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1、汽车柴油机F3000凸轮轴加工工艺设计当前位置：文档视界汽车柴油机F3000凸轮轴加工工艺设计汽车柴油机F3000凸轮轴加工工艺设计注意事项1.设计论文的内容包括：1封面按教务处制定的标准封面格式制作2原创性声明3中文摘要300字左右、关键词4外文摘要、关键词5目次页附件不统一编入6论文主体部分：引言或绪论、正文、结论7参考文献8致谢9附录对论文支持必要时2.论文字数要求：理工类设计论文正文字数不少于1万字不包括图纸、程序清单等，文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文复印件。4.文字、图表要求：1文字通畅，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符
2、合要求，无错别字，不准请别人代写2工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4图表应绘制于无格子的页面上5软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1设计论文2附件：根据任务书、开题报告、外文译文、译文原文复印件次序装订3其它学生毕业设计论文原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计论文是在导师的指导下进行的设计研究工作及获得的成果，设计论文中引用他她人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完
3、成，不包含别人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计研究所做的任何奉献均已在论文中作了明确的讲明并表示了谢意。毕业设计论文作者签字：年月日本科生毕业设计摘要摘要凸轮轴作为柴油发动机配气机构的重要部件，其性能和质量对发动机的整体性能有着直接影响，因而柴油机凸轮轴加工工艺有着特殊的要求。合理的加工工艺对控制凸轮轴的质量，提高加工效率，降低生产成本，有着重大的意义。本次毕业设计主要是柴油机F3000凸轮轴为例进行加工工艺设计。凸轮轴的加工工艺设计主要包括毛坯制造工艺设计、机械加工工艺设计、热处理工艺设计、重要工序工装夹具设计、重要工序检具设计、加工
4、设备的选择、加工刀具选择或设计等。一个凸轮轴的加工工艺之多之复杂，合理的设计基准、合理的定位基准、合理的加工阶段的划分与工序顺序的安排和合理的加工方法等对凸轮轴的质量起着至关重要的作用。因而，不断地完善改良凸轮轴的加工工艺变得特别重要。关键词：发动机凸轮轴工艺设计本科生毕业设计ABSTRACTABSTRACTThecamshaftasanimportantpartofadieselenginesteamdistributionmechanism,itsperformanceandqualitydirectlyaffecttheoverallperformanceoftheengine,soth
5、edieselenginecamshaftprocessingtechnologyhasthespecialrequest.Itisagreatsignificancetothereasonableprocessingtechnologytocontrolthequalityofthecamshaft,improveprocessingefficiencyandreduceproductioncost.ThisgraduationdesignismainlyF3000dieselenginecamshaftasanexampletodesignthemachiningprocess.Theca
6、mshaftmachiningprocessdesignincludethemanufacturingprocessdesign,themechanicalprocessingtechnologydesign,theheattreatmentprocessdesign,theimportantprocesstooling/fixturedesign,theimportantprocessoffixturedesign,theselectionofprocessingequipment,theprocessingcuttingtoolselectionordesign,etc.Themachin
7、ingprocessofthecamshaftissuchmoreandcomplex,areasonabledesignstandard,thereasonablepositioningstandard,thereasonableprocessingstagedivisionandthearrangementoftheoperationsequenceandthereasonableprocessingmethodssuchasplayanimportantroleinthequalityofthecamshaft.Therefore,itisveryimportanttoimprovean
8、dcompletethemachiningprocessofthecamshaftmachiningprocesscontinuously.Keywords:Engine；camshaft；processdesign目录摘要.IABSTRACT.II1绪论.(1)1.1本次毕业设计的课题和目的(1)1.2柴油发动机的发展状况(1)1.3凸轮轴的发展状况(1)2凸轮轴的分析(3)2.1凸轮轴的作用(3)2.2凸轮轴的构造特点(3)2.3凸轮轴的机械分析(4)2.4凸轮轴的材料要求(4)2.5凸轮轴的材料选择(4)2.6凸轮轴的技术要求(4)2.7凸轮轴工艺设计原则(6)2.8凸轮轴加工工艺特点(
9、6)2.8.1凸轮轴容易变形(6)2.8.2加工难度大(7)3凸轮轴加工工艺道路的拟定(9)3.1选择定位基准(9)3.2选择外表加工方法(10)3.3加工工序的划分和加工顺序的安排(11)3.3.1凸轮轴划分加工阶段(11)3.3.2加工顺序的安排(11)3.4拟定机械加工工艺流程(11)3.5柴油机凸轮轴重点加工工艺讲明(15)3.5.1铣端面打中心孔(15)3.5.2正火(16)3.5.3淬火(17)3.5.4精车止推面(18)3.5.5精磨凸轮(18)3.5.6精磨大外圆(19)3.5.7精磨小外圆(20)3.5.8探伤(20)4重点工序的夹具、刀具、检具的设计及设备的选择(22)4.
10、1重点工序夹具的设计(22)4.1.1夹具设计概述(22)4.1.2凸轮轴铣键槽夹具设计(22)4.2重点工序刀具的设计(23)4.2.1刀具设计概述(23)4.2.2键槽铣刀设计(23)4.3重点工序检具的设计(24)4.3.1检具设计概述(24)4.3.2键槽塞规设计(25)4.4重点工序设备的选择(26)4.4.1重点设备概述(26)4.4.2重点工序设备的选择(26)5结论(28)参考文献(29)致谢(30)1绪论1.1本次毕业设计的课题和目的本次毕业设计的课题是（柴油机F3000凸轮轴加工工艺设计）。其重点内容是热处理，粗基准精基准的选择，中心孔的加工，凸轮磨削经过以及夹具检具刀具的
11、设计。其目的是设计出合理的F3000凸轮轴加工工艺，合理的加工工艺对凸轮轴的质量，提高加工效率，降低生产成本，以及实际生产有着重大的意义。1.2柴油发动机的发展状况柴油发动机技术经过一百多年的全面发展，应用范围变得日益广泛。经过大量的研究成果表明，柴油发动机已经成为了当前产业化应用中的各种动力机械热效率最高、最节能、能量利用率最高的机型。目前装备最先进技术的柴油发动机，其升功率能到达3050kwh/L，标定功率的油耗能到达204g/kwh，扭矩储备系数能到达0.35以上，最低燃油油耗能到达198g/kwh1；柴油机广泛应用在发电、车辆动力、灌溉、船舶动力和其他领域，其最为明显优势是在车用的动力
12、，通太多年的新技术研究与大量应用，柴油机的烟度和噪声获得了重大突破，基本到达了汽油机的排放标准，全世界车用动力“柴油化势头愈发明显1。在这种趋势要求下，各生产厂家不仅具备大批量生产能力，同时还必须具备多品种、小批量生产技术，目前，我国发动机生产厂家大多数生产布置是流水线。该生产线可分为全自动生产线和半自动生产线两种形式。全自动生产线和半自动生产线其主要看能否需要人工操作和在工序之间运送工件进行区别。全自动生产固然质量高，自动化程度高，比拟可靠，但是成本高，投资比拟大，我国作为一个人口大国，人工成本较低，因而半自动成本比拟划算。所以大多数厂家采用全自动和半自生产线相结合的生产线，这样能够在保证质
13、量的前提下控制生产成本。好的发动机必须具备一下几点要求：1.高的燃油经济性2.高的动力性能3.构造紧凑，外形小，质量轻4.工作可靠和足够长的使用寿命5.高的环境性能，低排放，低消耗等。当然，近年来排放越来越遭到关注。柴油机的性能指标不断地提高必然会对柴油机的设计以及加工工艺有更高的要求。所以在柴油发动机，甚至这个机械加工行业中，数控机床，加工中心，精细加工机床，自动生产线等先进加工设备得到了广泛应用。1.3凸轮轴的发展状况凸轮轴的传统生产方式通常采用锻造或铸造，少数也有采用碳钢进行切削加工制造。铸造式凸轮轴主要有淬火铸铁，冷硬铸铁等。为了减轻重量，部分凸轮轴会采用型芯铸造，让轴呈空心状。美国主
14、要以淬火铸铁凸轮轴为主，在日本冷硬铸铁凸轮轴作为主要的制造方式2。锻造式凸轮轴主要以碳钢进行热锻，凸轮采用高频淬火处理，主要应用在大中型发动机上，本次F3000凸轮轴由于运用机型不是很大，所以采用中频淬火处理。由于它的耐点腐蚀性能比拟好，常与顶置式OHV气门机构的挺杆组合使用，当然也有和摇臂配合应用在柴油机凸轮上置式OHC构造上2。由于锻造式凸轮轴没法实现轻量化，其发展潜力非常小。为了知足发动机配气机构中凸轮轴的各个部位不同的性能要求，传统的凸轮轴制造方式、制造特点已经变得落后，呈现出了许很多多的问题，材料选择利用方面的不合理，凸轮的排列构造不紧凑，加工复杂等方面的问题越来越突出，这些制约着凸
15、轮轴轻型化以及企业生产成本控制方面的发展。随着工艺技术的发展，凸轮轴的工艺方向有了更多的选择：1金属-塑料复合凸轮轴已在美国获得应用，将粉末金属成型经磨削加工的凸轮轴片和中空钢轴放进模具内，在中空轴的四周注入塑料，由塑料固定成一体，这样轴和凸轮片之间通过塑料间接接触。这种凸轮轴在质量和成本都可降低40%，还能够降低发动机的噪声，加工时间也有所降低。2凸轮轴的液体氮化工艺是在含有碳和氮的融化盐浴室中进行的一次硬化处理，温度为580，平均时间为90min。化合物区域渗层的厚度平均是0.013mm，由Fe3N和Fe3C组成，氮的扩散厚度为0.38mm，Fe3N呈针状，采用化学法测得其厚度为1mm3。
16、3装配式凸轮轴主要是将轴、凸轮分开加工制造，然后组装构成一体。凸轮常采用碳钢或者粉末冶金材料，轴则用冷拔薄壁无缝钢管2。碳钢凸轮能够进行高频淬火或者渗碳处理，有较高的耐胶着、耐点蚀性能。它相对于传统凸轮轴，加工成本低、质量轻、材料的利用愈加合理是其优点。2凸轮轴的分析2.1凸轮轴的作用凸轮轴是发动机配气机构的重要部分，作用是根据发动机工作顺序、升程规律以及配气正时驱动气门按时开启和关闭，确保发动机在工作中为气缸吸入新鲜的可燃混合气，并及时将燃烧后的废气排出气缸。凸轮轴直接通过摇臂驱动气门，由于转速较高，为保证进排气以及传动效率、简化传动机构、降低高转速的振动和噪音，常采用顶置式凸轮轴和顶置式气
17、门，这样，发动机的构造也比拟紧凑。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拟复杂，维修起来也比拟费事。2.2凸轮轴的构造特点1键槽2凸轮轴支承轴颈3凸轮4油孔5中心孔6止推面7凸轮轴小头图2-1凸轮轴构造简图凸轮轴是发动机配气机构中主要驱动件，其主体如图2-1所示是一根和气缸组长度相等的圆柱形棒体，然后在上面套若干个凸轮，用于驱动气门的开闭。凸轮轴的一端和驱动轮相连，另一端用来支撑。凸轮的侧面如图2-2呈鸡蛋形，其主要在于保证气缸充分的进排气，尽可能的在短时间内完成气门的开闭。承受着周期性的冲击载荷的凸轮轴，凸轮和挺柱之间接触面积小，相对滑动速度很高，应力图2-2柴油机凸
18、轮轴示意图大，因而凸轮的设计和加工工艺与发动机的性能和平顺运行有着很直接关系。2.3凸轮轴的机械分析在应力作用下凸轮轴与挺杆、气门阀杆构成摩擦副，在工作经过中承受挺杆挤压应力作用，其次遭到一定的弯矩和扭矩的作用，同时又要承受周期性变化的挤压应力以及与挺杆相接处产生的摩擦的作用力，也遭到周期性的冲击载荷和摩损。凸轮轴在工作经过中与挺柱配合接触面应力大，且摩擦会产生热，而散热条件不好，容易出现撕裂、刮伤、剥落以及早期的磨损等，所以工作条件恶劣。凸轮轴的主要失效形式为疲惫失效黏着磨损及擦伤、凸轮磨损、外表压应力反复作用造成块状剥落和麻点等。2.4凸轮轴的材料要求(1)作为凸轮轴材料，要有一定的弯曲疲
19、惫强度和足够的韧性，能承受一定的扭转载荷，确保凸轮轴在工作中受力后无明显的变形。(2)凸轮轴工作外表十分是凸轮外表要有较高的粗糙度、中等强度和硬度以及较好的耐磨性，避免凸轮轴在工作经过中产生磨损、刮伤、断裂等严重缺陷。(3)凸轮轴材料必须具备较好的耐磨性能以及加工时较好的切削加工性能。(4)凸轮轴要具有准确的尺寸，轴颈部分的材料要有中等的抗弯强度和抗扭转载荷及中等的韧性和耐磨性。2.5凸轮轴的材料选择凸轮轴作为一个运动件，在恶劣的工作环境中承受着周期性的冲击载荷和严重的摩擦，凸轮轴上的凸轮与挺柱相接处，相对滑动速度很高，为了适应其恶劣工作条件，凸轮轴的通常采用优质钢或者合金钢锻造，可以以采用球墨铸铁或者合金铸铁铸造而成4。合金钢如40Cr虽讲承受载荷大但无法较大的冲击，由于近年来铸铁强度的提高，合金铸铁和球墨铸铁也运用于凸轮轴上。碳钢作为应用最广泛的材料，经过正火处理后它的硬度到达170217HBS，以及刚度都能知足。通过对机加材料的了解和分析，碳钢相对于合金钢价格更便宜，其对于应力集中的敏感性较低，但是能够用热处理或者化学热处理等方法提高其抗疲惫强度，考虑到生产成本，以及结合本次设计产品的特点，因而采用优质碳钢制造凸轮轴最为广泛，其中最常用的是45钢。2.6凸轮轴的技术要求本次毕业设计是以柴油机F3000凸轮轴产品图如图2-3为例设计工艺，其详细技术条件如下：