凸輪軸零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、歸檔編號(hào) 起止日期 2008年2月1日至4月4日 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 凸輪軸零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)畢 業(yè) 實(shí) 踐 任 務(wù) 書課題名稱 凸輪軸零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 蘆敏 職稱 講師 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 機(jī)制10501 學(xué)生姓名 李 紅 兵 學(xué)號(hào) 10 課題需要完成的任務(wù)：1.完成凸輪軸零件三維造型設(shè)計(jì)；2.完成凸輪軸零件工藝規(guī)程文件編制；3.完成相關(guān)數(shù)控加工程序編制或夾具設(shè)計(jì)；課題計(jì)劃：1. 2008年2月25日-2月29日，完成機(jī)械外文翻譯30002. 2008年3月01日-3月15日，完成三維造型設(shè)計(jì)、工藝規(guī)程文件編制；3. 2008年3月16日-3月26日，完成

2、數(shù)控加工程序編制或夾具設(shè)計(jì)；4. 2008年3月27日-4月01日，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文初稿；5. 2008年4月01日-4月03日，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第二稿，定稿；6. 2008年4月04日-4月11日，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯準(zhǔn)備。計(jì)劃答辯時(shí)間：2008年4月07日機(jī) 械 技 術(shù) 學(xué) 院 2008年3月6日28目 錄摘要 1第一章 緒論21.1 凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的概述21.2凸輪軸設(shè)計(jì)的作用31.3凸輪軸設(shè)計(jì)的結(jié)果和意義31.4凸輪軸加工的有關(guān)定義 3第二章 凸輪軸零件的三維造型 42.1采用ug的特點(diǎn) 42.2凸輪軸三維造型62.3本章小結(jié)8第三章 凸輪軸零件工藝規(guī)程文件的編制 9 3.1凸輪軸的作用1

3、03.2凸輪軸的特點(diǎn)103.3凸輪軸的應(yīng)用103.4凸輪軸工藝分析143.5夾具的設(shè)計(jì)163.6擬定工藝路線183.7本章小結(jié) 22第四章 凸輪軸數(shù)控磨削的編程22 4.1.編程要求234.2數(shù)控磨編程234.3本章小結(jié)26第五章 總結(jié)與展望255.1總結(jié)265 .2展望 26 參考文獻(xiàn) 27 附錄一 英文翻譯附錄二 凸輪軸零件圖附錄三 夾具裝配圖附錄四 非標(biāo)準(zhǔn)件圖附錄五 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片附錄六 機(jī)械加工工藝卡片附錄七 機(jī)械加工工序卡片摘 要這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要對(duì)軸類零件的半成品以后的磨削加工有所了解，凸輪軸是軸類零件中比較復(fù)雜的一種曲軸。而在磨削加工方面，凸輪軸也是比較難以加工的軸。

4、這種軸類零件的加工方法一般都是大同小異的，像凸輪軸的加工一般是先經(jīng)過(guò)車床的車削加工，制成半成品。首先，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的熱處理。其次，就是對(duì)凸輪軸各部分的磨削加工，這是一個(gè)技術(shù)要求比較高的加工工序。第一，它的表面粗糙度要求，不同型號(hào)的凸輪軸，它的表面粗糙度要求就不一樣。第二，凸輪的磨削不僅它的表面粗糙度要求嚴(yán)格，而它的角度要求的更嚴(yán)格。因?yàn)檫@是它的精加工，像它的軸端還要經(jīng)過(guò)超精加工。再次，就是經(jīng)過(guò)相關(guān)工序的處理就可以入庫(kù)了。第一，必須經(jīng)過(guò)磁力探傷，因?yàn)檫@樣可以檢驗(yàn)工件是不是開裂，然后去磁。第二，就是去毛刺。最后，經(jīng)檢驗(yàn)合格的話就可以入庫(kù)了。凸輪軸是放在噴油泵上的一種軸類零件，是用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)里活塞運(yùn)動(dòng)

5、的。它可以根據(jù)油泵型號(hào)的不同而生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:凸輪軸 工藝設(shè)計(jì) 數(shù)控輔助加工第一章 緒論1.1 凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的概述 1.1.1設(shè)計(jì)的目的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要對(duì)軸類零件的半成品以后的磨削加工有所了解，也是為了鞏固所學(xué)的關(guān)于磨削加工的理論知識(shí),培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力,提高自己的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。1.1. 2設(shè)計(jì)的任務(wù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是讓我們綜合運(yùn)用我們所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)控編程、機(jī)械制圖、cad技術(shù)、機(jī)械制造工藝等知識(shí)，來(lái)完成凸輪軸零件的三維造型設(shè)計(jì)、凸輪軸零件工藝規(guī)程文件編制、相關(guān)數(shù)控程序編制和相關(guān)夾具的設(shè)計(jì)。1. 2凸輪軸設(shè)計(jì)的作用凸輪軸是在綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械制造原理、機(jī)械制造

6、工藝、機(jī)械加工、數(shù)控編程等多門課程的總結(jié)。通過(guò)這一環(huán)境的訓(xùn)練，使我不但更加深入了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本理論、基本知識(shí)、而且學(xué)會(huì)使用這些理論、基本知識(shí)去了解解決工程中的問(wèn)題。1.3凸輪軸設(shè)計(jì)的結(jié)果和意義1.3.1凸輪軸設(shè)計(jì)的結(jié)果這次設(shè)計(jì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，尋求最好的工藝方案，以至于減少砂輪的磨損。這些將在工藝和編程上得到體現(xiàn)。1.3.2凸輪軸設(shè)計(jì)的意義凸輪軸是一個(gè)精密零件，也是軸類零件中比較復(fù)雜的一種曲軸。它的磨削要求也比較嚴(yán)格，每一個(gè)凸輪的角度都要控制在公差范圍內(nèi)。但是還有一些復(fù)雜的問(wèn)題沒有得到改善，在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)方面也欠佳，編程方面也不是很完好以

7、及其他地方還存在很大的問(wèn)題。1.4凸輪軸加工的有關(guān)定義升程(lift) 隨動(dòng)件與凸輪凸角相接觸進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的總量.端部(nose)凸輪軸的尖端，隨動(dòng)件升程最大處?；鶊A(base circle)凸角上將零升程傳遞給隨動(dòng)件的區(qū)域。側(cè)面(flank)凸輪軸上引導(dǎo)至并離開凸輪軸端部的大致扁平部分。正是在該區(qū) 到最大，最可能發(fā)生磨床燒傷.凹入輪廓(re-entrant profile) nroc的另一個(gè)叫法。加工速度(work speed) 凸輪軸在磨削中的自旋速度。橫向進(jìn)給量(infeed)砂輪每刀進(jìn)入凸輪軸凸角的直線量(增量)。徑綠色磨削(green grinding) 從圓棒料上磨削凸角輪廓的過(guò)程

8、。新的砂輪技術(shù)正 轉(zhuǎn)拉工藝的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。切削輪在精磨前粗切凸角輪廓。接觸弧(arc of contact) 砂輪和凸輪軸凸角之間的接觸區(qū)。該接觸區(qū)對(duì)基圓、nroc及端部各不相同。當(dāng)量直徑(equivalent diameter) 表示接觸弧的一個(gè)值，從砂輪直徑以及不斷變化的加工(凸角)直徑中推導(dǎo)而來(lái)。第二章 凸輪軸零件三維造型2.1 ug特點(diǎn)與功能：1本課題完成采用了ug軟件。ug是美國(guó)unigraphics solutions of eds 公司推出的cad/cam/cae一體化軟件,廣泛應(yīng)用在航空,汽車,機(jī)械,電器電子等各個(gè)行業(yè),可完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、加工甚至檢驗(yàn)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的全過(guò)程。主

9、要功能（1） 產(chǎn)品設(shè)計(jì)（2） 性能分析（3） 零件加工（4） 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析（5） 布線（6） 產(chǎn)品宣傳2.1.1 主要特點(diǎn)利用ug，可以完成產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、模型建立、模型性能分析與運(yùn)動(dòng)分析、加工刀路生成等整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)圖紙化生產(chǎn)。2.1.2 主要功能一、無(wú)縫集成產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境ug是一個(gè)集cad、cae、cam于一體的集成化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以完成從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，外觀造型，詳細(xì)設(shè)計(jì)，圖紙生成，運(yùn)動(dòng)與受力受熱分析，零件數(shù)控加工程序的自動(dòng)生成，設(shè)計(jì)與使用文檔的建立等的全過(guò)程，甚至還可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理。整個(gè)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，使得各模塊能完全相關(guān)地共享零件和產(chǎn)品模型的數(shù)

10、據(jù)，減少了同類型數(shù)據(jù)的重復(fù)，也為協(xié)同工作提供了基礎(chǔ)。二、基于裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)從整體的產(chǎn)品概念出發(fā)開始產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，從裝配出發(fā)，通過(guò)應(yīng)用立模型方法，自頂而下的設(shè)計(jì)方法和上下文設(shè)計(jì)，可以從產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)入手，逐步詳細(xì)設(shè)計(jì)出每一個(gè)零件。小到家庭用品，大到復(fù)雜的機(jī)械，ug都可以為用戶提供產(chǎn)品級(jí)解決方案。無(wú)論零件多么復(fù)雜，ug都可以使用戶在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境中對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)估。三、全局的相關(guān)性同一模型文件中，各幾何對(duì)象之間保持完全的相關(guān)性。通過(guò)裝配建模和部件之間的連接技術(shù)，可以采用各零件之間的相互參照，實(shí)現(xiàn)不同模型文件之間的相關(guān)性。通過(guò)應(yīng)用立模型方法，可以使集成環(huán)境中各應(yīng)用模塊之間保持完全的相關(guān)性。

11、四、協(xié)同工作設(shè)計(jì)過(guò)程中，在internet技術(shù)的支持下，可以多人異地協(xié)同工作，每人負(fù)責(zé)自己的設(shè)計(jì)任務(wù)。在各自的設(shè)計(jì)任務(wù)與訪問(wèn)權(quán)限下，同一產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)階段甚至加工階段同時(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)完成產(chǎn)品的自動(dòng)更新。不同的設(shè)計(jì)人員和工程師都可以在同一時(shí)間對(duì)產(chǎn)品范圍內(nèi)的不同零件、不同組件和不同子裝配進(jìn)行工作。這就意味著某個(gè)設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品上的改動(dòng)可以立即被所有的產(chǎn)品相關(guān)人員捕捉和獲得。五、基于知識(shí)的專家設(shè)計(jì)模塊為了進(jìn)一部提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率，ug利用知識(shí)驅(qū)動(dòng)的方法，集合了設(shè)計(jì)專家的智慧，針對(duì)具有通用性的不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)了多個(gè)智能化模塊，并且還在逐步增加這些模塊。目前已經(jīng)開發(fā)的智能模塊有：主要針對(duì)塑料模具的模具向?qū)В?/p>

12、主要針對(duì)齒輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的齒輪工程向?qū)?，主要針?duì)金屬?zèng)_壓模具的沖模工程向?qū)У?。同時(shí)，還提供了知識(shí)融合工具，提供知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化的機(jī)制。利用這一工具，公司可以快速和方便地建立一個(gè)自己產(chǎn)品的工程向?qū)K。六、滿足客戶需要的開放式接口ug提供了方便而先進(jìn)的用戶開發(fā)工具。利用open uisthle可以定義用戶自己的對(duì)話框；利用open grip腳本設(shè)計(jì)語(yǔ)言，不需太多的學(xué)習(xí)，用戶就可以進(jìn)行二次開發(fā)；利用open api和open+工具，用戶可以通過(guò)c+和java語(yǔ)言進(jìn)行二次開發(fā)，而且支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的全部技術(shù)。ug還提供了豐富的數(shù)據(jù)交換手段，支持多種通用和流行的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，使用戶可利用多種系統(tǒng)來(lái)設(shè)

13、計(jì)產(chǎn)品。原來(lái)用其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)可以被ug所接受，ug的模型數(shù)據(jù)也可以方便地轉(zhuǎn)換成其他的文件格式。2.2凸輪軸的三維造型2.2.1“ug”部分指令使用說(shuō)明：進(jìn)入“sketch”狀態(tài)一 、拉伸工具條“extruded body”“curre” 選擇拉伸對(duì)象“ok” “ok” “ok” “ok” “設(shè)定拉伸距離”“ok”二 、倒圓角主菜單“insert” “ferture operation” “edge blend” “設(shè)定圓角半徑”“選擇想要倒角的線條” “ok”拉伸圓柱（交運(yùn)算）工具條“extruded body” “curve” “選擇拉伸對(duì)象”“ok”（extruded body）“ok

14、”（extruded body）“ok”（extruded body）“ok”（vertor constractor）“設(shè)定拉伸的距離”“subtract”（bovlean operation）。進(jìn)入manufacturing狀態(tài)三 、創(chuàng)建刀具“initialize”（maching environment）“create tool”（設(shè)定刀具參數(shù)）type：mill-contour；name：dmilling tool；5 parameters：diameter-3；length-100“ok”四 、加工creade operation：use geonetry-workpiece；use

15、method-mill-rough -點(diǎn)“ok” cavity-mill-part-狀態(tài)：選零件外型 part geometry -點(diǎn)“ok” blank狀態(tài)：選毛坯（auto blank）點(diǎn)“generate” 加工（顯示加工路徑）五 、顯示程序post process選mill-3-axis點(diǎn)“ok” 生成程序六 、程序保存在生成程序之后，在“ug”的用戶界面上會(huì)彈出一個(gè)“附件”的文本文件，給它設(shè)置一個(gè)文件名，并保存，便于以后的生產(chǎn)。“ug”軟件里的自動(dòng)加工也有很多的類型，如粗加工，半精加工，精加工。至于選擇怎樣的加工方案，要看工件的要求是什么，然后再設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，模擬加工，自動(dòng)生成需要

16、的程序之后，就可以直接用于生產(chǎn)了。七 、其他ug是一個(gè)大型的、全面的、多功能的設(shè)計(jì)、制造型軟件，用于制造業(yè)的各個(gè)方面，特別是在模具生產(chǎn)，尤其是高精度，復(fù)雜地模具的生產(chǎn)，它通常和高級(jí)地?cái)?shù)控設(shè)備結(jié)合起來(lái)使用。設(shè)計(jì)人員根據(jù)公司提供的需求，在這種軟件上繪出模具圖，然后進(jìn)行校核，滿足要求之后，在模擬加工之前要先設(shè)置好一些參數(shù)，如刀具的大小，毛坯的尺寸等，設(shè)置好了之后就可以進(jìn)行模擬制造了。在真正制造之前當(dāng)然要選好毛坯并裝夾好，設(shè)置好工件原點(diǎn)，選好刀具，各個(gè)實(shí)際加工的參數(shù)要合理，如進(jìn)給率，主軸轉(zhuǎn)速等。2.2.2 三維造型：2.4本章小結(jié)本章著重介紹了美國(guó)unigraphics solutions of ed

17、s 公司推出的cad/cam/cae一體化軟件ug，并利用ug對(duì)凸輪軸進(jìn)行了三維造型。通過(guò)本章的簡(jiǎn)單介紹，結(jié)合在學(xué)校所學(xué)的知識(shí)，我們應(yīng)該對(duì)ug軟件的特點(diǎn)及應(yīng)用有了一定的了解，并能使用這一軟件進(jìn)行凸輪軸的三維造型。在這期間，由于知識(shí)有限，其中查閱了許多資料才順利完成了本章。這一章對(duì)后面的編程有著極為重要的作用，為下面的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。第三章 凸輪軸工藝規(guī)程的編制圖1 噴油泵結(jié)構(gòu)圖3.1 凸輪軸作用：凸輪軸，在它上面有許多蛋狀圓形突出的部分，它的作用就是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候開啟和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的閥門。凸輪軸看起來(lái)并不是一個(gè)很特別的東西，但是它卻可以稱的上是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，對(duì)凸輪軸的外廓形狀和其初始轉(zhuǎn)角的位置

18、哪怕是微小的改變，都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)出現(xiàn)完全不同的另一種狀況。在決定凸輪軸的設(shè)計(jì)之前，工程師必需知道什么樣的車采用什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。很顯然，為牽引機(jī)車設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)需要在低速時(shí)能夠發(fā)出大的扭矩，為運(yùn)動(dòng)型跑車設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高速時(shí)有更大的功率輸出。變速比、傳動(dòng)裝置和車重都是我們?cè)谶x擇一個(gè)凸輪軸所必需考慮的因素。不正確的使用凸輪軸，不僅會(huì)使汽車性能變差，加速無(wú)力，行動(dòng)遲緩，而且還很耗油，任何人駕駛這種車都將是一件痛苦的事情，正確的設(shè)計(jì)和使用凸輪軸，駕駛對(duì)我們來(lái)說(shuō)就會(huì)是一件愉快的事。3.2凸輪軸的特點(diǎn)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)按照頂置凸輪軸的數(shù)目，分為頂置單凸輪軸和頂置雙凸輪軸。單凸輪軸機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，問(wèn)題比較少，

19、低轉(zhuǎn)速扭力較大。單凸輪軸的進(jìn)排氣門開啟時(shí)間是固定的，但是機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修容易，經(jīng)濟(jì)省油都是單凸的優(yōu)勢(shì)。雙凸輪軸因?yàn)榭梢愿淖兤T重迭角，所以可以發(fā)揮出比較大的馬力，但是低轉(zhuǎn)速的扭力比較不足 而且也因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜會(huì)造成維修上一定的困難。雙凸輪軸的技術(shù)來(lái)自于賽車，主要是可以控制進(jìn)氣門跟排氣門的時(shí)間差。單頂置凸輪軸在氣缸蓋上用一根凸根軸，直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。雙凸輪軸是在缸蓋上裝有兩根凸輪軸，一根用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門，另一根用于驅(qū)動(dòng)排氣門。采用雙頂置凸輪軸對(duì)凸輪軸和氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求不高，特別適用于氣門v形配置的半球形燃燒室，也便于和四氣門配氣機(jī)構(gòu)配合使用。單凸雙凸沒有

20、所謂的好壞，只是結(jié)構(gòu)不同。3.3凸輪軸的應(yīng)用一、尤其在噴油泵在的應(yīng)用，它是靠凸輪軸的作用來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的。如圖1所示噴油泵的結(jié)構(gòu)如圖1 圖2所示，噴油泵體15下部裝有凸輪軸14，上部各柱塞偶件5平行安裝在同一平面內(nèi)，故稱為直列式合成泵（簡(jiǎn)稱直列泵）。與i號(hào)泵、a型泵相比，pm泵的噴油泵體是上下整體、側(cè)面不開窗的全封閉結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)于每個(gè)柱塞偶件5在凸輪軸14上的相應(yīng)位置各有一個(gè)凸輪。凸輪的上面是挺柱體部件13，它通過(guò)滾輪與凸輪軸14直接接觸，并由柱塞彈簧10壓緊在凸輪軸14上。柱塞偶件5的底部直接壓在挺柱上，并被彈簧下座12限位，防止柱塞下行時(shí)脫離挺柱體部件13。出油閥偶件4位于柱塞偶件5的上部，并被阻尼

21、閥。二、部件1固定于柱塞套密封端面上。出油閥偶件4的上部裝有減容器2和出油閥彈簧3。在柱塞偶件5的中部有一套油量控制套筒部件11：油量控制套筒的底部槽口與柱塞的凸緣定位，以拉桿定位螺釘18定位的拉桿17的槽口則與油量控制套筒部件的鋼球定位。柱塞套法蘭與噴油泵體頂面之間安置有預(yù)行程調(diào)整墊片，墊片厚度可以變化。柱塞套外圓有三道o形密封圈7，防止低壓油腔漏油。噴油泵體上部回油腔安裝了一件擋油套，防止高壓回油損壞鋁質(zhì)噴油泵體。a)下止點(diǎn) b) 供油開始點(diǎn) c) 上止點(diǎn)h1：柱塞總行程 h2：預(yù)行程圖3、供油原理供油原理(如圖3)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪軸，通過(guò)凸輪推動(dòng)挺柱體部件，最終使柱塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（1）進(jìn)

22、油過(guò)程當(dāng)凸輪軸上的凸輪由上止點(diǎn)（最大升程處）向下止點(diǎn)（基圓處）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞在柱塞彈簧的作用下向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柱塞的頂面降至進(jìn)回油孔的上邊緣以下時(shí)，進(jìn)回油孔打開，來(lái)自輸油泵的低壓燃油進(jìn)入柱塞上面的油腔，開始進(jìn)油過(guò)程。這一過(guò)程到凸輪運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)時(shí)結(jié)束。（2）供油過(guò)程當(dāng)凸輪由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞在挺柱體部件的推動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)油腔與進(jìn)回油孔相通，故油腔內(nèi)會(huì)有部分燃油通過(guò)進(jìn)回油孔流入油道，此時(shí)油腔內(nèi)的燃油不能建立高壓。當(dāng)柱塞的頂面升至進(jìn)回油孔的上邊緣時(shí)，進(jìn)回油孔關(guān)閉。柱塞由下止點(diǎn)開始升起到進(jìn)回油孔關(guān)閉的這段行程，稱為預(yù)行程。柱塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，燃油被壓縮，油腔內(nèi)的壓力迅速升高，當(dāng)油腔內(nèi)的壓力達(dá)到出

23、油閥的開啟壓力時(shí)，出油閥離開密封面直到減壓帶脫開閥座導(dǎo)向孔，這段行程稱為減壓行程，高壓燃油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油管，使噴油器針閥開啟向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室供油。這一過(guò)程一直延續(xù)到柱塞斜槽與回油孔接通為止，這段行程為供油有效行程。（3）回油過(guò)程 當(dāng)柱塞斜槽與進(jìn)回油孔接通后，由于柱塞斜槽通過(guò)直槽與柱塞頂面相連通，高壓燃油通過(guò)進(jìn)回油孔流出油腔，油腔內(nèi)壓力迅速降低。當(dāng)壓力降到一定程度后，出油閥落座，供油結(jié)束?；赜瓦^(guò)程將一直持續(xù)到柱塞套的油腔內(nèi)的壓力與油道內(nèi)的壓力相等為止。柱塞從回油孔打開的停油供油點(diǎn)開始到上止點(diǎn)的這段行程，稱為剩余行程。供油預(yù)行程、減壓行程、有效行程、剩余行程之和稱為柱塞的全行程，也等于凸輪的最大

24、升程。2.2油量調(diào)節(jié)原理凸輪的型線對(duì)于一臺(tái)噴油泵來(lái)說(shuō)是固定不變的，因此在凸輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，柱塞的行程是一定的。柱塞的圓柱面上開有控制斜槽，柱塞相對(duì)于柱塞套轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，斜槽相對(duì)于進(jìn)回油孔的供油行程則發(fā)生改變，如圖4所示。供油行程的改變會(huì)導(dǎo)致供油量的改變，所以旋轉(zhuǎn)柱塞就可以調(diào)節(jié)油量。a)供油開始點(diǎn) b)柱塞旋轉(zhuǎn) c)回油開始點(diǎn)h3：有效供油行程 h：柱塞旋轉(zhuǎn)后供油行程的改變量圖4 柱塞偶件的油量調(diào)節(jié)原理柱塞下部的法蘭與油量控制套筒的垂直槽滑動(dòng)配合，允許柱塞上、下運(yùn)動(dòng)。油量控制套筒部件的球頭與拉桿的開口槽滑動(dòng)配合，拉桿往復(fù)移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)油量控制套筒正反轉(zhuǎn)動(dòng)，油量控制套筒轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖5所示。

25、由于拉桿的移動(dòng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要由調(diào)速器按預(yù)先確定的關(guān)系控制的，所以供油量可以得到控制。圖5 油量控制套筒調(diào)節(jié)原理3.4凸輪軸工藝分析3.4.1生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過(guò)程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動(dòng)化的程度，以及所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算： n=qn(1+a%+b%)由此公式可以算的凸輪軸的年生產(chǎn)量為10萬(wàn)件，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系可以確定其生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)。表1生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)5510010030030

26、010001000101020020050050050005000100100500500500050050000500003.4.2 材料選擇 凸輪軸材料的選擇：由于軸的載荷通常是變載荷，或變應(yīng)力，故材料應(yīng)具有較好的強(qiáng)度和韌性；對(duì)軸的表面與支承有相對(duì)滑動(dòng)的軸，還須要求較好的耐磨性。材料 常用材料與熱處理：凸輪軸常用材料是20cr，20cr的熱處理及主要機(jī)構(gòu)性能（參考）如表1表2 20cr主要機(jī)構(gòu)性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑mm硬 度hbs抗拉強(qiáng)度極限b (mpa)彎曲疲勞極限-1(mpa)扭轉(zhuǎn)疲勞極限-1/mpa屈服極限s/mpa20cr滲碳淬火回火153060表面hrc50608506506

27、505504004003752802802151601603.4.3 熱處理分析：軸類零件的熱處理是保證軸類零件性能的重要工藝過(guò)程，它對(duì)軸類零件的如下性能有著直接的影響：61）軸類零件的制造精度：組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理后形成的殘余應(yīng)力過(guò)大軸在熱處理后的加工、裝配和使用過(guò)程中的變形，從而降低軸的精度，甚至報(bào)廢。2）軸類零件的強(qiáng)度：熱處理工藝制定不當(dāng)、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好，造成被處理軸的強(qiáng)度（硬度）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。3）軸的工作壽命：熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等，導(dǎo)致主要性能如軸的韌性、抗磨損性能等下降，影響軸的工作壽命。4）軸的制造成本：作為軸制造過(guò)程的中間環(huán)

28、節(jié)或最終工序，熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差，大多數(shù)情況下會(huì)使軸報(bào)廢，即使通過(guò)修補(bǔ)可以使用，也會(huì)增加工時(shí)，從而增加了軸的成本。凸輪軸材料是20cr，對(duì)強(qiáng)度和韌性要求比較高，而表面易磨損需滲碳。滲碳的目的就是增加軸的耐磨性能、表面硬度、抗拉強(qiáng)度及疲勞極限。滲碳以后首先要進(jìn)行淬火，用來(lái)提高其硬度和強(qiáng)度極限。但淬火時(shí)會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力使之變脆，所以淬火以后必須要回火，回火的目的就是用來(lái)消除淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，提高其塑性和沖擊韌度。但是對(duì)于凸輪軸來(lái)說(shuō)，半成品熱處理以前還有一道重要的工序，就是要對(duì)第一和第二個(gè)凸輪之間的外圓；第五和第六個(gè)凸輪之間的外圓用兩頂?shù)难b加方式進(jìn)行粗磨。這樣做是因?yàn)檩S類零件熱處理

29、以后會(huì)產(chǎn)生變形，既保證其同軸度。以便在熱處理以后以這兩個(gè)外圓為基準(zhǔn)進(jìn)行校核。3.5夾具的設(shè)計(jì) 磨床夾具按其通用化的程度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為通用夾具、專用夾具、組合夾具和成組可調(diào)夾具等等。凸輪軸加工時(shí)采用的是傳動(dòng)夾頭，屬于組合夾具類型。 組合夾具是在夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工藝裝備。它是由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的。這些元件有各種不同的形狀、不同規(guī)格的尺寸，它們相互配合部分的尺寸精度高、硬度高、耐磨性好，且具有完全的互換性。根據(jù)加工工藝的要求，可通過(guò)選擇和使用標(biāo)準(zhǔn)元件和組合元件，很快裝配出機(jī)械加工、檢驗(yàn)、裝配等所需的夾具來(lái)。使用完畢，可方便地拆卸、清洗、存放、留待以后再

30、使用。組合夾具的特點(diǎn)：1、靈活多變；2、保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率；3、節(jié)省人力和物力；4、減少夾具存放面積。組合夾具的元件按其用途不同可以分為八大類，即：基礎(chǔ)元件、支承元件、定位元件、導(dǎo)向元件、壓緊元件、緊固元件、輔助元件及合件。其中，緊固元件包括各種螺栓、螺釘、螺母和墊圈等，這些緊固元件均為常用的標(biāo)準(zhǔn)件。如圖6圖6 夾具圖傳動(dòng)夾頭由非標(biāo)準(zhǔn)件手柄、定位銷、定位板、彈簧、螺母、壓蓋、定位螺釘、傳動(dòng)板和標(biāo)準(zhǔn)件圓柱銷、螺釘組合而成。圖7 傳動(dòng)板傳動(dòng)板是整個(gè)夾具的夾具體，也是夾具的關(guān)鍵部位（如圖7），它上面有一個(gè)錐度孔，用來(lái)裝夾凸輪軸的錐形端面。錐度孔和錐度面有自鎖，在磨削時(shí)對(duì)凸輪軸進(jìn)行夾緊，限制其

31、自由度。圖8 定位板定位板是通過(guò)定位螺桿固定在傳動(dòng)板上，它的作用是用來(lái)放置定位銷（如圖8）所示。 圖9 手柄手柄是用來(lái)裝定位銷的，以便于定位銷在使用時(shí)方便。如圖9所示圖10 定位銷定位銷是在加工時(shí)對(duì)凸輪軸進(jìn)行定位，裝夾時(shí)定位銷應(yīng)放在凸輪軸裝夾端的鍵槽內(nèi)，限制凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的自由度。如圖10所示回螺紋3.6擬定工藝路線清洗熱處理研中心孔凸輪磨輔助加工外圓磨凸輪偏心輪清洗去毛刺檢驗(yàn)入庫(kù)中間軸徑軸端軸徑、錐面圖11 工藝流程圖根據(jù)以上分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，可將工藝路線確定為下表表3 凸輪軸磨削工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱設(shè)備型號(hào)名稱10外協(xié)檢驗(yàn)20入采供部半成品庫(kù)30清洗qxlt70i清洗機(jī)（519

32、-15）40滲碳，淬火50研中心孔 專用機(jī)床60清洗qxlt70i清洗機(jī)（519-15）70回螺紋z28-12.5滾絲機(jī)(149-9)80半精磨中間軸徑mb1320外圓磨床(031-489)(031-528)90精磨中間軸徑mb1320外圓磨床(031-489)(031-528)100粗磨偏心輪mxbs8312a凸輪磨床半磨偏心輪(034-204)精磨偏心輪(034-209)110精磨vi凸輪端軸徑、錐面mk1620數(shù)控端面外圓磨床（031-505）120精磨i凸輪端軸徑、錐面mk1620數(shù)控端面外圓磨床（031-504）130清洗qxlt70i清洗機(jī)（519-15）140精磨凸輪cf41數(shù)控

33、凸輪磨床（034-189）（034-212）（034-220）150超精磨i凸輪端軸徑mgb1320e高精磨床度（031-487）（031-538）160磁性探傷tc2000磁性探傷機(jī)e71-i170清洗qxlt70i清洗機(jī)（519-15）180振動(dòng)去毛刺lmj-600振動(dòng)去毛機(jī)（038-451）190光整去毛刺shz-600光整機(jī)200清洗qxlt70i清洗機(jī)（519-15）210打標(biāo)wt500打標(biāo)機(jī)（099-94）220漂洗qxlt70i清洗機(jī)230偏心輪拋光拋光機(jī)240入庫(kù)檢驗(yàn)250入庫(kù)（其機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片見附錄三）3.6.1外圓磨削1、機(jī)床選定：選用最常見的有mb1320外圓磨床和

34、mk1620端面外圓磨床2、夾緊方案：利用螺母和兩頂尖進(jìn)行夾緊3、刀 具：外圓磨砂輪4、切削用量的選擇： 切削用量選擇的順序是先確定背吃刀量ap,再確定進(jìn)給量f，最后確定切削速度uc。背吃刀量ap 應(yīng)選擇盡量大的背吃刀量，盡量在一次走刀中，把本工序加工應(yīng)切除的加工余量切 除掉。在粗加工時(shí)，當(dāng)加工余量過(guò)大或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，也可分兩次走刀。 在這一道工序中采用一次進(jìn)刀： ap（2/33/4）a（2/33/4）0.99式中 a單邊余量，mm進(jìn)給量f定義：工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。進(jìn)給量的選擇與背吃刀量也有關(guān)，在已選定背吃刀量為0.99的前提下，查有關(guān)手冊(cè)，選擇

35、進(jìn)給量為：0.8mm/r切削速度uc ucd n粗/1000式中 d刀具直徑 n加工時(shí)的速度查有關(guān)手冊(cè)，取加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為400r/mm。所以， ucd n粗/1000 1.98400/1000 2.5mm/r3.6.2 凸輪磨削1、機(jī)床選定：常選用的機(jī)床有mxbs8312a凸輪磨床和cf41數(shù)控凸輪磨床2、夾緊方案：專用夾具和機(jī)床兩頂尖3、刀 具：凸輪磨專用砂輪4、削用量的選擇：切削用量選擇的順序是先確定背吃刀量ap,再確定進(jìn)給量f，最后確定切削速度uc。背吃刀量ap應(yīng)選擇盡量大的背吃刀量，盡量在一次走刀中，把本工序加工應(yīng)切除的加工余量切除掉。在粗加工時(shí)，當(dāng)加工余量過(guò)大或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)

36、，也可分兩次走刀。在這一道工序中采用一次進(jìn)刀： ap（2/33/4）a（2/33/4）*（0.350.4）0.230.33式中 a單邊余量，mm進(jìn)給量f定義：工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。切削速度uc ucd n粗/1000式中 d刀具直徑 n加工時(shí)的速度查有關(guān)手冊(cè)，取加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為3000r/mm。所以， ucd n粗/1000 1.983000/1000 18.6mm/r3.7本章小結(jié) 本章對(duì)凸輪軸的特點(diǎn)、作用、結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行了具體詳細(xì)的分析，讓人對(duì)凸輪軸有了進(jìn)一步的了解，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際要求確定了生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及工藝路線，并進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)。 本章設(shè)計(jì)

37、中夾具設(shè)計(jì)是一大重點(diǎn)，也是一大難點(diǎn)。普通軸的加工一般不需要設(shè)計(jì)夾具，直接用卡盤夾緊，或用兩頂尖固定即可，但凸輪軸的加工不可如此，它需要設(shè)計(jì)專門的夾具。這也體現(xiàn)了凸輪軸加工的難度及重要性。第四章凸輪軸數(shù)控磨削編程4.1 數(shù)控編程要求 數(shù)控磨的編程是通過(guò)角度的一個(gè)升程表來(lái)自動(dòng)完成的，所以升程表里的每一個(gè)角度都要準(zhǔn)確無(wú)誤，要不就會(huì)升程一個(gè)不同角度的升程。表4 凸輪升程表h（mm）h（mm）h（mm）h（mm）h（mm）hmm25.150300.1006350.4189400.9675451.7687502.85725.50.000530.50.122535.50.463140.51.035845.5

38、1.863950.52.9834260.0031310.1466360.5097411.1066461.9621513.113226.50.007831.50.172836.50.558541.51.1846.52.063151.53.2465270.0146320.2013370.6097421.2561472.1672523.383427.50.023632.50.232037.50.663342.51.334747.52.274352.53.5238280.0347330.2649380.7193431.4160482.3844533.668028.50.047933.50.338.50

39、.777643.51.548.52.497753.53.8159290.0633340.3374390.8385441.5868492.6142543.967629.50.080934.50.377039.50.901744.51.676449.52.734054.54.12334.2 數(shù)控磨編程編制數(shù)控加工程序是是使用數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件，還應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效的工作。 下面是凸輪軸的一段加工程序一、程序頭是程序的起始階段，他是執(zhí)行程序的一個(gè)輔助工作，主要包含：刀具的起始

40、點(diǎn)、主軸的正反轉(zhuǎn)、主軸的速度、冷卻液的開關(guān)。%_n_az9000_mpf /程序名path=/_n_mpf_dirtrafoof二、程序主體是程序的主要部分，他主要包含：進(jìn)刀點(diǎn)、切入點(diǎn)。1、進(jìn)刀m28g04 f1.0r2=0.00r29=r1312、切入這一步是砂輪逐步磨削，逐漸成型。g90g00 supa x=r900 /砂輪快速進(jìn)給g00 supa z=r901r95=270.00 r96=52.00af90g90 g00 x=r103m22g04 f=1.0aa40:if $a_in10=1 gotof aa34 /磨大端軸徑g91 goo z-0.01if $aa_iwz1=47.0

41、gotof aa32gotob aa40aa34:if $a_in10=0 gotof aa33g91 g00 z-0.01gotob aa34aa33:g04f1.0g91 g01 z0.15 f20.0if $_in10=gotof aa32aa35:if $a_in10=1 gotof aa36g91 g01 z-0.001 f20.0 /直線進(jìn)給gotob aa35aa36:m23g91g00 z=r300g90g00 x=r299m22g04 f=1.0aa51if $a_in10=1gotof aa50g91 g00 z-0.01 if $aa_iwz1=70 gotob aa32

42、gotob aa51aa50:if $a_in10=0 gotof aa52g91 g00 z-0.01gotob aa50aa52:g04 f=1.0g91 g01 z0.15 f20.0if $a_in10=o gotof aa32aa53:if $a_in10=gotog aa54g91 g00 z-0.01 f20.0gotob aa53aa54m23g90g00 x270.0g04 f1.0g91 g00 z=r162af10r130=r130+1if r130r29 gotof aa46af11g04 f1.0aa32m23g04 f1.0aa46g90 g00 supa x=r900g90 g00 supa z=r901r95=270.00 r96=52.00af90 g04 f1.0三、程序結(jié)尾是是程序的結(jié)束部分，主要包含主軸的停止、程序的結(jié)束并返回到程序的起始位置、刀架退到安全地方。m05;m01;t0606;m30;4.