凸轮轴机械加工工艺
凸轮轴生产制造工艺流程
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汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计 - 副本
毕业设计(论文)汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计教学单位:机电工程学院专业名称:机械设计制造及其自动化学号:学生姓名:指导教师:指导单位:完成时间:汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计摘要凸轮轴作为发动机的重要组成部分，对其配气功能有着举足轻重的作用。
当发动机工作运转的时候，凸轮轴负责控制进排气门的开合和开合量，但是由于工作时转速比较高，需要承受的扭矩的比较大，所以对凸轮轴的强度和支撑力的要求也比较高，因此在材质的选择上必须满足凸轮轴对强度等性能的要求。
凸轮轴作为一个重要的零部件，它的改进和发展对汽车发动机的配气性能的提高和进步意义重大。
本课题选取直列四缸顶置气门式发动机F3000，对它的凸轮轴加工工艺进行分析与设计，而工艺路线的拟定是工艺规程制定中的关键阶段，是工艺规程制定的总体设计。
撰写一条合理科学的工艺路线，既可以保证加工质量和生产效率，也可以有效合理的安排工人、设备、工艺装备，最终有利于降低整个生产周期和生产成本。
所以，本次设计是在仔细分析凸轮轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关书籍、手册、图标、标准、等技术资料，确定工艺的机械加工余量、工序尺寸及公差，最终定制凸轮轴零件的加工工序卡片。
关键词: 发动机；凸轮轴；工艺设计The Main Machining Process Design Of The Automobile Engine CamshaftAbstractThe camshaft as an important part of engine, has a pivotal role on its distribution. When the engine running at work, camshaft is responsible for controlling the exhaust opening and closing and opening and closing of the door, however, because of the high speed in the work, it needs to bear large torque and also has a high strength and support of the camshaft. On the choice of the material must meet the requirements of camshaft on the strength of performance. The camshaft as an important component, its improvement and development is of great significance.In this paper, the camshaft of the OHV engine processing technology for analysis and design. operational path routing is the key stage and general design. Write a reasonable scientific process route are have many advantage. This design is the careful analysis of CAM shaft parts processing technical requirements and processing accuracy, reasonable blank type, after consulting related books, manuals, ICONS, standards, technical data, determine the process of machining allowance, process dimension and tolerance, and customize the camshaft parts machining process card finally.Keyword: Engine; Camshaft; Process Design目录1 概述 (1)2 确定凸轮轴的加工工艺过程 (4)2.1 凸轮轴的作用和分类 (4)2.2 凸轮轴传动与工作条件 (5)2.3 凸轮轴的结构及其特点 (5)2.4 凸轮轴的主要技术要求分析 (6)2.5 凸轮轴的材料和毛坯的确定 (7)2.6 凸轮轴的机械加工工艺过程 (7)2.7 凸轮轴的机械加工工艺路线 (8)3 凸轮轴的机械加工工艺过程分析 (10)3.1 凸轮轴的机械加工工艺特点及分析 (10)3.2 凸轮轴主要加工工序分析 (11)3.2.1 铣凸轮轴两端面，钻中心孔 (11)3.2.2 主轴颈的加工 (11)3.2.3 凸轮轴颈的加工 (11)3.2.4 凸轮轴颈的加工 (12)4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (14)4.1 凸轮轴主要加工表面的工序安排 (14)4.2 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (14)4.2.1 凸轮轴主轴颈工序尺寸及公差的确定 (14)4.2.2 凸轮轴小外圆序尺寸及公差的确定 (15)4.3 凸轮轴机械加工工艺过程卡片的制定 (15)5 总结与展望 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 概述凸轮轴是发动机上的一个的旋转机件，它的运动对于发动机有极其重要的作用，在发动机工作循环中，它合理地控制进排气门的开启、关闭，使经过压缩的燃油混合气充分燃烧，推动活塞运动做功，然后将废气排出燃烧室。
凸轮轴
合金铸铁：将接近灰铸铁成份的铁水加入Mn、Cr、Mo、Cu等元素。从而与珠光体形成合金，减少铁素体的数量。合金铸铁的凸轮轴一般用于高转速凸轮轴。如CAC480凸轮轴，凸轮轴整体硬度HB263-311。
由于磨削速度很高，磨削热量来不及传入工件的深处，瞬时聚集在凸轮轴很薄的表层，形成切屑被带走。磨粒切削点的温度达1000?C以上,而内部只有几十度
选用CBN砂轮磨削，磨粒锋利，磨削力小，故磨削区发热量少
CBN显微硬度7300—9000HV，抗弯强度300MPa、抗压强度800--1000MPa、热稳定性1250?C--1350?C。
无进给磨削即光磨，可提高工件的几何精度和降低表面粗糙度参数值，表面粗糙度随光磨次数的增加而降低，细粒度砂轮比粗粒度好
砂轮的修整：修整通常包括整形和修锐，整形是使砂轮达到要求的几何形状和精度，砂轮的几何形状采用数控插补法进行，修锐是除去磨粒间的结合剂，使磨粒露出结合剂一定高度，形成切削刃，磨粒间空隙以容纳切屑。
金刚石滚轮磨削修整的特点：生产率高：以切入法进行修整，修整时间仅需2-10秒，可在进行凸轮轴更换工件时进行修整，不耽误生产节拍，同时由于金刚滚轮的寿命长，修整时间短，大大缩短了辅助时间，单件工件的消耗较低，金刚滚轮的精度较高，修整后的砂轮表面质量也较好。
矿物油冷却液的主要成份是轻质矿物油，加入适量的油溶性防锈添加剂。为了增加矿物油的润滑性能，常加入油性添加剂如脂肪酸等，以提高矿物油在低温低压时的渗透和润滑效果。矿物油的供给方法是喷射法，这样，可以提高供液压力，增大磨削液供给速度，以便将磨削热量迅速带走，并能冲破砂轮高速旋转的气流，使磨削液能有效的进入磨削区，改善磨削效果。由于砂轮的气孔小，磨削液必须经过精密过滤。由于磨削过程所产生的磨屑和砂粒等杂质在磨削液中不断增加，以至磨削液变脏变臭，不仅影响磨削工件的质量，还会危害环境卫生，快速点磨所用的过滤是柱状纸质过滤。
组合式凸轮轴加工工艺
组合式凸轮轴加工工艺摘要：本文介绍了组合式凸轮轴的结构特点及目前国内组合式凸轮轴的制造技术现状，并结合传统整体式凸轮轴进行了对比分析，为新产品开发及工艺制定的合理设计提供了可靠的依据。
关键词：内燃机组合式凸轮轴加工工艺前言凸轮轴是发动机的重要零部件之一，凸轮轴的结构设计和加工质量的好坏，对发动机的性能起着极其重要的作用，随着发动机高速度、高输出功率、低燃油附加性、整车轻量化和低成本投入等的设计需求，对发动机零部件，尤其是凸轮轴提出了更高的设计要求，要求其结构紧凑、质量轻便、材料强度高、耐磨性好。
而整体式凸轮轴一般为铸件或锻件，材料组成相同，各方面性能也相同，故无法达到以上的要求，而组合式凸轮轴无论从性能、成本，还是从质量方面均是理想的选择；目前国外应用数量已超过50%，但国内只有约10%。
1.组合式凸轮轴结构特点1.1 产品方面的优势1.1.1 组合式凸轮轴由钢管、凸轮、齿轮、六方和端头构成，然后通过装配形成凸轮轴，由于以上各部分单体进行毛坯制造，故可根据配气机构对凸轮轴各个部位的性能要求不同进行分体优化材料，即在同一凸轮轴上合理选择不同的凸轮、端头与钢管材料；例如钢管可选冷拔薄壁无缝钢管，凸轮可选冷锻/粉末冶金/冷激铸铁等，齿轮、六方、端头可选粉末冶金。
1.1.2 由于钢管选用冷拔空心管，凸轮材料的优化及精密成型技术的应用，可使凸轮轴整体重量降低20%～40%，节约材料可达30%以上。
1.2 机械加工方面的优势1.2.1 可实现柔性设计，柔性生产与敏捷制造：可实现凸轮相位角与轴向位置的控制、调整和修正，有利于新产品的设计与制造，缩短新产品的研制周期。
1.2.2 可针对不同零件采用最适宜的热处理技术与表面强化技术，因而可显著提高凸轮工作曲面抗点蚀能力和耐磨性，且可避免整体凸轮轴热处理过程中产生的变形。
1.2.3 可视具体材料及形状采用冷精密塑性成形、粉末冶金烧结、精密铸造等近净成形工艺成形凸轮，既能够节省工时，并可大幅度降低制造成本。
凸轮轴 加工方法
凸轮轴加工方法凸轮轴是一种用于控制气门开合时机的机械零部件，广泛应用于汽车、摩托车、发电机和船舶等内燃机设备中。
由于凸轮轴主要用于控制气门的正时运动，因此其制造加工过程要求精度高、表面光滑、强度大、耐磨性好等特点。
下面我将详细介绍凸轮轴的加工方法。
凸轮轴的加工方法主要包括以下几个步骤：材料准备、设计图纸制作、车削、热处理、研磨、喷涂及总装等。
接下来我将逐一介绍这些步骤。
首先是材料准备。
凸轮轴通常采用高强度合金钢作为基础材料。
这种材料具有较高的强度和耐磨性，能够满足凸轮轴的工作要求。
在材料准备过程中，需要根据凸轮轴的尺寸、形状和材料要求选择合适的钢材，并进行锻造或切割成所需的坯料。
接下来是设计图纸制作。
根据凸轮轴的功能和使用要求，需要根据设计规范和要求制作详细的设计图纸。
设计图纸应包括凸轮轴的尺寸、形状、孔距、边缘处理和表面光洁度等要求。
设计图纸制作完成后，可以进行车削加工。
车削加工是凸轮轴制造中最重要的工序之一。
它是通过将工件固定在车床上，利用车刀逐渐切削去除金属材料，形成凸轮轴的外形和内孔。
车削加工可以采用多轴车床来实现，通过动态切削和传动装置的配合，精确地控制凸轮轴的形状和尺寸。
在车削加工完成后，需要对凸轮轴进行热处理。
热处理是通过加热和冷却的过程来改变材料的结构和性能。
热处理的主要目的是提高凸轮轴的强度和耐磨性，减少因磨损而引起的故障。
常用的热处理方法包括淬火、回火和正火等。
热处理完成后，需要进行研磨加工。
研磨是通过研磨机械将凸轮轴的表面进行微小的切削和抛光，以提高其表面光洁度和精度。
研磨加工可以分为粗磨、中磨和精磨等不同工序，每个工序都有特定的研磨工具和研磨参数，以保证研磨效果的质量。
研磨加工完成后，可以对凸轮轴进行喷涂。
喷涂是将合适的涂层材料喷射到凸轮轴的表面，以提高其耐磨性和抗腐蚀性。
常用的喷涂材料包括热喷涂材料、阳极氧化涂层、涂层颗粒等，每种材料都有不同的特性和应用范围。
最后是凸轮轴的总装。
凸轮生产加工工艺流程
凸轮生产加工工艺流程英文回答：The process of cam production and machining involves several steps to ensure the creation of a high-quality and efficient camshaft. It begins with the selection ofsuitable raw materials, which are typically steel alloys or cast iron. These materials are chosen for their strength and durability, as they need to withstand the high stresses and temperatures experienced during engine operation.Once the raw materials are obtained, they are subjected to various shaping processes. The first step is usually rough machining, where the camshaft blank is cut to the approximate shape using milling or turning machines. This rough shape is then refined through a series of grinding operations to achieve the precise dimensions and surface finish required for proper camshaft functioning.After the shaping processes, the camshaft undergoesheat treatment to enhance its mechanical properties. Heat treatment involves heating the camshaft to a specific temperature and then rapidly cooling it to induce changesin its microstructure. This process improves the camshaft's hardness, strength, and wear resistance, ensuring its longevity and reliability in engine applications.Next, the camshaft is subjected to precision machining operations to create the cam lobes and other critical features. This typically involves the use of specialized grinding machines that can accurately shape the cam profile according to the design specifications. These machines use abrasive wheels to remove material from the camshaft surface, gradually forming the desired shape and dimensions.Once the cam lobes are machined, the camshaft undergoes a series of inspections and quality control measures to ensure its dimensional accuracy and surface integrity. This may involve the use of advanced metrology equipment, suchas coordinate measuring machines (CMMs), to verify the camshaft's profile, dimensions, and surface finish. Any deviations or defects are identified and corrected toensure the final product meets the required specifications.Finally, the finished camshaft is subjected to surface treatment processes, such as polishing or coating, tofurther enhance its performance and longevity. Polishing helps to reduce friction and wear, while coatings, such as nitriding or chrome plating, provide additional protection against corrosion and wear.中文回答：凸轮的生产加工工艺流程包括多个步骤，以确保生产出高质量和高效率的凸轮轴。
凸轮轴工艺流程
凸轮轴工艺流程凸轮轴工艺流程是指在凸轮轴生产过程中所经历的各个阶段和工艺流程。
下面将以汽车凸轮轴的工艺流程为例，介绍一下凸轮轴的生产工艺流程。
第一步：原材料准备凸轮轴的原材料主要是采用高品质的合金钢，如40Cr、45#钢或者一些特殊合金。
首先需要根据产品的要求，选择适合的原材料，并进行材料检验和质量评估。
第二步：锻造在锻造过程中，按照凸轮轴的设计图纸，锻造出粗略的凸轮轴预制件。
通过锻造的加工方式，可以使原材料得到一定的塑性变形，从而提高凸轮轴的强度和硬度。
第三步：热处理经过锻造后的凸轮轴预制件需要进行热处理，以改善材料的组织结构和机械性能。
一般采用淬火和回火的方式进行热处理，通过控制温度和时间，使凸轮轴表面形成一层硬质的淬透层，而内部则形成韧性较好的回火层。
第四步：机械加工经过热处理的凸轮轴预制件需要进行机械加工，以使其达到设计要求的尺寸和形状。
机械加工包括车、铣、钻、刨、磨等工艺，通过这些工艺可以获得精确的尺寸和表面质量。
第五步：磨削在机械加工后，凸轮轴还需要进行磨削工艺，以进一步提高其尺寸精度和表面质量。
磨削包括外圆磨削、凸轮轴台阶磨削、轴颈磨削等工艺，通过磨削可以使凸轮轴的尺寸和表面达到更高的精度要求。
第六步：表面处理由于凸轮轴在使用过程中需要承受较大的摩擦和压力，为了提高其耐磨性和耐腐蚀性，常常需要进行表面处理。
常见的表面处理方式有镀铬、喷涂以及高频感应淬火等工艺。
第七步：质检凸轮轴经过以上的各个工艺流程后，需要进行质检。
质检主要包括尺寸检查、硬度检测、表面质量检验等，以确保凸轮轴达到设计要求和产品标准。
第八步：包装和发货经过质检合格的凸轮轴将进行包装和发货。
根据客户的需求和产品特性，进行合适的包装，以保证产品的完好无损，并安排好发货事宜，将产品准时送达客户手中。
以上就是汽车凸轮轴的工艺流程，在实际生产过程中，流程还可能因产品型号、规格和要求的不同而有所调整。
而每个阶段都需要严格控制和监督，确保凸轮轴的质量和性能达到客户的需求和要求。
凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖加工工艺设计
凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖加工工艺设计一、引言凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖是一种重要的机械零件，用于汽车发动机中的凸轮轴安装。
在凸轮轴的旋转过程中，凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖实现了凸轮轴与气门之间的传动连接。
因此，凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖的加工工艺设计对于提高汽车发动机的性能和可靠性具有重要意义。
二、加工工艺设计步骤1.材料选择凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖通常采用高强度合金钢材料进行制造，以满足其在高温高压环境下的工作要求。
在选择材料时，需要考虑到其机械性能、耐磨性和耐腐蚀性等因素。
2.工艺路线确定根据凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖的结构特点和功能要求，确定加工工艺路线。
通常包括铸造、粗加工、精加工和表面处理等工艺环节。
3.铸造工艺凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖通常通过铸造工艺进行制造。
在铸造过程中，需要注意控制铸件的尺寸精度和材料的均匀性。
同时，还需要考虑到铸件的收缩缺陷和夹杂物等问题，并采取相应的预防措施。
4.粗加工粗加工是指对铸件进行切削、钻孔和铰孔等工艺操作，以实现凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖的初步成型。
在粗加工过程中，需要根据设计要求进行尺寸修正和加工余量控制。
5.精加工精加工是指对粗加工后的铸件进行精确加工的工艺操作。
主要包括车削、铣削、磨削和刻度等加工工序。
在精加工中，需要严格控制加工尺寸和表面质量，以确保凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖的准确性和光洁度。
6.表面处理为了提高凸轮轴瓦座偏心轴瓦盖的表面硬度和耐磨性，通常采用热处理和表面涂层等工艺进行处理。
热处理可以通过淬火和回火等工艺实现，而表面涂层则可以选择硬质合金镀层或电镀等方式。
三、加工工艺设计要点1.合理选择加工设备和刀具，确保加工精度和效率。
2.严格控制加工尺寸和表面质量，避免出现尺寸偏差和表面缺陷。
3.加工过程中要注意刀具的冷却和润滑，以降低摩擦和热量对工件的影响。
4.加工前要对材料进行热处理和表面处理，以提高材料的性能和耐磨性。
5.加工过程中要进行质量检验和控制，确保产品符合设计要求。
6.加工后要进行表面处理和包装，以保护产品免受外界环境的影响。
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凸轮轴的主要技术要求：
1.轴颈的尺寸精度及各轴颈之间的同轴度； 2.键槽的尺寸和位置精度； 3.止推面相对于支承轴颈轴线的垂直度； 4.凸轮基圆的尺寸精度和相对于支承轴颈 轴线的同轴度； 5.凸轮的周向位置精度（相位角）； 6.凸轮的形状精度（曲线升程）等。
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以CA 6102 发动机为例, 凸轮的升程偏差 为: A、 D 段为±0 . 015mm; B段为±0 . 05mm; C 段为±0 . 025mm。
凸轮磨床
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工序31：修整螺纹和去毛刺
工序32：抛光
抛光机
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工序33：校直
压床
工序34：清洗
清洗机
工序35：终检
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第三节 凸轮轴加工工艺分析
一、定位基准的选择
（一）粗基准的选择 支承轴颈的毛坯外圆柱面及一个侧面。
（二）精基准的选择 1.两顶尖孔 2.经加工的支承轴颈、正时齿轮轴颈
去毛刺机
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工序15：铣键槽
键槽铣床
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工序17：车1、4、6、7、9、12凸轮及偏心轮 凸轮车床
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工序17：车2、3、5、8、10、11凸轮 凸轮车床
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工序18：铣螺纹
螺纹铣床
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工序19：去毛刺 工序20：清洗 工序21：中间检查 工序22：支承轴颈、齿轮表面淬火 工序23：凸轮、偏心轮淬火
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多刀仿形单靠模车削
a) 车刀
b)工具的安装
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2.凸轮形面的精加工
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凸轮轴切点跟踪磨削加工
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凸轮形面磨削的新技术
1）采用立方氮化硼砂轮 2）数控凸轮轴磨床 3）采用多片砂轮高强度砂轮进行高速磨削 4）采用主动测量 、自动补偿、自动修整等装置
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工序2：校直 压床
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工序3： 车1、2支承轴颈外圆等 凸轮轴轴颈车床
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工序4： 车3、4支承轴颈外圆等 凸轮轴轴颈车床
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工序5：钻φ7孔 钻床
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工序6：校直 压床
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工序7：磨第2、3轴颈外圆 外圆磨床
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工序8：车凸轮侧面和连接轴颈等 凸轮轴车床
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第二节 凸轮轴加工过程概述
发动机总类繁多，凸轮轴的结构形状各 异，但基本形状相差不大。
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工序1：铣端面打中心孔 铣钻组合机
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中心孔加工是以后加工工序的定位基准 ，在铣端面时，一般只限定5个自由度即可 ，用2个V型块限定4个自由度，轴向自由度 是由凸轮轴3#轴颈前端面或后端面（在产 品设计中，该面应提出具体要求）。目前 普遍采用的是自定心定位夹紧，密齿刀盘 铣削。轴向尺寸保证后端面到毛坯的粗定 位基准尺寸和整个凸轮轴长度
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工序24：修中心孔
立式钻床
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工序25：校直
压床
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工序26：磨凸轮、偏心轮
凸轮磨床
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38工序27：校直来自压床可编辑版39
工序28：精磨正时齿轮轴颈外圆和止推面 端面外圆磨床
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工序29：精磨四个支承轴颈外圆
外圆磨床
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工序30：精磨凸轮和偏心轮
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（三）砂带抛光
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（二）凸轮支撑轴颈的磨削
支撑轴颈的磨削可采用多砂轮磨床或无 心磨床, 如Junker 公司的Quick point 设备 可以高效率地磨削凸轮轴支撑轴颈。还有 的公司对凸轮轴的轴颈和桃形在精磨后进 行抛光, 与曲轴的超精加工类似。
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快速点磨（ quickpoint）
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二、凸轮轴的材料与毛坯
材料： 铸铁：冷硬铸铁、可淬硬的低合金铸铁、 球墨铸铁等。 钢: 中碳钢、渗碳钢。
毛坯制造方法： 精铸和精锻。 直接用棒料加工。
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三、凸轮轴加工工艺性分析
机械加工工艺性差的两个主要原因
1.结构细长，易变形 受力变形、表面残余应力变形、热处理变形。 2.加工难度大 凸轮、偏心轮等复杂表面的尺寸、形状和相互位 置精度要求高。
凸轮轴机械加工工艺
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第一节 概述
一、凸轮轴的用途、结构特点与技 术要求
用途： 通过凸轮轴的不断旋转，推动气门顶杆
上下运动，进而控制气门的开启与关闭。 通过改变凸轮轴的曲线，可精确调整气门 开启、关闭时间。
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结构特点： 凸轮轴包括支承轴颈、进排气凸轮、偏
心轮、驱动发动机辅助装置的齿轮和正时 齿轮轴颈等几部分。
凸轮轴刚性差、 易变形; 精度高, 加 工难度大。
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凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同 的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮，用 于驱动气门。
凸轮的侧面呈鸡蛋形。其设计的目的在 于保证汽缸充分的进气和排气，具体来说 就是在尽可能短的时间内完成气门的开、 闭动作。
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6102发动机凸轮轴
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工序8：车凸轮侧面和连接轴颈等 凸轮轴车床
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工序9：校直
压床
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工序10：磨正时齿轮轴颈和螺纹轴颈外圆等 外圆端面磨床
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工序11：磨齿轮外圆
外圆磨床
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工序12：磨四个支承轴颈外圆 外圆磨床
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工序13：滚齿
滚齿机
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工序14：去齿轮两端毛刺
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二、加工阶段的划分与工序顺序的 安排
（一）加工阶段的划分 粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段 光整、精整加工阶段
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二、加工阶段的划分与工序顺序的 安排
（二）工序顺序的安排 各支承轴颈、凸轮、偏心轮： 车——粗磨——精磨——抛光 从粗到精，主要表面与次要表面的加工工序交叉 进行。 淬火工序安排在各主要表面的半精加工之前 防止工件经淬火后变形过大造成精加工困难
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三、主要表面的加工
（一）凸轮形面的加工
1. 凸轮形面的粗加工 凸轮传统的粗加工方法是采用靠模车床及液
压仿形凸轮铣床, 铣削的凸轮尺寸精度和形状精度 都优于车削, 可直接进行精磨。大量生产的凸轮轴 毛坯均采用精锻或精铸成形, 其毛坯精度高, 加工 余量小, 国外不少厂家采用以磨代车的新工艺, 极 大地简化了凸轮形面的加工。对于棒料毛坯, 由于 余量大, 国外先进的方法是采用CNC 凸轮铣床。