(jìn)行切削加工制造。鑄造式凸輪軸主要有淬火鑄鐵，冷硬鑄鐵等。為了減輕重量，部分凸輪軸會(huì)采用型芯鑄造，讓軸呈空心狀。美國(guó)主要以淬火鑄鐵凸輪軸為主，在日本冷硬鑄鐵凸輪軸作為主要的制造方式 楊慎華，張 馳，寇淑清，趙 勇. 裝配式凸輪軸制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J.內(nèi)燃機(jī)工程，2004，25(2).。鍛造式凸輪軸主要以碳鋼進(jìn)行熱鍛，凸輪采用高頻淬火處理，主要應(yīng)用在大中型發(fā)動(dòng)機(jī)上，本次F3000凸輪軸由于運(yùn)用機(jī)型不是很大，所以采用中頻淬火處理。由于它的耐

15、點(diǎn)腐蝕性能比較好，常與頂置式（OHV）氣門(mén)機(jī)構(gòu)的挺桿組合使用，當(dāng)然也有和搖臂配合應(yīng)用在柴油機(jī)凸輪上置式（OHC）結(jié)構(gòu)上2。由于鍛造式凸輪軸沒(méi)法實(shí)現(xiàn)輕量化，其發(fā)展?jié)摿Ψ浅Ｐ?。為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中凸輪軸的各個(gè)部位不同的性能要求，傳統(tǒng)的凸輪軸制造方式、制造特點(diǎn)已經(jīng)變得落后，呈現(xiàn)出了許許多多的問(wèn)題，材料選擇利用方面的不合理，凸輪的排列結(jié)構(gòu)不緊湊，加工復(fù)雜等方面的問(wèn)題越來(lái)越突出，這些制約著凸輪軸輕型化以及企業(yè)生產(chǎn)成本控制方面的發(fā)展。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，凸輪軸的工藝方向有了更多的選擇：1金屬-塑料復(fù)合凸輪軸已在美國(guó)獲得應(yīng)用，將粉末金屬成型經(jīng)磨削加工的凸輪軸片和中空鋼軸放進(jìn)模具內(nèi)，在中空軸的四周注入塑料

16、，由塑料固定成一體，這樣軸和凸輪片之間通過(guò)塑料間接接觸。這種凸輪軸在質(zhì)量和成本都可降低40%，還可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，加工時(shí)間也有所降低。2 凸輪軸的液體氮化工藝是在含有碳和氮的融化鹽浴室中進(jìn)行的一次硬化處理，溫度為580，平均時(shí)間為90min?；衔飬^(qū)域滲層的厚度平均是0.013mm，由Fe3N和Fe3C組成，氮的擴(kuò)散厚度為0.38mm，F(xiàn)e3N呈針狀，采用化學(xué)法測(cè)得其厚度為1mm 劉永清. 夏利汽車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸加工工藝設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制D.吉林：吉林大學(xué)，2008：8.。3 裝配式凸輪軸主要是將軸、凸輪分開(kāi)加工制造，然后組裝形成一體。凸輪常采用碳鋼或者粉末冶金材料，軸則用冷拔薄壁無(wú)縫鋼管2。碳

17、鋼凸輪可以進(jìn)行高頻淬火或者滲碳處理，有較高的耐膠著、耐點(diǎn)蝕性能。它相對(duì)于傳統(tǒng)凸輪軸，加工成本低、質(zhì)量輕、材料的利用更加合理是其優(yōu)點(diǎn)。2 凸輪軸的分析2.1凸輪軸的作用凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要部分，作用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序、升程規(guī)律以及配氣正時(shí)驅(qū)動(dòng)氣門(mén)按時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中為氣缸吸入新鮮的可燃混合氣，并及時(shí)將燃燒后的廢氣排出氣缸。凸輪軸直接通過(guò)搖臂驅(qū)動(dòng)氣門(mén)，由于轉(zhuǎn)速較高，為保證進(jìn)排氣以及傳動(dòng)效率、簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、降低高轉(zhuǎn)速的振動(dòng)和噪音，常采用頂置式凸輪軸和頂置式氣門(mén)，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也比較緊湊。但任何事物都有兩面性，頂置式凸輪軸的缺點(diǎn)是由于部件的布置設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，維修起來(lái)也比較麻

18、煩。2.2凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1 鍵槽 2 凸輪軸支承軸頸 3 凸輪 4 油孔 5 中心孔 6 止推面 7 凸輪軸小頭圖2-1 凸輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中主要驅(qū)動(dòng)件，其主體如圖2-1所示是一根和氣缸組長(zhǎng)度相等的圓柱形棒體，然后在上面套若干個(gè)凸輪，用于驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的開(kāi)閉。凸輪軸的一端和驅(qū)動(dòng)輪相連，另一端用來(lái)支撐。凸輪的側(cè)面如圖2-2呈雞蛋形，其主要在于保證氣缸充分的進(jìn)排氣，盡可能的在短時(shí)間內(nèi)完成氣門(mén)的開(kāi)閉。承受著周期性的沖擊載荷的凸輪軸，凸輪和挺柱之間接觸面積小，相對(duì)滑動(dòng)速度很高，應(yīng)力 圖2-2柴油機(jī)凸輪軸示意圖大，因此凸輪的設(shè)計(jì)和加工工藝與發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和平順運(yùn)行有著很直接關(guān)系。2.3凸輪軸

19、的機(jī)械分析在應(yīng)力作用下凸輪軸與挺桿、氣門(mén)閥桿形成摩擦副，在工作過(guò)程中承受挺桿擠壓應(yīng)力作用，其次受到一定的彎矩和扭矩的作用，同時(shí)又要承受周期性變化的擠壓應(yīng)力以及與挺桿相接處產(chǎn)生的摩擦的作用力，也受到周期性的沖擊載荷和摩損。凸輪軸在工作過(guò)程中與挺柱配合接觸面應(yīng)力大，且摩擦?xí)a(chǎn)生熱，而散熱條件不好，容易出現(xiàn)撕裂、刮傷、剝落以及早期的磨損等，所以工作條件惡劣。凸輪軸的主要失效形式為疲勞失效（黏著磨損及擦傷）、凸輪磨損、表面壓應(yīng)力反復(fù)作用造成塊狀剝落和麻點(diǎn)等。2.4凸輪軸的材料要求(1) 作為凸輪軸材料，要有一定的彎曲疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性，能承受一定的扭轉(zhuǎn)載荷，確保凸輪軸在工作中受力后無(wú)明顯的變形。(2

20、) 凸輪軸工作表面特別是凸輪表面要有較高的粗糙度、中等強(qiáng)度和硬度以及較好的耐磨性，避免凸輪軸在工作過(guò)程中產(chǎn)生磨損、刮傷、斷裂等嚴(yán)重缺陷。(3) 凸輪軸材料必須具備較好的耐磨性能以及加工時(shí)較好的切削加工性能。(4) 凸輪軸要具有準(zhǔn)確的尺寸，軸頸部分的材料要有中等的抗彎強(qiáng)度和抗扭轉(zhuǎn)載荷及中等的韌性和耐磨性。2.5凸輪軸的材料選擇凸輪軸作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)件，在惡劣的工作環(huán)境中承受著周期性的沖擊載荷和嚴(yán)重的摩擦，凸輪軸上的凸輪與挺柱相接處，相對(duì)滑動(dòng)速度很高，為了適應(yīng)其惡劣工作條件，凸輪軸的通常采用優(yōu)質(zhì)鋼或者合金鋼鍛造，也可以采用球墨鑄鐵或者合金鑄鐵鑄造而成 林波，李興虎.內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造M.北京：北京大學(xué)出版社，

21、2008.。合金鋼如40Cr雖說(shuō)承受載荷大但無(wú)法較大的沖擊，由于近年來(lái)鑄鐵強(qiáng)度的提高，合金鑄鐵和球墨鑄鐵也運(yùn)用于凸輪軸上。碳鋼作為應(yīng)用最廣泛的材料，經(jīng)過(guò)正火處理后它的硬度達(dá)到170217HBS，以及剛度都能滿足。通過(guò)對(duì)機(jī)加材料的了解和分析，碳鋼相對(duì)于合金鋼價(jià)格更便宜，其對(duì)于應(yīng)力集中的敏感性較低，但是可以用熱處理或者化學(xué)熱處理等方法提高其抗疲勞強(qiáng)度，考慮到生產(chǎn)成本，以及結(jié)合本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品的特點(diǎn)，因此采用優(yōu)質(zhì)碳鋼制造凸輪軸最為廣泛，其中最常用的是45鋼。2.6凸輪軸的技術(shù)要求本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以柴油機(jī)F3000凸輪軸產(chǎn)品圖（如圖2-3）為例設(shè)計(jì)工藝，其具體技術(shù)條件如下：圖2-3 柴油機(jī)F3000凸輪軸產(chǎn)

22、品圖(1) 支承軸頸各個(gè)軸頸48-0.050 -0.075，表面粗糙度為Ra0.63m；各個(gè)軸頸相對(duì)于前后支承軸頸的基準(zhǔn)軸線徑向圓跳動(dòng)小于0.03mm；各個(gè)軸頸的圓柱度小于0.007mm。(2) 凸輪8個(gè)凸輪基圓尺寸為R16.4±0.05，表面粗糙度為Ra0.4m；各個(gè)凸輪基圓相對(duì)于前后支承軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)小于0.04mm；一四缸凸輪對(duì)稱中心線相對(duì)于鍵槽對(duì)稱中心線相對(duì)位置偏差3°±30；二三缸凸輪對(duì)稱中心線相對(duì)于鍵槽對(duì)稱中心線相對(duì)位置偏差13°±30；各缸進(jìn)排氣凸輪對(duì)稱中心線相對(duì)位置偏差106°；各凸輪斜角7301130。(

23、3) 鍵槽寬80 -0.036 ，深4mm，對(duì)稱度0.03mm；鍵槽平面相對(duì)于前后端軸頸的基準(zhǔn)軸線的平行度允許公差為0.02mm；鍵槽側(cè)面表面粗糙度Rz3.2m，工作面表面粗糙度Rz6.3m。(4) 兩端螺紋孔螺紋孔M12，基孔制；螺紋孔面軸線相對(duì)于支撐軸頸面的基準(zhǔn)軸線的同軸度允許公差為0.1mm。(5) 止推面止推面40±0.1，表面粗糙度Rz6.3m。(6) 凸輪軸小頭凸輪軸小頭35+0.044 +0.028，表面粗糙度Ra0.6m，小頭端面表面粗糙度Rz6.3m；凸輪軸小頭相對(duì)于前后支承軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)允許公差0.03mm；凸輪軸小頭圓柱度允許公差0.01mm。(7)

24、 材料經(jīng)正火處理，硬度大等于180HBS。(8) 凸輪軸軸頸及進(jìn)、排氣凸輪表面淬火處理,硬度為5463HRC，淬深1.56mm，凸輪頂圓處淬硬層深不小于3.5mm，止推面42以外園環(huán)面應(yīng)為淬火處理，硬度不低于42HRC。軸頸兩端3范圍內(nèi)，允許硬度降低至50HRC。（第一擋軸頸表面距后端5以內(nèi)的硬度允許適當(dāng)降低）(9) 凸輪軸精加工后的各支承軸頸和凸輪表面應(yīng)光潔，不許有碰傷、凹痕、毛刺、班點(diǎn)、裂縫等缺陷，倒銳邊。(10) 凸輪軸加工結(jié)束后，應(yīng)按JB/T6729內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸磁粉探傷的規(guī)定進(jìn)行探傷，探傷后退磁。(11) 以凸輪軸線為基準(zhǔn)，所有凸輪基圓每10°的跳動(dòng)應(yīng)不大于0.008，

25、在整個(gè)基圓上跳動(dòng)應(yīng)不大于0.04。(12) 任何相鄰升程值之差與升程表對(duì)應(yīng)值之差的偏差應(yīng)小于或等于0.0064，任何8個(gè)相鄰升程值之差與升程表對(duì)應(yīng)值之差的偏差應(yīng)小于或等于0.02，最大升程的偏差為+0.025%-0.056%。(13) 凸輪兩側(cè)用油石去毛刺，光整處理。(14) 淬火后允許校直。(15) 表面涂防銹油。(16) 其余按JB/T6728內(nèi)燃機(jī)凸輪軸技術(shù)條件執(zhí)行。2.7凸輪軸工藝設(shè)計(jì)原則（1）在工藝的合理性的前提下，保證工藝具有先進(jìn)性，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏的前提，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。（2）在關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備上，應(yīng)優(yōu)先考慮國(guó)內(nèi)外先進(jìn)廠家的先進(jìn)設(shè)備。（3）在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，

26、應(yīng)考慮將工藝的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合，降低生產(chǎn)成本。（4）設(shè)計(jì)工藝時(shí)還應(yīng)充分考慮各個(gè)加工環(huán)節(jié)的安全和操作者的方便性。（5）加工方法應(yīng)該與企業(yè)當(dāng)前的技術(shù)工人水平和加工設(shè)備適應(yīng)。（6）選定的加工方法應(yīng)該與工件材料的加工性能相適應(yīng)。（7）在生產(chǎn)進(jìn)度允許的情況下，盡可能考慮柔性生產(chǎn)。2.8凸輪軸加工工藝特點(diǎn)2.8.1凸輪軸容易變形凸輪軸作為細(xì)長(zhǎng)軸，最突出的問(wèn)題就是剛度差，如圖2-4所示為精車凸輪軸外圓切削加工時(shí)工件兩端頂針頂著中心孔，然后用雞心夾夾在小頭，當(dāng)切削工件中間部分時(shí)容易出現(xiàn)較大的受力變形，還有表面的殘余應(yīng)力會(huì)引起變形，尤其在加工凸輪時(shí)，其變形最為明顯。凸輪軸在加工過(guò)程中的變形，很容易引起后續(xù)加

27、工工序加工余量分配均勻性，如果變形過(guò)大會(huì)直接造成后續(xù)加工工序無(wú)法進(jìn)行，甚至?xí)沽慵苯又型緢?bào)廢。因此，凸輪軸的加工變形會(huì)直接影響凸輪軸的使用性能以及柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。在設(shè)計(jì)凸輪軸工藝時(shí)，應(yīng)針對(duì)其易變性特性采取相應(yīng)的輔助措施和合理安排加工工序。圖2-4 精車凸輪軸外圓工序采取措施：(1) 可以用中間托架來(lái)增強(qiáng)剛度，減少工件的變形和振動(dòng) 許鋒，滿長(zhǎng)忠內(nèi)燃機(jī)制造工藝教程M大連：大連理工大學(xué)出版社2006.。(2) 采用小切削量，且加工盡量靠近夾緊面5。(3) 合理安排工位順序以減少加工變形5。(4) 通過(guò)后續(xù)加工對(duì)前面工序產(chǎn)生的變形進(jìn)行修正，工件在粗加工產(chǎn)生的變形在半精加工時(shí)修正。2.8.2加工難

28、度大(1) 由于凸輪軸的形狀復(fù)雜，凸輪軸的凸輪、小頭、止推面等都是不容易加工的，對(duì)于這些復(fù)雜面，不但有尺寸精度要求，而且還有形狀精度和位置精度要求。因此常規(guī)的機(jī)加設(shè)備以及加工技術(shù)，明顯不能保證凸輪軸的加工精度和要求的。凸輪的加工，要滿足其性能要求，不僅要求凸輪曲線升程滿足進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉的規(guī)律曲線，還需要滿足凸輪的相位角要求，如圖2-5，第三進(jìn)氣相位角為13°。但凸輪的輪廓曲線上的各點(diǎn)相對(duì)其回轉(zhuǎn)中心的半徑是一直變化的。如果選用一般的機(jī)床加工，由于加工半徑的隨時(shí)改變必定 會(huì)引起機(jī)床的切削力和切削速度的變化，這勢(shì)必會(huì)使凸輪輪廓曲線出現(xiàn)誤差，從而導(dǎo)致凸輪的性能受到影響。圖2-5 凸輪型

29、線相位角(2) 隨著凸輪磨削技術(shù)的飛速發(fā)展，例如數(shù)控技術(shù)和CBN砂輪的應(yīng)用的提高，凸輪磨削的幾何尺寸的控制比較準(zhǔn)確，但凸輪表面質(zhì)量的控制仍然是凸輪磨削工藝質(zhì)量控制的難點(diǎn)，如表面振紋、凸輪表面粗糙度、表面裂紋、凸輪邊緣毛刺等 周海峰，馮波. 凸輪軸機(jī)加工工藝質(zhì)量控制探討J.柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，2009，16（1）.。 砂輪轉(zhuǎn)速和修正時(shí)金剛輪轉(zhuǎn)速的筆直影響著凸輪表面粗糙度，在工件材料、冷卻條件和修正進(jìn)給速度不變的情況下，金剛輪與砂輪轉(zhuǎn)速比與磨削表面粗糙度的關(guān)系見(jiàn)圖2-6。凸輪表面粗糙度值和砂輪每次修正后的耐用度Rz呈反比關(guān)系6，且凸輪表面粗糙度值太高，很容易使凸輪表面產(chǎn)生擠壓裂紋和燒傷。 圖2-6

30、轉(zhuǎn)速比與表面粗糙度值關(guān)系 凸輪磨削表面裂紋與磨床砂輪直徑，當(dāng)砂輪直徑大時(shí)，不容易產(chǎn)生磨削裂紋。砂輪直徑的大小影響到磨削時(shí)對(duì)工件的擠壓力，砂輪直徑越大，擠壓力越小，這就是粗糙砂輪不容易產(chǎn)生表面磨削裂紋的原因。3 凸輪軸加工工藝路線的擬定3.1選擇定位基準(zhǔn)凸輪軸的定位基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)相統(tǒng)一重合，基準(zhǔn)的選擇是工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要工作之一，正確與合理的基準(zhǔn)，可以讓加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)成本得到控制，生產(chǎn)率得到提高。否則，不但使實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)漏百出，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。因此，工件在加工過(guò)程中的測(cè)量、定位等問(wèn)題必須要重點(diǎn)考慮。(1) 粗基準(zhǔn)的選擇本次畢業(yè)設(shè)計(jì)柴油機(jī)

31、F3000凸輪軸的粗基準(zhǔn)的選擇在第二道工序，即凸輪軸銑端面打中心孔工序中選擇，如圖3-1所示選擇工件毛坯外柱圓面及其一個(gè)側(cè)面作為粗定位基準(zhǔn)，這保證了后續(xù)加工余量的均勻性，同時(shí)也后續(xù)精加工的質(zhì)量。圖3-1 銑端面打中心孔(2) 精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則，以及結(jié)合凸輪軸具體結(jié)構(gòu)，的基準(zhǔn)選擇如下： 凸輪軸軸向定位基準(zhǔn)，目前最常用的是兩個(gè)中心孔，因?yàn)橥馆嗇S作為軸類零件，各個(gè)支承軸頸的加工，止推面的加工，外圓的加工，凸輪軸小頭的加工等均是采用兩中心孔作為定位基準(zhǔn)，而且這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般上都是軸的中心線，選擇兩中心孔定位也能符合基準(zhǔn)重合原則。由于多數(shù)工序都是采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，這樣能盡可能

32、多地加工端面和外圓，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。如圖3-2所示為精車止推面工序，其徑向圓跳動(dòng)的基準(zhǔn)為兩個(gè)中心孔，徑向圓跳動(dòng)0.03mm。圖3-2 精車止推面 凸輪軸的配氣相位對(duì)于凸輪的角度誤差的要求也是很高的，因此凸輪軸的凸輪加工通常采用精度較高的工藝孔或者鍵槽作為角向定位基準(zhǔn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的凸輪加工的角向定位基準(zhǔn)選擇的是鍵槽，如圖3-3所示為精磨凸輪工序，可以看到加工凸輪的軸向定位基準(zhǔn)為兩個(gè)中心孔，角向定位基準(zhǔn)為鍵槽。第一進(jìn)氣凸輪和鍵槽凸輪夾角為3°±30。圖3-3 精磨凸輪3.2選擇表面加工方法凸輪軸的選擇加工方法根據(jù)加工方法原則選擇如下： 凸輪軸兩個(gè)端面和鍵槽作為一個(gè)平面，根據(jù)

33、加工表面形狀類型可以選擇采用車、刨和銑，但考慮到加工質(zhì)量要求，所以選擇銑削加工； 凸輪軸軸頸和凸輪作為一個(gè)圓柱面，根據(jù)加工表面形狀類型可以選擇車削和磨削且車削和磨削能滿足凸輪軸軸頸精度要求，因此最終選擇車削和磨削加工。 中心孔作為一個(gè)內(nèi)孔根據(jù)加工表面形狀類型可以選擇鉆孔加工加工外圓柱面采用外圓磨削和車削；根據(jù)凸輪軸零件每個(gè)表面的加工要求，確定其加工方案如下表3-1所列。表3-1 凸輪軸加工表面加工方案加工表面加工方案左右兩個(gè)端面銑五個(gè)48凸輪軸頸粗車 精車 粗磨 半精磨 精磨兩個(gè)中心孔鉆 粗研 精研凸輪粗車 粗磨 半精磨 精磨鍵槽銑凸輪軸大小頭螺紋攻絲3.3加工工序的劃分和加工順序的安排3.3

34、.1凸輪軸劃分加工階段凸輪軸作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中重要零件，其加工精度要求很高，因此其加工需分四個(gè)階段才能達(dá)到要求：(1) 粗加工：銑端面、加工定位基準(zhǔn)（打中心孔）、粗車各支承軸頸、粗車凸輪等；(2) 半精加工：粗磨凸輪、粗磨各支承軸頸等；(3) 精加工：精磨各支承軸頸、精車止推面、精磨凸輪等；(4) 光整加工：拋光軸頸和凸輪表面、去毛刺等。3.3.2加工順序的安排柴油機(jī)凸輪軸的加工順序的安排合理與否，直接影響其質(zhì)量和性能，對(duì)于各支承軸頸、凸輪主要是按粗車粗磨精磨的順序進(jìn)行加工，即先粗后精加工。還需遵循先基準(zhǔn)后其他，對(duì)于凸輪軸的加工需先加工基準(zhǔn)，即中心孔，后加工其他面。其他各個(gè)面按主要和次要

35、面的加工工序相互交叉進(jìn)行，在整體上應(yīng)遵循“先粗后精”的原則進(jìn)行加工3。3.4擬定機(jī)械加工工藝流程表3-2 柴油機(jī)F3000凸輪軸加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱基準(zhǔn)工序簡(jiǎn)圖設(shè)備工夾具1下料鋸床G40282銑端面打中心孔粗基準(zhǔn)：前后兩支承軸頸毛坯外圓平面端打中心孔鉆床中心孔檢具3粗車夾位兩個(gè)中心孔及毛坯外圓數(shù)控車床CYK500定位板G0500-J64粗車外圓及劃線兩個(gè)中心孔、小頭用輔助支撐數(shù)控車床CYK5005粗切槽兩個(gè)中心孔、小頭用輔助支撐車床CD61406精切槽及粗倒角兩個(gè)中心孔、小頭用輔助支撐數(shù)控車床CYK5007正火正火生產(chǎn)線8研中心孔9精車外圓兩個(gè)中心孔、小頭用輔助支撐數(shù)控車床CYK500雞

36、心夾10精車小頭及粗切消氣槽兩個(gè)中心孔、大頭支承軸頸數(shù)控車床CYK500定位板G0500-J611銑鍵槽兩個(gè)中心孔、大頭支承軸頸立式銑床X5030C分度頭尾座頂尖12鉆油孔小頭端面和軸頸臺(tái)鉆Z4016鉆模F3000-J10鉆孔支撐座F3000-J1113粗車凸輪兩個(gè)中心孔、鍵槽凸輪軸車床S1-227產(chǎn)品撥塊F3000-J14靠模撥塊F3000-J1614粗磨凸輪兩個(gè) 中心孔、鍵槽同工序13凸輪磨床MXBS8312A磨凸輪夾具F3000-J315淬火中頻淬火機(jī)16打標(biāo)識(shí)大頭頸部 端面、軸頸氣動(dòng)打字機(jī)DBG-Z打字夾具F3000-J417粗磨外圓兩個(gè)中心孔、凸輪軸小頭外圓磨床M1420D雞心夾F3

37、000-J1318精車小頭同工序10數(shù)控車床CY-K500定位板G0500-J519精倒角兩個(gè)中心孔普通車床C616-B120鉆兩端螺紋底孔兩個(gè)中心孔數(shù)控專用機(jī)床專用夾具21攻大頭螺紋攻絲機(jī)T650攻絲座F3000-J822攻小頭螺紋兩個(gè)中心孔攻絲機(jī)T650攻絲座F3000-J823精研中心孔臺(tái)鉆Z4016A研座孔474Q-J1124精車止推面兩個(gè)中心孔同工序10數(shù)控車床CY-K500定位板G0500-J525半精磨凸輪兩個(gè)中心孔同工序13凸輪磨床MXBS8312B磨凸輪夾F3000-J3凸輪磨定位塊F3000-J626半精磨大外圓兩個(gè)中心孔同工序17數(shù)控外圓磨床M1420D雞心夾F3000-

38、J1327半精磨小外圓兩個(gè)中心孔外圓磨床M1420D雞心夾F3000-J1328精磨凸輪兩個(gè)中心孔同工序13豐田工機(jī)GC32M-120磨凸輪夾具F3000-J329精磨大外圓兩個(gè)中心孔同工序17數(shù)控外圓磨床M1420D雞心夾F3000-J1330精磨小外圓兩個(gè)中心孔同工序27數(shù)控外圓磨床M1420E雞心夾F3000-J1331拋光、去毛刺兩個(gè)中心孔震動(dòng)拋光機(jī)F3000-J2732成品檢驗(yàn)凸輪軸檢測(cè)儀ADC0LE33探傷同工序31探傷機(jī)CJW-2000B34 清洗、防銹同工序31清洗機(jī)QXJ45035包裝、入庫(kù)同工序31捆包機(jī)3.5柴油機(jī)凸輪軸重點(diǎn)加工工藝說(shuō)明 3.5.1 銑端面打中心孔銑端面打

39、中心孔作為柴油機(jī)凸輪軸加工工藝的第一個(gè)重點(diǎn)工序，它的的加工質(zhì)量直接影響著后續(xù)加工工序的質(zhì)量，同時(shí)影響著凸輪軸的質(zhì)量和性能。本工序的中心孔作為后續(xù)各支承軸頸，凸輪，止推面的粗加工，半精加工到精加工以及凸輪軸的拋光等工序均是采用中心孔作為定位精基準(zhǔn)，因此銑端面打中心孔這道工序在整個(gè)工序過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。如圖3-4所示為銑端面打中心孔工序圖，棒材進(jìn)過(guò)銑削后長(zhǎng)度為489.3±0.1，棒材圓柱面對(duì)兩中心孔的基準(zhǔn)軸線的圓跳動(dòng)公差為0.3mm,對(duì)于加工過(guò)程的夾具夾持位置以及加工位置和加工參數(shù)如圖所示。圖3-4 銑端面打中心孔工藝在此過(guò)程中，加工設(shè)備選用的是平端面打中心孔鉆床Z8210C-5

40、00,在銑端面過(guò)程中，刀具選用YT15刀片，刀具修磨頻次4580件/次，主軸轉(zhuǎn)速320r/min,吃刀深度為1.52mm，走刀量為機(jī)床設(shè)定；在鉆中心孔過(guò)程中，刀具選用中心鉆A8，刀具修磨頻次180320件/次，主軸轉(zhuǎn)速為630r/min，吃刀量為48.5mm，走刀量為機(jī)床設(shè)定，冷卻液采用乳化液。在加工完畢比后要對(duì)軸總長(zhǎng)、圓跳動(dòng)、孔深、中心孔直徑、中心孔角度、粗糙度等進(jìn)行檢驗(yàn)。3.5.2正火柴油機(jī)凸輪軸的正火主要是將凸輪軸加熱到臨界溫度Ac3或Accm線以上，保溫一段時(shí)間，然后進(jìn)行空冷。由于冷卻速度稍快，組織中的珠光體量相對(duì)較多，且片層較細(xì)密，故性能有所改善，細(xì)化了晶粒，改善了組織，消除了殘余應(yīng)

41、力 鄧文英，宋力宏.金屬工藝學(xué)M.北京：高等教育出版社，2009.8 王建昕,帥石金.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理M.北京：清華大學(xué)出版社.2011.9 李軍.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M.華中科技大學(xué)出版社.2007.10 王寶璽，賈慶祥.汽車制造工藝學(xué)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.11 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社1992.12 沈維道,蔣智敏.工程熱力學(xué)M.高等教育出版社. 2000.13 周龍寶.內(nèi)燃機(jī)學(xué)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.。正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光潔度，同時(shí)為下一步淬火作好組織準(zhǔn)備。其工序如圖3-5所示。其正火溫度、正火時(shí)間如圖3-6所示。圖3-5 凸

42、輪軸正火工藝圖3-6 正火工藝曲線技術(shù)條件：(1) 正火硬度不小于180HBS(90HRB)，晶粒度68級(jí)，均勻鐵素體加片狀珠光體。(2) 校直彎曲度< 0.4mm。(3) 拋丸處理，表面無(wú)氧化皮，無(wú)碰傷。在熱處理完后需對(duì)凸輪軸的硬度、晶粒度進(jìn)行檢驗(yàn)，校直彎曲度，使彎曲度<0.4mm，進(jìn)行拋丸處理，除去表面氧化皮，最后檢驗(yàn)凸輪軸表面是否有碰傷等。3.5.3淬火凸輪軸的淬火工藝主要是將凸輪軸加熱到Ac3（亞共析鋼）以上3050，保溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中（V冷應(yīng)大于V臨）冷卻7，即回火，以獲得馬氏體組織（如圖3-7）的熱處理方式。經(jīng)過(guò)淬火后的凸輪軸，其強(qiáng)度和硬度得到了提高，然后伴

43、隨著是不同溫度的回火，回火降低了淬火的內(nèi)應(yīng)力，使凸輪軸的強(qiáng)度、硬度和韌性的配合滿足了不同要求。其淬火工序如圖3-8所示。 圖3-7 淬火金相組織圖400× 圖3-8 凸輪軸淬火工序圖其技術(shù)要求如下：(1) 凸輪軸的支承軸頸和進(jìn)、排氣凸輪表面進(jìn)行中頻淬火，其硬度為5463HRC。(2) 凸輪頂部淬火層深不小于4，其它部位層深26.5。(3) 止推面%c42以外圓環(huán)面淬火硬度不低于42HRC，層深不小于1.5；其余軸頸層深26.5、兩端3范圍內(nèi)允許硬度降低至50HRC。(止推面軸頸表面距后端5以內(nèi)的硬度允許適當(dāng)降低)。(4) 零件應(yīng)保護(hù)好鍵槽后拋丸、去除氧化皮；防銹、防碰傷。(5) 校直

44、，彎曲度0.2mm在淬火過(guò)程中，需要注意的是避免淬火使凸輪軸表面產(chǎn)生裂紋，軸頸、凸輪兩側(cè)面不允許有殘留氧化皮。淬火完成后，要對(duì)表面硬度、淬火深度以及金相組織進(jìn)行檢驗(yàn)。3.5.4精車止推面凸輪軸的止推面作為在柴油機(jī)裝配過(guò)程中限制凸輪軸軸向竄動(dòng)的一個(gè)軸向定位，起著至關(guān)重要的作用，其加工質(zhì)量的好壞直接影響著柴油機(jī)的性能。如圖3-9所示為精車凸輪軸止推面工藝，止推面圓柱直徑為40±0.1，止推面長(zhǎng)度為4+0.15 +0.09mm，表面粗糙度為Ra3.2，其相對(duì)于兩中心孔基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)為0.03mm。圖 3-9 精車凸輪軸止推面工藝本工序以工件小頭端面作為定位基準(zhǔn)，頂住兩頂尖進(jìn)行加工，設(shè)

45、備選用數(shù)控車床CY-K500，其主軸轉(zhuǎn)速為400600r/min,刀具型號(hào)為YS8切刀，吃刀深度為0.25mm，走刀量為0.120.2，刀具修磨頻次為250350件/次，工裝夾具為定位板G0500-J6。在加工完后，先將毛刺去除干凈后檢查其是否滿足技術(shù)要求。3.5.5精磨凸輪精磨凸輪作為凸輪機(jī)加質(zhì)量的把關(guān)工序，決定了凸輪的最終工藝尺寸，其加工質(zhì)量決定著凸輪軸產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，對(duì)于此工藝過(guò)程的技術(shù)要求，設(shè)備要求變得十分高。圖3-10 精磨凸輪工藝如圖3-10所示為精磨凸輪工藝，采用鍵槽作為定位基準(zhǔn)，全部凸輪的徑向偏角為7301130，凸輪高度為39.3+0.055 -0.086，基圓半徑為16.

46、4±0.03，凸輪基圓軸線相對(duì)于兩中心孔基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)為0.04mm。以第三對(duì)凸輪為例，進(jìn)氣凸輪對(duì)稱中心線相對(duì)鍵槽對(duì)稱中心線的夾角為13°±30，兩凸輪對(duì)稱中心線夾角為93°±30。其工藝過(guò)程設(shè)備采用豐田工機(jī)GC32M-120，砂輪采用350CBN，砂輪修磨頻次5360件/次，砂輪線轉(zhuǎn)速為80m/s，頭架轉(zhuǎn)速為40r/min，砂輪修磨速度為低速，工裝夾具采用磨凸輪F3000-J3，冷卻液采用磨削液。在精磨凸輪過(guò)程中需要注意在加工前應(yīng)用高壓氣槍吹出中心孔的鐵屑，并用棉紗擦拭中心孔，加工完后檢驗(yàn)工件是否符合技術(shù)要求。3.5.6精磨大外圓凸輪軸

47、大外圓也是凸輪軸軸頸，主要是通過(guò)軸承與發(fā)動(dòng)機(jī)接觸，其表面有著足夠高的精度、足夠的剛度、較小的表面粗糙度以及良好的耐磨性，因此其技術(shù)要求非常高。圖 3-11 精磨大外圓工藝如圖3-11所示為精磨大外圓工藝，以兩中心孔作為定位基準(zhǔn)，雞心夾夾住工件小頭，頭架轉(zhuǎn)動(dòng)撥動(dòng)雞心夾帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行加工。加工之后的五個(gè)外圓直徑為48-0.050 -0.075，圓柱度為0.007，外圓軸線相對(duì)于兩中心孔基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)為0.03mm。其工藝過(guò)程設(shè)備采用數(shù)控外圓磨床MG1420E，砂輪型號(hào)采用400×203×50A/60Q，砂輪修磨頻次為10件/次，砂輪主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，砂輪修磨

48、速度<0.05（低速），頭架轉(zhuǎn)速4555r/min，工裝夾具采用雞心夾F3000-J13，冷卻液為磨削液。在加工過(guò)程中需要注意加工前用高壓氣槍吹掃中心孔內(nèi)雜物，確保中心孔的清潔，加工完后檢驗(yàn)去其是否滿足技術(shù)要求。3.5.7精磨小外圓凸輪軸小外圓的是凸輪軸與驅(qū)動(dòng)輪相連接的地方，其質(zhì)量的好壞直接影響著其傳動(dòng)效率，因此其工藝要求也是非常高的。圖3-12 精磨小外圓工藝如圖3-12所示為精磨小外圓工藝，以兩中心孔作為定位基準(zhǔn)，雞心夾夾住工件小頭，頭架轉(zhuǎn)動(dòng)撥動(dòng)雞心夾帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行加工。其技術(shù)要求為：小外圓直徑35+0.044 +0.028，小外圓面相對(duì)于兩中心孔基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)為0.03mm

49、，小外圓圓柱度為0.01。其工藝過(guò)程設(shè)備采用數(shù)控外圓磨床MG1420E，砂輪型號(hào)采用400×203×50A/60Q，砂輪修磨頻次為10件/次，砂輪主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，砂輪修磨速度<0.05（低速），頭架轉(zhuǎn)速4555r/min，工裝夾具采用雞心夾F3000-J13，冷卻液為磨削液。在加工過(guò)程中需要注意加工前用高壓氣槍吹掃中心孔內(nèi)雜物，確保中心孔的清潔，加工完后檢驗(yàn)去其是否滿足技術(shù)要求。3.5.8探傷探傷作為凸輪軸最后的一道檢驗(yàn)工藝，是最后的把關(guān)階段，其原理是：處于強(qiáng)磁場(chǎng)的凸輪軸或大電流磁化，如果凸輪軸表面或者表面四周有缺陷存在，因?yàn)樗鼈兪欠氰F磁性的，磁力線通過(guò)

50、此區(qū)域的阻力很大，磁力線在這些缺陷會(huì)產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象（如圖3-13）。當(dāng)導(dǎo)磁性良好的磁粉施加在凸輪軸上時(shí)，缺陷四周的漏磁場(chǎng)就會(huì)吸住磁粉，形成可見(jiàn)的磁粉痕跡，這樣凸輪軸的缺陷位置就顯示出來(lái)。 圖3-13缺陷與磁力線作用產(chǎn)生漏磁示意圖圖3-14凸輪軸探傷工藝如圖3-14所示為凸輪軸探傷工藝，其設(shè)備為探傷機(jī)CJW-2000B，磁粉粒度為0.0020.01mm，磁懸液更換周期為3個(gè)月/次，周向電流為0.850.90KA，縱向電流為1.401.45KA，充磁時(shí)間>2s(兩次)，退磁時(shí)間35s。其技術(shù)要求： (1) 按Q/YC420-2003內(nèi)燃機(jī)曲軸、凸輪軸磁粉探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。(2) 區(qū)-在凸輪頂點(diǎn)兩邊

51、45°的范圍內(nèi)。區(qū)-區(qū)以外的凸輪表面和磨削軸頸。區(qū)-除區(qū)、區(qū)外的其余表面。(3) A1-缺陷磁痕小于或等于1mm，在10mmX10mm的正方形內(nèi)不多余15條。A2-缺陷磁痕大余1mm、小于或等于5mm，在10X10方內(nèi)少余10條。B1-小于或等于2mm的單個(gè)缺陷磁痕。B2-大于2mm、小于或等于5mm的單個(gè)缺陷磁痕.B3-大余5mm 、小于或等于10mm的單個(gè)缺陷磁痕。(4) 區(qū)內(nèi)凸輪頂點(diǎn)015°范圍內(nèi)，不允許有任何缺陷，15°45°范圍內(nèi)允許A1、A2、B1、B2存在1處，整條凸輪軸允許2處。(5) 區(qū)內(nèi)允許A1、A2、B1、B2、B3存在3處，整條凸

52、輪允許B3缺陷1處。(6) 區(qū)內(nèi)允許A1、A2、B1、B2、B3存在4處。(7) B類缺陷不允許橫向存在。(8) 剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度不大余2X10SH0.5x;-4;T。用“殘磁檢測(cè)儀檢測(cè)。4 重點(diǎn)工序的夾具、刀具、檢具的設(shè)計(jì)及設(shè)備的選擇本次柴油機(jī)凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工序有銑端面打中心孔、正火、銑鍵槽、淬火、精車止推面、精磨凸輪、精磨大外圓、精磨小外圓以及探傷。重點(diǎn)工序之多，因此，每個(gè)工序的刀具、檢具、夾具的設(shè)計(jì)以及設(shè)備的選擇變得至關(guān)重要，它們直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率等。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)選取了銑鍵槽這道工序的刀具、夾具、檢具的設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。凸輪軸鍵槽作為后續(xù)凸輪加工的角向定

53、位基準(zhǔn)，凸輪的相位角與鍵槽的加工質(zhì)量有密切相關(guān)。根據(jù)凸輪軸銑鍵槽工藝圖，如圖4-1所示，其形狀是長(zhǎng)軸，鍵槽深度4mm，鍵槽長(zhǎng)度14mm，鍵槽寬度80 -0.036，鍵槽兩側(cè)壁面表面粗糙度為Ra3.2，平行度為0.02，鍵槽中心線兩側(cè)對(duì)稱度0.03。圖4-1 凸輪軸銑鍵槽工藝4.1重點(diǎn)工序夾具的設(shè)計(jì)4.1.1夾具設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)要求：(1) 夾具設(shè)計(jì)應(yīng)滿足凸輪軸加工工序的精度要求；(2) 應(yīng)能提高凸輪軸加工生產(chǎn)率； (3) 操作方便、省力、安全； (4) 具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本； (5) 夾具元件應(yīng)滿足通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的“三化”要求；(6) 具有良好

54、的結(jié)構(gòu)工藝性：便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整、維修。本次凸輪軸加工工序的夾具的有通用夾具、專用夾具、成組夾具等，如雞心夾、研孔座、攻絲座、V型塊等。它們的選擇和設(shè)計(jì)也是非常重要的，與生產(chǎn)息息相關(guān)，現(xiàn)在重點(diǎn)選擇銑鍵槽工序夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。4.1.2凸輪軸銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)圖4-2 銑鍵槽夾具1-底板；2-V型板；3-壓板；4-螺母；5-螺桿；6-彈簧1.6×14×25；7-螺母M12；8-螺釘M8×50；9-定位板如4-2圖所示，銑鍵槽夾具使用原理：先將4緊固螺母卸下來(lái)，再卸下3壓板，把凸輪軸小頭頂?shù)?定位板，以V型板定位，裝上3壓板，再裝上緊固螺母，通過(guò)擰緊4緊固螺母，緊固螺母往下壓3