本科生毕业设计
3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
3.1选择定位基准
凸轮轴的定位基准应与设计基准和工序基准相统一重合，基准的选择是工艺设计过程中的重要工作之一，正确与合理的基准，可以让加工质量得到保证，生产成本得到控制，生产率得到提高。否则，不但使实际生产过程中的错漏百出，严重时还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。因此，工件在加工过程中的测量、定位等问题必须要重点考虑。
(1) 粗基准的选择
本次毕业设计柴油机F3000凸轮轴的粗基准的选择在第二道工序，即凸轮轴铣端面打中心孔工序中选择，如图3-1所示选择工件毛坯外柱圆面及其一个侧面作为粗定位基准，这保证了后续加工余量的均匀性，同时也后续精加工的质量。
图3-1 铣端面打中心孔
(2) 精基准的选择
根据精基准的选择原则，以及结合凸轮轴具体结构，的基准选择如下： ① 凸轮轴轴向定位基准，目前最常用的是两个中心孔，因为凸轮轴作为轴类零件，各个支承轴颈的加工，止推面的加工，外圆的加工，凸轮轴小头的加工等均是采用两中心孔作为定位基准，而且这些表面的设计基准一般上都是轴的中心线，选择两中心孔定位也能符合基准重合原则。由于多数工序都是采用中心孔作为定位基准，这样能尽可能多地加工端面和外圆，符合基准统一原则。如图3-2所示为精车止推面工序，其径向圆跳动的基准为两个中心孔，径向圆跳动0.03mm。
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图3-2 精车止推面
② 凸轮轴的配气相位对于凸轮的角度误差的要求也是很高的，因此凸轮轴的凸轮加工通常采用精度较高的工艺孔或者键槽作为角向定位基准。本次毕业设计的凸轮加工的角向定位基准选择的是键槽，如图3-3所示为精磨凸轮工序，可以看到加工凸轮的轴向定位基准为两个中心孔，角向定位基准为键槽。第一进气凸轮和键槽凸轮夹角为3°±30′。
图3-3 精磨凸轮
3.2选择表面加工方法
凸轮轴的选择加工方法根据加工方法原则选择如下：
① 凸轮轴两个端面和键槽作为一个平面，根据加工表面形状类型可以选择采用车、刨和铣，但考虑到加工质量要求，所以选择铣削加工；
② 凸轮轴轴颈和凸轮作为一个圆柱面，根据加工表面形状类型可以选择车削和磨削且车削和磨削能满足凸轮轴轴颈精度要求，因此最终选择车削和磨削加工。
③ 中心孔作为一个内孔根据加工表面形状类型可以选择钻孔加工加工外圆柱面采用外圆磨削和车削；
根据凸轮轴零件每个表面的加工要求，确定其加工方案如下表3-1所列。
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表3-1 凸轮轴加工表面加工方案
加工表面 左右两个端面 加工方案 铣 粗车 精车 粗磨 半精磨 精磨 钻 粗研 精研 粗车 粗磨 半精磨 精磨 铣 攻丝 五个Φ48凸轮轴颈 两个中心孔 凸轮 键槽 凸轮轴大小头螺纹
3.3加工工序的划分和加工顺序的安排
3.3.1凸轮轴划分加工阶段
凸轮轴作为柴油发动机配气机构中重要零件，其加工精度要求很高，因此其加工需分四个阶段才能达到要求：
(1) 粗加工：铣端面、加工定位基准（打中心孔）、粗车各支承轴颈、粗车凸轮等；
(2) 半精加工：粗磨凸轮、粗磨各支承轴颈等；
(3) 精加工：精磨各支承轴颈、精车止推面、精磨凸轮等； (4) 光整加工：抛光轴颈和凸轮表面、去毛刺等。
3.3.2加工顺序的安排
柴油机凸轮轴的加工顺序的安排合理与否，直接影响其质量和性能，对于各支承轴颈、凸轮主要是按粗车→粗磨→精磨的顺序进行加工，即先粗后精加工。还需遵循先基准后其他，对于凸轮轴的加工需先加工基准，即中心孔，后加工其他面。其他各个面按主要和次要面的加工工序相互交叉进行，在整体上应遵循“先粗后精”的原则进行加工[3]。
3.4拟定机械加工工艺流程
表3-2 柴油机F3000凸轮轴加工工艺过程
工序号 工序 名称 基准 工序简图 设备 工夹具 11
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1 下料 锯床G4028 铣端面2 打中心孔 粗基准：前后两支承轴颈毛坯外圆 平面端打中心孔钻床 中心孔检具 3 粗车 夹位 两个 中心孔及毛坯外圆 两个 中心孔、小头用辅助支撑 两个 数控车床CY—K500 定位板G0500-J6 粗车外4 圆及划线 数控车床CY—K500 5 粗切槽 中心孔、小头用辅助支撑 两个 中心孔、小头用辅助支撑 车床CD6140 精切槽 6 及粗倒角 数控车床CY—K500 7 正火 正火生产线 12
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8 研中 心孔 两个 9 精车 外圆 中心孔、小头用辅助支撑 数控车床CY—K500 鸡心夹 精车小10 头及粗切消气槽 两个 中心孔、大头支承轴颈 两个 数控车床CY—K500 定位板G0500-J6 11 铣键槽 中心孔、大头支承轴颈 立式铣床X5030C 分度头尾座顶尖 钻模12 钻油孔 小头端面和轴颈 台钻Z4016 F3000-J10 钻孔支撑座F3000-J11 产品拨块凸轮轴车床S1-227 粗磨 凸轮 淬火 两个 中心孔、键槽 同工序13 凸轮磨床MXBS8312A 中频淬火机 磨凸轮夹具F3000-J3 F3000-J14 靠模拨块F3000-J16 13 粗车 凸轮 两个 中心孔、键槽 14 15 13