畢業(yè)設(shè)計(jì)---空間凸輪數(shù)控加工-畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-24 04:36 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí)意義。本 例 針對(duì)凸輪軸的加工特點(diǎn)，結(jié)合工廠的實(shí)際，從前期規(guī)劃開(kāi)始，對(duì)凸輪軸的加工工藝進(jìn)行了分析、研究。對(duì)凸輪廓形進(jìn)行計(jì)算和推倒，對(duì) 凸輪輪廓的加工進(jìn)行了 合理的 適用于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的加工方法。 零件基本信息 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 凸輪軸生產(chǎn)線承擔(dān)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的機(jī)加工，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jiǎn)圖 圖 4 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) – 后軸徑φ ?? ，表面粗糙度 （ 2）凸輪 6 個(gè)凸輪基圓尺寸為φ ?? ，表面粗糙度 。 各凸輪基圓相對(duì)與前后軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向跳動(dòng)允差 各凸輪基圓相對(duì)與前后軸頸的基準(zhǔn)軸線的平行度允差 各凸輪對(duì)稱(chēng)中心線相對(duì)于鍵槽的相對(duì)位置偏差（相位角）177。 20′（見(jiàn)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(duì)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(zhǎng)度： ～ 齒形誤差≤ ；齒向誤差≤ ；齒槽對(duì)鍵槽的角度 20176。 177。 2176。 由于凸輪軸具有細(xì)長(zhǎng)且形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(guò)程中，有兩個(gè)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(zhǎng)軸的角度來(lái)說(shuō)，突出的問(wèn)題就是工件本身的剛度低，切削加 工時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的受力變形，其表面殘余應(yīng)力也會(huì)引起變形。尤其是在加工凸輪和齒輪時(shí)，這種變形會(huì)更為顯著。 凸輪軸在加工過(guò)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(guò)大會(huì)導(dǎo)致后序加工無(wú)法進(jìn)行，甚至造成中途報(bào)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(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) – 因此，在安排其工藝過(guò)程時(shí)，必須針對(duì)工件易變形這一特點(diǎn)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(kāi)，以使粗加工時(shí)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(guò)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(wèn)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(jì)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(duì)于一般的軸類(lèi)零件來(lái)說(shuō)，其軸線即為它的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸遵循這一設(shè)計(jì)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(lèi)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(jiǎn)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(jì)、制造夾具的時(shí)間和費(fèi)用，而且有可能在一次裝夾中加工出 更多表面。這對(duì)于大量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，不僅便于采用高效專(zhuān)用機(jī)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(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) – 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(gè)加工不可能在一個(gè)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(gè)工藝過(guò)程劃分為三個(gè)階段，以完成各個(gè)不同加工階段的目的和任務(wù)。 發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的加工的三個(gè)階段： （ 1） 粗加工階段包括車(chē)各支承軸頸、齒輪外圓軸頸和粗磨凸輪。該階段要求機(jī)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(chē)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(duì)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(duì)于各支承軸頸是按粗車(chē) —— 精車(chē) —— 精磨加工的，對(duì)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(shuō)，符合“先粗后精”的加工原則。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) – 凸輪形面的加工 在凸輪軸的加工中，最重要同時(shí)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(chē)削和磨削兩種。 凸輪形面的粗加工目前在國(guó)內(nèi)主要是凸輪軸車(chē)床車(chē)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(jī)床有兩套靠模，當(dāng)砂輪直徑在一定范圍內(nèi)時(shí)，使用第一個(gè)靠模來(lái)工作。當(dāng)砂輪磨損到一定程度時(shí)，靠模自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使用第二個(gè)靠模來(lái)工作。該磨床通過(guò)對(duì)砂輪直徑的控制來(lái)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(dòng)機(jī)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(jiǎn)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(dòng)機(jī)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(guò)一般仿珩磨的生產(chǎn)率。機(jī)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(diǎn) 發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸工藝特點(diǎn)： （ 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(chē)床用于支撐軸頸的粗加工 （ 4） 凸輪部分在鑄造時(shí)冷激，不需加工后淬火 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) – （ 5） 凸輪采用粗、精磨加工，以磨代車(chē)，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(chē)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(chē)的新工藝，極大的簡(jiǎn)化了凸輪形面的加工。同時(shí)，高速磨削及金剛石滾輪連續(xù)修整工藝，保證了其
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