【正文】 ...................... 4 凸輪軸的技術(shù)要求 ............................................. 4 凸輪軸工藝設(shè)計(jì)原則 ........................................... 6 凸輪軸加工工藝特點(diǎn) ........................................... 6 凸輪軸容易變形 ......................................... 6 加工難度大 ............................................. 7 3 凸輪軸加工工藝路線的擬定 .......................................... 9 選擇定位基準(zhǔn) ................................................. 9 選擇表面加工方法 ............................................ 10 加工工序的劃分和加工順序的安排 .............................. 11 凸輪軸劃分加工階段 .................................... 11 加工順序的安排 ........................................ 11 擬定機(jī)械加工工藝流程 ........................................ 11 柴油機(jī)凸輪軸重點(diǎn)加工工藝說明 ................................ 15 銑端面打中心孔 ........................................ 15 正火 .................................................. 16 淬火 .................................................. 17 精車止推面 ............................................ 18 精磨凸輪 .............................................. 18 精磨大外圓 ............................................ 19 精磨小外圓 ............................................ 20 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 目錄 探傷 .................................................. 20 4 重點(diǎn)工序的夾具、刀具、檢具的設(shè)計(jì)及設(shè)備的選擇 ..................... 22 重點(diǎn)工序夾具的設(shè)計(jì) .......................................... 22 夾具設(shè)計(jì)概述 .......................................... 22 凸輪軸銑鍵槽夾具設(shè)計(jì) .................................. 22 重點(diǎn)工序刀具的設(shè)計(jì) .......................................... 23 刀具設(shè)計(jì)概述 .......................................... 23 鍵槽銑刀設(shè)計(jì) .......................................... 23 重點(diǎn)工序檢具的設(shè)計(jì) .......................................... 24 檢具設(shè)計(jì)概述 .......................................... 24 鍵槽塞規(guī)設(shè)計(jì) .......................................... 25 重點(diǎn)工序設(shè)備的選擇 .......................................... 26 重點(diǎn)設(shè)備概述 .......................................... 26 重點(diǎn)工序設(shè)備的選擇 .................................... 26 5 結(jié)論 ............................................................. 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 29 致謝 ............................................................... 30 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 緒論 1 1 緒 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題和目的 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是《柴油機(jī) F3000 凸輪軸加工工藝設(shè)計(jì)》。一個(gè)凸輪軸的加工工藝之多之復(fù)雜，合理的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、合理的定位基準(zhǔn)、合理的加工階段的劃分與工序順序的安排和合理的加工方法等對凸輪軸的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是柴油機(jī) F3000 凸輪軸為例進(jìn)行加工工藝設(shè)計(jì)。本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 摘要 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 汽車 柴油機(jī) F3000 凸輪軸加工工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械與動力工程學(xué)院 專業(yè)班級 熱能與動力工程 2022 級 1 班 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 評閱教師 職稱 年 月 日 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 摘要 II 摘 要 凸輪軸作為柴油發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要部件，其性能和質(zhì)量對發(fā)動機(jī)的整體性能有著直接影響 ，因此柴油機(jī)凸輪軸加工工藝有著特殊的要求。合理的加工工藝對控制凸輪軸的質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，有著重大的意義。凸輪軸的加工工藝設(shè)計(jì)主要包括毛坯制造工藝設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)、熱處理工藝設(shè)計(jì)、重要工序工裝夾具設(shè)計(jì)、重要工序檢具設(shè)計(jì)、加工設(shè)備的選擇、加工刀具選擇或設(shè)計(jì)等。因此，不斷地完善改進(jìn) 凸輪軸的加工工藝變得十分重要。其重點(diǎn)內(nèi)容是 熱處理，粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)的選擇，中心孔的加工，凸輪磨削過程以及夾具檢具刀具的設(shè)計(jì)。 柴油發(fā)動機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 柴油發(fā)動機(jī) 技術(shù) 經(jīng)過一百多年 的全面發(fā)展，應(yīng)用范圍 變得日益廣泛。目前裝備最先進(jìn)技術(shù)的柴油發(fā)動機(jī)，其升功率能達(dá)到 30~50kwh/L，標(biāo)定功率的油耗能達(dá)到 204g/kwh，扭矩儲備系數(shù)能達(dá)到 以上，最低燃油油耗能達(dá)到 198g/kwh[1]；柴油機(jī)廣泛應(yīng)用在發(fā)電、車輛動力、灌溉、船舶動力 和其他 領(lǐng)域，其最為明顯優(yōu)勢是在車用的 動力，通過多年的 新技術(shù) 研究 與大量應(yīng)用，柴油機(jī)的煙度和噪聲獲 得了重大突破，基本達(dá)到了汽油機(jī)的 排放標(biāo)準(zhǔn)，全世界 車用動力“柴油化” 勢頭 愈發(fā)明顯 [1]。 該生產(chǎn)線可 分為全自動生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線兩種形式。全自動生產(chǎn)雖然質(zhì)量高，自動化程度高，比較可靠，但是成本 高，投資比較大，我國作為一個(gè)人口大國，人工成本較低，因此半自動成本比較劃算。 好的發(fā)動機(jī)必須具備一下幾點(diǎn)要求： 3.結(jié)構(gòu)緊湊，外形小，質(zhì)量輕 ，低排放，低消耗等。柴油機(jī)的性能指標(biāo)不斷地提高必然會對柴油機(jī)的設(shè)計(jì)以及加工工藝有更高的要求。 凸輪軸的發(fā)展?fàn)顩r 凸輪軸的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式通常采用鍛造或鑄造，少數(shù)也有采用碳鋼進(jìn)行切削本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 緒論 2 加工制造。為了減輕重量，部分凸輪軸會采用型芯鑄造，讓軸呈空心狀。鍛造式凸輪軸主要以碳鋼進(jìn)行熱鍛，凸輪采用高頻淬火處理，主要應(yīng)用在大中型發(fā)動機(jī)上，本次 F3000 凸輪軸由于運(yùn)用機(jī)型不是很大，所以采用中頻淬火處理。由于鍛造式凸輪軸沒法實(shí)現(xiàn)輕量化，其發(fā)展?jié)摿Ψ浅Ｐ　? 隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，凸輪軸的工藝方向有了更多的選擇： 1 金屬 塑料復(fù)合凸輪軸已在美國 獲得 應(yīng)用，將粉末金屬成型經(jīng)磨削加工的凸輪軸片和中空鋼軸放進(jìn)模具內(nèi)，在中空軸的 四周注入 塑料， 由塑料固定成一體， 這樣軸 和凸輪片之間 通過塑料間接接觸 。 2 凸輪軸的液體氮化工藝是在含有碳和氮的融化鹽浴室中進(jìn)行的一次硬化處理，溫度為 580℃，平均時(shí)間為 90min。 3 裝配式凸輪軸主要是將軸、 凸輪分開 加工制造 ，然后 組 裝 形成一體 。碳鋼凸輪可以進(jìn)行高頻淬火或者滲碳處理，有較高的耐膠著、耐點(diǎn)蝕性能 。 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 凸輪軸的分析 3 2 凸輪軸的分析 凸輪軸的作用 凸輪軸是發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的重要部分，作用是按照發(fā)動機(jī)工作順序、升程規(guī)律以及配氣正時(shí)驅(qū)動氣門按時(shí)開啟和關(guān)閉， 確保 發(fā)動機(jī)在工作中為氣缸吸入新鮮的可燃混 合氣，并及時(shí)將燃燒后的廢氣排出氣 缸。但任何事物都有兩面性，頂置式凸輪軸的缺點(diǎn)是由于部件的布置設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，維修起來也比較麻煩。凸輪軸的一端和驅(qū)動輪相連，另一端用來支撐 。承受著周期性的沖擊載荷 的凸輪軸 ，凸輪和挺柱之間接觸面積小，相對滑動速度 很 高 ， 應(yīng)力 圖 22 柴油機(jī)凸輪軸示意圖 大，因此凸輪的設(shè)計(jì)和加工工藝與發(fā)動機(jī)的性能和平順運(yùn)行有著很直接關(guān)系。凸輪軸 在工作過程中 與挺柱配合接觸面應(yīng)力大， 且 摩擦 會產(chǎn) 生熱，而散熱條件 不好 ，容易出現(xiàn)撕裂、刮傷、剝落以及早期的磨損等， 所以 工作條件惡劣。 凸輪軸的材料要求 (1) 作為 凸輪軸 材料， 要有一定的彎曲疲勞 強(qiáng)度 和足夠的韌性，能承受一定的扭轉(zhuǎn)載荷， 確保凸輪軸在工作中 受力后無明顯的變形。 (3) 凸輪軸 材料必須具備較好的耐磨性能以及加工時(shí)較好的 切削加工性能。 凸輪軸的材料選擇 凸輪軸作為一個(gè)運(yùn)動件，在惡劣的工作環(huán)境中承受著周期性的沖擊載荷和嚴(yán)重的摩擦，凸輪軸上的凸輪與挺柱相接處，相對滑動速度很高，為了適應(yīng)其惡劣工作條件，凸輪軸的通常采用優(yōu)質(zhì)鋼或者合金鋼鍛造，也可以采用球墨鑄鐵或者合金鑄鐵鑄造而成 [4]。碳鋼作為應(yīng)用最廣泛的材料，經(jīng)過正火處理后它的硬度達(dá)到 170～ 217HBS，以及剛度都能滿足。 凸輪 軸的技術(shù)要求 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以柴油機(jī) F3000 凸輪軸產(chǎn)品圖（如圖 23）為例設(shè)計(jì)工藝，其具體技術(shù)條件如下： 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 凸輪軸的分析 5 圖 23 柴油機(jī) F3000 凸輪軸產(chǎn)品圖 (1) 支承軸頸 各個(gè)軸頸Φ ，表面粗糙度為 ； 各個(gè)軸頸相對于前后支承軸頸的基準(zhǔn)軸線徑向圓跳動小于 ； 各個(gè)軸頸的圓柱度小于 。 ，表面粗糙度為 m； 各個(gè)凸輪基圓相對于前后支承軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動小于 ； 一四缸凸輪對稱中心線相對于鍵槽對稱中心線相對位置偏差 3176。 30′ ； 二三缸凸輪對稱中心線相對于鍵槽對稱中心線相對位置偏差 13176。 30′ ； 各缸進(jìn)排氣凸輪對稱中心線相對位置偏差 106176。 (3) 鍵槽 寬 80 ， 深 4mm， 對稱度 ； 鍵槽平面相對于前后端軸頸的基準(zhǔn)軸線的平行度允許公差為 ； 鍵槽側(cè)面表面粗糙度 m，工作面表面粗糙度 m。 (5) 止推面 止推面Φ 40177。 (6) 凸輪軸小頭 凸輪軸小頭Φ 35+ + ，表面粗糙度 m，小頭端面表面粗糙度 μ m； 凸輪軸小頭相對于前后支承軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動允許公差 ； 凸輪軸小頭圓柱度允許公差 。 本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 凸輪軸的分析 6 (8) 凸輪軸軸頸及進(jìn)、排氣凸輪表面淬火處理 ,硬度為 54～ 63HRC，淬深～ 6mm，凸輪頂圓處淬硬層深不小于 ，止推面φ 42 以外園環(huán)面應(yīng)為淬火處理，硬度不低于 42HRC。（第一擋軸頸表面距后端 5 以內(nèi)的硬度允許適當(dāng)降低） (9) 凸輪軸精加工后的各支承軸頸和凸輪表面應(yīng)光潔，不許有碰傷、凹痕、毛刺、班點(diǎn)、裂縫等缺陷，倒銳邊。 (11) 以凸輪軸線為基準(zhǔn)，所有凸輪基圓每 10176。 (12) 任何相鄰升程值之差與升程表對應(yīng)值之差的偏差應(yīng)小于或等于，任何 8 個(gè)相鄰升程值之差與升程表對應(yīng)值之差的偏差應(yīng)小于或等于，最大升程的偏差為 +%%。 (14) 淬火后允許校直。 (16) 其余按 JB/T6728《內(nèi)燃機(jī)凸輪軸技術(shù)條件》執(zhí)行。 （ 2）在關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備上，應(yīng)優(yōu)先考慮國內(nèi)外先進(jìn)廠家的先進(jìn)設(shè)備。 （ 4）設(shè)計(jì)工藝時(shí)還應(yīng)充分考慮各個(gè)加工環(huán)節(jié)的安全和操作者的方便性。 （ 6） 選定的 加工方法應(yīng)該與 工