【正文】 商丘科技 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 17 1 砂輪的中心坐標(biāo) 在廓形磨削中砂輪也可想象為繞凸輪旋轉(zhuǎn)，磨削點(diǎn)即為滾輪于廓形的切點(diǎn) D，如圖 7，以 C 表示砂輪中心， Rc 為砂輪半徑，則只要求出砂輪中心的極坐標(biāo) Hc=f( C? )，既可作為數(shù)控磨床的橫進(jìn)給數(shù)據(jù)。 曲線族方程 f(x， y， ? )＝ 0 的全微分為： 0?????????? ?? dfdyfdxfdf yx 商丘科技 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 14 即： 0????????? ?? dfdyfdxf yx （ ） 包絡(luò)線上各點(diǎn)既是曲線族里的點(diǎn)，其斜率又 應(yīng)滿足公式 ()，將 ()、（ )式聯(lián)立，可得： 0????f （ ） 即包絡(luò)線方程，解此式得出以 ? 表示得 x、 y 值，即包絡(luò)線上的各點(diǎn)坐標(biāo) [8]。以 H 表示滾柱與凸輪軸心距，則 H=f(? )，以 Rf 為滾柱半徑，則圓的一般方程為： 222 )s i n()c o s( rRHYHX ???? ?? 因?yàn)?H 也是 ? 的函數(shù)，此式可寫成隱函數(shù)形式 f(x， y， ? )＝ 0，這里 ? 為參變量，改變 ? 值可得不同的方程式，如圖 6。 表 41 凸輪軸凸輪升程表 商丘科技 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 12 φ φ φ 0 41 82 1 42 83 2 43 84 3 44 85 4 45 86 5 46 87 6 47 88 7 48 89 8 49 90 9 50 91 10 51 92 11 52 93 12 53 94 13 54 95 14 55 96 15 56 97 16 57 98 17 58 99 18 59 100 19 60 101 20 61 102 21 62 103 22 63 23 64 24 65 25 66 26 67 27 68 28 69 29 70 30 71 31 72 32 73 33 74 34 75 35 76 36 77 37 78 38 79 39 80 40 81 由于在升程段廓形圓形滾珠與廓形的切點(diǎn) D1,D2 都不在滾珠與凸輪的連心線上，而磨床砂輪必須磨出 D1,D2 點(diǎn)來(lái)，它的半徑又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滾珠半徑，所以必須通過(guò)計(jì)算得出凸輪商丘科技 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 13 廓形（ D1,D2）坐標(biāo)，再換算成砂輪中心的坐標(biāo)，作為磨床砂輪橫向進(jìn)給的依據(jù)。 2)凸輪基圓直徑（ mm）：設(shè)定凸輪基圓直徑，可以用此數(shù)據(jù)微調(diào)凸輪尺寸，因?yàn)闆](méi) 有凸輪的長(zhǎng)徑尺寸。 發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪廓形 是以凸輪與φ 10 滾珠對(duì)滾時(shí)二者中心距離 1y ， 2y 表示的，商丘科技 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 11 如圖 5，圖紙給出表列函數(shù) 1y ＝ 1f (φ )， y＝ 2f (φ )表 4— 1 為凸輪軸升程表。 [6] 4 凸輪廓形理論計(jì)算及加工控制參數(shù) 凸輪軸凸輪的廓形要求 氣門運(yùn)動(dòng)的加速度和減速度都是凸輪輪廓的函數(shù)。 3)結(jié)論：輕微夾痕對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能無(wú)影響，沒(méi)必要增加投入。 c)拋光小端外圓，需要增加投入。 b)引發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題：由于凸輪磨床的中心架支撐軸頸是精車表面，對(duì)凸輪磨削精度和升程曲線會(huì)造成很大的影響。 a)使用這種方法，涉及變動(dòng)的部分：凸輪磨改三爪、中心架。此工藝方案可繼續(xù)使用。 該凸輪磨床在設(shè)備驗(yàn)收時(shí)即有光亮帶夾痕存在，據(jù)了解目前凸輪桃子磨削工藝大多采用腱槽角向定位三爪夾緊 工件小端外圓，中心架支撐軸徑向表面來(lái)完成磨削過(guò)程，此方案勢(shì)必要產(chǎn)生夾痕。 軸頸夾痕 1)軸頸夾痕：凸輪軸線 120 序凸輪磨削時(shí)用鍵 槽定位，φ 22 外圓夾緊。 商丘科技 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 10 μ＝ F30 Rz=~ μ＝ F15 Rz=~ μ＝ F30 Rz=~ μ＝ F35 Rz=~ 通過(guò)比較，決定選用μ＝ ， F30 這組數(shù)據(jù)，磨 5 個(gè)工件修整一次，粗糙度＜ 。最后在保證砂輪不變的情況下，改變金剛石修整器的修磨速度 F，修整量μ，來(lái)提高工件的粗糙度。 工藝難點(diǎn) 主軸頸粗糙度的保證 凸輪軸生產(chǎn)的難點(diǎn)是主軸頸的粗糙度達(dá)不到圖 紙的要求，圖紙要求為 ，實(shí)際加工情況為 Rz≤ ，這就給驗(yàn)證帶來(lái)了很多麻煩。 因?yàn)橥馆嗇S轉(zhuǎn)速低，載荷輕，潤(rùn)滑又良好，而鑄鐵本身也是一種良好的軸承材料，所以不用襯套，把凸輪軸直接裝入缸蓋凸輪軸孔中。 圖 3 凸輪外形硬度分布圖 鑄鐵凸輪存在摩擦系數(shù)僅為 ～ ，而強(qiáng)度很低的石墨，在摩擦過(guò)程 中會(huì)脫落于接觸處成為潤(rùn)滑劑，且石墨脫落后留下的孔穴又會(huì)成為絕好的儲(chǔ)油槽，使臨界油膜容易保持住。 176。 以內(nèi) HRC48 以上，如圖 3 所示。 最后決定采用冷激合金鑄鐵，即在凸輪軸鑄模的凸輪尖端處放一塊加速鐵水冷卻的鐵塊，使凸輪尖端迅速冷卻，形成桃尖硬化層，其主要金屬基體為菜氏體，可以提高其硬度，并達(dá)到工藝要求：凸輪 140176。所以對(duì)凸輪軸的材料要求比較高。且工件的粗糙度及凸輪升程均能很好的滿足工藝要求。 由于使用了 CBN 砂輪，砂輪直徑有單晶剛玉的φ 600mm 減少到現(xiàn)在的φ 250mm，且使用壽命長(zhǎng)， CBN 砂輪的 CBN 層厚度為 3mm，每 100 件修磨一次，每次修磨量為 ，一片砂輪的修磨 次數(shù)為 300次，可計(jì)算得出一片砂輪的理論加工工件數(shù)為 300179。砂輪轉(zhuǎn)速為 5700 轉(zhuǎn) /分，屬于高速磨削，生產(chǎn)率高，耐用度高。這一特點(diǎn)要求砂輪直徑較小。 圖 2 凸輪軸的支撐軸頸 4)采用立方氮化硼（ CBN）砂輪磨削 由于采用了無(wú)靠模數(shù)控凸輪磨床，所以整個(gè)凸輪輪廓（包括基圓、緩沖段、作用段）的磨削均由 X 軸即砂輪架和 C 軸即主軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成，其動(dòng)作為同步動(dòng)作，所以凸輪磨削過(guò)程中砂輪于工件接觸表面不同且不均勻，緩沖段及作用段接觸面積大于基圓，由此造成加工余量不均勻，緩沖段和作用段加工余 量大于基圓，故產(chǎn)生法向切削力的變化。采用數(shù)控多砂輪磨削，可以高效率地磨削凸輪軸支撐軸頸，加工出的軸頸具有較高的圓柱度和較小的徑向跳動(dòng)。同時(shí)，由于這種工藝具有較好的柔性，為以后的產(chǎn)品改進(jìn)、更新以及多品種的凸輪軸共線生產(chǎn)提供了保證。 2)凸輪采用數(shù)控?zé)o靠模磨削 長(zhǎng)期以來(lái)，凸輪軸磨床采用靠模，滾輪擺動(dòng)仿形機(jī)構(gòu)，典型的設(shè)備如日平－蘭迪斯SCAM－ R 型凸輪磨床。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(jiǎn)化了凸輪形面的加工。 工藝 分析 表 發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 工序號(hào) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 夾緊位置 備注 10 銑端面，打中心孔 φ 外圓 2V （成活尺寸φ ） φ 36 外圓 2V （成活尺寸φ 32） φ 端面 1V φ 外圓 φ 36 外圓 專機(jī)