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1、1摘 要我的毕业设计课题是汽车凸轮轴加工工艺及夹具设计，凸轮轴对其工作要求、部分精度较高，如轴上的油孔的加工、支撑轴颈的加工等。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。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，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出凸轮轴零件的加工工序卡片，要求年产量为 4000 件。在此设计中，熟悉了机械制造、机械设计课程中的基本理论，正确解决一个零件加工时的定位、夹紧、工艺路线的拟定以及工艺尺寸的确定等问题。在此，我们设计了两套夹具，一套为凸轮轴
2、油孔钻床的夹具，一套为凸轮轴支撑轴颈车床的夹具，并进行了一些机构的设计，如分度机构、顶尖机构等，还借用了机床端盖、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，提高生产效率；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，保证生产安全。 优化传统凸轮轴加工的工艺路线，减少生产环节以及合理布置凸轮轴生产线，提高生产效率，降低生产成本。改进加工专用夹具，改善凸轮轴加工质量，提高凸轮轴使用寿命。关键词：凸轮轴；钻床夹具；车床夹具；分度机构全套图纸，加2目 录摘 要 .1引言 .31 零件的功用与结构分析 .41.1 零件的
3、功用 .41.2 凸轮轴的结构特点和技术要求 .41.2.1 凸轮轴的结构特点 .41.2.2 各种凸轮轴的技术要求 .41.2.3 以发动机该凸轮轴为例具体说明 .52 生产类型的确定 .53 确定毛坯的种类 .64 机械加工工艺路线的拟定 .64.1 加工工艺路线的分析 .64.1.1 凸轮加工工艺分析 .74.1.2 加工阶段的划分与工序顺序的安排 .84.1.3 凸轮形面的加工 .84.1.4 加工工艺路线的拟定 .94.2 工艺方案比较与分析 .115 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 .116 确定切削用量、工件定额切削力及功率 .126.1 钻孔 .126.2 铰孔 .127 夹
4、具的设计 .147.1 车床夹具设计要求说明 .147.2 车床夹具的设计要点 .147.3 定位机构 .167.3.1、采用两中心孔定位装夹 .167.3.2、用外圆表面定位装夹 .167.3.3、用各种堵头或拉杆心轴定位装夹 .167.4 夹紧机构 .1637.5 零件的车床夹具的加工误差分析 .187.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 .197.7 零件的车床专用夹具简单使用说明 .208 CAD 绘图简单说明 .21总结 .22致谢 .22参考文献 .23引言毕业设计是大学生在校期间的最后的关键所在，它既是对所学知识的一次全面性考查，也是我们真正动手、模拟真实环境下的设计过程，这就使我
5、们对本专业的设计工作有一次更深刻的认识，从而为今后的工作奠定扎实的基础。为了切实地做好毕业设计，我经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料和教科书等工具书，编写了这套夹具设计说明书。它通过工艺规程的设计，进一步的明确了凸轮轴零件的加工工序。通过编写夹具设计说明书，进一步阐明了设计思路，巩固了所学的机械制造、机械设计课程中的基本理论知识。本次设计编制了一套中批生产的工艺规程。简单实用的夹具设计更体现了经济技术指标在设计中的重要地位。设计工作是一项细致、艰苦、复杂、涉及面十分广泛的工作，它不仅巩固了所学的知识，还使我熟练使用 AutoCAD、SolidWorks 等计算机辅助设计软件以及 O
6、ffice 系列办公软件，从而提高和锻炼了我的计算能力、绘图能力等综合能力。但是由于我学时和水平有限，设计中难免存在一些缺点和错误，在此，恳请各位老师批评指正设计者：2015.0241 零件的功用与结构分析1.1 零件的功用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、经济性和排放性。同时，凸轮轴还驱动分电器、汽油泵等辅助装置。1.2 凸轮轴的结构特点和技术要求1.2.1 凸轮轴的结构特
7、点各种发动机凸轮轴的结构基本差不多，主要差别是凸轮轴的数量、形状和位置不同，其中以四缸、六缸、八缸发动机的凸轮轴用的最多。就结构特点而言，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。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。1.2.2 各种凸轮轴的技术要求1）支承轴颈的尺寸精度及各支承轴颈间的同轴度；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
8、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。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5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（m）圆柱度（mm）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
9、齿轮键槽中心平面或定位销轴线的角度偏差（）IT5IT6ZR0.45 级精度 Z0.40.060.02301.2.3 以发动机该凸轮轴为例具体说明1）支承轴颈两个支承轴颈的外圆尺寸 82 mm 表面粗糙度 Ra0.4 m.。2）凸轮1，2，4，5 位的凸轮基圆尺寸 R500.2，3，6 位的凸轮基圆尺寸 R450.02，表面粗糙度 Ra0.8 m。3）支撑轴颈凸轮轴支撑轴颈尺寸为 76mm。4）轴上油壁孔轴上油壁孔尺寸为 8 mm。2 生产类型的确定根据设计任务书所给定的原始资料来确定生产类型。设计任务书给出的资料显示并按车间的工作情况及工件的重量可知，按产量可分单位生产、小批量生产、中批量生产
10、及大批量生产。由金属机械加工工艺人员手册表 15-5 查 零件重648KG100KG，且年产量为 4000 件，属于中批量生产。根据该生产特性可以初步确定零件的机械加工工艺过程，由于中批量生产，一般采用高效机床和专用机床；对刀具一般采用通用刀具，也可以根据工厂实际情况采用专用刀具；量具采用专用量具；夹具使用专用夹具及辅助夹具来提高生产率，同时节省了人力、物力，达到经济可行的目的。3 确定毛坯的种类在制定工艺规程时，正确的选择毛坯具有重要意义。它不仅影响毛坯的制造工艺设备及制造费用，还影响零件的机加工工艺，设备和刀具的消耗及工时订额。正确的选用毛坯需要毛坯制造和机加工工艺人员紧密配合，兼顾冷热加工两个方面的要求。由于发动机工作时，凸轮轴承受气门开启的周期性冲击载荷。所以，要求凸轮轴和支承轴颈表面应耐磨，凸轮轴本身应具有足够的韧性和刚性。为此，凸轮轴的主要工作表面需经热处理。对于凸轮轴材料目前国内外主要选用铸铁（冷硬铸铁，可淬硬铸铁，球墨铸铁）和钢（中碳钢，渗碳钢） 。在国外，冷硬铸铁凸轮轴多用于凸轮承受随动件高负荷的场合，这在英国较为普遍，可淬硬的低合金铸铁凸轮轴多用于凸轮承受随
