凸輪輪軸的加工工藝

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)具有較好的強度和韌性；對軸的表面與支承有相對滑動的軸，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的熱處理及主要機構(gòu)性能（參考）如表1表220Cr主要機構(gòu)性能材料牌號熱處理毛坯直徑mm硬度HBS抗拉強度極限。b（Mpa）彎曲疲勞極限。-1（Mpa）扭轉(zhuǎn)疲勞極限T-1/Mpa屈服極限bs/Mpa20Cr滲碳淬火15表面850550375215回火30HRC50?60650400280160<606504002801603.4.3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程,它對軸類零件的如下性能有著直接的影響：[6]1） 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)力過大軸在熱處理后的加工、裝配和使用過程中的變形,從而降低軸的精度,甚至報廢。2） 軸類零件的強度：熱處理工藝制定不當、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好,造成被處理軸的強度（硬度）達不到設(shè)計要求。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：作為軸制造過程的中間環(huán)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)情況下會使軸報廢,即使通過修補可以使用,也會增加工時,從而增加了軸的成本。凸輪軸材料是20Cr，對強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、抗拉強度及疲勞極限。滲碳以后首先要進行淬火，用來提高其硬度和強度極限。但淬火時會引起內(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。但是對于凸輪軸來說，半成品熱處理以前還有一道重要的工序，就是要對第一和第二個凸輪之間的外圓；第五和第六個凸輪之間的外圓用兩頂?shù)难b加方式進行粗磨。這樣做是因為軸類零件熱處理以后會產(chǎn)生變形，既保證其同軸度。以便在熱處理以后以這兩個外圓為基準進行校核。3.5夾具的設(shè)計磨床夾具按其通用化的程度和結(jié)構(gòu)特點，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。凸輪軸加工時采用的是傳動夾頭，屬于組合夾具類型。組合夾具是在夾具零部件標準化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工藝裝備。它是由一套預(yù)先制造好的標準元件組裝而成的。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，可通過選擇和使用標準元件和組合元件，很快裝配出機械加工、檢驗、裝配等所需的夾具來。使用完畢，可方便地拆卸、清洗、存放、留待以后再使用。組合夾具的特點：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準件。如圖6[xxxxj

圖6夾具圖傳動夾頭由非標準件手柄、定位銷、定位板、彈簧、螺母、壓蓋、定位螺釘、傳動板和標準件圓柱銷、螺釘組合而成。圖7傳動板傳動板是整個夾具的夾具體，也是夾具的關(guān)鍵部位（如圖7），它上面有一個錐度孔，用來裝夾凸輪軸的錐形端面。錐度孔和錐度面有自鎖，在磨削時對凸輪軸進行夾緊，限制其自由度。

圖8定位板定位板是通過定位螺桿固定在傳動板上，它的作用是用來放置定位銷（如圖8）圖9手柄圖10定位銷定位銷是在加工時對凸輪軸進行定位，裝夾時定位銷應(yīng)放在凸輪軸裝夾端的鍵槽內(nèi)，限制凸輪軸的轉(zhuǎn)動和移動的自由度。如圖10所示以便于定位銷在使用時方便。如圖9圖10定位銷定位銷是在加工時對凸輪軸進行定位，裝夾時定位銷應(yīng)放在凸輪軸裝夾端的鍵槽內(nèi)，限制凸輪軸的轉(zhuǎn)動和移動的自由度。如圖10所示3.6.1外圓磨削1、 機床選定：選用最常見的有MB1320外圓磨床和MK1620端面外圓磨床2、 夾緊方案：利用螺母和兩頂尖進行夾緊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,當加工余量過大或工藝系統(tǒng)剛性較差時,也可分兩次走刀。在這一道工序中采用一次進刀：ap=（2/3?3/4）A=（2/3?3/4）=0.99式中A 單邊余量，mm進給量f定義：工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時，刀具與工件在進給運動方向上的相對位移量。進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，選擇進給量為：0.8mm/r切削速度ucUc=nDn粗/1000式中D——刀具直徑n 加工時的速度查有關(guān)手冊，取加工時的主軸轉(zhuǎn)速為400r/mm。所以， Uc=nDn粗/1000=nX1.98X400/1000=2.5mm/r3.6.2凸輪磨削1、 機床選定：常選用的機床有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，當加工余量過大或工藝系統(tǒng)剛性較差時，也可分兩次走刀。在這一道工序中采用一次進刀：ap=（2/3?3/4）A=（2/3?3/4）*（0.35?0.4）=0.23?0.33式中A 單邊余量，mm進給量f定義：工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時，刀具與