发动机凸轮轴加工设计
发动机凸轮轴优化设计
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍ ａｎｙ ｗ ａｙｓ ｔｏ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｆｕｅｌ ｅｃｏｎｏｍ ｙ，ａｎｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ ｗ ｅｉｇｈｔ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ｏｓｔ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｙｎａｍ ｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｏｐｔｉｍ ｉｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃａｍ ｓｈａｆ ｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｍ ｓｈａｆ ｔ，ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｓｔｒｅｎｇ－ｔｈ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｅｒｉｂｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ ｆ ｉｎａｌｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｌｉｇｈｔｗ ｅｉｇｈｔ，ｌｏｗ ｃｏｓｔ， ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ Ｆｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍ ｉｚｅｄ ｃａｍｓｈａｆ ｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆｍ ａｓｓ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｏｆｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ Ｋｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｃａｍ ｓｈａｆ ｔ；ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍ ｉｃｓ ＣＬＣ ＮＯ．：Ｕ４６３．２ Ｄｏｃｕｍ ｅｎｔ Ｃｏｄｅ：Ａ Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：１６７１—７９８８（２０１８）０２—６０—０３
添加约 束。瞬态动 力学结 果分析如 图 ４所示 ：
汽车发动机凸轮轴加工工艺及专用夹具设计
摘要我的毕业设计课题是凸轮轴的工艺工装，凸轮轴对其工作要求、部分精度较高，如轴上的油孔的加工、法兰盘孔的加工等。
凸轮轴的工艺过程，我们尽量做到清晰明了，在保证表达清楚的基础上，尽量做到简练。
在此设计中，巩固了机械制造专业的专业知识，学习机械加工工艺、夹具设计、金属切削原理与刀具及金属切削机床。
在此，我们设计了两套钻床夹具，并进行了一些机构的设计，如分度机构、顶尖机构、液压传动机构等，还借用了机床尾座、手轮等大量通用件，既有利于加工，又节省不少力气。
其中，夹具设计需要保证被加工面的位置精度；减少辅助时间，提高劳动生产虑；扩大机床的使用范围；实现工件的装夹加工并减轻劳动强度，改善工作条件，保证了生产安全。
此次设计，由于我的水平有限，难免会出现错误，望读者进行批评指正。
关键词：凸轮轴；钻床夹具；分度机构；液压传动机构AbstractMy graduation project subject is a craft frock of the camshaft, the camshaft is by their job requirements. To the precision being relatively high, for instance, oil processing of hole of axle. Processing of the hole of the ring flange, etc., the course of the camshaft, we try our best to accomplish clearly, on the ground of guaranteeing to express clearly. Try one’s best to accomplish as perfect as crystal. In the course of design, consolidate our knowledge about mechanism manufacturing, and I have grasped mechanic craft, tongs design, the principle of metal cutting tools and the metals cutting the machine tools. In this design, we have designed two sets of drilling machines digs. In the design, I have designed some sets of mechanisms. Such as, graduation organization, top structure, hydraulic transmission mechanism and so on.I take advantage of lathe tail flat also, as large amount of common parts, such as handwheel favorable to process and so on. Save much strength. Among them, the tongs design demand guarantee which is processed the position accuracy; Reduce to lend support the time and increasements labor produce, extend the usage scope of the machine tools. Realize the work piece pack to clip to process to combine alleviative labor strength, improve the work term and guarantee the production safety. This design, because we have limited level. Unavoidable to appear some mistakes, so I hope that readers can make some re-comments.Keyword:camshaft; drilling machines digs; graduation organization; hydraulic transmission mechanism目录1 零件的功用与结构分析 (1)1.1零件的功用 (7)1.2凸轮轴的结构特点和技术要求 (7)1.2.1各种凸轮轴的技术要求 (7)1.2.2以发动机该凸轮轴为例具体说明 (7)2 生产类型的确定 (8)3 确定毛坯的种类 (10)4 机械加工工艺路线的拟定 (11)4.1加工工艺路线的分析 (11)4.1.1凸轮加工工艺分析 (12)4.1.2加工阶段的划分与工序顺序的安排 (12)4.1.3 加工工艺路线的拟定 (12)4.2 工艺方案比较与分析 (14)5 确定机械加工余量工序尺寸及公差 (15)6 确定切削用量工件定额切削力及功率 (16)6.1钻孔 (16)6.2扩孔 (16)7 夹具的设计 (18)7.1法兰盘孔的夹具设计 (19)7.1.1工件的加工工艺性分析 (19)1、工件属于轴类零件，结构形式简单 (19)2、确定定位方案，设计定位元件 (19)3、确定设计导向元件 (20)4、确定夹紧方式和设计夹紧机构 (20)5、确定夹具体 (21)7.1.2夹具体部件设计分析 (21)1、顶尖部分设计 (21)2、齿条传动部分设计 (21)3、液压缸设计 (22)7.2 绘制夹具装配图 (22)1、确定并标注有关尺寸 (22)2、与安装有关的技术要求 (22)3、零件图的技术要求的定制 (23)7.3 夹具体的设计步骤 (23)1、研究原始资料，明确设计任务 (23)2、对工件加工工艺的分析 (24)3、夹具设计方案的设计 (24)4、加工精度的分析 (24)8 量规的设计 (26)9 刀具的设计 (27)9.1 铰刀的直径D及直径公差 (27)9.2 铰刀的齿数及槽数 (27)9.3 铰刀的几何角度 (28)9.4工作部分的尺寸 (28)9.5 铰刀非加工部分的结构尺寸 (28)10 CAD绘图简单说明 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A Metal-Cutting Process and Machining ............... 错误!未定义书签。
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。
常见的三种乘用车发动机凸轮轴布置形式
常见的三种乘用车发动机凸轮轴布置形式发动机凸轮轴是一根可以不断旋转的金属杆，具有控制进气门和排气门开启和关闭的功能。
在凸轮轴上有数个圆盘形的凸轮，当凸轮轴旋转时，凸轮便会依序下压而使气门运动，使发动机产生四行程循环运动。
同时，通过灵活控制凸轮轴的运行，还可调节气门的升程和正时，从而提高发动机的性能。
凸轮轴工作条件及材料：凸轮轴承受周期性的冲击载荷。
凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此凸轮工作表面的磨损比较严重。
针对这种情况，凸轮轴轴颈和凸轮工作表面除应该有的较高的尺寸精度、较小的表面粗糙度和足够的刚度外，还应有较高的耐磨性和良好的润滑。
凸轮轴通常由优质碳钢或合金钢锻造，也可用合金铸铁或球墨铸铁铸造。
轴颈和凸轮工作表面经热处理后磨光。
构造：凸轮轴的主体是一根与气缸组长度近似相同的圆柱形棒体。
上面套有若干个凸轮，用于驱动气门。
凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支撑在凸轮轴轴承孔内的，因此凸轮轴轴颈数目的多少是影响凸轮轴支撑刚度的重要因素。
如果凸轮轴刚度不足，工作时将发生弯曲变形，影响配气定时。
凸轮的侧面呈鸡蛋形。
其设计的目的在于保证气缸充分的进气和排气。
另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果。
因此，凸轮和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。
一、双顶置凸轮轴DOHC如果在顶部有两根凸轮轴分别负责进气门和排气门的开关，则称为双顶置凸轮轴(Double OverHead Camshaft，简称DOHC)。
在DOHC下，凸轮轴有两根，一根可以专门控制进气门，另一根则专门控制排气门，这样可以增大进气门面积，改善燃烧室形状，而且提高了气门运动速度，非常适合高速汽车使用。
如本田雅阁K24系列发动机采用双顶置凸轮轴设计：二、单顶置凸轮轴SOHC如果在顶部只有一根凸轮轴同时负责进气门和排气门的开关，则称为单顶置凸轮轴(Single OverHead Camshaft，简称SOHC)。
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。
汽车发动机凸轮轴的设计
摘要内燃机凸轮轴优化设计的优劣直接影响到其动力性，经济性，可靠性，振动，噪声与排放特性的好坏。
凸轮轴的丰满系数越大，则进气量越多，内燃机的动力性能与经济性能越好，排气烟度与热负荷越底；凸轮形线的圆滑性越好，内燃机的振动与噪声越小；凸轮轴与挺柱间的接触应力越小；润滑特性越好，内燃机配气机构的冲击载荷及摩擦磨损越小。
随着内燃机不断地向轻巧化，高速化，高性能与高寿命方向发展，对配气凸轮轴设计与制造的要求越来越高。
然而，现代内燃机的配气机构，大都采用多项动力凸轮，n次谐波凸轮或复合摆线凸轮。
但这些凸轮形线方程不仅计算复杂，而且与内燃机结构参数无关，有的n阶导数不连续。
尽管不少研究者对上述几种形线凸轮进行了各种优化设计，但其丰满系数均达不到0.59，还不能适应内燃机高速化与高性能的要求。
显然，研究出具有n 阶导数连续，自变量为内燃机主要结构参数，充气性能好，振动小，噪声低，设计简单的新型配气凸轮形线方程，是一个极其重要的研究课题。
凸轮机构是工程中用以实现机械和自动化的一种主要驱动和控制机构。
以在轻工、纺织、食品、医药、印刷、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中获得广泛应用。
为了提高产品的质量和生产率。
就凸轮而言，必须进一步提高其设计水平。
在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。
为适应高速凸轮机构分析和设计的需要，我在凸轮轮廓曲线方程试上对各指数和系数进行了外部输入。
从而提高了设计工作效率和设计计算准确性。
同时还对各系统与凸轮输出数据之间的联系进行了研究，掌握了某些基本规律，对凸轮设计优化起到了很好的效果。
关键词凸轮轴发动机设计AbstractI.C. engine cam the stalk be directly excellent to turn the good and bad of design to influence its motive, economy, credibility, vibration, the quality of the Zao voice and emissions characteristic.Cam the plentiful full coefficient of the stalk be more big and then enter tolerance more many, the motive function of I.C. engine and economic function is more good, row spirit smoke degree and hot burden more bottom;The tactful of the cam form line is more good and vibration and voice of I.C. engine are more small,Cam stalk with stand the contact of pillar more small in response to the dint,Lubricate characteristic more good, the I.C. engine goes together with impact of annoy the organization to carry lotus and friction to wear away more small.Along with I.C. engine constantly to agile turn, the high speed turn, high performance and high life span direction the development be more and more high to go together with the spirit cam request of stalk design and manufacturing.However, the modern I.C. engine goes together with spirit organization, mostly adopt several motive cams and n time the Xie wave cam or compound put a line cam.But these cam form line square distance not only compute complications, and with I.C. engine structure the parameter be irrelevant and have of the n rank don't in a row lead number.Though not a few researchers carried on to a few above-mentioned form line cams various excellent turn a design, it the plentiful full coefficient all could not reach 0.59, can't also adapt I.C. engine high speed to turn and the request of high performance.Obviously, the research submits a n rank to lead number continuous, from change to measure for the I.C. engine main structure parameter, Chong spirit function good, vibrate small, the voice is low and design in brief new go together with spirit the cam form line square distance, is a very and important research topic.The cam organization is 1 kind that the engineering is convenient to carry out machine and automation to mainly drive with control organization.With acquire in the light work, spinning, food, medicine, printing, standard spare parts manufacturing, transportation etc. the realm the movement of the work machine extensively applied.For raising the quality and rate of production of product.Have to raise it to design level further in regard to cam.Open research and expansion application of the assistance design of the exhibition calculatorin analyzing the foundation of method design.In order to adapt the demand of high-speed analysis and design of the cam organization, I carried on exterior an importation to each index number and the coefficient in trying the curve square distance of the cam outline.Raised design work efficiency and design to compute accuracy thus.The contact which returns a to output the data to each system and the cam in the meantime carried on a research, controled some and basic regulation, excellent to cam design started to turn to arrive good effect.KEY WORD Convex axle Deliver motive design目录第一章绪言 (1)第一节凸轮轴的作用 (1)第二节凸轮轴分类 (1)第二章发动机凸轮轴的配置 (2)第一节凸轮轴成为发动机的重要标志 (2)第二节凸轮轴配置 (2)第三章设计论述 (4)第一节优化设计 (4)第二节凸轮轮廓曲线的设计 (4)结束语 (12)谢辞 (13)参考文献 (14)第一章绪言第一节凸轮轴的作用凸轮轴是发动机配气机构的一部分，专门负责驱动气门按时开启和关闭，作用是保证发动机在工作中定时为汽缸吸入新鲜的可燃混合气，并及时将燃烧后的废气排出汽缸。
汽车发动机凸轮轴生产线车削工艺方案
在中心架和尾座上设计有可调整Ｖ 形托架 。在托架
上 设 置接 近 开 关 ，完 成误 装 工 件 识 别 与 报 警提 示 功
能 。 选 定机 床 、夹 具 、附件 后 ，工 件 具 体 定 位夹 紧 方 案 如 图３ 示 。 Ｎ
二次 加 工 。定 心 的 种 类 有弹 簧 顶 尖 和 固定 顶 尖 ，我
图３ 进气 凸轮轴车 削加 工示意 图
１ ． 主轴箱 ２液压浮动卡盘 ３ 工件 ４Ｖ形托架 Ｉ５ 液压中心架 ． ． ．
６Ｖ形托 架 Ⅱ ７ 尾座 顶尖 ８接 近 开关 ９ 液压 尾 座 ． ． ． ．
们选 择 固定 顶 尖 ，可 满 足定 心 为 基 准 要 求高 精 度 及 强 力 切 削加 工需 求 。注 意 ：选 固定 顶 尖 要求 工件 中 心 孔 一 致 性 要 好 。所 选 液 压 浮 动 卡 盘 法 兰 的 １ 锥 ： ４ 孔 为 基 准 ，顶 尖 锥 面 对 基 准 跳 动 ００ ５ｍｍ，定 ．１
Ｔ ｍ 。
汽车发动机凸轮轴生产线 车削工艺方案
陕西宝 氮化工 机械设备 有限公 司 （ 鸡 宝 ７ １ ０ ） 常新革 ２ ８ ０ 刘红 丽
我 公 司参 与 凸轮轴 轴 颈 加 工 中的 车 工 序生 产 线
３ 凸轮轴车 削加工工艺设备 的选择 ．
（ ）机床 选 择 根据 工 件 各项 精 度要 求 ，选择 １ 宝 鸡 机 床 Ｃ ７ ２ 全 功 能 数 控 车 床 。该 机 床 为 ４ 。 ５０ Ｋ ５
的液 压 浮 动 卡 盘 ，结 构 如 图 ２ 示 。此 类 卡 盘具 有 所 补 偿 功 能 ， 以 顶 尖 为 基 准 的 二 次 加 工 时 保 障 高 精 度 。特 别是 加 工 轴 类 工件 时 有 优 势 ，锻 造 件 、主 轴 件等 对 定 心 外 径 不规 则 时也 可 以 进 行 顶尖 为 基 准 的
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凸轮轴作为汽车发动机配气机构中的关键部件，其性能直接影响着发动机整体性能。
因此凸轮轴的加工工艺有特殊要求，合理的加工工艺对于降低加工成本、减少生产环节以及合理布置凸轮轴生产线具有很大的现实意义。
本文针对凸轮轴的加工特点，结合工厂的实际，从前期规划开始，对凸轮轴的加工工艺进行了深入的分析、研究。
建立了用数控无靠模方法。
对凸轮廓形进行计算和推倒，对凸轮轮廓的加工进行了探讨并提出适用于发动机凸轮轴的加工方法。
关键词：发动机；凸轮轴；工艺分析现行的机械行业中在齿轮设计的过程里，非常缺乏对几何参数计算的比较统一的软件，很多时候只是采用手工计算、取大概的数值，对于一些比较复杂的齿轮来说，制造出来的齿轮存在误差较大。
传统的设计方法是依据经验用类比法，结合查表及大量繁杂的公式计算，这样的方法一是工作量大，二是不可能对各参数进行优化及筛选，很难保证齿轮精度设计的合理性。
因此，借用了辅助软件对其进行计算后，对齿轮精度的设计及其相关的数据进行计算机处理，使齿轮的精度设计达到快速、准确、合理，齿轮设计起来就没那么费时和吃力了。
我国现有（1）GB/T10095。
1-2001渐开线圆柱齿轮精度第一部分：轮齿等效ISO1328-1。
（2）GB/T10095。
2-2001渐开线圆柱齿轮精度第二部分：径向综合等效ISO1328-2。
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引言................................................. 错误！未定义书签。
第一章凸轮轴的发展状况.. (1)1.1 491凸轮轴的性能要求 (1)1.2本文研究内容 (3)第二章 491凸轮轴生产线前期规划 (3)2.1产品规格 (4)2.2工艺设计原则及凸轮轴加工工艺分析 (5)2.3小结 (6)第三章 491凸轮轴的加工工艺分析 (7)3.1 491凸轮轴生产线工艺分析 (7)3.2生产线布置 (9)3.3工艺设计 (10)3.4工艺分析 (12)3.5工艺特点 (14)第四章 491凸轮廓形理论计算及加工控制参数 (16)4.1 491凸轮轴凸轮的廓形要求 (17)4.2 包络线理论 (18)4.3 491凸轮廓形坐标 (19)4.4砂轮的中心坐标 (23)4.5磨削圆周进给量计算 (24)4.6等周速曲线 (26)4.7砂轮座加速度 (26)4.8光顺处理 (27)4.9工件主轴转速配置 (27)4.10磨削用量数据 (27)总结 (30)参考文献 (31)谢辞 (32)第一章 491凸轮轴的发展状况现代汽车发动机行业的发展十分迅速，这种趋势要求各发动机厂家不仅要具有大批量生产的能力，也同时要具有小批量、多品种的生产技术。
所以，在汽车发动机厂家现在已经普及了互换性、自动化生产，做到了流水线式生产线布置及工艺安排，实现了按节拍生产。
现在汽车的发动机的节拍为1.75分钟/台。
1.75分钟包括辅助时间和机加工时间。
辅助时间包括上料、输送、检验时间，而机加工时间则是指从夹具定位、夹紧到机加工完成，夹具松开并推出工件这段时间。
除按节拍生产以外，我国的发动机生产厂家多数采用流水线布置。
生产线分为半自动生产线与全自动生产线两种形式。
半自动生产线与全自动生产线的区别在于前者靠人工在工序间输送工件，而后者则实现了无人操作、输送、加工及检验全部实现自动化。
全自动生产线虽然自动化程度高，质量稳定、可靠，但是投资巨大，成本太高，而我们国家人力资源丰富，人工价格偏低，所以大部分发动机生产厂家采用半自动生产线与局部全自动化生产线相结合的方式布置生产线，在保证生产节拍和产品质量的前提下，尽可能的降低产品的成本。
此外，在各种发动机的零部件的设计及生产上均采用了一些先进的形式及工艺。
例如多气缸多气门的设计，从直列三缸到V型双列十二缸，从二气门到四气门、五气门。
多气门的布置可以增加充气效率，便于阻止缸内气流压力。
顶置式凸轮轴设计，精密加工，柔性生产，在线自动测量及自动补偿等等，这些都为机加工生产及工艺安排增加了难度，向技术人员提出了更高的要求。
人们对发动机的性能要求概括为以下几点：⑴高的动力性能。
⑵高的燃料经济性。
⑶高的工作可靠性和足够的使用寿命。
⑷结构紧凑，外形小，重量轻。
⑸高的环境性能，低排放，低消耗，低污染。
尤其是最后一点，在近些年中得到很大的关注。
由于发动机性能指标的不断提高，其加工精度、难度也不断增加，所以在发动机行业中，数控机床，精密加工机床，加工中心，自动生产线，成组技术等先进设备及技术都得到了广泛的普及。
1.1 凸轮轴的性能要求在汽车发动机的各个零件及机构中，配气机构是非常重要的，配气机构必须根据发动机气缸内所发生的工作过程，保证正确地打开和关闭气门。
而凸轮轴是配气机构中最重要、最关键的零件，它决定着气门的升程曲线和气门开关时刻，从而直接影响发动机的进排气量，影响发动机的动力性、经济性和排放[1]。
发动机行业现在都采用气门顶置式配气机构，其主要原因是由于顶置式配气机构的发动机能选用较高的压缩比。
其气门可以设计的比较大，混合气进入和废气排出的必经路程又比较短，因而顶置气门式发动机的容积效率比较高。
另外，顶置气门式发动机燃烧室的S/V比值较小（S/V比值是燃烧室的表面积S和燃烧室的容积V之比），这样，不仅废气中未燃碳氢化合物的含量较少，而且发动机的热效率也较高，这在排放标准日益提高的今天是非常重要的。
在顶置气门式配气机构中，除通常采用挺杆、推杆和摇臂控制气门的形式外，还有采用顶置凸轮轴（SOHC）的。
在顶置凸轮轴的发动机中，凸轮轴置于气缸盖上，凸轮直接作用于摇臂或者挺杆来控制气门。
除单顶置凸轮轴外，还有双顶置凸轮轴（DOHC）的，其中一根凸轮轴操纵进气门，另一根控制排气门。
这种单顶置凸轮轴发动机，由于没有推杆和挺杆，因而减小了配气机构的惯性力，减少了气门产成颤动的倾向，同时也减少了系统的变形量。
而且这种单顶置凸轮轴发动机还有一个优点，由于运动质量小，凸轮轮廓可以设计的比较陡一些，可以使气门能够更快的打开和关闭，保持更多的时间停留在全开的位置上，改善发动机的换气，提高容积的效率，这样可提高发动机的性能，特别是高速下的性能。
由于发动机的发展趋势为多气缸多气门设计，而每一个气门的进气与排气都必须由凸轮轴上的凸轮外形控制。
所以凸轮轴的发展趋势是一个凸轮轴上排列着越来越多的凸轮，如果是三缸以下的发动机，不论是两气门还是四气门，排气凸轮与进气凸轮还可以排在一根凸轮轴上。
如果是四缸以上，则必须配备两根凸轮轴，其中一根凸轮轴控制进气门，另一根控制排气门。
凸轮轴是内燃机配气系统中关键的零件之一，整个配气机构是由凸轮轴驱动的，凸轮的设计对整个配气系统的性能起着决定性的作用。
凸轮轴刚性差、易变形；精度高，加工难度大；因此，对于凸轮轴的设计、加工、选材、加工工艺等都提出了许多要求。
其主要的技术要求如表1.1表述。
表1.1 凸轮轴的技术要求主要项目一般性要求支撑轴承尺寸（mm）表面粗糙度（μm）圆柱度（mm）IT5~IT6ZR0.45级精度凸轮轴表面粗糙度（mm）中间轴颈相对于两端轴颈的跳动(mm)相邻两轴颈的径向跳动(mm)凸轮轴对称中心平面对正时齿轮键槽中心平面或定位销轴线的角度偏差（′）ZR0.4 0.06 0.02 ±30′1.2本文研究内容随着汽车行业的不断发展，再加上配件的需求，使得凸轮轴的需求量一直高居不下。
建立一条集先进性与经济性为一体的凸轮轴生产线是非常必要的。
面对国外汽车行业的冲击，我们国产汽车业应该加紧研究、建立符合中国国情的，我们自己的基础制造业，提高质量、降低成本，这样才能保住我们国产汽车的市场。
凸轮轴在发动机中的重要地位决定了国内发动机生产厂家都建有自己的凸轮轴生产线，这样可以在保证整机质量的前提下，尽可能的降低成本，提高竞争力。
本文主要围绕汽车凸轮轴生产线的工艺分析，从前期准备、工艺设计、理论计算、生产实践、和产品检测这几个方面，阐述了凸轮轴加工的一整套设计思路和方法，对发动机制造业中的零部件加工具有重要的参考作用。
第二章凸轮轴生产线前期规划2.1产品规格2.1.1零件的结构特点凸轮轴生产线承担每台发动机凸轮轴的机加工，每台发动机上使用一根凸轮轴。
材料：（FCA-3）铜铬钼合金铸铁，各主轴颈及端面的硬度HB180~240，凸轮HRC48.2.1.2凸轮轴简图图12.1.3 发动机凸轮轴主要加工内容和精度要求（1）支承轴径前轴径前端φ015.0045.032--，后端φ02.004.032--，表面粗糙度Rz3.2 中间轴径φ09.0115.05.47--，表面粗糙度Rz3.2 后轴径φ06.0085.05.48--，表面粗糙度Rz3.2 （2）凸轮6个凸轮基圆尺寸为φ05.005.07.16+-，表面粗糙度Rz3.2。
各凸轮基圆相对与前后轴颈的基准轴线的径向跳动允差0.03mm各凸轮基圆相对与前后轴颈的基准轴线的平行度允差0.01mm各凸轮对称中心线相对于键槽的相对位置偏差（相位角）±20′（见图1）凸轮型线误差作用段±0.05mm凸轮型线误差作用段±0.02mm一缸凸轮轴对键槽位置112°32′±20′（3）斜齿轮齿数：13，螺旋角：53°（右）±1′46"公法线长度：38.611～38.806齿形误差≤0.025；齿向误差≤0.017；齿槽对键槽的角度20°±2°（4）键槽宽05.04-，深2.05.3+，对称度0.0252.2工艺设计原则及凸轮轴加工工艺分析(1)保证工艺具有合理的先进性，再保证节拍的基础上，吸收先进技术提高产品的竞争力。
(2)对于关键设备和技术，优先考虑国内外可靠厂家的先进设备。
(3)保证先进性与经济性相结合，再保证产品质量的前提下，降低成本。