凸輪軸機(jī)械加工工藝

關(guān)于凸輪軸機(jī)械加工工藝第1頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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)，推動氣門頂桿上下運(yùn)動，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。

第2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第3頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三結(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)動發(fā)動機(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。第4頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三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、閉動作。第6頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三6102發(fā)動機(jī)凸輪軸第7頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三

凸輪軸的主要技術(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。第8頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三以CA6102發(fā)動機(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。第9頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三二、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。第11頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三三、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)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12頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)凸輪軸加工過程概述

發(fā)動機(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。第13頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序1：銑端面打中心孔銑鉆組合機(jī)第15頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三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)凸輪軸長度第16頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序2：校直壓床第17頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序3：

車1、2支承軸頸外圓等凸輪軸軸頸車床第18頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序4：車3、4支承軸頸外圓等凸輪軸軸頸車床第19頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序5：鉆φ7孔鉆床第20頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序6：校直壓床第21頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序7：磨第2、3軸頸外圓外圓磨床第22頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序8：車凸輪側(cè)面和連接軸頸等凸輪軸車床第23頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序8：車凸輪側(cè)面和連接軸頸等凸輪軸車床第24頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序9：校直壓床第25頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三

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

第26頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序11：磨齒輪外圓外圓磨床第27頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序12：磨四個(gè)支承軸頸外圓外圓磨床第28頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序13：滾齒滾齒機(jī)第29頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序14：去齒輪兩端毛刺去毛刺機(jī)第30頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序15：銑鍵槽鍵槽銑床第31頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序17：車1、4、6、7、9、12凸輪及偏心輪凸輪車床

第32頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序17：車2、3、5、8、10、11凸輪凸輪車床第33頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序18：銑螺紋螺紋銑床第34頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序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、偏心輪淬火第35頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序24：修中心孔立式鉆床第36頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序25：校直壓床第37頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序26：磨凸輪、偏心輪凸輪磨床第38頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序27：校直壓床第39頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序28：精磨正時(shí)齒輪軸頸外圓和止推面

端面外圓磨床第40頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序29：精磨四個(gè)支承軸頸外圓外圓磨床第41頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序30：精磨凸輪和偏心輪凸輪磨床第42頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序31：修整螺紋和去毛刺

工序32：拋光拋光機(jī)第43頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三工序33：校直壓床工序34：清洗清洗機(jī)工序35：終檢第44頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第三節(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

第45頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三二、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、精整加工階段第46頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三二、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

第47頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三三、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。第48頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三

多刀仿形單靠模車削

a)車刀b)工具的安裝第49頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第50頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三2.凸輪形面的精加工

第51頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三凸輪軸切點(diǎn)跟蹤磨削加工第52頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第53頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三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）采用主動測量、自動補(bǔ)償、自動修整等裝置第54頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三（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。第55頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三快速點(diǎn)磨（quickpoint）第56頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三（三）砂帶拋光第57頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三（四）自動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眽撼逃奢斎说墓に噮?shù)決定,零件只需一次校直,工時(shí)<2min。第58頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第四節(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)），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。

第59頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三最終檢驗(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。

第60頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三凸輪軸圓跳動項(xiàng)目的檢驗(yàn)第61頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三凸輪的檢驗(yàn)第62頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三第63頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三凸輪軸檢驗(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)凸輪曲線誤差自動測量儀第64頁，共72頁，2023年，2月20日，星期三凸輪軸的檢測有在線主動測量、線外檢測或抽檢,均使用氣動量儀浮標(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、圓柱度及中間各主軸頸的跳動量、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。第65頁，共72頁，