凸轮轴零件铣削加工毕业论文

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1、1.1 凸轮轴工艺设计的概述凸轮轴工艺设计的概述凸轮轴零件设计的任务是让我们综合运用我们所学的机械设计基础、数控编程、CAD 技术、机械制图、机械制造原理、机械加工、机械制造工艺等知识，来完成凸轮轴零件的 三维造型设计、凸轮轴零件工艺规程文件编制、相关数控程序编制和相关夹具的设计。通 过这一环境的训练，使我不但更加深入了解毕业设计的基本理论、基本知识、而且学会使 用这些理论、基本知识去了解解决工程中的问题。这次毕业设计的目的就是要对机械零件的加工设计制造过程有所了解，也是为了巩固 所学的关于机械设计加工的理论知识,培养分析和解决问题的能力,提高自己的设计能力和创 新设计能力。1.2 凸轮轴设计

2、的作用凸轮轴设计的作用在进行凸轮轴工艺设计的时候勇于创新，从这个过程中可以学到很多东西。凸轮轴是 一个比较复杂的曲轴，也是一个精密零件，所以在各方面加工要求都比较高，在加工以前 要对凸轮轴零件材料加以精细选择，作为以后加工的基础，设计加工时对该件的尺寸规格 要求都相当严格，每进行一步都要慎重考虑。这次设计将运用计算机辅助制图软件，优化设计。在提高生产效率、提高产品质量的 前提下，寻求最好的工艺方案，以至于减少生产过程中的成本。这些将在工艺和编程上得 到体现。它的尺寸要求也比较严格，每一个凸轮的角度都要控制在公差范围内。但是还有 一些复杂的问题得到改善，在工艺规程设计方面也欠佳，编程方面也不是很

3、完好以及其他 地方还存在很大的问题。这次设计将我所学知识融会贯通，让我提高了许多。1.3 凸轮轴设计的结果和意义凸轮轴设计的结果和意义这样的一次毕业实践设计，让我们进一步培养了自己分析总结和表达能力，也巩固， 深化了在设计过程中所获得的知识，也是对我们以往所学知识的一个考验。它是通过对相 关课程的内容进行有机融合，使课程内容与岗位能力的培养紧密结合，使我们在毕业实践 与设计过程中，能把所学的知识与岗位实践联系起来，达到岗位的要求。通过毕业设计让我明白，自己在哪些方面还是薄弱的，欠缺的。借此机会再认真地补 一下，在以后的学习和工作中注意这些。积少成多，让我明白学习的重要性，勇于置疑让 我明白只有

4、在不断的发问中才能增长自己的见识，学以致用更是掌握知识，技巧的基础， 现学现用更能巩固所学知识。1.4 凸轮轴加工的有关定义凸轮轴加工的有关定义升程(Lift) 随动件与凸轮凸角相接触进行直线运动的总量.端部(Nose)凸轮轴的尖端， 随动件升程最大处，凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。我们给定代号为 h，单 位是毫米。基圆(Base circle)凸角上将零升程传递给随动件的区域。 侧面(Flank)凸轮轴上引导至并离开凸轮轴端部的大致扁平部分。正是在该区到最大，最可能发生磨床烧伤. 凹入轮廓(Re-entrant profile) NROC 的另一个叫法。 加工速度(Work spee

5、d) 凸轮轴在磨削中的自旋速度。 横向进给量(Infeed)砂轮每刀进入凸轮轴凸角的直线量(增量)。 径绿色磨削(Green grinding) 从圆棒料上磨削凸角轮廓的过程。新的砂轮技术正 转拉工艺的竞争对手。切削轮在精磨前粗切凸角轮廓。 接触弧(Arc of contact) 砂轮和凸轮轴凸角之间的接触区。该接触区对基圆、NROC 及 端部各不相同。 当量直径(Equivalent diameter) 表示接触弧的一个值，从砂轮直径以及不断变化的加工 (凸角)直径中推导而来。上升曲线凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线下降曲线凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线升角从凸轮的上升起

6、点到最高点的角度，即上升曲线的角度。我们定个代号为 。降角从凸轮的最高点到最低点的角度，即下降曲线的角度。代号为 1。降距凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。代号为 h1。导程即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为 360时凸轮的升 距（或降距）。代号为 L，单位是毫米。第二章第二章 凸轮轴零件分析凸轮轴零件分析2.1 加工要求在选择各表面、孔及槽的加工方法时，要考虑加工表面的精度和表面粗糙度要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工；要根据生产类型选择设备，在大批量生产中可采用高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的

7、加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工；要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等；要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平；此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。2.2 轴的要求2.2.1 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）止推面对于支承轴线的垂直度。3）凸轮轴基面的尺寸精度和相对于支承轴颈的轴线的同轴度。4）凸轮的位置精度。5）凸轮的形状精度。2.

8、2.2 以发动机该凸轮轴为例具体说明（如图）1）支承轴颈两个支承轴颈的外圆尺寸 43.85 mm 表面粗糙度 Ra0.4 m.。各部分的倒角都为 C2。凸轮轴长 208，属细长轴。2）凸轮凸轮基圆尺寸R15.50.05，表面粗糙度Ra0.8 m。凸轮上的孔选择的加工方0.023 025法是钻，但其表面粗糙度的要求为，所以选6 . 1Ra择加工的方法是钻扩铰。3）轴上油壁孔轴上油壁孔尺寸为 8 mm。油孔底面的加工方案为底平面：粗铣精铣（） ，粗糙度为，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以7 9ITIT6.3 0.8Ram较小。4）轴上键槽轴上的键槽起地位作用，基本尺寸为 13mm*6mm，左边为

9、 6mm 的半圆，表面粗糙度要求为 3.2。 第三章 凸轮轴零件工艺规程设计3.1 凸轮轴的概念 凸轮轴大家应该不会陌生，我们经常听到的气门、气门正时皮带、正时链条等等都跟 它有着紧密的关系，气门室正是它的栖身之地。现在市面上的车大多都是双顶置凸轮轴 (DOHC)设计，也就是说有两根凸轮轴。一根负责进气气门的开闭，一个负责排气气门的 开闭。凸轮轴的名字是因为它的模样而定，有很多凸起的部位。这些凸起的部位作用是推动 气门(俗称滑佬)开启，当转到凸起部分时将会把气门顶起，此时气门将属于开启状态。气 门的闭合动作则是凸轮轴的凸起部分离开气门后，利用气门弹簧(俗称弹弓)的作用力来完 成的。一般标准的凸

10、轮轴在自转 240 度后，便可以使气门完成一次开合过程，也会用这个 度数的大小来界定是否属于高角度凸轮轴。 凸轮轴是上有若干个桃形凸轮的轴，是配气机构最关键的零件。它的功用是控制各缸 气门的适时开启和关闭，同时驱动汽油泵、机油泵和分电器等附件工作。凸轮轴由进气凸 轮、排气凸轮、轴颈、驱动机油泵和分电器的齿轮及推动汽油泵摇臂的偏心轮制成一体。 凸轮的个数一般等于气门的个数，凸轮在轴上的分布位置，是由发动机的工作顺序所决定 的。凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作（如图）。 虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲 轴相同），不过

11、通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴 在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是特种铸铁，偶尔也有采用锻件的。由于气门 运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占 据着十分重要的地位。所以对于凸轮轴的质量要求就非常高了，但目前有很多的公司将凸 轮轴制作不好，主要还是在很大一部份上是没有把核心技术吃透，当然我不否机床存在部 份因素，但最主要还是要制作出标准的母凸轮3.2 凸轮轴的作用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

12、排出汽缸。凸 轮轴直接通过摇臂驱动气门，很适用于高转速的轿车发动机，由于转速较高，为保证进排 气和传动效率、简化传动机构、降低高转速的振动和噪音，多采用顶置式气门和顶置式凸 轮轴，这样，发动机的结构也比较紧凑。但任何事物都有两面性，顶置式凸轮轴的缺点是 由于部件的布置设计比较复杂，维修起来也比较麻烦。但衡量利弊，它还是比较适合于轿 车。3.3 凸轮轴的特点凸轮轴的特点 凸轮轴的结构 凸轮轴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。凸轮轴的一端是轴承支撑点，另一端与驱动轮相连接。 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

13、 在尽可能短的时间内完成气门的开、闭动作。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。 一般来说直列式发动机中，一个凸轮都对应一个气门，V 型发动机或水平对置式发动 机则是每两个气门共享一个凸轮。而转子发动机和无阀配气发动机由于其特殊的结构，并 不需要凸轮。 虽然在四冲程发动机里，凸轮轴的转速是曲轴转速的一半，但是它的转速依然很高， 而且需要承受很大的转矩，因此对凸轮轴的强度和可靠支撑方面的要求很高。凸轮轴的主 体是根与

14、气缸组长度相同的圆柱体，上面加工有若干个凸轮，凸轮轴的材质一般是特种 铸铁，有时也采用锻刚和合金制造。大多数凸轮轴的内部被制造成中空结构，这不仅可以 降低凸轮轴的质量，同时也提高了凸轮轴承受载荷的能力。凸轮轴上还加工有润滑油道， 润滑油由此经过，为凸轮轴、摇臂轴以及摇臂等部件提供润滑。图所示是三菱 发动机使用的凸轮轴。凸轮轴的位置 凸轮轴在以前很长的一段时间里，底置式凸轮轴在内燃机中最为常见。通常这样的发 动机中，气门位于发动机的顶部，即所谓的 OHV（OverHeadValve，顶置气门）式发动机。 此时通常凸轮轴位于曲轴箱的侧面，通过配气机构（如挺杆、推杆、摇臂等）对气门进行 控制。因此底

15、置式凸轮轴一般也叫侧置式凸轮轴。由于在这样的发动机中凸轮轴距离气门 较远，而且每个气缸通常只有两个气门，因此转速通常较慢，平顺性不佳，输出功率也比 较低。不过这种结构的引擎输出扭矩和低速性能比较出色，结构也比较简单，易于维修。 现在大多数量产车的发动机配备的是顶置式凸轮轴。顶置式凸轮轴结构使凸轮轴更加 接近气门，减少了底置式凸轮轴由于凸轮轴和气门之间较大的距离而造成的往返动能的浪 费。顶置式凸轮轴的发动机由于气门开闭动作比较迅速，因而转速更高，运行的平稳度也 比较好。较早出现的顶置式凸轮轴结构的发动机是 SOHC（SingleOverHeadCam，顶置单凸 轮轴）式发动机。这种发动机在顶部只

16、安装了一根凸轮轴，因此一般每个汽缸只有两到三 个气门（进气一到两个，排气一个） ，高速性能受到了限制。而技术更新一些的则是 DOHC 式（DoubleOverHeadCam，顶置双凸轮轴）发动机，这种发动机由于配备了两根凸 轮轴，每个汽缸可以安装四到五个气门（进气二到三个，排气二个） ，高速性能得到了显著 的提升，不过与此同时低速性能会受到一定的影响，结构也会变得复杂，不易维修。 发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。轿车发动机由于转速较快， 每分钟转速可达 5000 转以上，为保证进排气效率，都采用进气门和排气门倒挂的形式，即 顶置式气门装置，这种装置都适合用凸轮轴的三种安装形式。但是，如果采用下置式或者 中置式的凸轮轴，由于气门与凸轮轴的距离较远，需要气门挺杆和挺柱等辅助零件，造成 气门传动机件较多，结构复杂，发动机体积大，而且在高速运转下还容易产生噪声，而采 用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。所以，现代轿车发动机一般都采