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时间:2019-06-30
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1、凸轮轴机械加工工艺第一节概述一、凸轮轴的用途、结构特点与技术要求用途:通过凸轮轴的不断旋转,推动气门顶杆上下运动,进而控制气门的开启与关闭。通过改变凸轮轴的曲线,可精确调整气门开启、关闭时间。结构特点: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。6102发动机凸轮轴凸轮轴的主要技术要求:1.轴颈的尺寸
2、精度及各轴颈之间的同轴度;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。以CA6102发动机为例,凸轮的升程偏差为:A、D段为±0.015mm;B段为±0.05mm;C段为±0.025mm。二、凸轮轴的材料与毛坯材料:铸铁:冷硬铸铁、可淬硬的低合金铸铁、球墨铸铁等。钢:中碳钢、渗碳钢。毛坯制造方法:精铸和精锻。直接用棒料加工。三、凸轮轴加工工艺性分析机械加工工艺性差的两个主要原因1.结构细长,易变形受力变形、表面残余应力变形、热处理变形。2.
3、加工难度大凸轮、偏心轮等复杂表面的尺寸、形状和相互位置精度要求高。第二节凸轮轴加工过程概述发动机总类繁多,凸轮轴的结构形状各异,但基本形状相差不大。工序1:铣端面打中心孔铣钻组合机中心孔加工是以后加工工序的定位基准,在铣端面时,一般只限定5个自由度即可,用2个V型块限定4个自由度,轴向自由度是由凸轮轴3#轴颈前端面或后端面(在产品设计中,该面应提出具体要求)。目前普遍采用的是自定心定位夹紧,密齿刀盘铣削。轴向尺寸保证后端面到毛坯的粗定位基准尺寸和整个凸轮轴长度工序2:校直压床工序3:车1、2支承轴颈外圆等凸轮轴轴颈车床工序4:车3、4支承轴颈外圆等凸轮轴轴颈车床工序5:钻φ7孔
4、钻床工序6:校直压床工序7:磨第2、3轴颈外圆外圆磨床工序8:车凸轮侧面和连接轴颈等凸轮轴车床工序8:车凸轮侧面和连接轴颈等凸轮轴车床工序9:校直压床工序10:磨正时齿轮轴颈和螺纹轴颈外圆等外圆端面磨床工序11:磨齿轮外圆外圆磨床工序12:磨四个支承轴颈外圆外圆磨床工序13:滚齿滚齿机工序14:去齿轮两端毛刺去毛刺机工序15:铣键槽键槽铣床工序17:车1、4、6、7、9、12凸轮及偏心轮凸轮车床工序17:车2、3、5、8、10、11凸轮凸轮车床工序18:铣螺纹螺纹铣床工序19:去毛刺工序20:清洗工序21:中间检查工序22:支承轴颈、齿轮表面淬火工序23:凸轮、偏心轮淬火工序
5、24:修中心孔立式钻床工序25:校直压床工序26:磨凸轮、偏心轮凸轮磨床工序27:校直压床工序28:精磨正时齿轮轴颈外圆和止推面端面外圆磨床工序29:精磨四个支承轴颈外圆外圆磨床工序30:精磨凸轮和偏心轮凸轮磨床工序31:修整螺纹和去毛刺工序32:抛光抛光机工序33:校直压床工序34:清洗清洗机工序35:终检第三节凸轮轴加工工艺分析一、定位基准的选择(一)粗基准的选择支承轴颈的毛坯外圆柱面及一个侧面。(二)精基准的选择1.两顶尖孔2.经加工的支承轴颈、正时齿轮轴颈二、加工阶段的划分与工序顺序的安排(一)加工阶段的划分粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整、精整加工阶段二、加工阶
6、段的划分与工序顺序的安排(二)工序顺序的安排各支承轴颈、凸轮、偏心轮:车——粗磨——精磨——抛光从粗到精,主要表面与次要表面的加工工序交叉进行。淬火工序安排在各主要表面的半精加工之前防止工件经淬火后变形过大造成精加工困难三、主要表面的加工(一)凸轮形面的加工1.凸轮形面的粗加工凸轮传统的粗加工方法是采用靠模车床及液压仿形凸轮铣床,铣削的凸轮尺寸精度和形状精度都优于车削,可直接进行精磨。大量生产的凸轮轴毛坯均采用精锻或精铸成形,其毛坯精度高,加工余量小,国外不少厂家采用以磨代车的新工艺,极大地简化了凸轮形面的加工。对于棒料毛坯,由于余量大,国外先进的方法是采用CNC凸轮铣床。多刀
7、仿形单靠模车削a)车刀b)工具的安装2.凸轮形面的精加工凸轮轴切点跟踪磨削加工凸轮形面磨削的新技术1)采用立方氮化硼砂轮2)数控凸轮轴磨床3)采用多片砂轮高强度砂轮进行高速磨削4)采用主动测量、自动补偿、自动修整等装置(二)凸轮支撑轴颈的磨削支撑轴颈的磨削可采用多砂轮磨床或无心磨床,如Junker公司的Quickpoint设备可以高效率地磨削凸轮轴支撑轴颈。还有的公司对凸轮轴的轴颈和桃形在精磨后进行抛光,与曲轴的超精加工类似。快速点磨(quickpoint)(三)砂带抛光(四)自动校直凸轮轴
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