CG125凸輪工藝改進(jìn)講課教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CG125凸輪工藝改進(jìn)摘要摩托車CG125凸輪軸是CG125發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件之一，它的加工質(zhì)量的好壞將直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、排放等性能的優(yōu)劣。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以摩托車CG125凸輪軸加工工藝為例，制定出相應(yīng)工藝，直接指導(dǎo)生產(chǎn)加工過(guò)程，要求產(chǎn)品加工質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。旨在保證加工效率高，生產(chǎn)成本低，具有可行性。另外，本次設(shè)計(jì)還通過(guò)對(duì)摩托車凸輪軸加工工藝國(guó)內(nèi)外資料的查詢與了解，從以下幾方面進(jìn)行制定摩托車凸輪軸CG125加工工藝設(shè)計(jì)：毛坯設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)、熱處理工藝設(shè)計(jì)、重要工序的夾具設(shè)計(jì)、重要

2、工序的檢具設(shè)計(jì)、加工設(shè)備選擇。例如，從粗加工、精加工和熱處理三個(gè)方面闡述了機(jī)械加工的部分工序；分別以中心鉆設(shè)計(jì)、塞規(guī)設(shè)計(jì)和粗車長(zhǎng)頭夾具為例介紹了刀具、夾具和檢具的選擇和設(shè)計(jì)。通過(guò)這些設(shè)計(jì)系統(tǒng)的講述了凸輪軸成型的過(guò)程，達(dá)到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞：凸輪軸熱處理加工工藝夾具檢具ABSTRACTMotorcycleCG125camshaftisoneoftheimportantpartsofCG125engine,itsprocessingqualityisgoodorbadwilldirectlyaffecttheenginepower,torqueandemissionperformance.

3、ThegraduationdesigninCG125motorcyclecamshaftprocessingtechnology,forexample,formulatethecorrespondingprocess,guidetheproductionprocessing,productprocessingqualitymeettherequirementsofproductdesign.Toensurehighmachiningefficiency,lowproductioncost,hasthefeasibility.Inaddition,thedesignofmotorcyclecam

4、shaftbyprocessingdataqueryandunderstandbothathomeandabroad,fromthefollowingseveralaspectstomakeCG125motorcyclecamshaftmachiningprocessdesign,blankdesign,machiningprocessdesignandheattreatmentprocessdesign,theimportantprocessoffixturedesign,fixturedesign,processingequipmentselectionprocess.Fromtherou

5、ghmachining,finishmachiningandheattreatment,forexample,fromthreeaspectsthispaperexpoundsthemechanicalprocessingpartoftheprocess.Oncenterdrilldesign,pluggaugedesignandcoarseconductorheadfixtureasanexamplethispaperintroducestheselectionanddesignofcuttingtool,jigandfixture.Throughthesedesignsystemonthe

6、camshaftmoldingprocess,designedtomeetthegraduation.Keywords:Camshaft；Heattreatment；Processing；Fixture；Submit目錄TOCo1-3huHYPERLINKl_Toc14689摘要PAGEREF_Toc14689IHYPERLINKl_Toc14353ABSTRACTPAGEREF_Toc14353IIHYPERLINKl_Toc206631緒論P(yáng)AGEREF_Toc206631HYPERLINKl_Toc63551.1本課題的目的及意義PAGEREF_Toc63551HYPERLINKl_To

7、c229821.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析PAGEREF_Toc229821HYPERLINKl_Toc73631.3凸輪軸的性能要求PAGEREF_Toc73632HYPERLINKl_Toc33872毛坯設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc33873HYPERLINKl_Toc283442.1CG125凸輪軸可鍛鑄鐵坯件生產(chǎn)工藝流程PAGEREF_Toc283443HYPERLINKl_Toc215052.2凸輪軸毛坯設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖PAGEREF_Toc215053HYPERLINKl_Toc244763熱處理工藝設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc244765HYPERLINKl_Toc164763.1熱處理概述PAG

8、EREF_Toc164765HYPERLINKl_Toc126943.2CG125凸輪軸熱處理工藝PAGEREF_Toc126945HYPERLINKl_Toc22793.2.1調(diào)質(zhì)PAGEREF_Toc22795HYPERLINKl_Toc45173.2.2高頻淬火PAGEREF_Toc45176HYPERLINKl_Toc236293.3化學(xué)熱處理PAGEREF_Toc236297HYPERLINKl_Toc232644機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc232648HYPERLINKl_Toc235404.1凸輪軸產(chǎn)品圖PAGEREF_Toc235408HYPERLINKl_Toc227

9、814.2凸輪軸機(jī)加工工藝流程PAGEREF_Toc2278110HYPERLINKl_Toc156164.3重要加工工藝解析PAGEREF_Toc1561610HYPERLINKl_Toc112154.3.1粗精車長(zhǎng)頭、車端面PAGEREF_Toc1121510HYPERLINKl_Toc190194.3.2粗精車短頭、車端面PAGEREF_Toc1901911HYPERLINKl_Toc153114.3.3研凸輪軸中心孔PAGEREF_Toc1531112HYPERLINKl_Toc59624.3.4粗磨凸輪軸PAGEREF_Toc596213HYPERLINKl_Toc286654.3.

10、5精磨凸輪軸PAGEREF_Toc2866514HYPERLINKl_Toc294335重要夾具設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc2943315HYPERLINKl_Toc60175.1夾具的設(shè)計(jì)步驟PAGEREF_Toc601715HYPERLINKl_Toc254105.2粗車長(zhǎng)端夾具組的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc2541016HYPERLINKl_Toc200056重要檢具設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc2000517HYPERLINKl_Toc298186.1檢具概述PAGEREF_Toc2981817HYPERLINKl_Toc61906.2塞規(guī)的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc619017HYPERL

11、INKl_Toc178987加工設(shè)備選擇PAGEREF_Toc1789819HYPERLINKl_Toc70067.1加工工藝中加工設(shè)備的選擇PAGEREF_Toc700619HYPERLINKl_Toc172787.1.1打中心孔PAGEREF_Toc1727819HYPERLINKl_Toc174957.1.2粗精車長(zhǎng)頭、車端面PAGEREF_Toc1749520HYPERLINKl_Toc158897.1.3粗磨凸輪軸PAGEREF_Toc1588920HYPERLINKl_Toc256708結(jié)論P(yáng)AGEREF_Toc2567021HYPERLINKl_Toc24301參考文獻(xiàn)PAGER

12、EF_Toc2430122HYPERLINKl_Toc28885致謝PAGEREF_Toc28885231緒論本課題的目的及意義凸輪軸是專門(mén)負(fù)責(zé)控制內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻的重要零件。就其功能而言，多少年來(lái)凸輪軸都沒(méi)有多大的改變。自從發(fā)明了氣門(mén)控制的內(nèi)燃機(jī)以來(lái)直至今天，凸輪軸都是用曲軸轉(zhuǎn)速一半的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)摩托車企業(yè)的飛速發(fā)展，各大摩托車生產(chǎn)廠商的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，而用戶對(duì)摩托車的性能要求也越來(lái)越高，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量問(wèn)題就提出了更高的要求，促使對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的三包期限要求也相應(yīng)延長(zhǎng)。根據(jù)2000年嘉陵公司不完全統(tǒng)計(jì)，僅125摩托車凸輪軸在三包期限內(nèi)發(fā)生凸桃裂紋、磨損異常造成的索賠金額就

13、有503400元，2001年3-4月份賠償590件，金額為35388元，總金額占市場(chǎng)品質(zhì)問(wèn)題的24%，凸輪軸的質(zhì)量問(wèn)題己深深地影響了嘉陵摩托車在客戶心中的質(zhì)量信譽(yù)。所以加強(qiáng)凸輪軸產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)迫在眉睫，此舉不僅能夠與客戶確立良好信譽(yù)，促進(jìn)產(chǎn)品銷售；而且能夠在三包期內(nèi)減少產(chǎn)品事故，降低索賠金額，降低了市場(chǎng)三包索賠率。以為公司創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源以及相關(guān)資料調(diào)查，類似本課題的項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外有一定的研究成果。國(guó)外許多凸輪軸生產(chǎn)廠商已經(jīng)對(duì)已有凸輪生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改革，最終取得了顯著的效果，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到顯著提高。例如日本的本田公司，然而為了改善此現(xiàn)狀，國(guó)

14、內(nèi)的各大摩托車生產(chǎn)廠商也做了很多的研究。經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查顯示，引起的凸輪軸的失效的分析結(jié)果在凸輪軸加工制造過(guò)程當(dāng)中的質(zhì)量問(wèn)題。因此，對(duì)目前的凸輪軸加工工藝進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，是防止凸輪軸早期失效，降低市場(chǎng)三包費(fèi)用的根本措施。但早在凸輪的磨損，由于其影響因素眾多、過(guò)程復(fù)雜，所以凸輪軸磨損造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障一直以來(lái)都是一個(gè)大難題困擾摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的發(fā)展。凸輪軸是一種不斷地加速、減速的旋轉(zhuǎn)零件。這種加速和減速伴隨著能量的消耗。減輕凸輪軸的重量對(duì)降低內(nèi)燃機(jī)的油耗率有積極作用。為了減輕凸輪軸質(zhì)量，一些凸輪軸鑄造為型芯，使軸為中空狀。日本的凸輪軸以冷硬鑄鐵為主，而美國(guó)以淬火鑄鐵為主。近年開(kāi)發(fā)出了重融冷硬鑄鐵，使

15、發(fā)動(dòng)機(jī)的性能更加完善。淬火球墨鑄鐵等多種形式的凸輪軸，但因成本等原因其應(yīng)用范圍僅限于個(gè)別領(lǐng)域；應(yīng)用于大中型發(fā)動(dòng)機(jī)上的鍛造式凸輪軸以碳鋼為主進(jìn)行熱鍛，凸輪部分采用高頻淬火處理。1.3凸輪軸的性能要求在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)零件及機(jī)構(gòu)中，配氣機(jī)構(gòu)是非常重要的。配氣機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)所發(fā)生的工作過(guò)程，保證正確地打開(kāi)和關(guān)閉氣門(mén)。而凸輪軸是配氣機(jī)構(gòu)中最重要、最關(guān)鍵的零件之一，它決定著氣門(mén)的升程曲線和氣門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)刻，從而直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣量，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。凸輪軸的作用是按照內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)活塞的工作順序、配氣正時(shí)和升程規(guī)律驅(qū)動(dòng)氣門(mén)及時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉。凸輪軸承受著周期性的沖擊載荷，由于凸輪與

16、挺柱之間的接觸面積很小導(dǎo)致接觸應(yīng)力大、相對(duì)滑動(dòng)速度就很高，因此，凸輪凸桃部分的磨損比較嚴(yán)重。為此，凸輪軸軸頸和凸輪工作表面必須有足夠高的精度、較小的表面粗糙度、足夠的剛度和良好的耐磨性，另外，必須為凸輪軸提供良好的潤(rùn)滑環(huán)境。凸輪軸通常用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼鍛造，以適應(yīng)凸輪惡劣的工作條件，也可以用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造，且軸頸和凸輪的工作表面經(jīng)熱處理后磨光。凸輪軸的組成部件主要有凸輪、支承軸徑等。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的總體布置，在一根凸輪軸上，可以單獨(dú)配置進(jìn)氣凸輪或單獨(dú)配置排氣凸輪，也可以同時(shí)配置進(jìn)、排氣凸輪。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要對(duì)機(jī)械零件的加工設(shè)計(jì)制造過(guò)程有所了解，可以運(yùn)用自己在大學(xué)里所學(xué)習(xí)到的知識(shí)來(lái)設(shè)

17、計(jì)出CG125凸輪軸的加工工藝過(guò)程。凸輪軸的加工工藝過(guò)程包括凸輪軸毛坯的制造、毛坯的熱處理工藝、凸輪軸的加工工序、加工完成后的處理工藝、夾具的設(shè)計(jì)、檢具的設(shè)計(jì)以及加工機(jī)床的選擇等。通過(guò)此次設(shè)計(jì)我鞏固了所學(xué)的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工的理論知識(shí),培養(yǎng)了分析和解決問(wèn)題的能力,提高自己的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。2毛坯設(shè)計(jì)2.1CG125凸輪軸可鍛鑄鐵坯件生產(chǎn)工藝流程圖2-1凸輪軸坯件生產(chǎn)工藝流程2.2凸輪軸毛坯設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖圖2-2凸輪軸毛坯簡(jiǎn)圖凸輪軸毛坯設(shè)計(jì)的技術(shù)要求：1、零件加工表面上，不準(zhǔn)有鑄造缺陷（無(wú)氣孔、針孔，縮眼、毛刺等）；2、拔模斜度為1；3、未注圓角為R3；4、調(diào)質(zhì)處理20-25HRC；5、未注形狀

18、公差應(yīng)符合GB1184-80的要求。制定工藝規(guī)程時(shí)，需要分析毛坯圖，主要是分析粗加工的定位基準(zhǔn)、分型面的位置、拔模斜度及加工余量等。凸輪軸毛坯的加工余量根據(jù)加工方法、加工性質(zhì)、加工表面尺寸大小查得，查看附表1-1。我們選擇IT8級(jí)精度，鑄件最大尺寸小于120mm，加工余量為2.5mm。根據(jù)附表1-2，毛坯鑄件尺寸偏差為1.0mm。附表1-1附表1-23熱處理工藝設(shè)計(jì)3.1熱處理概述金屬熱處理是機(jī)械制造中必不可少的工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不會(huì)改變HYPERLINK/view/53669.htm工件的外形和總體的化學(xué)組成成分，而是通過(guò)改變工件內(nèi)在的顯微組織，或改變HYPERLINK

19、/view/3841685.htm工件表面的化學(xué)組成成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)地，而這些操作一般是用肉眼觀察不到的。熱處理工藝通常包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，但是有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。下面介紹凸輪軸會(huì)用到的熱處理工藝。（1）整體熱處理整體熱處理是對(duì)零件整體進(jìn)行加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，從而獲得我們需要的金相組織，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。工件整體熱處理一般包括退火、正火、淬火和HYPERLINK/view/145442.htm回火四種基本工藝。（2）表面熱處理表面熱處理是金屬熱處理工藝中的只加熱工件表面，改變其表面

20、力學(xué)性能。為了保證只加熱工件表面而不使過(guò)量的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源需要擁有高的HYPERLINK/view/495066.htm能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，把表面或局部能量短時(shí)或瞬時(shí)高溫。表面熱處理的方法主要有火焰淬火和HYPERLINK/view/706082.htm感應(yīng)加熱熱處理，經(jīng)常使用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、HYPERLINK/view/151436.htm感應(yīng)電流、激光和電子束等。整體熱處理對(duì)改變凸輪軸的力學(xué)性能十分重要；表面熱處理能很好的改變凸輪軸的表面硬度，由于凸輪軸的磨損及受力情況每個(gè)部分不一樣，所以桃形區(qū)域的熱處理不同，使得桃形區(qū)域硬度不同，達(dá)到

21、凸輪軸使用時(shí)的性能要求。3.2CG125凸輪軸熱處理工藝CG125凸輪軸要求性能很高，屬于短軸零件。由于符合不同，受力大小也不同，常受彎曲、扭矩、沖擊、同時(shí)在滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)部位受摩擦作用。因此該凸輪軸的性能要求是高硬度、足夠的韌性及疲勞強(qiáng)度、變形等。經(jīng)過(guò)多方面的試驗(yàn)，對(duì)CG125凸輪軸采取調(diào)質(zhì)工藝和局部高頻淬火工藝。調(diào)質(zhì)的目的：為后續(xù)熱處理表面淬火作好組織準(zhǔn)備，使凸輪軸獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度、強(qiáng)度和耐磨性等。3.2.1調(diào)質(zhì)凸輪軸為了獲得良好的性能會(huì)在毛坯處理時(shí)采用調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理是熱處理的一種常用工藝,是指鋼材在淬火后在用高溫回火如圖3-1所示。目的是使調(diào)質(zhì)后的工件具有優(yōu)良的綜合機(jī)

22、械性能。CG125凸輪軸的調(diào)質(zhì)處理是將凸輪軸加熱到550，保溫5小時(shí)，然后空冷至室溫。加工時(shí)應(yīng)該注意調(diào)質(zhì)溫度過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致后序加工困難。調(diào)質(zhì)處理完成后硬度達(dá)到2025HRC，金相為回火索氏體。圖3-1回火工藝圖3.2.2高頻淬火凸輪軸工作是凸輪表面將會(huì)受到高壓力，高摩擦等，所以凸輪表面的強(qiáng)化十分重要。凸輪表面采取高頻淬火工藝。高頻淬火凸輪軸傳感器，凸輪軸繞成的空心銅管，和同頻率的感應(yīng)電流形成的凸輪軸表面時(shí)，通入交流頻率或高頻電流，將零件表面或局部迅速加熱（幾秒鐘內(nèi)即可將溫度升高至8001000，心部仍然接近于室溫）若干秒鐘后迅速立即噴(浸)水冷卻（或噴浸油冷卻)完成浸火工作，使凸輪軸表面或局部達(dá)

23、到相應(yīng)的硬度要求如圖3-2所示。CG125凸輪軸高頻淬火采用KH2090B型淬火機(jī)，凸輪軸通常采用200300KHZ，采用電子管式高頻加熱，加熱時(shí)間為5.56.2秒，振蕩功率：90KVA，效率：95，冷卻水壓力：0.52MPa。淬火時(shí)應(yīng)注意凸輪部位高頻淬火后應(yīng)及時(shí)回火；嚴(yán)格控制回火時(shí)間及溫度，避免裂紋的產(chǎn)生。淬火后要求硬度達(dá)到HRC5056，淬硬層深為1.83mm，回火馬氏體46級(jí)，凸輪表面無(wú)裂紋。圖3-2高頻淬火工藝圖3.3化學(xué)熱處理凸輪軸化學(xué)熱處理是將凸輪軸放置于一定的化學(xué)介質(zhì)中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在金屬表層生成一種化學(xué)物質(zhì)，使工件獲得裝飾、耐蝕、絕緣等不同的性能。凸輪軸的化學(xué)處理通常有磷化處理

24、和氧化處理。CG125凸輪軸由于其工作的特性，必須要進(jìn)行磷化處理。磷化處理優(yōu)點(diǎn)：（1）具有較高的耐腐蝕性。凸輪軸的凸輪通常都要進(jìn)行磷化處理，經(jīng)過(guò)磷化處理后的凸輪的穩(wěn)定性和耐蝕性在大氣中要高于氧化處理后的凸輪軸，磷化處理后再經(jīng)重鉻酸鉀溶液填充浸油處理后，能進(jìn)一步提高耐蝕性。磷化膜孔隙多，具有很強(qiáng)的吸附能力。（2）具有較高的耐磨性。通常凸輪經(jīng)磷化處理后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的磨合后，桃尖處的磷化膜脫落變得錚亮，對(duì)凸輪和挺柱的初期磨合有利。一般來(lái)說(shuō)，凸輪軸的磷化膜厚度為0.0020.006mm，為了保證凸輪軸的表面精度，要求磷化處理前的凸輪表面粗糙度為0.4。氧化處理又稱為發(fā)黑處理，其工藝如下所示。凸輪軸氧

25、化處理流程：除油水洗除銹活化水沖洗漂洗常溫發(fā)黑漂洗無(wú)鉻鈍化漂洗浸脫水防銹油。以上工藝流程可概括為：前處理常溫發(fā)黑后處理三個(gè)階段4機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)4.1凸輪軸產(chǎn)品圖隨著摩托車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)凸輪軸的需求也越來(lái)越大。所以凸輪軸加工工藝的簡(jiǎn)單與否，直接影響著加工過(guò)程中的成本，間接影響著摩托車的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)出一條簡(jiǎn)單可行的凸輪軸加工工藝過(guò)程已經(jīng)是迫在眉睫了，從而盡可能的降低成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力。本次論文設(shè)計(jì)是根據(jù)CG125摩托車凸輪軸產(chǎn)品圖設(shè)計(jì)其加工工藝。在加工過(guò)程中要求保證凸輪基圓的尺寸為26.60.1，凸輪頂尖高度尺寸為32.850.05，凸輪長(zhǎng)短外圓尺寸為210-0.12，凸輪短端外圓尺寸為21.90

26、-0.1，凸輪套筒內(nèi)徑尺寸為16+0.030。CG125凸輪軸的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖如下圖4-1所示。圖4-1CG125凸輪軸產(chǎn)品圖技術(shù)要求:1、凸輪表面高頻淬火，硬度HRC5060，淬火層深為1-3.5mm，最大升程處允許最大層深為5mM，淬火前做調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為HRC22-30；2、凸輪表面磷酸錳處理，磷化膜厚度0.002-0.006mm；3、凸輪基圓尺寸為26.6，跳動(dòng)0.012；4、凸輪曲線最大升程相對(duì)于基圓26.6的高度為6.2480.03。當(dāng)升程為0-0.1時(shí)，公差為0.015；當(dāng)升程為0.1-0.5時(shí)，公差為0.05；當(dāng)升程為0.5以上時(shí)，公差為0.08。5、未注尺寸公差按IT12計(jì)算

27、。4.2凸輪軸機(jī)加工工藝流程圖4-2凸輪軸機(jī)加工工藝流程圖4.3重要加工工藝解析4.3.1粗精車長(zhǎng)頭、車端面粗精車長(zhǎng)頭、車端面是在第一步打中心孔完成后第二部加工工序，前面的這道工序是為后續(xù)加工確定精基準(zhǔn)，那么粗精車長(zhǎng)頭、車端面就是對(duì)凸輪軸外形加工的第一步，也是確定各個(gè)凸輪之間相對(duì)距離的工序。每道工序環(huán)環(huán)相扣，而粗精車長(zhǎng)頭、車端面工序的加工質(zhì)量也會(huì)直接影響到后面凸輪加工的精度。外圓主要起到支承的作用，安裝在軸承上，對(duì)外圓的尺寸要求較高。此工序同時(shí)對(duì)凸輪軸小頭進(jìn)行了車削加工，小頭與外圓一樣，都是作為支承作用，安裝在軸承中，對(duì)尺寸要求很高。如圖4-3所示，下圖為粗精車長(zhǎng)頭、車端面工藝圖，凸輪軸長(zhǎng)度為

28、361.0，粗精車長(zhǎng)頭的加工長(zhǎng)度為100-0.05,端面跳動(dòng)為21.90-0.1，經(jīng)過(guò)車削加工后的外圓直徑尺寸要求為22.35+0.050，各自對(duì)中心孔基準(zhǔn)的外圓跳動(dòng)量小于0.06，小頭兩個(gè)主要外圓對(duì)中心孔基準(zhǔn)的端面錐度都小于0.07。此步加工在車床上完成，車床的主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min，吃刀深度為1mm，吃刀量為0.45mm/min。圖4-3粗精車長(zhǎng)頭、車端面圖4.3.2粗精車短頭、車端面凸輪軸大頭與其小頭一樣是起到支承的作用，安裝在軸承之中，與小頭端有著一樣高的精度要求，粗精車是對(duì)大頭加工的第一步，為了滿足其精度要求，后續(xù)還有對(duì)凸輪軸大頭的磨削加工。在這道工序中進(jìn)行了對(duì)外圓的第二次車削

29、加工，前面兩次車削加工是對(duì)后面的磨削外圓做準(zhǔn)備，之前提到過(guò)外圓精度要求和質(zhì)量都很高，把外圓車削加工分到兩道工序中進(jìn)行，有效地防止了車削量過(guò)大而使工件損壞，之后的磨削加工的加工量很小，可能無(wú)法消除車削引起的裂痕，所以把外圓車削加工分到兩道工序中進(jìn)行是必要的。如圖4-4所示為粗精車短頭、車端面。下圖為粗精車短頭、車端面的加工工藝圖，凸輪軸長(zhǎng)度為361.0，粗精車短頭的加工保留長(zhǎng)度為26.5+0.10，經(jīng)過(guò)車削加工后的外圓直徑尺寸要求為21.90-0.1，各自對(duì)中心孔基準(zhǔn)的外圓跳動(dòng)量小于0.1，大頭兩個(gè)主要外圓對(duì)中心孔基準(zhǔn)的端面跳動(dòng)都小于0.04。此步加工在車床上完成，車床的主軸轉(zhuǎn)速為1200r/m

30、in，吃刀深度為1mm，吃刀量為0.3mm/min。圖4-4粗精車短頭、車端面4.3.3研凸輪軸中心孔CG125凸輪軸在研磨凸輪中心孔時(shí)采用特制臺(tái)鉆，配合機(jī)油加工。加工工藝圖如圖4-5所示，加工過(guò)程中要注意認(rèn)真閱讀作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書(shū)，領(lǐng)齊所需刀具、夾具、輔具。兩60圓頂尖分別安裝在機(jī)床的主軸和下模里，并用校對(duì)棒檢測(cè)兩頂尖是否同軸。凸輪防轉(zhuǎn)上下頂尖對(duì)正，研光、研圓即可。注意用力均勻，研磨部位為45倒角與10倒角相交的棱角。首件產(chǎn)品必須“三檢”，即：首檢、互檢、專檢。圖4-5研凸輪軸中心孔4.3.4粗磨凸輪軸為了確保精磨凸輪的精度，在這之前可先粗磨凸輪一次，這樣主要可以磨削掉多余的加工量，留下更小的剩余量

31、，以便于精磨凸輪軸。如果用精磨的方法來(lái)磨削這么多的加工量，花費(fèi)的時(shí)間太多，影響加工效率，所以粗磨凸輪是保證凸輪加工精度的重要工藝過(guò)程。圖4-6粗磨凸輪軸如圖4-6所示，為粗磨凸輪的工藝圖，從圖中可以看出，以4孔定位，粗磨雞心夾夾持長(zhǎng)端外圓，磨削，保證加工后的進(jìn)排氣凸輪高度為33.35+0.10-0.05，基圓跳動(dòng)小于等于0.05，進(jìn)排氣凸輪相對(duì)于定位孔中心線的偏角為023，偏差為30。此步加工采用凸輪磨床來(lái)完成，磨床的切削速度為1200r/min，磨削余量為1.5mm，進(jìn)給速度為0.3mm/r。4.3.5精磨凸輪軸精磨凸輪是對(duì)凸輪機(jī)加工的最重要的一道工序了，是最后確定凸輪尺寸的工藝過(guò)程，其加工

32、質(zhì)量的好壞是最終決定凸輪產(chǎn)品的質(zhì)量，故在此工藝過(guò)程中，對(duì)加工設(shè)備有很高的要求。如圖4-7所示，為精磨凸輪的工藝圖，從圖中可以看出，加工后的進(jìn)排氣凸輪高度為32.850.03，基圓跳動(dòng)小于等于0.012，凸輪錐度小于等于0.015，進(jìn)排氣凸輪相對(duì)于定位孔中心線的偏角為023，偏差為30。凸輪外輪廓素線相對(duì)于兩基準(zhǔn)孔的平行度小于0.01mm，精磨后凸輪的粗糙度要求達(dá)到Ra0.4um。此步加工采用凸輪磨床來(lái)完成，磨床的切削速度為2100r/min，磨削余量為0.5mm，進(jìn)給速度為0.02mm/r。圖4-7精磨凸輪軸5重要夾具設(shè)計(jì)5.1夾具的設(shè)計(jì)步驟1、工件的加工工藝分析。凸輪軸結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)比較不規(guī)則

33、，待加工表面對(duì)位置、粗糙度、圓度以及同軸度的要求都很高，所以必須使用專用夾具。要求第一臺(tái)階29，肩寬為11，外圓跳動(dòng)不大于0.1，粗糙度為Ra6.3；第二臺(tái)階26，肩寬為23，端面跳動(dòng)不大于0.1，粗糙度為Ra6.3。2、夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)。根據(jù)以?shī)A緊應(yīng)力的方向確定定位基準(zhǔn)，并使其作用點(diǎn)落在工件剛性較好的部位的原則，可選擇使用活動(dòng)頂尖壓緊工件，雞心夾使夾緊力作用在外圓柱面上，雞心夾帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行車削工序。雞心夾、鉆套和長(zhǎng)頂尖共同承受轉(zhuǎn)動(dòng)車削時(shí)的扭矩，拔塊主要承受轉(zhuǎn)動(dòng)車削時(shí)的拉應(yīng)力和轉(zhuǎn)矩。由于凸輪軸的凸輪高為39.85，所以雞心夾的內(nèi)孔設(shè)計(jì)成R15、R48、R10的連接曲面，整體高40

34、；凸輪寬26，所以雞心夾寬設(shè)計(jì)為26。確定長(zhǎng)頂尖的直徑為30后，也就確定了鉆套的內(nèi)徑為30。鉆套螺栓孔中心距離端面距離為8mm，雞心夾的螺栓孔中心距離端面距離為10，所以確定拔塊長(zhǎng)度為95mm，第一孔中線距離端面距離為8mm，兩孔中心距為34mm。固定螺釘均選用M8型號(hào)螺釘。圖5-1粗車長(zhǎng)端夾具雞心夾這樣設(shè)計(jì)的好處是夾緊工件時(shí)不會(huì)破壞定位，也不會(huì)使工件變形，且具有良好的自鎖性，安全可靠；夾緊動(dòng)作迅速，操作方便，省力省時(shí)，提高了生產(chǎn)效率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。5.2粗車長(zhǎng)端夾具組的設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。夾具的作用是保證加

35、工精度，使一批又一批工件的加工精度趨于一致；提高加工過(guò)程中整體的工作效率，不受工人技術(shù)水平的影響，方便快速，不需要?jiǎng)澗€找正，減輕勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度；充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工作性能。摩托車CG125凸輪軸的加工要用到的夾具有很多，現(xiàn)在重點(diǎn)介紹粗車長(zhǎng)端夾具組裝夾具，如圖5-2所示。1、雞心夾2、拔塊3、鉆套4、長(zhǎng)頂尖圖5-2粗車長(zhǎng)端夾具組裝6重要檢具設(shè)計(jì)6.1檢具概述檢具是工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)用于提高生產(chǎn)效率和控制質(zhì)量、檢測(cè)控制產(chǎn)品各種尺寸（例如孔徑、空間尺寸等）的簡(jiǎn)捷工具，適用于大批量生產(chǎn)的加工環(huán)境，以代替常用的測(cè)量工具，如游標(biāo)卡尺，深度尺、接觸性三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等。幾乎凸輪軸加工工藝的每道工序加工完成后都需要

36、檢測(cè)產(chǎn)品是否合格，檢具在凸輪軸加工中占有舉足輕重的地位。凸輪軸加工中檢具有通用檢具和專用檢具。通用檢具有硬度檢測(cè)儀、游標(biāo)卡尺、千分儀等。CG125凸輪軸的專用檢具主要分為標(biāo)塊、同軸度檢具、深度檢具、卡規(guī)、卡板和塞規(guī)等。標(biāo)塊又稱塊狀標(biāo)樣，是塊狀HYPERLINK/view/1557099.htmt_blank標(biāo)準(zhǔn)樣品的簡(jiǎn)稱，又稱作塊狀實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，是根據(jù)實(shí)施和給定文字標(biāo)準(zhǔn)一致的需要制作的，作為文字標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充的實(shí)物，以火花直讀光譜儀使用居多。凸輪軸的檢測(cè)中標(biāo)塊運(yùn)用十分的多其中有：中心孔標(biāo)塊(K2457Y/L20)，總長(zhǎng)標(biāo)塊（K2457Y/L21），消氣槽標(biāo)塊：K2457Y/L11，高度標(biāo)塊：K2457Y

37、/L10，消氣槽標(biāo)塊：K2457Y/L7，標(biāo)塊：K2457Y/L8等。塞規(guī)是一種檢具,常用的有圓孔塞規(guī)和螺紋塞規(guī)。圓孔塞規(guī)做成圓柱形狀，兩端分別為通端和止端，,用來(lái)檢查孔的直徑。塞規(guī)是凸輪軸檢具中運(yùn)用得比較多的檢具，因?yàn)橥C(jī)凸輪軸加工中，很多孔的直徑都是專用的，所以塞規(guī)要根據(jù)凸輪軸孔大小的不同，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)以CG125/L6塞規(guī)為例，展示凸輪軸檢具和量具的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)流程。6.2塞規(guī)的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)以中心孔4塞規(guī)為例子，來(lái)說(shuō)明凸輪軸的夾具設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)流程。4塞規(guī)是一種沒(méi)有測(cè)量刻度定值的測(cè)量工具。塞規(guī)分為通端和止端，外形為圓柱狀。塞規(guī)具有測(cè)量方便，測(cè)量誤差微小等優(yōu)點(diǎn)。但是用它檢驗(yàn)工件時(shí)

38、，不能測(cè)出其具體的尺寸，只能確定工件的尺寸是否在極限尺寸的范圍內(nèi)。4塞規(guī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用方便又能保證加工的要求。每個(gè)生產(chǎn)工廠都有一套通用的工作塞規(guī)或者專用的塞規(guī)。由于碳素工具鋼熱硬性低,淬透性不高且淬火變形大，晶粒細(xì),在淬火加熱時(shí)不易過(guò)熱,使其仍能保持細(xì)晶粒組織。淬火后鋼中有未溶的過(guò)剩碳化物，因此耐磨性較高，所以塞規(guī)的材料用碳素工具鋼T10，工作端淬火HRC5062。粗糙度為Ra0.4，塞規(guī)總長(zhǎng)度為65mm，通端長(zhǎng)度為13mm，止端長(zhǎng)度為8mm，手柄外圓為10的0.545的滾花。4塞規(guī)測(cè)量面的尺寸及粗糙度見(jiàn)圖6-1所示。圖6-1定位孔塞規(guī)1、參考文獻(xiàn)確定工作塞規(guī)的制造公差T和位置要素

39、Z值。T=0.002mm，Z=0.0026mm。2、算塞規(guī)的極限偏差和工作尺寸。通規(guī)“T”上偏差=EI+Z+T/2=(0+0.0026+0.002/2)mm=0.0036mm下偏差=EI+Z-T/2=(0+0.026-0.002/2)mm=0.0016mm止規(guī)“Z”上偏差=ES=0mm下偏差=T-ES=（0.002-0）mm=0.002mm7加工設(shè)備選擇7.1加工工藝中加工設(shè)備的選擇凸輪軸加工十分的復(fù)雜，加工過(guò)程中使用的加工設(shè)備也很多，正確的選擇加工設(shè)備對(duì)凸輪軸的加工工藝影響十分的大，在此我不能都能列舉清楚。下面我選擇幾個(gè)重要工序來(lái)說(shuō)明凸輪軸加工設(shè)備如何選擇。7.1.1打中心孔打中心孔是摩托車

40、凸輪軸加工工藝的第一道重要工序，這道工序?yàn)楹罄m(xù)工藝確定基準(zhǔn)，用于凸輪軸的裝夾、裝配、檢驗(yàn)的定位等(如圖7-1所示)，因此，中心孔關(guān)系到后續(xù)定位問(wèn)題。這個(gè)工藝過(guò)程加工質(zhì)量的好壞將直接影響到后面的加工的工件的質(zhì)量，所以對(duì)該工藝過(guò)程的加工設(shè)備有嚴(yán)格的要求，其重要性不低于后期的精加工。摩托車CG125凸輪軸的打中心孔工序采用Z4012鉆床，CG125-J1鉆中心孔專用夾具和A4中心鉆等設(shè)備。以凸輪一端外圓及凸輪表面進(jìn)行定位，使用專用夾具夾緊工件后開(kāi)始加工，加工完一端中心孔，再調(diào)頭裝夾，進(jìn)行鉆另一中心孔。另外，加工產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品定位面及工裝底板必須保證平整、無(wú)積瘤，中心孔與毛坯外圓的同軸度0.3。圖7-1

41、打中心孔打中心孔是為以后的工序創(chuàng)造加工條件。凸輪軸兩端主軸頸粗加工采用套車工藝是為了與打中心孔放在一起進(jìn)行完成，只使用一臺(tái)車床就能加工三道工序，節(jié)省了裝夾和拆卸工件所需的時(shí)間，提高了工作效率，也降低了產(chǎn)品的出錯(cuò)概率。用中心鉆和銑刀進(jìn)行加工在一臺(tái)車床上的凸輪軸，從兩端把凸輪軸的夾緊，刀具走刀完成后從定位面加工處出來(lái)，為而后的加工創(chuàng)造了簡(jiǎn)捷方便的條件。7.1.2粗精車長(zhǎng)頭、車端面摩托車CG125凸輪軸的主軸頸加工、兩端面加工和凸輪開(kāi)槽工序都是采用的數(shù)控車床。使用數(shù)控車床的優(yōu)點(diǎn)是：用4把刀分工進(jìn)行高速車削，使用跟蹤中心架，不但效率高于傳統(tǒng)工藝的低速多刀車，而且具有加工精度高、柔性好和節(jié)約工時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。這款車床用于粗精車小頭和外圓以及粗精車大頭和外圓并切凸輪槽這三道工序中，在凸輪軸的整個(gè)加工過(guò)程中車削只是用在粗加工，主要作用是形成凸輪的初輪廓，車去多余的加工量，并沒(méi)有直接影響到工件最終的加工質(zhì)量，所以對(duì)車床的要求不是太高，在滿足加工要求的前提下可以壓縮成本，選用了C616-1B數(shù)控車床，車床參數(shù)如表7-1所示。表7-1C616數(shù)控車床參數(shù)型號(hào)C616主電機(jī)功率（KW）4最大加工直徑（mm）320最大加工長(zhǎng)度(mm)750最大回轉(zhuǎn)直徑(