【正文】 清洗、 防銹 同工序 31 清洗機QXJ450 35 包裝 、入庫 同工序 31 捆包機 本科生 畢業(yè) 設計 3 凸輪軸加工工藝路線的擬定 16 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，因此銑端面打中心孔這道工序在整個工序過程中起著至關重要的作用。 其他各個面按主要和次要面的加工工序相互交叉進行， 在整體上應遵循“先粗后精”的原則進行加工 [3]。 加工順序的安排 柴油機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，對于各支承軸頸、凸輪主要是按粗車→粗磨→精磨的順序進行加工，即先粗后精加工。 ③ 中心孔作為一個內(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)凸輪軸零件每個表面的加工要求，確定其加工方案如下表 31 所列。 30′。第一進氣凸輪和鍵槽凸輪夾角為 3176。 本科生 畢業(yè) 設計 3 凸輪軸加工工藝路線的擬定 10 圖 32 精車止推面 ② 凸輪軸的配氣相位對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。由于多數(shù)工序都是采用中心孔作為定位基準，這樣能 盡可能多地 加工 端面和外圓， 符合基準統(tǒng)一原則。 (1) 粗基準的選擇 本次畢業(yè)設計柴油機 F3000 凸輪軸的粗基準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 31 所示選擇 工件 毛坯外柱圓面及其一個側(cè)面作為 粗 定位基準，這保證了后續(xù)加工余量的均勻性，同時也后續(xù)精加工的質(zhì)量。否則，不但使 實際生產(chǎn)過程 中的 錯漏 百出， 嚴重時 還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。砂輪 直徑的大小影響到磨削時對工件的擠壓力，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。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 25 凸輪型線相位角 本科生 畢業(yè) 設計 2 凸輪軸的分析 8 (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 砂輪的應用的提高，凸輪磨削的幾何尺寸的控制比較準確，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，如表面振紋、凸輪表面粗糙度、表面裂紋、凸輪邊緣毛刺等 [6]。但凸輪的輪廓曲線上的各點相對其回轉(zhuǎn)中心的半徑是一直變化 的 。 因此常規(guī)的機加 設備 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。 (4) 通過后續(xù)加工對前面工序產(chǎn)生的變形進行修正，工件在粗加工產(chǎn)生的變形在半精加工時修正。 (2) 采用小切削量，且加工盡量靠近夾緊面 [5]。在設計凸輪軸工藝時，應針對其易變性特性采取相應的輔助措施和合理安排加工工序。凸輪軸在加工過程中的變形，很容易引起后續(xù)加工工序 加工余量分配均勻性，如果變形過大會直接 造成 后續(xù)加工工序本科生 畢業(yè) 設計 2 凸輪軸的分析 7 無法進行，甚至會使零件直接中途報廢。 （ 7）在生產(chǎn)進度允許的情況下，盡可能考慮柔性生產(chǎn)。 （ 5） 加工方法應該與企業(yè)當前的技術(shù)工人水平和加工設備適應。 （ 3）在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應考慮將工藝的先進性和經(jīng)濟性相結(jié)合，降低生產(chǎn)成本。 凸輪軸工藝設計原則 （ 1）在工藝的合理性的前提下，保證工藝具有先進性，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏的前提，運用先進技術(shù)，提升產(chǎn)品的競爭力。 (15) 表面涂防銹油。 (13) 凸輪兩側(cè)用油石去毛刺，光整處理。的跳動應不大于 ，在整個基圓上跳動應不大于 。 (10) 凸輪軸加工結(jié)束后，應按 JB/T6729《內(nèi)燃機曲軸、凸輪軸磁粉探傷》的規(guī)定進行探傷，探傷后退磁。軸頸兩端 3 范圍內(nèi)，允許硬度降低至 50HRC。 (7) 材料經(jīng)正火處理，硬度大等于 180HBS。 ，表面粗糙度 m。 (4) 兩端螺紋孔 螺紋孔 M12，基孔制 ； 螺紋孔面軸線相對于支撐軸頸面的基準軸線的同軸度允許公差為Φ 。； 各凸輪斜角 7′ 30″ ～ 11′ 30″ 。177。177。 (2) 凸輪 8 個凸輪基圓尺寸為 177。 通過對 機加 材料的了解和分析，碳鋼 相對于合金鋼價格更便宜 ， 其對于 應力集中的敏感性較低， 但是 可以用熱處理或 者 化學熱處理等方法提高其抗疲勞強度，考慮到生產(chǎn)成本，以及結(jié)合本次設計產(chǎn)品的特點，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。合金鋼如 40Cr雖說承受載荷大但無法較大的沖擊，由于近年來鑄鐵強度的提高，合金鑄鐵和球墨鑄鐵也運用于凸輪軸上。 (4) 凸輪軸要具有準確的尺寸，軸頸 部分的材料 要有中等的抗彎強度和抗扭轉(zhuǎn)載荷及中等的韌性和耐磨性。 (2) 凸輪軸 工作 表面 特別是凸輪表面 要有較高的粗糙度、中等強度和硬度以及 較好 的耐磨性， 避免 凸輪軸在工作過程中產(chǎn)生磨損、刮傷、斷裂等 嚴重 缺陷。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、表面壓應力反復作用造成塊狀剝落和麻點等。 本科生 畢業(yè) 設計 2 凸輪軸的分析 4 凸輪軸的機械分析 在應力作用下凸輪軸與挺桿、氣門閥桿 形成 摩擦副，在工作過程中承受挺桿擠壓應力作用，其次受到一定的彎矩和扭矩的作用，同時又要承受周期性變化的擠壓應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。凸輪的側(cè)面如圖 22 呈雞蛋形，其主要在于保證氣缸充分的進排氣，盡可能的在短時間內(nèi)完成氣門的開閉。 凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點 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 21 凸輪軸結(jié)構(gòu)簡圖 凸輪軸是發(fā)動機配氣機構(gòu)中主要驅(qū)動件，其主體 如圖 21 所示 是一根和氣缸組長度相等的圓柱形棒體，然后在上面套若 干個凸輪，用于驅(qū)動氣門的開閉。凸輪軸直接通過搖臂驅(qū)動氣門，由于轉(zhuǎn)速較高，為保證進排氣以及傳動效率、簡化傳動機構(gòu)、降低高轉(zhuǎn)速的振動和噪音，常采用頂置式凸輪軸和頂置式氣門，這樣，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)也比較緊湊。它相對于 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 。凸輪常采用碳鋼或者粉末冶金材料，軸則用冷拔薄壁無縫鋼管 [2]?；衔飬^(qū)域滲層的厚度平均是 ，由 Fe3N 和 Fe3C 組成，氮的擴散厚度為 ， Fe3N 呈針狀，采用化學法測得其厚度為 1mm[3]。這種凸輪軸在質(zhì)量和成本都可 降低 40%，還可以降低發(fā)動機 的 噪聲，加工時間也有所 降低 。 為了滿足發(fā)動機配氣機構(gòu)中凸輪軸的各個部位不同的性能要求，傳統(tǒng)的凸輪軸制造方式、制造特點已經(jīng)變得落后，呈現(xiàn)出了許許多多的問題，材料選擇利用方面的不合理，凸輪的排列結(jié)構(gòu)不緊湊，加工復雜等方面的問題越來越突出，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。由于它的耐點腐蝕性能比較好，常與頂置式（ OHV）氣門機構(gòu)的挺桿組合使用，當然也有和搖臂配合應用在柴油機凸輪上置式（ OHC）結(jié)構(gòu)上 [2]。美國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 [2]。鑄造式凸輪軸主要有淬火鑄鐵，冷硬鑄鐵等。所以在柴油發(fā)動機，甚至這個機械加工行業(yè)中，數(shù)控機床，加工中心，精密加工機床，自動生產(chǎn)線等先進加工設備得到了廣泛應用。當然，近年來排放越來越受到關注。所以大 多數(shù) 廠家采用全自動和半自生產(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。全自動生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線其主要 看 是否需要人工操作和在工序 之 間 運送 工件 進行區(qū)別 。 在這種趨勢要求下，各生產(chǎn)廠家不僅具備大批量生產(chǎn)能力，同時還必須具備多品種、小批量生產(chǎn)技術(shù)，目前，我國發(fā)動機生產(chǎn)廠家大多數(shù)生產(chǎn)布置是流水線。經(jīng)過大量的研究成果表明，柴油發(fā)動機 已經(jīng) 成為了 當 前產(chǎn)業(yè)化應用中的各種動力機械熱效率最高、最節(jié)能、能量利用率最高的機型。 其目的是設計出合理的 F3000 凸輪軸加工工藝，合理的加工工藝對凸輪軸的質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，以及實際生產(chǎn)有著重大的意義。 關鍵詞 ：發(fā)動機 凸輪軸 工藝設計 本科生 畢業(yè) 設計 ABSTRACT III ABSTRACT The camshaft as an important part of a diesel engine steam 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 processing 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 treatment 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 plex, a reasonable design standard, the reasonable 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 plete the machining process of the camshaft machining process continuously. Keywords: Engine； camshaft； process design 本科生 畢業(yè) 設計 目錄 目 錄 摘 要 .............................................................. II ABSTRACT .......................................................... III 1 緒 論 ............................................................. 1 本次畢業(yè)設計的課題和目的 ..................................... 1 柴油發(fā)動機的發(fā)展狀況 ......................................... 1 凸輪軸的發(fā)展狀況 ............................................. 1 2 凸輪軸的分析 ...................................................... 3 凸輪軸的作用 ................................................. 3 凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點 ............................................. 3 凸輪軸的機械分析 ............................................. 4 凸輪軸的材料要求 ............................................. 4 凸輪軸的材料選擇 .......................