本科生毕业设计 3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
大头 16 打标识 颈部 端面、 轴颈 两个 17 粗磨 外圆 中心孔、 凸轮轴 小头 精车 小头 同工序10 数控车床CY-K500 普通车床C616- B1 定位板G0500-J5 外圆磨床M1420D 鸡心夹F3000-J13 气动打字机DBG-Z 打字夹具F3000-J4 18 19 精倒角 两个中心孔 钻两端20 螺纹底孔 两个 中心孔 数控专用机床 专用夹具 21 攻大头 螺纹 攻丝机T650 攻丝座F3000-J8 22 攻小头 螺纹 两个 中心孔 攻丝机T650 攻丝座F3000-J8 23 精研 中心孔 精车 止推面 台钻Z4016A 研座孔474Q-J11 定位板G0500-J5 磨凸轮夹24 两个 中心孔 两个 同工序10 同工序13 14
数控车床CY-K500 凸轮磨床25 半精磨本科生毕业设计 凸轮 中心孔 3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
MXBS8312B F3000-J3 凸轮磨定位块F3000-J6 26 半精磨 大外圆 两个 中心孔 同工序17 数控外圆磨床M1420D 鸡心夹F3000-J13 27 半精磨 小外圆 两个 中心孔 外圆磨床M1420D 鸡心夹F3000-J13 28 精磨 凸轮 精磨大外圆 精磨小外圆 两个 中心孔 两个 中心孔 两个 中心孔 同工序13 丰田工机GC32M-120 数控外圆磨床M1420D 数控外圆磨床M1420E 磨凸轮夹具F3000-J3 鸡心夹F3000-J13 鸡心夹F3000-J13 29 同工序17 30 同工序27 31 抛光、 去毛刺 两个 中心孔 震动抛光机 F3000-J27 32 成品 检验 凸轮轴检测仪ADC0LE 探伤机CJW-2000B 清洗机QXJ450 33 探伤 同工序31 34 清洗、 防锈 包装、入库 同工序31 35 同工序31 捆包机
3.5柴油机凸轮轴重点加工工艺说明
3.5.1 铣端面打中心孔
铣端面打中心孔作为柴油机凸轮轴加工工艺的第一个重点工序，它的的加工质量直接影响着后续加工工序的质量，同时影响着凸轮轴的质量和性能。本
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工序的中心孔作为后续各支承轴颈，凸轮，止推面的粗加工，半精加工到精加工以及凸轮轴的抛光等工序均是采用中心孔作为定位精基准，因此铣端面打中心孔这道工序在整个工序过程中起着至关重要的作用。如图3-4所示为铣端面打中心孔工序图，棒材进过铣削后长度为489.3±0.1，棒材圆柱面对两中心孔的基准轴线的圆跳动公差为0.3mm,对于加工过程的夹具夹持位置以及加工位置和加工参数如图所示。
图3-4 铣端面打中心孔工艺
在此过程中，加工设备选用的是平端面打中心孔钻床Z8210C-500,在铣端面过程中，刀具选用YT15刀片，刀具修磨频次45～80件/次，主轴转速320r/min,,吃刀深度为1.5～2mm，走刀量为机床设定；在钻中心孔过程中，刀具选用中心钻A8，刀具修磨频次180～320件/次，主轴转速为630r/min，吃刀量为4～8.5mm，走刀量为机床设定，冷却液采用乳化液。在加工完毕比后要对轴总长、圆跳动、孔深、中心孔直径、中心孔角度、粗糙度等进行检验。
3.5.2正火
柴油机凸轮轴的正火主要是将凸轮轴加热到临界温度Ac3或Accm线以上，保温一段时间，然后进行空冷。由于冷却速度稍快，组织中的珠光体量相对较多，且片层较细密，故性能有所改善，细化了晶粒，改善了组织，消除了残余应力[7]。正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光洁度，同时为下一步淬火作好组织准备。其工序如图3-5所示。其正火温度、正火时间如图3-6所示。
图3-5 凸轮轴正火工艺
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图3-6 正火工艺曲线
技术条件：
(1) 正火硬度不小于180HBS(90HRB)，晶粒度6～8级，均匀铁素体加片状珠光体。
(2) 校直弯曲度< 0.4mm。
(3) 抛丸处理，表面无氧化皮，无碰伤。在热处理完后需对凸轮轴的硬度、晶粒度进行检验，校直弯曲度，使弯曲度<0.4mm，进行抛丸处理，除去表面氧化皮，最后检验凸轮轴表面是否有碰伤等。
3.5.3淬火
凸轮轴的淬火工艺主要是将凸轮轴加热到Ac3（亚共析钢）以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（V冷应大于V临） 冷却[7]，即回火，以获得马氏体组织（如图3-7）的 热处理方式。经过淬火后的凸轮轴，其强度和硬度得 到了提高，然后伴随着是不同温度的回火，回火降低 了淬火的内应力，使凸轮轴的强度、硬度和韧性的配 合满足了不同要求。其淬火工序如图3-8所示。
图3-7 淬火金相组织图400×
图3-8 凸轮轴淬火工序图
其技术要求如下：
(1) 凸轮轴的支承轴颈和进、排气凸轮表面进行中频淬火，
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其硬度为54～63HRC。
(2) 凸轮顶部淬火层深不小于4，其它部位层深2～6.5。
(3) 止推面?2以外圆环面淬火硬度不低于42HRC，层深不小于1.5；其余轴颈层深2～6.5、两端3范围内允许硬度降低至50HRC。(止推面轴颈表面距后端5以内的硬度允许适当降低)。
(4) 零件应保护好键槽后抛丸、去除氧化皮；防锈、防碰伤。 (5) 校直，弯曲度≯0.2mm
在淬火过程中，需要注意的是避免淬火使凸轮轴表面产生裂纹，轴颈、凸轮两侧面不允许有残留氧化皮。淬火完成后，要对表面硬度、淬火深度以及金相组织进行检验。
3.5.4精车止推面
凸轮轴的止推面作为在柴油机装配过程中限制凸轮轴轴向窜动的一个轴向定位，起着至关重要的作用，其加工质量的好坏直接影响着柴油机的性能。
如图3-9所示为精车凸轮轴止推面工艺，止推面圆柱直径为φ40±0.1，止推面长度为4+0.09mm，表面粗糙度为Ra3.2，其相对于两中心孔基准轴线的径向圆跳动为0.03mm。
+0.15
图 3-9 精车凸轮轴止推面工艺
本工序以工件小头端面作为定位基准，顶住两顶尖进行加工，设备选用数控车床CY-K500，其主轴转速为400～600r/min,刀具型号为YS8切刀，吃刀深度为0.25mm，走刀量为0.12～0.2，刀具修磨频次为250～350件/次，工装夹具为定位板G0500-J6。在加工完后，先将毛刺去除干净后检查其是否满足技术要求。
3.5.5精磨凸轮
精磨凸轮作为凸轮机加质量的把关工序，决定了凸轮的最终工艺尺寸，其加工质量决定着凸轮轴产品的质量，因此，对于此工艺过程的技术要求，设备要求变得十分高。
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