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,凸輪軸的主要技術(shù)要求：

2、 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.止推面相對于支承軸頸軸線的垂直度； 4.凸輪基圓的尺寸精度和相對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)械加工工藝性差的兩個(gè)主要原因 1.結(jié)

3、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,工序3： 車1、2支承軸頸外圓等 凸輪

4、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

5、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 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

6、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

7、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, 極大地簡化了凸輪形面的加工。對于棒料毛坯, 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)測量 、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

8、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)校直由傳感器測出軸的彎曲度后 ,便向校直壓頭控制器發(fā)出指令 ,對軸施加最適當(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 ,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) 對于單項(xiàng)檢驗(yàn)，多使用專用定值量具（如量規(guī)），

9、以保證檢驗(yàn)的效率和精度。 3）對于綜合檢驗(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)測量儀,凸輪軸的檢測有在線主動(dòng)測量、線外檢測或抽檢 ,均使用氣動(dòng)量儀 浮標(biāo)式 或帶數(shù)顯的電感式狽量儀 ,分別檢測各主軸頸的尺寸精度、圓度

10、、圓柱度及中間各主軸頸的跳動(dòng)量、無損傷硬度檢測、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 ,采用綜合測量機(jī) ,對上述質(zhì)量項(xiàng)目進(jìn)行全面檢測。由于在檢測中擺脫了手工檢測的卡板量規(guī) ,大量使用了量儀數(shù)顯 ,提高了檢測技術(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。,