【正文】 四、 預(yù)計(jì)達(dá)到的要求及預(yù)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)本課題預(yù)期成果實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪及連桿軸頸在加工時(shí)處于控制狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高精度低成本的凸輪軸加工以達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)效益。銑刀退出，凸輪形面全部加工完畢。為了保證正確的配氣相位和發(fā)火時(shí)刻，曲軸和凸輪軸在裝配時(shí)必須將正時(shí)齒輪上的正時(shí)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。如下圖：圖3凸輪形狀示意圖 圖中O點(diǎn)位凸輪旋轉(zhuǎn)中心。就凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，形狀復(fù)雜，長(zhǎng)徑比大、工件剛性差。二、 國(guó)內(nèi)外概況、預(yù)測(cè)和文獻(xiàn)綜述1. 課題的國(guó)內(nèi)外研究概況國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)凸輪軸的主要方法有：采用鋼質(zhì)鍛造毛坯經(jīng)切削加工后，凸輪桃尖部分經(jīng)高頻淬火形成馬氏體層的工藝。最重要的是學(xué)習(xí)到怎樣把我們課本上所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用在生產(chǎn)實(shí)際中的方法和技巧。凸輪軸的工藝過(guò)程，我們盡量做到清晰明了，在保證表達(dá)清楚的基礎(chǔ)上，盡量做到簡(jiǎn)練。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問(wèn)題。 。 （4）程序編制 確定以三爪自定心卡盤(pán)前端面中心點(diǎn)為工件原點(diǎn)，該工件的加工程序說(shuō)明：O001。第四章 凸輪軸數(shù)控加工的過(guò)程. 數(shù)控加工工藝 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，首先遇到的問(wèn)題就是工藝問(wèn)題。為了利于逐步達(dá)到加工要求，必須把整個(gè)工藝過(guò)程分幾個(gè)階段。當(dāng)試用一般的靠模機(jī)加工時(shí)，由于加工半徑的變化，勢(shì)必引起切削速度與切削力的變化，這樣將會(huì)使加工后的凸輪曲線產(chǎn)生形狀誤差，從而影響凸輪的使用性能。另一方面，采用材料為鋼的凸輪軸在主要工作表面精加工產(chǎn)生變形。則Fc=在計(jì)算切削力是應(yīng)注意考慮安全系數(shù)K:K=K0*K1*K2*K3 =***1=其中：K0為基本安全系數(shù)，；K1為加工性質(zhì)系數(shù)，；K2為刀具鈍化系數(shù)，；K3為切削特點(diǎn)系數(shù)。（1）定位 定位精度直接關(guān)系到加工的質(zhì)量，因此對(duì)定位誤差分析是必要的。各處外圓40H機(jī)械制造業(yè)中完成工件的切削加工，常通過(guò)夾具來(lái)保證工件的加工精度，提高生產(chǎn)率，減少?gòu)U品率，改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而夾具中的通用夾具可裝夾的工件形狀相對(duì)單一。 　　● 凸輪表面易產(chǎn)生燒傷、裂紋等缺陷，很難提高生產(chǎn)效率 　　由于凸輪磨削余量大且材料難磨，普通磨料砂輪的性能很難適應(yīng)，磨削質(zhì)量和生產(chǎn)效率兩者往往不能兼顧。凸輪軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其加工質(zhì)量的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力特性；同時(shí)，凸輪軸又是一種非圓磨削的工件，其加工余量大且材料難磨，對(duì)磨削精度和生產(chǎn)效率要求都很高，加工難度比較大。 2. 工件裝夾方案由于該零件為小型凸輪，宜采用心軸定位，螺栓壓緊即可。 回程：X={+25[1+cos(3(δπ)/2)]/2}sinδ+10cosδ Y={+25[1+cos(3(δπ)/2)]/2}cosδ10sinδ 式中π≤δ≤5π/3。許用壓力角[α1]=30176。 采用數(shù)控銑加工凸輪廓形時(shí)，應(yīng)用CAXAMILL編寫(xiě)加工程序，當(dāng)指定了欲加工的廓形曲線后，應(yīng)輸入加工參數(shù)，如刀具參數(shù)、加工精度、插補(bǔ)方式等。因此圖形數(shù)據(jù)應(yīng)使用DXF接口進(jìn)行交換。sin(δ+φ+φ0) Y=a這樣一來(lái)，在EB中作出理論廓線，再用EB中的畫(huà)等距線的功能畫(huà)出工作廓線（距離為rr），則完成了該凸輪的輪廓曲線設(shè)計(jì)。以此為基礎(chǔ)將O1A及中心距a進(jìn)行圓整，就可得到基圓半徑r0=O2A。此曲線可用EB的公式曲線功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此它的應(yīng)用也就受到了很大的限制。槽深14mm，普通車(chē)床銑削余量分三次完成，第一次背吃刀量8mm，第二次背吃刀量5mm，剩下的1mm隨同輪廓精銑一起完成。 本例進(jìn)刀點(diǎn)選在戶(150，0)，刀具在r—15及r十15之間來(lái)回運(yùn)動(dòng)，逐漸加深銑削深度。 凸輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用“一面兩孑L，’定位，設(shè)計(jì)一“一面兩銷(xiāo)”普通車(chē)床專用夾具。 材料為鑄鐵，切削加工性較好。 在綜合分析凸輪軸加工技術(shù)的領(lǐng)域知識(shí)及信息需求與處理需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析設(shè)計(jì)提出了改變汽車(chē)凸輪軸的凸輪部位傳統(tǒng)加工方式，采用專用夾具配合數(shù)控銑床加工，從而降低了凸輪軸的生產(chǎn)成本。對(duì)此，有相當(dāng)一部分設(shè)計(jì)者提出了“裝配式凸輪軸”。蒂森克虜伯集團(tuán)在大連建立了裝配式凸輪軸工廠，為發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)提供裝配式凸輪軸。為保證尺寸穩(wěn)定性，裝配式凸輪軸加工的關(guān)鍵設(shè)備越來(lái)越多地使用在線檢測(cè)自動(dòng)補(bǔ)償功能。凸輪軸的材料和結(jié)構(gòu)可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要靈活變化，以更多地滿足市場(chǎng)要求，通過(guò)軸頸和凸輪型線的變化提供多品種產(chǎn)品。 d．適應(yīng)產(chǎn)品多品種柔性化要求。 b．加工余量小，便于高效率生產(chǎn)。2．3 管內(nèi)滾壓擴(kuò)張法 利用滑動(dòng)滾壓原理使得薄壁鋼管在帶孔的外部零件中發(fā)生局部的擴(kuò)張。通過(guò)在凸輪旁將鋼管材料往外壓出1／10 mm左右而達(dá)到凸輪的軸向定位。裝配過(guò)程是人工將所有凸輪軸組裝。而裝配式凸輪軸只需半精加工和精加工，凸輪、齒輪、軸套可采用不同的材料，因此產(chǎn)品質(zhì)量可減輕30％～50％；可柔性化生產(chǎn)，設(shè)備投資小，生產(chǎn)線占地面積少，生產(chǎn)成本較低。（5）凸輪表面的機(jī)械加工較難進(jìn)行，也是影響加工質(zhì)量的重要因素。目前，世間上許多汽車(chē)制造廠家越來(lái)越多地生產(chǎn)裝配式凸輪軸并用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)上。 汽車(chē)凸輪軸響故障排除分析現(xiàn)象：1)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)響聲輕微而清晰，低速時(shí)出現(xiàn)沉重而有節(jié)奏的“嗒嗒”聲，中速時(shí)響聲明顯，高速時(shí)響聲模糊而不清。 也就是說(shuō)，凸輪軸位于氣門(mén)上方（如圖5 所示）。 圖3. V型——?dú)飧装匆欢ń嵌扰懦蓛膳拧?（圖中部分4） 現(xiàn)在，發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)行下一次循環(huán)，再次吸入空氣和汽油。 在發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)過(guò)程中會(huì)發(fā)生如下事情：Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 典型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造1. 活塞開(kāi)始時(shí)位于頂部，排氣門(mén)打開(kāi)，然后活塞向下運(yùn)動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中充滿空氣和汽油的混合物。這四個(gè)沖程如圖1所示。 您可能在電影里看到過(guò)它們，士兵們向炮中填入火藥和炮彈，然后點(diǎn)著它。 還有一種外燃發(fā)動(dòng)機(jī)。 目前將汽油變成運(yùn)動(dòng)的最簡(jiǎn)單方法是在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒汽油。高角度凸輪軸是相對(duì)于普通凸輪軸的240176。（２）凸輪軸的異常磨損會(huì)導(dǎo)致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生軸向位移，從而產(chǎn)生異響。近年來(lái)在高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛使用齒形膠帶代替?zhèn)鲃?dòng)鏈條，但在一些大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上仍然使用鏈條傳動(dòng)。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)中比較多見(jiàn)的是用一個(gè)塑料齒條鏈連接。就毛坯精度來(lái)說(shuō)，鑄件的精度明顯的高于鍛件。它不僅影響毛坯的制造工藝設(shè)備及制造費(fèi)用，還影響零件的機(jī)加工工藝，設(shè)備和刀具的消耗及工時(shí)訂額。單頂置凸輪軸在氣缸蓋上用一根凸根軸，直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門(mén)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。而技術(shù)更新一些的則是DOHC式（DoubleOverHeadCam，頂置雙凸輪軸）發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)由于配備了兩根凸輪軸，每個(gè)汽缸可以安裝四到五個(gè)氣門(mén)（進(jìn)氣二到三個(gè)，排氣二個(gè)），高速性能得到了顯著的提升，不過(guò)與此同時(shí)低速性能會(huì)受到一定的影響，結(jié)構(gòu)也會(huì)變得復(fù)雜，不易維修。因此底置式凸輪軸一般也叫側(cè)置式凸輪軸。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里，凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的一半，但是它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的轉(zhuǎn)矩，因此對(duì)凸輪軸的強(qiáng)度和可靠支撐方面的要求很高。上面套有若干個(gè)凸輪，用于驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。它的作用是控制氣門(mén)的開(kāi)啟和閉合動(dòng)作（如圖）。這些凸起的部位作用是推動(dòng)氣門(mén)(俗稱滑佬)開(kāi)啟，當(dāng)轉(zhuǎn)到凸起部分時(shí)將會(huì)把氣門(mén)頂起，此時(shí)氣門(mén)將屬于開(kāi)啟狀態(tài)。凸輪上的孔選擇的加工方法是鉆，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鉆——擴(kuò)——鉸。3）凸輪軸基面的尺寸精度和相對(duì)于支承軸頸的軸線的同軸度。導(dǎo)程——即凸輪的曲線導(dǎo)程，就是假定凸輪曲線的升角（或降角）為360176。該接觸區(qū)對(duì)基圓、NROC及端部各不相同。側(cè)面(Flank)—凸輪軸上引導(dǎo)至并離開(kāi)凸輪軸端部的大致扁平部分。這樣的一次畢業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)，讓我們進(jìn)一步培養(yǎng)了自己分析總結(jié)和表達(dá)能力，也鞏固，深化了在設(shè)計(jì)過(guò)程中所獲得的知識(shí)，也是對(duì)我們以往所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考驗(yàn)。在進(jìn)行凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候勇于創(chuàng)新，從這個(gè)過(guò)程中可以學(xué)到很多東西。凸輪軸是一個(gè)比較復(fù)雜的曲軸，也是一個(gè)精密零件，所以在各方面加工要求都比較高，在加工以前要對(duì)凸輪軸零件材料加以精細(xì)選擇，作為以后加工的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)加工時(shí)對(duì)該件的尺寸規(guī)格要求都相當(dāng)嚴(yán)格，每進(jìn)行一步都要慎重考慮。它是通過(guò)對(duì)相關(guān)課程的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，使課程內(nèi)容與崗位能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合，使我們?cè)诋厴I(yè)實(shí)踐與設(shè)計(jì)過(guò)程中，能把所學(xué)的知識(shí)與崗位實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，達(dá)到崗位的要求。正是在該區(qū)到最大，最可能發(fā)生磨床燒傷.凹入輪廓(Reentrant profile) — NROC的另一個(gè)叫法。當(dāng)量直徑(Equivalent diameter)— 表示接觸弧的一個(gè)值，從砂輪直徑以及不斷變化的加工(凸角)直徑中推導(dǎo)而來(lái)。時(shí)凸輪的升距（或降距）。4）凸輪的位置精度。3）軸上油壁孔軸上油壁孔尺寸為φ8 mm。氣門(mén)的閉合動(dòng)作則是凸輪軸的凸起部分離開(kāi)氣門(mén)后，利用氣門(mén)彈簧(俗稱彈弓)的作用力來(lái)完成的。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半（在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過(guò)通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計(jì)中對(duì)凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鍛件的。凸輪軸的一端是軸承支撐點(diǎn)，另一端與驅(qū)動(dòng)輪相連接。凸輪軸的主體是１根與氣缸組長(zhǎng)度相同的圓柱體，上面加工有若干個(gè)凸輪，凸輪軸的材質(zhì)一般是特種鑄鐵，有時(shí)也采用鍛剛和合金制造。由于在這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸距離氣門(mén)較遠(yuǎn)，而且每個(gè)氣缸通常只有兩個(gè)氣門(mén)，因此轉(zhuǎn)速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸安裝位置有下置、中置、頂置三種形式。以往一般采用的側(cè)置凸輪軸，即凸輪軸在氣缸側(cè)面，由正時(shí)齒輪直接驅(qū)動(dòng)。正確的選用毛坯需要毛坯制造和機(jī)加工工藝人員緊密配合，兼顧冷熱加工兩個(gè)方面的要求。目前，國(guó)內(nèi)外普遍趨向于精鑄和精鍛。這個(gè)齒條鏈位于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油腔外，附帶有鋼質(zhì)的嵌入部件，通過(guò)一個(gè)可調(diào)的輥?zhàn)訋椭鷱埦o。齒形膠帶具有工作噪聲小、工作可靠以及成本低等特點(diǎn)。異常磨損還會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生撞擊，從而產(chǎn)生異響。左右的凸輪工作角度而言的，高角度凸輪軸的凸輪工作角度通常可以達(dá)到280176。 因此，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”——燃燒發(fā)生在內(nèi)部。 老式火車(chē)和蒸汽輪船中的蒸汽機(jī)是外燃發(fā)動(dòng)機(jī)。 這就是我們說(shuō)的內(nèi)部燃燒，但是很難想象發(fā)動(dòng)機(jī)是如何完成這些過(guò)程的。 它們分別是： 這便是吸氣沖程。 注意，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而土豆加農(nóng)炮產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是線性運(yùn)動(dòng)（直線）。 圖4. 臥式——?dú)飧自诎l(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)兩側(cè)排成兩排。凸輪軸上的凸輪直接控制氣門(mén)，或者通過(guò)一個(gè)很短的連桿控制氣門(mén)。2)發(fā)動(dòng)機(jī)中速時(shí)從缸體凸輪軸側(cè)發(fā)出鈍重響聲，高速時(shí)響聲混濁不清。因此，了解裝配式凸輪軸的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向高精度、高效率、低成本、高柔性的方向發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)方法制造凸輪軸，不僅使大量的才來(lái)哦變成廢屑，生產(chǎn)效率低、材料消耗與能源消耗大，自動(dòng)化水平低。 目前，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)都采用整體式凸輪軸，其材料有的采用中碳低合金鍛鋼(經(jīng)高頻淬火)，有的采用球墨鑄鐵。部件包括凸輪、主軸頸、齒坯放到安裝上料盒中，鋼管穿到各部件孔中，在安裝上料盒中進(jìn)行初定位。這種IHU工藝制成的裝配式凸輪軸已成功應(yīng)用在奧迪公司2003年投入批量生產(chǎn)的V6TDI轎車(chē)柴油機(jī)中?？梢岳脦в袧L壓過(guò)盈量，穿過(guò)內(nèi)管的滾壓工具，使內(nèi)管發(fā)生塑性擴(kuò)張。各凸輪采用精鑄部件，因而加工余量小。通過(guò)更換不同的軸頸和磨削不同的凸輪型線即可生產(chǎn)出多品種的凸輪軸。 c．高速磨削、高速磨削CBN(氮化硼)工具的使用。 f．粉末冶金等材料的使用。 采用裝配式凸輪軸，發(fā)動(dòng)機(jī)性能得到提高，明顯改善了燃油經(jīng)濟(jì)性，降低了排放，減少了振動(dòng)，同時(shí)也降低了制造成本。裝配式凸輪軸，就是將原本整體化的凸輪軸設(shè)計(jì)分解為由若干零件裝配的凸輪軸部件。“人機(jī)配合”，在編程時(shí)將手動(dòng)控制考慮在加工過(guò)程中，大大降低了對(duì)數(shù)控編程及機(jī)床硬件配置的要求。 該零件在數(shù)控銑削加工前，工件是一個(gè)經(jīng)過(guò)加工、含有兩個(gè)基準(zhǔn)孔、直徑為巾280mm、厚度為18mm的圓盤(pán)。用一塊320mmX320mmx40mm的墊塊，在墊塊上分別精鏜，少35mm及412mm兩個(gè)定位銷(xiāo)安裝孔，孔距為80177。當(dāng)達(dá)到既定深度后，刀具在XY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，銑削凸輪輪廓。凸輪槽兩側(cè)面各留0．5—0．7mm精銑余量。利用CAD軟件的強(qiáng)大作圖功能，可以十分方便地進(jìn)行凸輪的廓形設(shè)計(jì)，精度好效率高。 其次作兩條直線與X軸成升程許用壓力角[α1]和回程許用壓力角[α2]，且與所作曲線相切，則有交點(diǎn)A，那么就有OA=r0min，如圖1所示。 1．2 設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線 當(dāng)確定了凸輪基圓半徑r0，并已知推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律及盤(pán)形凸輪輪廓曲線的解析公式[1]，就可用EB中的公式曲線功能來(lái)畫(huà)出凸輪輪廓曲線。 1．2．2 對(duì)心平底推桿（平底與推桿軸線垂直）盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì) 根據(jù)反轉(zhuǎn)法作圖法可知，推桿平底與凸輪切點(diǎn)的軌跡為凸輪的輪廓曲線。cosδL先在EB中將圖形用數(shù)據(jù)接口中的DXFOUT命令以DXF格式輸出，然后在CAM軟件中用數(shù)據(jù)接口中的DXFIN命令讀入。CAXAMILL的后置處理是一個(gè)通用后置，使用時(shí)應(yīng)按所選機(jī)床輸入相關(guān)的參數(shù)。、[α2]=60176。 遠(yuǎn)、近休止部分為兩段以O(shè)為圓心的圓弧曲線。設(shè)定工件上表面與孔φ12H7軸線的交點(diǎn)為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。因而，凸輪軸的磨削技術(shù)一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點(diǎn)。 　　● 綜合經(jīng)濟(jì)效益不高 　　普通磨料砂輪的耐用度和使用壽命低，需頻繁修整或更換，使修整工具損耗加快，輔助時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度增加，既影響了生產(chǎn)效率，又加大了生產(chǎn)成本。不能滿足特殊需求，所以專用夾具也有很大的應(yīng)用空間，即通過(guò)專用夾具達(dá)到定位準(zhǔn)確、加緊迅速、操作快捷等優(yōu)點(diǎn)。銑削半圓鍵槽除了注意保證尺寸精度外還要注意其形位精度，特別是位置正確，可在臥式銑床上用三面刃銑刀加工。一般另加的加工誤差由夾具制造精度、夾具安裝誤差和夾具的定位誤差三部分決定，其對(duì)定位誤差的