【文章內(nèi)容簡介】 于降低加工成本、減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及合理布置凸輪軸生產(chǎn)線具有很大的現(xiàn)實意義。本 例 針對凸輪軸的加工特點，結(jié)合工廠的實際，從前期規(guī)劃開始，對凸輪軸的加工工藝進(jìn)行了分析、研究。對凸輪廓形進(jìn)行計算和推倒，對 凸輪輪廓的加工進(jìn)行了 合理的 適用于發(fā)動機凸輪軸的加工方法。 零件基本信息 零件的結(jié)構(gòu)特點 凸輪軸生產(chǎn)線承擔(dān)每臺發(fā)動機凸輪軸的機加工，每臺發(fā)動機上使用一根凸輪軸。 材料：（ FCA3）銅鉻鉬合金鑄鐵，各主軸頸及端面的硬度 HB180~240，凸輪HRC48. 凸輪軸簡圖 圖 4 發(fā)動機凸輪軸主要加工內(nèi)容和精度要求 （ 1）支承軸徑 前軸徑后端φ ?? ，表面粗糙度 中間 軸徑φ ?? ，表面粗糙度 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 說明書 第 10 頁 – 后軸徑φ ?? ，表面粗糙度 （ 2）凸輪 6 個凸輪基圓尺寸為φ ?? ，表面粗糙度 。 各凸輪基圓相對與前后軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向跳動允差 各凸輪基圓相對與前后軸頸的基準(zhǔn)軸線的平行度允差 各凸輪對稱中心線相對于鍵槽的相對位置偏差（相位角）177。 20′（見圖 1） 凸輪型線誤差作用段177。 凸輪型線誤差作用段177。 一缸凸輪軸對鍵槽位置 112176。 32 ′177。 20′ （ 3）斜齒輪 齒數(shù)： 13，螺旋角： 53176。（右）177。 1′ 46公法線長度： ～ 齒形誤差≤ ；齒向誤差≤ ；齒槽對鍵槽的角度 20176。 177。 2176。 由于凸輪軸具有細(xì)長且形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)要求又高，尤其是凸輪的加工，因此其加工工藝性較差。在凸輪軸的加工過程中，有兩個主要因素影響其加工精度。其一是易變形性，其二是加工難度大。 易變形特性 從細(xì)長軸的角度來說，突出的問題就是工件本身的剛度低，切削加 工時會產(chǎn)生較大的受力變形，其表面殘余應(yīng)力也會引起變形。尤其是在加工凸輪和齒輪時，這種變形會更為顯著。 凸輪軸在加工過程中的變形，不僅影響到后續(xù)工序加工中的余量分配是否均勻，而且變形過大會導(dǎo)致后序加工無法進(jìn)行，甚至造成中途報廢。凸輪軸加工后的變形，將直接影響到裝配后凸輪軸的使用性能。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 說明書 第 11 頁 – 因此，在安排其工藝過程時，必須針對工件易變形這一特點采取必要的措施。不僅要把各主要表面的粗精加工工序分開，以使粗加工時產(chǎn)生的變形在精加工中得到修整，半精加工中產(chǎn)生的變形在精加工中得到修正，還必須在加工過程中增設(shè)輔助支承以采取分段 加工等措施，這是保證凸輪軸加工精度所必須解決的問題。 確定加工方法 根據(jù)該凸輪軸的凸輪其輪廓結(jié)構(gòu)形式如圖 5，使用 兩重包絡(luò)法加工方式 的 工方法 ，毛配件為鑄件， 凸輪形面的加工采用磨削的方法，在凸輪磨床上完成粗磨及精磨的加工 ，計算出其導(dǎo)軌，減少了加工的理論誤差，更有效保證零件的加工精度。 定位基準(zhǔn)的選擇 對于一般的軸類零件來說，其軸線即為它的設(shè)計基準(zhǔn)。發(fā)動機凸輪軸遵循這一設(shè)計基準(zhǔn)，由于凸輪軸各表面的加工難以在一次裝夾中完成，因此，減小工件在多次裝夾中的定位誤差，就成為保證凸輪軸加工精度的關(guān)鍵。本文采用兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準(zhǔn)，這不僅避免了工件在多次裝夾中因定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換而引起的定位誤差，也可作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，即符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 這種方法不僅使工件的裝夾方便、可靠。簡化了工藝規(guī)程的制定工作，使各工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)相同或相近，從而減少了設(shè)計、制造夾具的時間和費用，而且有可能在一次裝夾中加工出 更多表面。這對于大量生產(chǎn)來說，不僅便于采用高效專用機床和設(shè)備以提高生產(chǎn)效率，而且也 可 保證 得所加工的各表面之間具有較高的相互位置精度。 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 說明書 第 12 頁 – 加工階段的劃分與工序順序的安排 加工階段的劃分 由于凸輪軸的加工精度較高，整個加工不可能在一個工序內(nèi)全不完成。為了利于逐步地達(dá)到加工要求，所以把整個工藝過程劃分為三個階段，以完成各個不同加工階段的目的和任務(wù)。 發(fā)動機凸輪軸的加工的三個階段： （ 1） 粗加工階段包括車各支承軸頸、齒輪外圓軸頸和粗磨凸輪。該階段要求機床剛性好，切削用量選擇盡可能大，以便以提高生產(chǎn)率切除大部 分加工余量。 （ 2） 半精加工是精車各支承軸頸和精磨齒輪外圓軸頸。該階段主要為支承軸頸齒輪的加工做準(zhǔn)備。 （ 3） 精加工包括精磨各支承軸頸、止推面和凸輪以及斜齒輪加工。該階段加工余量和切削量小，加工精度高。 工藝編排：首先以φ 32 和φ 的毛坯面為定位基準(zhǔn) ，然后以大端外圓的端面作軸向定位，具體每序的定位基準(zhǔn)和夾緊位置 。 工序順序的安排 加工順序的安排與零件的質(zhì)量要求有關(guān)，工序安排是否合理，對于凸輪軸加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。對于各支承軸頸是按粗車 —— 精車 —— 精磨加工的，對于是按凸輪粗磨 —— 精磨 加工的，各表面的加工順序按從粗到精、且主要表面與次要表面的加工工序相互交叉進(jìn)行，從整體上說，符合“先粗后精”的加工原則。 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 說明書 第 13 頁 – 凸輪形面的加工 在凸輪軸的加工中，最重要同時難度最大的是凸輪形面的加工。該形面的加工方法目前主要有車削和磨削兩種。 凸輪形面的粗加工目前在國內(nèi)主要是凸輪軸車床車削加工，也有采用銑削加工和磨削加工的。如采用雙靠模凸輪軸磨床，機床有兩套靠模，當(dāng)砂輪直徑在一定范圍內(nèi)時，使用第一個靠模來工作。當(dāng)砂輪磨損到一定程度時，靠模自動轉(zhuǎn)換，使用第二個靠模來工作。該磨床通過對砂輪直徑的控制來提 高凸輪外形的精度，不僅提高了凸輪形面的加工精度，也使砂輪的利用更經(jīng)濟(jì)、合理。 發(fā)動機凸輪軸毛坯采用精鑄的方法制造，毛坯精度較高，切削量小，故采用磨削的加工工藝，簡化了凸輪形面的加工。凸輪形面的加工采用磨削的方法，在凸輪磨床上完成粗磨及精磨的加工。工件安裝在兩頂尖之間并以鍵槽做軸向定位，在支承軸頸處安裝輔助支承保證凸輪形面的加工精度。發(fā)動機凸輪軸形面的加工所采用的凸輪軸磨床是立方氮化硼磨床，該磨床能迅速地變換磨削的凸輪形狀，超過一般仿珩磨的生產(chǎn)率。機床具有較大的剛度，能承受大的工作負(fù)荷。由于立方氮化硼（ CBN）砂輪的使用壽命高，因此，砂輪的直徑變化所造成的凸輪形狀誤差顯著減小，也大大提高了凸輪形面的磨削精度。 工藝特點 發(fā)動機凸輪軸工藝特點： （ 1） 毛坯硬度高 （冷激區(qū) HRC45 、 非冷激區(qū) HB229~302） （ 2） 生產(chǎn)節(jié)拍 分鐘 （ 3） 輪軸數(shù)控車床用于支撐軸頸的粗加工 （ 4） 凸輪部分在鑄造時冷激，不需加工后淬火 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 說明書 第 14 頁 – （ 5） 凸輪采用粗、精磨加工，以磨代車，凸輪輪廓直接磨削 （ 6） 凸輪精加工采用全數(shù)控?zé)o靠磨磨削 （ 7） 加工中主要定位基準(zhǔn)中心孔采用打孔后修磨，保證加工質(zhì)量 工藝先進(jìn)性 分析： 1) 、 磨削密集型工藝－外圓、軸頸、端面及凸輪均采用磨削方法 凸輪的外圓、軸頸、端面及凸輪的粗精加工均采用磨削方法。凸輪傳統(tǒng)的粗加工方法是采用靠模車床及液壓仿形凸輪銑床，大量生產(chǎn)的凸輪軸毛坯均采用精鍛或精鑄成形，其毛坯精度高，加工余量小，采用以磨代車的新工藝，極大的簡化了凸輪形面的加工。同時，高速磨削及金剛石滾輪連續(xù)修整工藝，保證了其