本科生毕业设计 3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
图3-10 精磨凸轮工艺
如图3-10所示为精磨凸轮工艺，采用键槽作为定位基准，全部凸轮的径向偏角为7′30″～11′30″，凸轮高度为39.3-0.086，基圆半径为16.4±0.03，凸轮基圆轴线相对于两中心孔基准轴线的径向圆跳动为0.04mm。以第三对凸轮为例，进气凸轮对称中心线相对键槽对称中心线的夹角为13°±30′，两凸轮对称中心线夹角为93°±30′。
其工艺过程设备采用丰田工机GC32M-120，砂轮采用φ350CBN，砂轮修磨频次53～60件/次，砂轮线转速为80m/s，头架转速为40r/min，砂轮修磨速度为低速，工装夹具采用磨凸轮F3000-J3，冷却液采用磨削液。在精磨凸轮过程中需要注意在加工前应用高压气枪吹出中心孔的铁屑，并用棉纱擦拭中心孔，加工完后检验工件是否符合技术要求。
+0.055
3.5.6精磨大外圆
凸轮轴大外圆也是凸轮轴轴颈，主要是通过轴承与发动机接触，其表面有着足够高的精度、足够的刚度、较小的表面粗糙度以及良好的耐磨性，因此其技术要求非常高。
图 3-11 精磨大外圆工艺
如图3-11所示为精磨大外圆工艺，以两中心孔作为定位基准，鸡心夹夹住
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本科生毕业设计 3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
工件小头，头架转动拨动鸡心夹带动工件转动进行加工。加工之后的五个外圆直径为φ48-0.075，圆柱度为0.007，外圆轴线相对于两中心孔基准轴线的径向圆跳动为0.03mm。
其工艺过程设备采用数控外圆磨床MG1420E，砂轮型号采用400×203×50A/60Q，砂轮修磨频次为10件/次，砂轮主轴转速为1200r/min，砂轮修磨速度<0.05（低速），头架转速45～55r/min，工装夹具采用鸡心夹F3000-J13，冷却液为磨削液。在加工过程中需要注意加工前用高压气枪吹扫中心孔内杂物，确保中心孔的清洁，加工完后检验去其是否满足技术要求。
-0.050
3.5.7精磨小外圆
凸轮轴小外圆的是凸轮轴与驱动轮相连接的地方，其质量的好坏直接影响着其传动效率，因此其工艺要求也是非常高的。
图3-12 精磨小外圆工艺
如图3-12所示为精磨小外圆工艺，以两中心孔作为定位基准，鸡心夹夹住工件小头，头架转动拨动鸡心夹带动工件转动进行加工。其技术要求为：小外圆直径φ35+0.028，小外圆面相对于两中心孔基准轴线的径向圆跳动为0.03mm，小外圆圆柱度为0.01。
其工艺过程设备采用数控外圆磨床MG1420E，砂轮型号采用400×203×50A/60Q，砂轮修磨频次为10件/次，砂轮主轴转速为1200r/min，砂轮修磨速度<0.05（低速），头架转速45～55r/min，工装夹具采用鸡心夹F3000-J13，冷却液为磨削液。在加工过程中需要注意加工前用高压气枪吹扫中心孔内杂物，确保中心孔的清洁，加工完后检验去其是否满足技术要求。
+0.044
3.5.8探伤
探伤作为凸轮轴最后的一道检验工艺，是最后的把关阶段，其原理是：处于强磁场的凸轮轴或大电流磁化，如果凸轮轴表面或者表面四周有缺陷存在，因为它们是非铁磁性的，磁力线通过此区域的阻力很大，磁力线在这些缺陷会产生漏磁现象（如图3-13）。当导磁性良好的磁粉施加在凸轮轴上时，缺陷四周的漏磁场就会吸住磁粉，形成可见的磁粉痕迹，这样凸轮轴的缺陷位置就显示
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本科生毕业设计 3 凸轮轴加工工艺路线的拟定
出来。
图3-13缺陷与磁力线作用产生漏磁示意图
图3-14凸轮轴探伤工艺
如图3-14所示为凸轮轴探伤工艺，其设备为探伤机CJW-2000B，磁粉粒度为0.002～0.01mm，磁悬液更换周期为3个月/次，周向电流为0.85～0.90KA，纵向电流为1.40～1.45KA，充磁时间>2s(两次)，退磁时间3～5s。
其技术要求：
(1) 按Q/YC420-2003内燃机曲轴、凸轮轴磁粉探伤标准执行。
(2) Ⅰ区--在凸轮顶点两边45°的范围内。Ⅱ区--Ⅰ区以外的凸轮表面和磨削轴颈。Ⅲ区--除Ⅰ区、Ⅱ区外的其余表面。
(3) A1--缺陷磁痕小于或等于1mm，在10mmX10mm的正方形内不多余15条。A2--缺陷磁痕大余1mm、小于或等于5mm，在10X10方内少余10条。B1--小于或等于2mm的单个缺陷磁痕。B2--大于2mm、小于或等于5mm的单个缺陷磁痕.B3--大余5mm 、小于或等于10mm的单个缺陷磁痕。
(4) Ⅰ区内凸轮顶点0～15°范围内，不允许有任何缺陷，15°～45°范围内允许A1、A2、B1、B2存在1处，整条凸轮轴允许2处。
(5) Ⅱ区内允许A1、A2、B1、B2、B3存在3处，整条凸轮允许B3缺陷1处。
(6) Ⅲ区内允许A1、A2、B1、B2、B3存在4处。 (7) B类缺陷不允许横向存在。
(8) 剩余磁场强度不大余2X10\\S\\H0.5x;-4^;T。用“残磁检测仪检测。
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本科生毕业设计 4 重点工序的夹具、刀具、检具的设计及设备的选择
4 重点工序的夹具、刀具、检具的设计及设备的选择
本次柴油机凸轮轴工艺设计的重点工序有铣端面打中心孔、正火、铣键槽、淬火、精车止推面、精磨凸轮、精磨大外圆、精磨小外圆以及探伤。重点工序之多，因此，每个工序的刀具、检具、夹具的设计以及设备的选择变得至关重要，它们直接影响着产品的质量、生产成本、生产效率等。这次毕业设计选取了铣键槽这道工序的刀具、夹具、检具的设计及设备选择进行简单介绍。
凸轮轴键槽作为后续凸轮加工的角向定位基准，凸轮的相位角与键槽的加工质量有密切相关。根据凸轮轴铣键槽工艺图，如图4-1所示，其形状是长轴，键槽深度4mm，键槽长度14mm，键槽宽度8-0.036，键槽两侧壁面表面粗糙度为Ra3.2，平行度为0.02，键槽中心线两侧对称度0.03。
0
图4-1 凸轮轴铣键槽工艺
4.1重点工序夹具的设计
4.1.1夹具设计概述
设计要求：
(1) 夹具设计应满足凸轮轴加工工序的精度要求； (2) 应能提高凸轮轴加工生产率； (3) 操作方便、省力、安全；
(4) 具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本；
(5) 夹具元件应满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求； (6) 具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。 本次凸轮轴加工工序的夹具的有通用夹具、专用夹具、成组夹具等，如鸡心夹、研孔座、攻丝座、V型块等。它们的选择和设计也是非常重要的，与生产息息相关，现在重点选择铣键槽工序夹具设计进行简单介绍。
4.1.2凸轮轴铣键槽夹具设计
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本科生毕业设计
4 重点工序的夹具、刀具、检具的设计及设备的选择
图4-2 铣键槽夹具
1-底板；2-V型板；3-压板；4-螺母；5-螺杆；6-弹簧1.6×14×25；7-螺母M12；8-螺钉M8×50；9-定位板
如4-2图所示，铣键槽夹具使用原理：先将4紧固螺母卸下来，再卸下3压板，把凸轮轴小头顶到9定位板，以V型板定位，装上3压板，再装上紧固螺母，通过拧紧4紧固螺母，紧固螺母往下压3压板，这样就将凸轮轴定位、压紧。
4.2重点工序刀具的设计
4.2.1刀具设计概述
本次毕业设计的工序有35道，所用的刀具的种类非常多，如切刀、铣刀、砂轮、车刀、中心钻、Φ8钻头等，还有的是机床上自带的刀具，因此刀具的选择和设计对凸轮轴工件的加工精度和质量也是变得至关重要。刀具作为机械制造过程中用于切削加工的工具，其质量的好坏和选择是否恰当，关系到整个生产的成本和生产效率。下面我就对重点工序铣键槽用到的键槽铣刀进行简单介绍。
4.2.2键槽铣刀设计
(1)键槽铣刀概述
键槽铣刀是一种铣削刀具，有两个刃瓣，可以轴向进给向工件转孔，然后沿键槽方向铣出键槽全长。可以加工平键键槽、半圆键键槽等。
图4-3 键槽铣刀
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