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1、毕业设计(论文)汽车发动机凸轮轴重要机械加工工艺设计教学单位:机电工程学院专业名称:机械设计制造及其自动化学 号：学生姓名:指引教师:指引单位:完毕时间:汽车发动机凸轮轴重要机械加工工艺设计摘 要凸轮轴作为发动机重要构成某些，对其配气功能有着举足轻重作用。 当发动机工作运转时候，凸轮轴负责控制进排气门开合和开合量，但是由于工作时转速比较高，需要承受扭矩比较大，因此对凸轮轴强度和支撑力规定也比较高，因而在材质选取上必要满足凸轮轴对强度等性能规定。凸轮轴作为一种重要零部件，它改进和发展对汽车发动机配气性能提高和进步意义重大。 本课题选用直列四缸顶置气门式发动机F3000，对它凸轮轴加工工艺进行分析
2、与设计，而工艺路线拟定是工艺规程制定中核心阶段，是工艺规程制定总体设计。撰写一条合理科学工艺路线，既可以保证加工质量和生产效率，也可以有效合理安排工人、设备、工艺装备，最后有助于减少整个生产周期和生产成本。因此，本次设计是在仔细分析凸轮轴零件加工技术规定及加工精度后，合理拟定毛坯类型，通过查阅有关书籍、手册、图标、原则、等技术资料，拟定工艺机械加工余量、工序尺寸及公差，最后定制凸轮轴零件加工工序卡片。核心词：发动机；凸轮轴；工艺设计The Main Machining Process Design Of The Automobile Engine CamshaftAbstractThe cam
3、shaft as an important part of engine，has a pivotal role on its distribution. When the engine running at work，camshaft is responsible for controlling the exhaust opening and closing and opening and closing of the door，however，because of the high speed in the work，it needs to bear large torque and als
4、o has a high strength and support of the camshaft. On the choice of the material must meet the requirements of camshaft on the strength of performance. The camshaft as an important component，its improvement and development is of great significance.In this paper，the camshaft of the OHV engine process
5、ing technology for analysis and design. operational path routing is the key stage and general design. Write a reasonable scientific process route are have many advantage. This design is the careful analysis of CAM shaft parts processing technical requirements and processing accuracy，reasonable blank
6、 type，after consulting related books，manuals，ICONS，standards，technical data，determine the process of machining allowance，process dimension and tolerance，and customize the camshaft parts machining process card finally.Keyword：Engine；Camshaft；Process Design目 录1 概 述12 拟定凸轮轴加工工艺过程42.1 凸轮轴作用和分类42.2 凸轮轴传动
7、与工作条件52.3 凸轮轴构造及其特点52.4 凸轮轴重要技术规定分析62.5 凸轮轴材料和毛坯拟定72.6 凸轮轴机械加工工艺过程72.7 凸轮轴机械加工工艺路线83 凸轮轴机械加工工艺过程分析103.1 凸轮轴机械加工工艺特点及分析103.2 凸轮轴重要加工工序分析113.2.1 铣凸轮轴两端面，钻中心孔113.2.2 主轴颈加工113.2.3 凸轮轴颈加工113.2.4 凸轮轴颈加工124 机械加工余量、工序尺寸及公差拟定144.1 凸轮轴重要加工表面工序安排144.2 机械加工余量、工序尺寸及公差拟定144.2.1 凸轮轴主轴颈工序尺寸及公差拟定144.2.2 凸轮轴小外圆序尺寸及公差
8、拟定154.3 凸轮轴机械加工工艺过程卡片制定155 总结与展望18参照文献19致 谢201 概 述凸轮轴是发动机上一种旋转机件，它运动对于发动机有极其重要作用，在发动机工作循环中，它合理地控制进排气门启动、关闭，使通过压缩燃油混合气充分燃烧，推动活塞运动做功，然后将废气排出燃烧室 。凸轮轴重要有两个重要加工部位:主轴颈和凸轮。凸轮轴轴颈，重要是通过轴承与发动机接触，其表面有着足够高精度、足够刚度、较小表面粗糙度以及良好耐磨性，技术规定复杂并且比较高。而另一种重要加工部位是凸轮，它更是决定着凸轮轴质量。凸轮轴只是发动机其中一种部件，发动机机体此外还由气缸体、气缸盖、曲轴箱等构成，发动机各机构和
9、各系统也是以发动机机体为基本安装，发动机机体内、外则是安装着发动机所有重要零件和附件，承受各种载荷。气缸体是发动机框架，材料普通用灰铸铁制造，气缸体里面放置有活塞、曲轴等许多零部件，此外尚有加强筋、润滑油道等构造。曲轴箱是放置曲轴空腔部件，其中分为上下两某些，上曲轴箱在锻造时候就跟气缸体就是一体，下曲轴箱功能更，可以存储润滑 油，分隔上曲轴箱，由于它受力小所如下曲轴箱厚度薄，形状不一，可依照发动机构造和汽油量灵活变动。气缸体上面就是气缸盖安装位置，从上部密封气缸并构成燃烧室。由于气缸盖所处特殊位置，因此气缸盖不得不承受气体力和紧固气缸螺栓所导致机械负荷，同步还由于与高温燃气接触而承受很高热。
10、汽车经100近年来不断改进、创新，凝聚了人类智慧和匠心，最后才发展成当前样子。而作为汽车心脏发动机重要零件，凸轮轴也通过漫长发展过程成为当前样子。在过去凸轮轴大多是由锻造以及锻造生产，个别也有用碳钢切削加工制造。锻造式凸轮轴重要有冷硬铸铁、淬火铸铁等。为了减轻重量，有些凸轮轴采用型芯锻造，使轴呈空心状。在不同国家所采用凸轮轴种类也不同，日本使用冷硬铸铁凸轮轴较多，美国使用淬火铸铁凸轮轴较多。近年为提高发动机性能，浮现了重融冷硬铸铁、淬火球墨铸铁等各种形式凸轮轴，但由于性价比较低等诸多因素影响并没有广泛使用。锻造式凸轮轴以碳钢为主进行热锻，凸轮某些采用高频淬火解决，重要应用于大中型发动机上。由于
11、其耐点蚀性能较好，多与气门顶置式(OHV)机构挺杆组合使用，也有与摇臂配合应用于柴油发动机凸轮上置式(OHC)构造上。由于锻造式凸轮轴无法实现轻量化，发展潜力较小。锻造凸轮轴生产工艺为冷激铸铁。冷激铸铁产品，欧美国家早在上世纪二十年代初已经开始研制，广泛推广于上世纪六、七十年代，八十年代技术完全成熟。冷激铸铁产品以其低成本、高性能明显特点，广泛应用于内燃机上。在国外，内燃机行业中有43%47%汽油机、柴油机采用冷激铸铁作为凸轮轴材料，冷激铸铁普遍作为凸轮轴材料以其低成本、高性能明显特点，得到了广泛应用。冷激铸铁凸轮轴性能及应用 冷激铸铁由于具备高硬度碳化物组织而具备良好抗磨性和抗擦伤性。冷激铸
12、铁中白口层是莱氏体组织，在常温下是珠光体和碳化物机械混合物，由于具有大量碳化物，它起一种骨架作用。硬度较高，而莱氏体中球光体起到储油作用。冷激铸铁凸轮轴是在HT25基本上加入一定量合金元素，通过特殊锻导致型工艺锻造而成。合金元素加入提高了凸轮轴基体硬度和综合机械性能，大大提高耐磨性。冷激铸铁凸轮轴机械性能：抗拉强度b25N/mm2；硬度HRC4854；耐磨层深度达61mm。 由于当前采用球墨铸铁和45#钢采用等温淬火或高频淬火获得马氏体组织。高速运转后，凸轮桃尖部位浮现初期磨损，而冷激铸铁采用特殊成型工艺，不需热解决。凸轮轴各部位即能得到所需不同硬度值。桃尖部位磨损量仅为球墨铸铁和45#钢1/
13、7，同步具备减少加工成本，提高经济性等长处。为了减轻重量，凸轮轴芯铸成中空圆柱或者中空异型状成为发展趋势。中空圆柱或者中空异型状对加工设备和生产材料提出了很高规定，如对磨床等设备加工精度和稳定性规定很高。 作为优化整个气门驱动系统基本要素，组合式凸轮轴发展正成为趋势。组合式凸轮轴由精密钢管和装配于其上凸轮节构成，而凸轮节材料可以是钢或粉末金属材料。装配式凸轮轴发展前景 由于老式凸轮轴重要是锻造或锻造加工而成，各个部位金属性能相似。这种凸轮轴很难同步保证发动机配气机构对凸轮轴各个部位不同性能规定，凸轮排列也不也许紧凑，材料运用不尽合理，后续加工复杂，在轻量化、功能高度集中和减少成本方面难有新突破
14、。随着汽车轻量化发展，凸轮轴向轻量化、功能高度集中和低成本方向发展，装配凸轮轴优势逐渐被人们承认和接受。装配式凸轮轴轴和凸轮分开制造，然后装配在一起。凸轮普通采用碳钢或粉末冶金材料，轴颈采用粉末冶金件或集中于芯轴钢管上，芯轴则采用冷拔薄壁无缝钢管。碳钢凸轮可进行高频淬火或渗碳解决，具备较高耐胶着、耐点蚀性能。 在设计方面装配式凸轮轴可将凸轮宽度设计较窄，间隔亦可很小，凸轮排列非常紧凑。它与老式凸轮轴相比具备重量轻、加工成本低、材料运用合理等长处，与实心轴凸轮轴相比，重量减轻多达45。 装配式凸轮轴核心技术是连接办法，因其连接办法不同而决定制造工艺及设备。装配式凸轮轴始于上个世纪8年代，最先研制
15、开发是焊接连接式凸轮轴。上个世纪8年代中期烧结连接式凸轮轴投入使用，同期浮现了扩管法生产凸轮轴。上世纪9年代后期滚花连接式凸轮轴开始研制。随着新连接办法浮现，装配式凸轮轴制造技术也不断地被更新。 焊接连接式凸轮轴由于焊接时容易产生热变形，使凸轮轴尺寸精度减少，激烈热变化也容易使焊接部位产生裂纹，质量难以保证；烧结连接式凸轮轴在进行粉末烧结成型凸轮同步，凸轮又要在液相状态下与钢管扩散连接，此过程必要在1以上烧结炉内进行，在高温下轴容易产生弯曲，导致尺寸精度误差，并且在烧结时，对材料性能也有限制，需要大型烧结炉，热效率不高；扩管法一方面使凸轮与钢管配合，然后从管内侧加液压或机械扩管，为承受扩管内压
16、，凸轮壁要有一定厚度，同步，为了使扩管容易进行，必要使用薄壁钢管，且由于高压作业特殊规定，也使其设备大型化；冷热套过盈连接法虽然在机械零件生产中被广泛应用，但在凸轮轴生产中未必适当，由于在凸轮与轴热套连接时，凸轮被加热，产生软化现象，难以保证摩擦时耐磨性，许多凸轮在工作时，会向轴端导热，使得工作初始与完了时连接过盈量发生变化，连接器度不能保持一致；滚花法在可靠性、精度、设备、能耗等方面均有一定优越性。 进一步开发组合式凸轮轴重点将在于开发材料及优化加工工艺。市场上当前正在大力开发应用复合材料，例如陶瓷材料等制造凸轮轴。马勒公司正在进行组合式凸轮轴扩展功能研发。例如燃油泵启动件和传感器组件集成也日渐受到青睐。SOHC凸轮轴上进气口或出气口凸轮节同步可通过马勒C
