凸輪軸機(jī)械加工工藝

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1、凸輪軸機(jī)械加工工藝,第一節(jié) 概述,一、凸輪軸的用途、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)要求 用途： 通過凸輪軸的不斷旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)氣門頂桿上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而控制氣門的開啟與關(guān)閉。通過改變凸輪軸的曲線，可精確調(diào)整氣門開啟、關(guān)閉時(shí)間。,,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 凸輪軸包括支承軸頸、進(jìn)排氣凸輪、偏心輪、驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輔助裝置的齒輪和正時(shí)齒輪軸頸等幾部分。 凸輪軸剛性差、 易變形; 精度高, 加工難度大。,凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個(gè)凸輪，用于驅(qū)動(dòng)氣門。 凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計(jì)的目的在于保證汽缸充分的進(jìn)氣和排氣，具體來說就是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成氣門的開、閉動(dòng)作。,6102發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸,凸輪軸的

2、主要技術(shù)要求： 1.軸頸的尺寸精度及各軸頸之間的同軸度； 2.鍵槽的尺寸和位置精度； 3.止推面相對(duì)于支承軸頸軸線的垂直度； 4.凸輪基圓的尺寸精度和相對(duì)于支承軸頸軸線的同軸度； 5.凸輪的周向位置精度（相位角）； 6.凸輪的形狀精度（曲線升程）等。,以CA 6102 發(fā)動(dòng)機(jī)為例, 凸輪的升程偏差為: A、 D 段為0 . 015mm; B段為0 . 05mm; C 段為0 . 025mm。,二、凸輪軸的材料與毛坯,材料： 鑄鐵：冷硬鑄鐵、可淬硬的低合金鑄鐵、球墨鑄鐵等。 鋼: 中碳鋼、滲碳鋼。 毛坯制造方法： 精鑄和精鍛。 直接用棒料加工。,三、凸輪軸加工工藝性分析,機(jī)械加工

3、工藝性差的兩個(gè)主要原因 1.結(jié)構(gòu)細(xì)長，易變形 受力變形、表面殘余應(yīng)力變形、熱處理變形。 2.加工難度大 凸輪、偏心輪等復(fù)雜表面的尺寸、形狀和相互位置精度要求高。,第二節(jié) 凸輪軸加工過程概述,發(fā)動(dòng)機(jī)總類繁多，凸輪軸的結(jié)構(gòu)形狀各異，但基本形狀相差不大。,工序1：銑端面打中心孔 銑鉆組合機(jī),中心孔加工是以后加工工序的定位基準(zhǔn)，在銑端面時(shí)，一般只限定5個(gè)自由度即可，用2個(gè)V型塊限定4個(gè)自由度，軸向自由度是由凸輪軸3#軸頸前端面或后端面（在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，該面應(yīng)提出具體要求）。目前普遍采用的是自定心定位夾緊，密齒刀盤銑削。軸向尺寸保證后端面到毛坯的粗定位基準(zhǔn)尺寸和整個(gè)凸輪軸長度,工序2：校直 壓床

4、,工序3： 車1、2支承軸頸外圓等 凸輪軸軸頸車床,工序4： 車3、4支承軸頸外圓等 凸輪軸軸頸車床,工序5：鉆7孔 鉆床,工序6：校直 壓床,工序7：磨第2、3軸頸外圓 外圓磨床,工序8：車凸輪側(cè)面和連接軸頸等 凸輪軸車床,工序8：車凸輪側(cè)面和連接軸頸等 凸輪軸車床,工序9：校直 壓床,工序10：磨正時(shí)齒輪軸頸和螺紋軸頸外圓等 外圓端面磨床,工序11：磨齒輪外圓 外圓磨床,工序12：磨四個(gè)支承軸頸外圓 外圓磨床,工序13：滾齒 滾齒機(jī),工序14：去齒輪兩端毛刺 去毛刺機(jī),工序15：銑鍵槽 鍵槽銑床,工序17：車1、4、6、7、9、12凸輪及偏心輪 凸輪

5、車床,工序17：車2、3、5、8、10、11凸輪 凸輪車床,工序18：銑螺紋 螺紋銑床,工序19：去毛刺 工序20：清洗 工序21：中間檢查 工序22：支承軸頸、齒輪表面淬火 工序23：凸輪、偏心輪淬火,工序24：修中心孔 立式鉆床,工序25：校直 壓床,工序26：磨凸輪、偏心輪 凸輪磨床,工序27：校直 壓床,工序28：精磨正時(shí)齒輪軸頸外圓和止推面 端面外圓磨床,工序29：精磨四個(gè)支承軸頸外圓 外圓磨床,工序30：精磨凸輪和偏心輪 凸輪磨床,工序31：修整螺紋和去毛刺工序32：拋光 拋光機(jī),工序33：校直 壓床,工序34：清洗

6、 清洗機(jī) 工序35：終檢,第三節(jié) 凸輪軸加工工藝分析,一、定位基準(zhǔn)的選擇 （一）粗基準(zhǔn)的選擇 支承軸頸的毛坯外圓柱面及一個(gè)側(cè)面。 （二）精基準(zhǔn)的選擇 1.兩頂尖孔 2.經(jīng)加工的支承軸頸、正時(shí)齒輪軸頸,二、加工階段的劃分與工序順序的安排,（一）加工階段的劃分 粗加工階段 半精加工階段 精加工階段 光整、精整加工階段,二、加工階段的劃分與工序順序的安排,（二）工序順序的安排 各支承軸頸、凸輪、偏心輪： 車粗磨精磨拋光 從粗到精，主要表面與次要表面的加工工序交叉進(jìn)行。 淬火工序安排在各主要表面的半精加工之前 防止工件經(jīng)淬火后變形過大造成精加工困難,三、主要表面的加

7、工,（一）凸輪形面的加工 1. 凸輪形面的粗加工 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, 銑削的凸輪尺寸精度和形狀精度都優(yōu)于車削, 可直接進(jìn)行精磨。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, 國外不少廠家采用以磨代車的新工藝, 極大地簡(jiǎn)化了凸輪形面的加工。對(duì)于棒料毛坯, 由于余量大, 國外先進(jìn)的方法是采用CNC 凸輪銑床。,多刀仿形單靠模車削,a) 車刀 b)工具的安裝,2.凸輪形面的精加工,凸輪軸切點(diǎn)跟蹤磨削加工,凸輪形面磨削的新技術(shù) 1）采用立方氮化硼砂輪 2）數(shù)控凸輪軸磨床 3）采用多片砂輪高強(qiáng)度砂輪進(jìn)行高速磨削 4）采用主動(dòng)測(cè)量

8、、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)修整等裝置,（二）凸輪支撐軸頸的磨削,支撐軸頸的磨削可采用多砂輪磨床或無心磨床, 如Junker 公司的Quick point 設(shè)備可以高效率地磨削凸輪軸支撐軸頸。還有的公司對(duì)凸輪軸的軸頸和桃形在精磨后進(jìn)行拋光, 與曲軸的超精加工類似。,快速點(diǎn)磨（ quickpoint）,（三）砂帶拋光,（四）自動(dòng)校直 凸輪軸,鋼料凸輪軸冷、熱加工后一般都有彎曲變形 ,需要校直才能后繼加工 。傳統(tǒng)工藝使用壓床人工校直 ,常因矯枉過正而反復(fù)多次損害零件強(qiáng)度。而 自動(dòng)校直由傳感器測(cè)出軸的彎曲度后 ,便向校直壓頭控制器發(fā)出指令 ,對(duì)軸施加最適當(dāng)?shù)男Ｖ眽撼?由輸人的工藝參數(shù)決定 ,零件只需一次校直 ,

9、工時(shí)<2min 。,第四節(jié) 凸輪軸的檢驗(yàn),中間檢驗(yàn) 1）由加工階段和中間檢驗(yàn)的性質(zhì) 、目的、作用所決定，每項(xiàng)檢驗(yàn)內(nèi)容的中檢數(shù)量所占百分比不同。 2) 對(duì)于單項(xiàng)檢驗(yàn)，多使用專用定值量具（如量規(guī)），以保證檢驗(yàn)的效率和精度。 3）對(duì)于綜合檢驗(yàn)，（如齒輪的檢驗(yàn)), 多使用檢驗(yàn)夾具，以保證迅速準(zhǔn)確的反映多參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。,最終檢驗(yàn) 1）單項(xiàng)檢驗(yàn)仍采用專用定值量具，綜合性檢驗(yàn)仍采用檢驗(yàn)夾具。 2）有些中間檢驗(yàn)過的內(nèi)容（如螺紋鍵槽等），在最終檢驗(yàn)時(shí)，被檢百分比顯著減少。 3）凸輪的相位角和曲線升程的檢驗(yàn)，目前多在計(jì)量室進(jìn)行。,凸輪軸圓跳動(dòng)項(xiàng)目的檢驗(yàn),凸輪的檢驗(yàn),凸輪軸檢驗(yàn)的新設(shè)備、新方法和新技術(shù),雙工位凸輪

10、軸成品檢驗(yàn)機(jī) 數(shù)字控制凸輪外形曲線檢查機(jī) 凸輪曲線誤差自動(dòng)測(cè)量?jī)x,凸輪軸的檢測(cè)有在線主動(dòng)測(cè)量、線外檢測(cè)或抽檢 ,均使用氣動(dòng)量?jī)x 浮標(biāo)式 或帶數(shù)顯的電感式狽量?jī)x ,分別檢測(cè)各主軸頸的尺寸精度、圓度、圓柱度及中間各主軸頸的跳動(dòng)量、無損傷硬度檢測(cè)、各軸向尺寸及凸輪升程與相位誤差等。最后成品進(jìn)行 綜合檢測(cè) ,采用綜合測(cè)量機(jī) ,對(duì)上述質(zhì)量項(xiàng)目進(jìn)行全面檢測(cè)。由于在檢測(cè)中擺脫了手工檢測(cè)的卡板量規(guī) ,大量使用了量?jī)x數(shù)顯 ,提高了檢測(cè)技術(shù)水平 。,裝配式凸輪軸加工線,裝配式凸輪軸是將凸輪(精鍛) 和軸頸(機(jī)加工件)裝配到一根心軸上, 焊接固定其軸向和角向位置, 如圖所示。,裝配式凸輪軸可以對(duì)單個(gè)的凸輪表面進(jìn)行滲碳淬火,既可以提高其抗點(diǎn)蝕的能力和耐磨性, 又可避免使整個(gè)凸輪軸產(chǎn)生變形, 明顯地提高了產(chǎn)品質(zhì)量; 同時(shí)裝配式凸輪軸還可以減輕凸輪軸的重量并降低生產(chǎn)成本。 因此, 越來越多的汽車制造廠采用了裝配式凸輪軸工藝。,裝配式凸輪軸工藝與傳統(tǒng)凸輪軸工藝的對(duì)比,裝配式凸輪軸工藝的優(yōu)點(diǎn): A )零件的重量減輕20%; B)凸輪可采用優(yōu)化后的材料, 采用滲碳淬火工藝, 提高了表面的抗點(diǎn)蝕能力和耐磨性; C)由于將凸輪分成了小零件, 因而使設(shè)備小型化, 減少了設(shè)備投資和占地面積; D)降低了制造成本。,