2023年4月全國(guó)自考《管理信息系統(tǒng)》試題

1.1凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的概述凸輪軸零件設(shè)計(jì)的任務(wù)是讓我們綜合運(yùn)用我們所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)控編程、CAD技術(shù)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造原理、機(jī)械加工、機(jī)械制造工藝等學(xué)問，來完成凸輪軸零件的三維造型設(shè)計(jì)、凸輪軸零件工藝規(guī)程文件編制、相關(guān)數(shù)控程序編制和相關(guān)夾具的設(shè)計(jì)，通過這一環(huán)境的訓(xùn)練，使我不但更加深化了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本理論、基本學(xué)問、而且學(xué)會(huì)運(yùn)用這些理論、基本學(xué)問去了解解決工程中的問題。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要對(duì)機(jī)械零件的加工設(shè)計(jì)制造過程有所了解，也是為了鞏固所學(xué)的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工的理論學(xué)問，培育分析和解決問題的實(shí)力,提高自己的設(shè)計(jì)實(shí)力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)力。1.2凸輪軸設(shè)計(jì)的作用在進(jìn)行凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候勇于創(chuàng)新，從這個(gè)過程中可以學(xué)到很多東西。凸輪軸是一個(gè)比較困難的曲軸，也是一個(gè)精密零件，所以在各方面加工要求都比較高，在加工以前要對(duì)凸輪軸零件材料加以精細(xì)選擇，作為以后加工的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)加工時(shí)對(duì)該件的尺寸規(guī)格要求都相當(dāng)嚴(yán)格，每進(jìn)行一步都要慎重考慮。這次設(shè)計(jì)將運(yùn)用計(jì)算機(jī)協(xié)助制圖軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，尋求最好的工藝方案，以至于削減生產(chǎn)過程中的成本。這些將在工藝和編程上得到體現(xiàn)。它的尺寸要求也比較嚴(yán)格，每一個(gè)凸輪的角度都要限制在公差范圍內(nèi)。但是還有一些困難的問題得到改善，在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)方面也欠佳，編程方面也不是很完好以及其他地方還存在很大的問題。這次設(shè)計(jì)將我所學(xué)學(xué)問融會(huì)貫穿，讓我提高了很多。1.3凸輪軸設(shè)計(jì)的結(jié)果和意義這樣的一次畢業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)，讓我們進(jìn)一步培育了自己分析總結(jié)和表達(dá)實(shí)力，也鞏固，深化了在設(shè)計(jì)過程中所獲得的學(xué)問，也是對(duì)我們以往所學(xué)學(xué)問的一個(gè)考驗(yàn).它是通過對(duì)相關(guān)課程的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，使課程內(nèi)容與崗位實(shí)力的培育緊密結(jié)合，使我們?cè)诋厴I(yè)實(shí)踐與設(shè)計(jì)過程中，能把所學(xué)的學(xué)問與崗位實(shí)踐聯(lián)系起來，達(dá)到崗位的要求。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我明白，自己在哪些方面還是薄弱的，欠缺的。借此機(jī)會(huì)再仔纟11地補(bǔ)一下，在以后的學(xué)習(xí)和工作中留意這些。積少成多，讓我明白學(xué)習(xí)的重要性，勇于置疑讓我明白只有在不斷的發(fā)問中才能增長(zhǎng)自己的見識(shí)，學(xué)以致用更是駕馭學(xué)問，技巧的基礎(chǔ)，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用更能鞏固所學(xué)學(xué)問。1.4凸輪軸加工的有關(guān)定義升程(Lift)-隨動(dòng)件與凸輪凸角相接觸進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的總量.端部(Nose)-凸輪軸的尖端，隨動(dòng)件升程最大處，凸輪上升曲線的最大半徑與最小半徑之差。我們給定代號(hào)為h,單位是毫米?；鶊A(Basecircle)-凸角上將零升程傳遞給隨動(dòng)件的區(qū)域。側(cè)面(Flank)-凸輪軸上引導(dǎo)至并離開凸輪軸端部的大致扁平部分。正是在該區(qū)到最大，最可能發(fā)生磨床燒傷.凹入輪廓(Re-entrantprofile)—NROC的另一?個(gè)叫法。加工速度(Workspeed)一凸輪軸在磨削中的自旋速度。橫向進(jìn)給量(Infeed)—砂輪每刀進(jìn)入凸輪軸凸角的直線量(增量)。徑綠色磨削(Greengrinding)-從圓棒料上磨削凸角輪廓的過程。新的砂輪技術(shù)正轉(zhuǎn)拉工藝的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。切削輪在精磨前粗切凸角輪廓。接觸弧(Arcofcontact)—砂輪和凸輪軸凸角之間的接觸區(qū)。該接觸區(qū)對(duì)基圓、NROC及端部各不相同。當(dāng)量直徑(Equivalentdiameier)—表示接觸弧的一個(gè)值，從砂輪直徑以及不斷變更的加工(凸角)直徑中推導(dǎo)而來。上升曲線一一凸輪上升的起點(diǎn)到最高點(diǎn)的弧線稱為上升曲線下降曲線一一凸輪下降的最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的弧線稱為下降曲線升角一一從凸輪的上升起點(diǎn)到最高點(diǎn)的角度，即上升曲線的角度。我們定個(gè)代號(hào)為小。降角一一從凸輪的最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的角度，即下降曲線的角度。代號(hào)為。1。降距一一凸輪下降曲線的最大半徑與最小半徑之差。代號(hào)為hl。導(dǎo)程一一即凸輪的曲線導(dǎo)程，就是假定凸輪曲線的升角(或降角)為360°時(shí)凸輪的升距(或降距)。代號(hào)為L(zhǎng),單位是亳米。其次章凸輪軸零件分析2.1加工要求在選擇各表面、孔及槽的加工方法時(shí)，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，依據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工；要依據(jù)生產(chǎn)類型選擇設(shè)備，在大批量生產(chǎn)中可接受高效率的設(shè)備。在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機(jī)連桿小頭孔的加工，在小批量生產(chǎn)時(shí)，接受鉆、擴(kuò)、釵加工方法；而在大批量生產(chǎn)時(shí)接受拉削加工；要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必需接受磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時(shí)簡(jiǎn)潔堵塞砂輪，一般都接受精細(xì)車削，高速精銖等；要考慮工廠或車間的實(shí)際狀況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平；比外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形態(tài)和重量等。2.2軸的要求2.2.1各種凸輪軸的技術(shù)要求支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度。止推面對(duì)于支承軸線的垂直度。凸輪軸基面的尺寸精度和相對(duì)于支承軸頸的軸線的同軸度。

4） 凸輪的位置精度。5） 凸輪的形態(tài)精度。2.2.2以發(fā)動(dòng)機(jī)該凸輪軸為例詳細(xì)說明（如圖）1）支承軸頸兩個(gè)支承軸頸的外圓尺寸。43.85mm表面粗糙度Ra<0.4卩m.。各部分的倒角都為C2。凸輪軸長(zhǎng)2（）8,屬瘦長(zhǎng)軸。2） 凸輪凸輪基圓尺寸R15.5±0.05,表面粗糙度Ra<0.8pmo凸輪上。25廣°23的孔選擇的加工方法是鉆，但其表面粗糙度的要求為我〃=1.6,所以選擇加工的方法是鉆一一擴(kuò)一一釵。3） 軸上油壁孔軸上油壁孔尺寸為4>8mm。油孔底面的加工方案為底平面：粗說 精鐵（IT7?IT97,粗糙度為R&6.3~0.8即〃，一般不淬硬的平面，精銃的粗糙度可以較小。4）軸上鍵槽軸上的鍵槽起地位作用，基本尺寸為13mm*6mm,左邊為66mm的半圓，表面粗糙度要求為3.2。第三章凸輪軸零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1凸輪軸的概念凸輪軸大家應(yīng)當(dāng)不會(huì)生疏，我們常常聽到的氣門、氣門正時(shí)皮帶、正時(shí)鏈條等等都跟它有著緊密的關(guān)系，氣門室正是它的棲身之地?，F(xiàn)在市面上的車大多都是雙頂置凸輪軸（DOHC）設(shè)計(jì)，也就是說有兩根凸輪軸。一根負(fù)責(zé)進(jìn)氣氣門的開閉，一個(gè)負(fù)責(zé)排氣氣門的開閉。凸輪軸的名字是因?yàn)樗哪佣ǎ泻芏嗤蛊鸬牟课?。這些凸起的部位作用是推動(dòng)氣門（俗稱滑佬）開啟，當(dāng)轉(zhuǎn)到凸起部分時(shí)將會(huì)把氣門頂起，此時(shí)氣門將屬于開啟狀態(tài)。氣門的閉合動(dòng)作則是凸輪軸的凸起部分別開氣門后，利用氣門彈簧（俗稱彈弓）的作用力來完成的。一般標(biāo)準(zhǔn)的凸輪軸在自轉(zhuǎn)240度后，便可以使氣門完成一次開合過程，也會(huì)用這個(gè)度數(shù)的大小來界定是否屬于高角度凸輪軸。凸輪軸是上有若干個(gè)桃形凸輪的軸，是配氣機(jī)構(gòu)最關(guān)鍵的零件。它的功用是限制各缸氣門的適時(shí)開啟和關(guān)閉，同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽油泵、機(jī)油泵和分電器等附件工作。凸輪軸由進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪、軸頸、驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵和分電器的齒輪及推動(dòng)汽油泵搖臀的偏心輪制成一體’凸輪的個(gè)數(shù)一般等于氣門的個(gè)數(shù)，凸輪在軸上的分布位置，是由發(fā)動(dòng)機(jī)的工作依次所確定的。凸輪軸是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)部件。它的作用是限制氣門的開啟和閉合動(dòng)作（如圖）o雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半（在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過通常它的轉(zhuǎn)速依舊很高，而且須要承受很大的扭矩，因此設(shè)計(jì)中對(duì)凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是特種鑄鐵，間或也有接受鍛件的。由于氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系到一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程中占據(jù)著特別重要的地位。所以對(duì)于凸輪軸的質(zhì)量要求就特別高了，但目前有很多的公司將凸輪軸制作不好，主要還是在很大一部份上是沒有把核心技術(shù)吃透，當(dāng)然我不否機(jī)床存在部份因素，但最主要還是要制作出標(biāo)準(zhǔn)的母凸輪（?）圏1四紅四沖程汽油機(jī)凸輪軸⑴Fig.1Gasolineengineotfourstrokeandfourcylinders⑴3.2凸輪軸的作用凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的一部分，特地負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)氣門按時(shí)開啟和關(guān)閉，作用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中定時(shí)為汽缸吸入簇新的可燃混合氣，并剛好將燃燒后的廢氣排出汽缸。凸輪軸干脆通過搖臂驅(qū)動(dòng)氣門，很適用于高轉(zhuǎn)速的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)，由于轉(zhuǎn)速較高，為保證進(jìn)排氣和傳動(dòng)效率、簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、降低高轉(zhuǎn)速的振動(dòng)和噪音，多接受頂置式氣門和頂置式凸輪軸，這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也比較緊湊。但任何事物都有兩面性，頂置式凸輪軸的缺點(diǎn)是由于部件的布置設(shè)計(jì)比較困難，修理起來也比較麻煩。但衡量利弊，它還是比較適合于轎車。3.3凸輪軸的特點(diǎn)1?凸輪軸的結(jié)構(gòu)凸輪軸凸輪軸的主體是一根與汽缸組長(zhǎng)度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個(gè)凸輪，用于驅(qū)動(dòng)氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點(diǎn)，另一端與驅(qū)動(dòng)輪相連接。凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計(jì)的目的在于保證汽缸充分的進(jìn)氣和排氣，詳細(xì)來說就是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成氣門的開、閉動(dòng)作。另外考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性和運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性，氣門也不能因開閉動(dòng)作中的加減速過程產(chǎn)生過多過大的沖擊，否則就會(huì)造成氣門的嚴(yán)峻磨損、噪聲增加或是其它嚴(yán)峻后果。因此，凸輪和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩輸出以及運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性有很干脆的關(guān)系。一般來說直列式發(fā)動(dòng)機(jī)中，一個(gè)凸輪都對(duì)應(yīng)一個(gè)氣門，V型發(fā)動(dòng)機(jī)或水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)則是每?jī)蓚€(gè)氣門共享一個(gè)凸輪。而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和無閥配氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于其特殊的結(jié)構(gòu)，并不須要凸輪。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里，凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的一半，但是它的轉(zhuǎn)速依舊很高，而且須要承受很大的轉(zhuǎn)矩，因此對(duì)凸輪軸的強(qiáng)度和牢靠支撐方而的要求很高。凸輪軸的主體是1根與氣缸組長(zhǎng)度相同的圓柱體，上面加工有若干個(gè)凸輪，凸輪軸的材質(zhì)一般是特種鑄鐵，有時(shí)也接受鍛剛和合金制造。大多數(shù)凸輪軸的內(nèi)部被制造成中空結(jié)構(gòu)，這不僅可以降低凸輪軸的質(zhì)量，同時(shí)也提高了凸輪軸承受載荷的實(shí)力。凸輪軸上還加工有潤(rùn)滑油道，潤(rùn)沔油由此經(jīng)過，為凸輪軸、搖皆軸以及搖皆等部件供應(yīng)潤(rùn)滑。圖1所示是三菱4G63DOHC發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用的凸輪軸。2.凹輪軸的位置凸輪軸在以前很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，底置式凸輪軸在內(nèi)燃機(jī)中最為常見。通常這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣門位于發(fā)動(dòng)機(jī)的頂部，即所謂的OHV（OverHeadValve,頂置氣門）式發(fā)動(dòng)機(jī)。此時(shí)通常凸輪軸位于曲軸箱的側(cè)面，通過配氣機(jī)構(gòu)（如挺桿、推桿、搖臂等）對(duì)氣門進(jìn)行限制。因此底置式凸輪軸一般也叫側(cè)置式凸輪軸。由于在這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸距離氣門較遠(yuǎn)，而且每個(gè)氣缸通常只有兩個(gè)氣門，因此轉(zhuǎn)速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。不過這種結(jié)構(gòu)的引擎輸出扭矩和低速性能比較精彩，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)潔，易于修理?，F(xiàn)在大多數(shù)量產(chǎn)車的發(fā)動(dòng)機(jī)配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)使凸輪軸更加接近氣門，削減了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的來回動(dòng)能的奢侈。頂置式凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)由于氣門開閉動(dòng)作比較快速，因而轉(zhuǎn)速更高，運(yùn)行的平穩(wěn)度也比較好。較早出現(xiàn)的頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)是SOHC（SingleOverHeadCam,頂置単凸輪軸）式發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在頂部只安裝了一根凸輪軸，因此一般每個(gè)汽缸只有兩到三個(gè)氣門（進(jìn)氣一到兩個(gè)，排氣一個(gè)），高速性能受到了限制。而技術(shù)更新一些的則是DOHC式（DoubleOverHeadCam,頂置雙凸輪軸）發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)由于配備了兩根凸輪軸，每個(gè)汽缸可以安裝四到五個(gè)氣門（進(jìn)氣二到三個(gè)，排氣二個(gè)），高速性能得到了顯著的提升，不過與此同時(shí)低速性能會(huì)受到肯定的影響，結(jié)構(gòu)也會(huì)變得困難，不易修理。發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸安裝位置有下置、屮置、頂置三種形式。轎車發(fā)動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)速較快，每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)5000轉(zhuǎn)以上，為保證進(jìn)排氣效率，都接受進(jìn)氣門和排氣門倒掛的形式，即頂置式氣門裝置，這種裝置都適合用凸輪軸的三種安裝形式。但是，假如接受下置式或者中置式的凸輪軸，由于氣門與凸輪軸的距離較遠(yuǎn)，須要?dú)忾T挺桿和挺柱等協(xié)助零件，造成氣門傳動(dòng)機(jī)件較多，結(jié)構(gòu)困難，發(fā)動(dòng)機(jī)體積大，而且在髙速運(yùn)轉(zhuǎn)下還簡(jiǎn)潔產(chǎn)生噪聲，而接受頂置式凸輪軸則可以變更這種現(xiàn)象。所以，現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)一般都接受了頂置式凸輪軸，將凸輪軸配置在發(fā)動(dòng)機(jī)的上方，縮短了凸輪軸與氣門之間的距離，省略了氣門的挺桿和挺柱，簡(jiǎn)化了凸輪軸到氣門之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。更重要的是，這種安裝方式可以削減整個(gè)系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，提高了傳動(dòng)效率。凸輪軸的分類凸輪軸按凸輪軸數(shù)目的多少，可分為單頂置凸輪軸（SOHC）和雙頂置凸輪軸（DOHC）兩種。單頂置凸輪軸就是只有一根凸輪軸，雙頂置凸輪軸就是有兩根。單頂置凸輪軸在氣缸蓋上用一根凸根軸，干脆驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。以往一般接受的側(cè)置凸輪軸，即凸輪軸在氣缸側(cè)面，由正時(shí)齒輪干脆驅(qū)動(dòng)。為了把凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)變換為氣門的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，必需運(yùn)用氣門挺桿來傳遞動(dòng)力。這樣，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零件較多，慣性質(zhì)量大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)動(dòng)。而且，瘦長(zhǎng)的挺桿具有肯定的彈性，簡(jiǎn)潔引起振動(dòng)，加速零件磨損，甚至使氣門失去限制。頂置雙凸輪軸是在缸蓋上裝有兩根凸輪軸，一根用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門，另一根用于駆動(dòng)排氣門。接受雙頂置凸輪軸對(duì)凸輪軸和氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求不高，特殊適用于氣門V形配置的半球形燃燒室，也便于和四氣門配氣機(jī)構(gòu)協(xié)作運(yùn)用。凸輪軸毛坯的種類在制定工藝規(guī)程時(shí)，正確的選擇毛坯具有重要意義。它不僅影響毛坯的制造工藝設(shè)備及制造費(fèi)用，還影響零件的機(jī)加工工藝，設(shè)備和刀具的消耗及工時(shí)訂額。正確的選用毛坯須要毛坯制造和機(jī)加工工藝人員緊密協(xié)作，兼顧冷熱加工兩個(gè)方面的要求。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，凸輪軸承受氣門開啟的周期性沖擊載荷。所以，要求凸輪軸和支承軸頸表面應(yīng)酎磨，凸輪軸本身應(yīng)具有足夠的韌性和剛性。為此，凸輪軸的主要工作表面需經(jīng)熱處理。對(duì)于凸輪軸材料目前國(guó)內(nèi)外主要選用鑄鐵（冷硬鑄鐵，可淬硬鑄鐵，球墨鑄鐵）和鋼（中碳鋼，滲碳鋼）。

在國(guó)外，冷硬鑄鐵凸輪軸多用于凹輪承受隨動(dòng)件髙負(fù)荷的場(chǎng)合，這在英國(guó)較為普遍，可淬硬的低合金鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動(dòng)件低負(fù)荷的場(chǎng)合，這在美國(guó)較為普遍，高合金鑄鐵和特殊合金鑄鐵凸輪軸則多用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于鋼凸輪軸，一般是選用中碳鋼和滲碳鋼經(jīng)熱模鍛制坯。就毛坯精度來說，鑄件的精度明顯的高于鍛件。目前，國(guó)內(nèi)外普遍趨向于精鑄和精鍛。鑒于此，凸輪軸選用50Mn材料毛坯由精鍛而成。凸輪軸的傳動(dòng)凸輪軸底置式凸輪軸通常接受星形齒輪組（即所謂的“限制輪”），輾子鏈或齒條與曲軸相連。為了限制噪聲，直徑較大的凸輪軸端傳動(dòng)輪通常由塑料或者輕金屬制造，而相對(duì)直徑較小的曲軸端傳動(dòng)輪則大多接受鋼材。鏈條連接也比較多見。這種方式在底置式和頂置式凸輪軸上都可以看到。為了減小噪聲（一般是鏈條在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的“振擺噪聲”），通常還會(huì)附帶一個(gè)液壓壓緊裝置和塑料材質(zhì)的導(dǎo)軌。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)中比較多見的是用一個(gè)塑料齒條鏈連接。這個(gè)齒條鏈位于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油腔外，附帶有鋼質(zhì)的嵌入部件，通過一個(gè)可調(diào)的輻子幫助張緊。還有一種結(jié)構(gòu)由于動(dòng)力在傳輸過程中損耗過大且過于困難，現(xiàn)在已經(jīng)比較少見。這種結(jié)構(gòu)通過一個(gè)偏心連桿、星形齒輪組或帶中間軸的錐形齒輪組來連接頂置式凸輪軸與曲軸。凸輪軸與曲軸之間的常見傳動(dòng)方式包括齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)以及齒形膠帶傳動(dòng)。下置凸輪軸和中置凸輪軸與曲軸之間的傳動(dòng)大多接受圓柱形正時(shí)齒輪傳動(dòng)，一般從曲軸到凸輪軸只須要1對(duì)齒輪傳動(dòng)，假如傳動(dòng)齒輪直徑過大，可以再增加1個(gè)中間惰輪。為了嚙合平穩(wěn)并降低工作噪聲，正時(shí)齒輪大多接受斜齒輪。鏈條傳動(dòng)常見于頂置凸輪軸與曲軸之間，但其工作牢靠性和耐久性不如齒輪傳動(dòng)。近年來在高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛運(yùn)用齒形膠帶代替?zhèn)鲃?dòng)鏈條，但在一些大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上仍日運(yùn)用鏈條傳動(dòng)。齒形膠帶具有工作噪聲小、工作牢靠以及成本低等特點(diǎn)。對(duì)于雙頂置凸輪軸，一般是排氣凸輪軸通過正時(shí)齒形膠帶或鏈條由曲軸驅(qū)動(dòng)，進(jìn)氣凸輪軸通過金屬鏈條由排氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)，或進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸均由曲軸通過齒形膠帶或鏈條驅(qū)動(dòng)。安裝凸輪軸時(shí)，肯定要留意凸輪軸帶輪或鏈輪上的正時(shí)標(biāo)記。有些發(fā)動(dòng)機(jī)沒有明顯的正時(shí)標(biāo)記，修理人員可以在拆卸凸輪軸之前標(biāo)記出曲軸和凸輪軸的精確位置，有些發(fā)動(dòng)機(jī)則是須要專用工具才能進(jìn)行正時(shí)的調(diào)校。凸輪軸的故障凸輪軸凹輪軸的常見故障包括異樣磨損、異響以及斷裂，異響和斷裂發(fā)生之前往往先出現(xiàn)異樣磨損的癥狀。（1） 凸輪軸幾乎位于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的末端，因此潤(rùn)滑狀況不容樂觀。假如機(jī)油泵因?yàn)檫\(yùn)用時(shí)間過長(zhǎng)等緣由出現(xiàn)供油壓力不足，或潤(rùn)滑油道堵塞造成潤(rùn)滑油無法到達(dá)凸輪軸，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大造成潤(rùn)滑油無法進(jìn)入凸輪軸間隙，均會(huì)造成凸輪軸的異樣磨損。（2） 凸輪軸的異樣磨損會(huì)導(dǎo)致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生軸向位移，從而產(chǎn)生異響。異樣磨損還會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生撞擊，從而產(chǎn)生異響。（3）凸輪軸有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)峻故障，常見緣由有液壓挺桿碎裂或嚴(yán)峻磨損、嚴(yán)峻的潤(rùn)滑不良、凸輪軸質(zhì)量差以及凸輪軸正時(shí)齒輪裂開等。（4）有些狀況下，凸輪軸的故障是人為緣由引起的，特殊是修理發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)對(duì)凸輪軸沒有進(jìn)行正確的拆裝。例如拆卸凸輪軸軸承蓋時(shí)用錘子強(qiáng)力敲擊或用改錐撬壓，或安裝軸承蓋時(shí)將位置裝錯(cuò)導(dǎo)致軸承蓋與軸承座不匹配，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大等。安裝軸承蓋時(shí)應(yīng)留意軸承蓋表面上的方向箭頭和位置號(hào)等標(biāo)記，并嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定力矩運(yùn)用扭力扳手?jǐn)Q緊軸承蓋緊固螺栓。凸輪軸改裝為了提升汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，有些汽車改裝店對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸進(jìn)行了改裝，其中換裝高角度凸輪軸（Hi-CAM）是常見的一種改裝方法。這種改裝操作并不困難，但曰于一些改裝人員對(duì)凸輪軸上凸輪的工作角度和工作原理了解不足，使得改裝后的效果并不明顯甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的性能惡化。高角度凸輪軸是相對(duì)于一般凸輪軸的240°左右的凸輪工作角度而言的，髙角度凸輪軸的凸輪工作角度通?？梢赃_(dá)到280°以上。大角度的凸輪軸可以延長(zhǎng)氣門的開啟時(shí)間，増大氣門的升程，使進(jìn)氣門和排氣門實(shí)現(xiàn)早開和晚關(guān)，使更多空氣進(jìn)入氣缸,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)中、高轉(zhuǎn)速的動(dòng)力輸出。對(duì)于民用車來說，改裝時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇凸輪工作角度在278°以下的凸輪軸，因?yàn)楣ぷ鹘嵌却笥?78°的凸輪軸會(huì)大幅度增加氣門重疊角，使發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力提升很多，但發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)因?yàn)闅飧酌芊庑圆缓枚鴮?dǎo)致怠速嚴(yán)峻抖動(dòng)甚至熄火，這樣的車輛無法適應(yīng)日常運(yùn)用，而只能用于競(jìng)賽用途。3.4凸輪軸的應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的目的在于將汽油轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)，以便汽車能夠開動(dòng)。目前將汽油變成運(yùn)動(dòng)的最簡(jiǎn)潔方法是在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒汽油。因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是一種“內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)”一一燃燒發(fā)生在內(nèi)部。須要留意兩件事情：有多種不同的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是一種，燃?xì)廨啓C(jī)是另外一種。參見有關(guān)HEMI發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的文章。每種發(fā)動(dòng)機(jī)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn).還有一種外燃發(fā)動(dòng)機(jī)。老式火車和蒸汽輪船中的蒸汽機(jī)是外燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在蒸汽機(jī)中，燃料（煤、木柴、石油等）在發(fā)動(dòng)機(jī)外部燃燒并產(chǎn)生蒸汽，由蒸汽在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部形成運(yùn)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)的效率比外燃機(jī)高出很多（每公里消耗的燃料更少），而且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)比同等功率的外燃發(fā)動(dòng)機(jī)要小巧很多。福特和通用這些公司之所以不運(yùn)用蒸汽機(jī)，緣由也在于此。browserdoesnotsupportJavaScriptoritisdisabled.O進(jìn)氣閥、揺臂和揮簧O閥門蓋。進(jìn)氣口。氣browserdoesnotsupportJavaScriptoritisdisabled.O進(jìn)氣閥、揺臂和揮簧O閥門蓋。進(jìn)氣口。氣缸蓋O冷卻液G發(fā)動(dòng)機(jī)和體。油盤O油槽??o凸輪軸。排氣門、揺臂和弾簧o火花卷O排氣口O活塞O連桿。連桿軸承。曲軸典型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造當(dāng)前幾乎全部汽車都運(yùn)用往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種發(fā)動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)高效（與外燃發(fā)動(dòng)機(jī)相比）相對(duì)廉價(jià)（與燃?xì)廨啓C(jī)相比）相對(duì)來說易于加注燃料（與電動(dòng)汽車相比）這些優(yōu)點(diǎn)使得其成為驅(qū)動(dòng)汽車的首選技術(shù)。為了了解往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，對(duì)“內(nèi)部燃燒”的工作方式有一個(gè)直觀的相識(shí)特別有幫助。加農(nóng)炮是一個(gè)很好的例子。您可能在電影里看到過它們，士兵們向炮中填入火藥和炮彈，然后點(diǎn)著它。這就是我們說的內(nèi)部燃燒，但是很難想象發(fā)動(dòng)機(jī)是如何完成這些過程的。內(nèi)部燃燒土豆加農(nóng)炮的基本原理與全部往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)完全一樣：假如將一點(diǎn)兒髙能燃料（例如汽油）放在?個(gè)小的密閉空間中并點(diǎn)燃它，它將以氣體膨脹的形式釋放出巨大能量?？梢赃\(yùn)用這些能量將土豆拋出150米遠(yuǎn)。在這個(gè)例子中，能量被轉(zhuǎn)換為土豆的運(yùn)動(dòng)。也可以運(yùn)用這些能量完成更有意思的工作。例如，假如可以建立一個(gè)循環(huán)，使得在每分鐘円可以進(jìn)行數(shù)百次爆炸，然后將能量用于有意義的事情，現(xiàn)在您已經(jīng)接觸到了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的核心隱私!

目前幾乎全部汽車都運(yùn)用四沖程燃燒循環(huán)來將汽油轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)。四沖程方式又稱作“奧托循環(huán)”，以此紀(jì)念1867年獨(dú)創(chuàng)它的尼克勞斯?奧托（NikolausOtto）?這四個(gè)沖程如圖1所示。它們分別是：進(jìn)氣沖程壓縮沖程燃燒沖程排氣沖程循環(huán)過程在圖中，可以看到稱作“活塞”的裝置，它取代了土豆加農(nóng)炮中的土豆?；钊ㄞy連桿連接到曲軸。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，它的作用相.當(dāng)于“讓加農(nóng)炮復(fù)位”。在發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生如下事情：browserdoesnotsupportJavaScriptordisabled.O進(jìn)氣閥、揺臂和彈簧O閥門蓋。進(jìn)氣口ObrowserdoesnotsupportJavaScriptordisabled.O進(jìn)氣閥、揺臂和彈簧O閥門蓋。進(jìn)氣口O氣龍蓋。冷卻液O發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。油盤o凸輪軸g氣門、揺臂和彈簧o火花室O排氣口O活塞<3連桿。連桿軸承占小尚縮燒氣花止進(jìn)壓燃排點(diǎn)±J000^?典型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造活塞起先時(shí)位于頂部，排氣門打開，然后活塞向下運(yùn)動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中充溢空氣和汽油的混合物。這便是吸氣沖程。此時(shí)，只須要在空氣中混合最少量的汽油即可。（圖中部分1）然后，活塞向上返回以壓縮燃油/空氣混合物。壓縮過程使得爆炸更具威力。（圖中部分2）當(dāng)活塞到達(dá)其沖程的頂部時(shí)，火花塞發(fā)出一個(gè)火花，點(diǎn)燃汽油。氣缸中的汽油爆炸，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。（圖中部分3）在活塞到達(dá)其沖程的底部后，排氣門開啟，廢氣被排出氣缸并進(jìn)入排氣尾管。（圖中部分4）現(xiàn)在，發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)行下一次循環(huán)，再次吸入空氣和汽油。留意，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而土豆加農(nóng)炮產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是線性運(yùn)動(dòng)（直線）。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特別好，因?yàn)槲覀冋脺?zhǔn)備通過它讓車輪轉(zhuǎn)起來。發(fā)動(dòng)機(jī)的核心是氣紅和在氣缸內(nèi)部上下運(yùn)動(dòng)的活塞。上面介紹的發(fā)動(dòng)機(jī)只有一個(gè)氣缸。大多數(shù)割草機(jī)屬于這種狀況，但是大多數(shù)汽車都有多個(gè)氣缸（通常有四個(gè)、六個(gè)或八個(gè)氣缸）。在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸的排列方式通常有三種：直列式、V型或臥式（也叫水平對(duì)置式），如下圖所示圖2.宜列式一一氣缸按直線排成一排"圖3.V型一一氣缸按肯定角度排成兩排。

圖4.圖4.臥式一一氣缸在發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)兩側(cè)排成兩排。各種配置方式在平滑性、制造成本和外形特征方面均各有利弊。這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)使它們分別適合某些特定車輛的要求。其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件如圖：O進(jìn)氣閥、瘩臂和弾簧O閥門蓋。進(jìn)氣口。氣瞧。冷去嚥O進(jìn)氣閥、瘩臂和弾簧O閥門蓋。進(jìn)氣口。氣瞧。冷去嚥G發(fā)動(dòng)機(jī)擊I體。油盤(3油槽進(jìn)氣壓縮Q燃燒o凸輪軸o排氣門、揺臂和弾簧。火花塞O排氣口⑶活塞O連桿。連桿軸承軸browserdoesnotsupportJavaScript?上止點(diǎn)oritisdisabled.內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)氣門機(jī)構(gòu)由氣門以及開合氣門的機(jī)構(gòu)組成。開合系統(tǒng)稱作凸輪軸。凸輪軸上有凸輪，可以向上和向卜移動(dòng)氣門。圖5.凸輪軸大多數(shù)現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)都有稱為頂置凸輪軸的機(jī)構(gòu)。也就是說，凸輪軸位于氣門上方（如圖5所示）。凸輪軸上的凸輪干脆限制氣門，或者通過一個(gè)很短的連桿限制氣門。老式的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用的凸輪軸位于曲軸旁邊的油槽中。運(yùn)用橫桿將下方的凸輪連接到位于氣門上方的氣門挺桿。這種方法運(yùn)用的運(yùn)動(dòng)零件較多，并且會(huì)導(dǎo)致凸輪激活氣門的動(dòng)作大大滯后亍氣門的后續(xù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用正時(shí)皮帶或正時(shí)鏈條將曲軸與凸輪軸聯(lián)系在一起，以便氣門與活巽保持同步。凸輪軸的連接方式使得它的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是曲軸的一半。很多高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸有四個(gè)氣門（兩個(gè)進(jìn)氣門，兩個(gè)排氣門），這種布置方式須要為每組氣缸供應(yīng)兩個(gè)凸輪軸，因此稱作“雙頂置凸輪軸”。汽車凸輪軸響故障解除分析現(xiàn)象：1） 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)響聲稍微而清晰，低速時(shí)出現(xiàn)沉重而有節(jié)奏的“嗒嗒”聲，中速時(shí)響聲明顯，髙速時(shí)響聲模糊而不清。2） 發(fā)動(dòng)機(jī)中速時(shí)從缸體門輪軸側(cè)發(fā)出飩重響聲，高速時(shí)響聲混濁不清。3） 單缸斷火試驗(yàn)時(shí)響聲不變。4） 凸輪軸軸承旁邊有振動(dòng)。緣由：1） 使發(fā)動(dòng)機(jī)在聲響最強(qiáng)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，用起子在缸體處觸及各軸承旁邊部位聽診，若某處聲響較飩并伴隨有振動(dòng)，則為凸輪軸該節(jié)軸承發(fā)響。2） 進(jìn)行斷火試驗(yàn)聲響無變更，緩慢變換節(jié)氣門，若怠速聲響清晰，中速時(shí)聲響明顯，高速時(shí)聲響由雜亂變?nèi)酰瑒t為凸輪軸軸向間隙過大或軸承松動(dòng)o3.5凸輪軸工藝分析傳統(tǒng)制造整體式凸輪軸所用的加工設(shè)備和方法成本高，改進(jìn)凸輪軸的制造工藝，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本很有必要。裝配式凸輪軸是近20年來的開發(fā)的新型內(nèi)燃機(jī)零件，它與鑄造或鍛造整體式的凸輪軸相比，具有質(zhì)量輕、加工成本低、材料利用合理等優(yōu)點(diǎn)；可將凸輪寬度減小，并排練緊湊，可以降低汽車的成本、減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。目前，世間上很多汽車制造廠家越來越多地生產(chǎn)裝配式凸輪軸并用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)二。因此,了解裝配式凸輪軸的生產(chǎn)工藝及應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)向高精度、高效率、低成本、高柔性的方向發(fā)展具有重要意義。1、傳統(tǒng)整體式凸輪軸工藝流程及主要問題

1.1傳統(tǒng)整體式凸輪軸工藝流程毛坯f毛坯檢查一鐵斷面，鉆中心孔，車軸頸一粗磨軸頸一鉆油孔道，擴(kuò)釵球座孔，擴(kuò)螺紋底孔，攻絲，倒角，鉆軸頸油孔f粗磨凸輪一清洗f凸輪表面淬火f校直f精磨油頸f精磨凸輪f磁粉探傷f精車止推面一磷化f拋光油頸止推面一清洗一檢測(cè)軸頸和跳動(dòng)一壓裝鋼球及定位銷。1.2傳統(tǒng)整體式凸輪軸存在的主要問題（1） 配氣機(jī)構(gòu)對(duì)凸輪軸各個(gè)部分的性能要求有很大不同：凸輪要求耐磨損、乃膠著、耐點(diǎn)蝕；軸頸要求滑動(dòng)性好；芯軸要求剛性、彎曲、扭轉(zhuǎn)性能好。傳統(tǒng)凸輪軸很難滿意上述要求，材料利用也不盡合理。（2） 傳統(tǒng)整體式鑄造或鍛造生產(chǎn)模式很難制造出凸輪密布排列的緊湊結(jié)構(gòu)。（3） 傳統(tǒng)方法制造凸輪軸須要大量的機(jī)械加工工序，耗費(fèi)大量的機(jī)械加工工肘，機(jī)床、刀具、夾具、操作人員和作業(yè)面積較難有新突破。（4）傳統(tǒng)加工需對(duì)凸輪表面進(jìn)行耐磨性強(qiáng)化處理，是對(duì)整體式凸輪軸進(jìn)行的并佯有的變形多數(shù)用人工校直，費(fèi)時(shí)費(fèi)勁不宜保證精度。（5）凸輪表面的機(jī)械加工較難進(jìn)行，也是影響加工質(zhì)量的重要因素。傳統(tǒng)方法制造凸輪軸，不僅使大量的才來哦變成廢屑，生產(chǎn)效率低、材料消耗與能源消耗大，自動(dòng)化水平低。在降低零件重量方而也難有作為。裝配式凸輪軸制造工藝裝配式凸輪軸亦稱組合式輪軸，是將凸輪軸分解成凸輪、芯軸、軸頸等可裝配件。分別進(jìn)行材料優(yōu)化及精益加工后，再組裝成凸輪軸的新型組合設(shè)計(jì)與現(xiàn)在制造模式。裝紀(jì)式凸輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖目前，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)都接受整體式凸輪軸，其材料有的接受中碳低合金鍛鋼（經(jīng)高頻淬火），有的接受球墨傍鐵。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產(chǎn)中接受自動(dòng)線多工位機(jī)床，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)線占地面積多，生產(chǎn)成本較高。而裝配式凸輪軸只需半精加工和精加工，凸輪、齒輪、軸套可接受不同的材料，因此產(chǎn)品質(zhì)量可減輕30%?50%：可柔性化生產(chǎn)，設(shè)備圖1投資小，生產(chǎn)線占地面積少，生產(chǎn)成本較低。裝紀(jì)式凸輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖目前，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)都接受整體式凸輪軸，其材料有的接受中碳低合金鍛鋼（經(jīng)高頻淬火），有的接受球墨鑄鐵。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產(chǎn)中接受自動(dòng)線多工位機(jī)床，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)線占地面積多，生產(chǎn)成本較高c而裝配式凸輪軸只需半精加工和精加工，凸輪、齒輪、軸套可接受不同的材料，因此產(chǎn)品質(zhì)量可?減輕30%~50%；可柔性化生產(chǎn)，設(shè)備投資小，生產(chǎn)線占地面積少，生產(chǎn)成本較低。1裝配式凸輪軸工藝流程

裝配式凸輪軸工藝流程為校直一加工兩端面中心孔、螺紋孔、驅(qū)動(dòng)孔（2臺(tái)加二中心并行加工）f車軸頸、齒輪毛坯、前止端面及導(dǎo)向輪轂一磨軸頸及導(dǎo)向輪轂一滾齒-壓銷一磨凸輪（3臺(tái)磨床并行加工）一凸輪淬火一去毛刺?校直軸頸一凸輪軸頸及凸輪拋光一清洗綜合檢測(cè)。與傳統(tǒng)凸輪軸加工的方法相比，裝配式凸輪軸加工的優(yōu)勢(shì)見表。比較贖H裝Ik!式凸輪軸經(jīng)濟(jì)性鏤體式M輪軸經(jīng)濟(jì)件iDT.TZififi'ffii.Wtar.a*多-Him右軸仲和N輪4-由E余崎大.?|t；主軸頊竊凸輪-柔性化l：Z筒華.栗用CNC加工中心、卒床、廳床蜜中式加工.貝有較而的柔性化*rI：藝"t.＞：.自5伐多工H萬式.柔性化和度紙-議新投資根據(jù)預(yù)期產(chǎn)■岫分期實(shí)岫.連步擴(kuò)展.分期投賣.可降紙投資風(fēng)險(xiǎn)杲用n斯線.設(shè)務(wù)改和工位數(shù)務(wù).初m投責(zé)較大.也不使F產(chǎn)能的擴(kuò)大-生產(chǎn)占J8面枳較少場(chǎng)地較多場(chǎng)地生產(chǎn)在本由，球用粉木冶僉等余股少.M少生產(chǎn)成本.利應(yīng)率較低*卜“刖’、代外儀備投賞大.也使也只成本大-普組媛件加工作余駁櫻新產(chǎn)稲.精度較島.所以E坯或本較省-毛州件成本較飢*凸掄Ml仙阪隊(duì)做轉(zhuǎn)3?~5?.強(qiáng)破板改善涇功機(jī)件BE裝配式凸輪軸內(nèi)凸輪、軸套、偏心環(huán)、齒輪等零部件先后聯(lián)成完整凸輪軸。裝配過程是人工將全部凸輪軸組裝。部件包括凸輪、主軸頸、齒坯放到安裝上料盒中，鋼管穿到各部件孔中，在安裝上料盒中進(jìn)行初定位。啟動(dòng)設(shè)備后，該上料盒進(jìn)入設(shè)備中，首先用工裝測(cè)頭進(jìn)行部件到位檢測(cè)，并驗(yàn)證凸輪放置位置是否正確。驗(yàn)證通過后，運(yùn)用機(jī)械手將凸輪軸上料到凸輪軸壓球工位，然后各部件定位塊啟動(dòng)以精確定位凸輪、軸頸、齒輪。到位后同時(shí)夾緊各部件，并伸出頂桿將直徑超過管子內(nèi)徑的鋼球穿過整個(gè)鋼管內(nèi)徑，鋼管外的凸輪軸部件在受到鋼管膨脹伸展作用力I、.和鋼管相互彈性變形最終形成裝配式凸輪軸，這種凸輪軸組合工藝稱為管內(nèi)滾壓擴(kuò)張法。2凸輪軸裝配工藝方法2.1熱套法常溫下，外部零件的孔和內(nèi)部鋼管的外徑之間有過盈，裝配之前先對(duì)外部零件（凸輪、軸套）進(jìn)行加熱，對(duì)內(nèi)部鋼管進(jìn)行冷卻，借以消退過盈。這種工藝方法在短短暫間內(nèi)完成聯(lián)接過程，在軸向尺寸和角度位置方而都有很高精度。2.2內(nèi)部高壓成形法（IHU）已經(jīng)淬硬的凸輪圈與利用內(nèi)部的高壓力，使鋼管變形形成軸向聯(lián)接。通過在凸輪旁將鋼管材料往外壓出1/10mm左右而達(dá)到凸輪的軸向定位。這種IHU工藝制成的裝配式凸輪軸己勝利應(yīng)用在奧迪公司2023年投入批量生產(chǎn)的V6TDI轎車柴油機(jī)中。IHU裝配式凸輪軸是由壁厚為2.5mm或3.0mm精密鋼管上安裝等溫淬火的凸輪和鋼管堵頭組成。整個(gè)周長(zhǎng)上等壁厚的凸輪被置入一臺(tái)特地的設(shè)備中，這臺(tái)設(shè)備可保證軸向?qū)?zhǔn)凸輪中心線和凸輪轉(zhuǎn)角位置。鋼管穿過如此定位好的凸輪推入，一臺(tái)真空抓取機(jī)將預(yù)先定位好的各個(gè)零件放到帶IHU工具的液壓機(jī)上，IHU工具的模腔形態(tài)正好與制好的毛坯軸的外形輪廓相一樣。將液體介質(zhì)注入管內(nèi)后，鋼管兩端用軸向塞頭封死。通過將管內(nèi)壓力提高，使整個(gè)鋼管發(fā)生塑性變形，直到貼合在IHU工具上。此時(shí)，鋼管和凸輪之間接產(chǎn)生了力聯(lián)接和形態(tài)聯(lián)接。2.3管內(nèi)滾壓擴(kuò)張法利用滑動(dòng)滾壓原理使得薄壁鋼管在帶孔的外部零件中發(fā)生局部的擴(kuò)張?？梢岳脦в袧L壓過盈量，穿過內(nèi)管的滾壓工具，使內(nèi)管發(fā)生塑性擴(kuò)張。上海通用汽車有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)裝配式凸輪軸就接受鋼球在鋼管內(nèi)部擴(kuò)張方式。2.4凸輪壓力套裝定位法這種工藝首次在鋼管外面滾壓加工出圓周方向的槽子，凸輪的孔內(nèi)加工出軸向的線槽，然后從軸向?qū)⒓庸ず玫耐馆喬咨箱摴懿⑼迫耄捎阡摴芡鈴胶屯馆喛字g有過盈，所以當(dāng)凸輪推入到鋼管上面以后就會(huì)發(fā)生塑性變形，鋼管表面和凸輪孔都有一些錐度，推入之后特別堅(jiān)固。蒂森克虜伯集團(tuán)在大連的裝配式凸輪軸的裝配工藝就是實(shí)行這種方法。3裝配式凸輪軸制造工藝特點(diǎn)省略了毛坯件粗加工，工藝流程簡(jiǎn)潔。裝配式凸輪軸的各個(gè)零件加工余量小，精度高，不像整體式凸輪軸要從毛坯件（鑄件或鍛件）起先進(jìn)行大量的毛坯粗加工和繁雜的工藝后，才能達(dá)到所要求的形態(tài)。裝配式凸輪軸只須要在裝配后進(jìn)行半精加工和精加工，從而縮短了整個(gè)工藝流程。加工余量小，便于高效率生產(chǎn)。各凸輪接受精鑄部件，因而加工余量小。設(shè)備加工單件時(shí)間短，產(chǎn)能高，有利于規(guī)?；a(chǎn)。如凸輪按最終形態(tài)精鑄，削減了磨削余量，從而縮短了磨削時(shí)間。不同的零件可運(yùn)用不同的材料，以提高產(chǎn)品性能和加工性能。發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)不同零件（軸套、凸輪、齒輪）有著不同的性能要求，裝配式凸輪軸可在不同零件上接受不同材料。如凸輪接受粉末冶金或鑄鋼，凸輪軸接受冷拔鋼管。這不僅有利于優(yōu)化產(chǎn)品性能，也有利于改善凸輪軸加工性能和優(yōu)化成本。適應(yīng)產(chǎn)品多品種柔性化要求。通過更換不同的軸頸和磨削不同的凸輪型線即可生產(chǎn)出多品種的凸輪軸。該系列產(chǎn)品的基本參數(shù)是一樣的，包括軸頸、凸輪基圓半徑、鋼管直徑、軸方向、長(zhǎng)度間距等，生產(chǎn)線只需通過更換安裝盒屮的軸頸模具和切換磨床程序即可。4裝配式凸輪軸加工工藝發(fā)展方向柔性化的生產(chǎn)線布局。生產(chǎn)線布置接受單元自動(dòng)化模塊。單元內(nèi)有龍門架式機(jī)械手上、下料，在瓶頸單元內(nèi)預(yù)留位置便于擴(kuò)展。單元問輸送可接受自動(dòng)化或人工運(yùn)輸，這樣有利于生產(chǎn)線開動(dòng)率的提高。柔性化的產(chǎn)品。凸輪軸的材料和結(jié)構(gòu)可依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)須要敏捷變更，以更多地滿意市場(chǎng)要求，通過軸頸和凸輪型線的變更供應(yīng)多品種產(chǎn)品。高速磨削、髙速磨削CBN（氮化硼）工具的運(yùn)用?？梢源蠓忍岣吣ハ餍剩鳒p設(shè)備運(yùn)用臺(tái)數(shù)。磨削力小，零件加工精度高，工件表面粗糙度降低。砂輪壽命延長(zhǎng)，生產(chǎn)成本降低。多砂輪磨削和兩個(gè)砂輪頭架的運(yùn)用。在提高砂輪轉(zhuǎn)速的同時(shí)接受多砂輪磨削是另一種削減加工節(jié)拍的方法，如多砂輪磨削凸輪的同時(shí)磨軸頸外徑，一臺(tái)磨床運(yùn)用兩個(gè)砂輪頭架同步加工凸輪等。在線量?jī)x的運(yùn)用。為保證尺寸穩(wěn)定性，裝配式凸輪軸加工的關(guān)鍵設(shè)備越來越多地運(yùn)用在線檢測(cè)自動(dòng)補(bǔ)償功能。粉末冶金等材料的運(yùn)用。工序集中方式加工。該方式就是將車、銃、鉆、磨削的工序內(nèi)容分別集中在一起，接受柔性設(shè)備組成的制造單元集中式加工。這樣，將最大限度地削減工件裝夾次數(shù)和上下料輸送等協(xié)助時(shí)間，有利于削滅誤差和提高生產(chǎn)效率。設(shè)備單元可接受雙主軸或雙機(jī)床來削減加工節(jié)拍，如一個(gè)磨削單元可組合兩臺(tái)磨床,共用一套限制系統(tǒng)，并通過內(nèi)置的龍門架式上下料裝置輸送工件。與接受兩臺(tái)獨(dú)立的機(jī)床相比，不但節(jié)約了設(shè)備費(fèi)用，而且大大減小了占地面積，并且每臺(tái)磨床可運(yùn)用多主軸完成磨床組合。車床和加工中心也都可以接受雙主軸的方式來提高效率。蒂森克虜伯集團(tuán)在大連建立了裝配式凸輪軸工廠，為發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)供應(yīng)裝配式凸輪軸。接受裝配式凸輪軸，發(fā)動(dòng)機(jī)性能得到提高，明顯改善了燃油經(jīng)濟(jì)性，降低了排放，削減了振動(dòng)，同時(shí)也降低了制造成本。目前，裝配式凸輪軸己越來越受到發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)的歡迎。3.6夾具的設(shè)計(jì)凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣系統(tǒng)中極為重要的零件,其各項(xiàng)性能也成為制約發(fā)動(dòng)機(jī)的工作的主要因素之一。為提高凸輪軸的性能，各發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)在設(shè)計(jì)和加工工藝方面實(shí)行了一系列措施，如：零件的結(jié)構(gòu)、尺寸；零件毛坯的選材與熱處理工藝…經(jīng)過了諸多措施的實(shí)施，汽車凸輪軸各項(xiàng)性能較從前來說有了質(zhì)的飛躍，但新問題應(yīng)運(yùn)而生：凸輪軸的加工難度大大增加，這對(duì)生產(chǎn)廠家的專業(yè)化程度無疑是一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)。目前，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)都接受整體式凸輪軸，其材料有的接受中低碳合金鍛鋼（經(jīng)高頻淬火），有的接受球墨鑄鐵。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產(chǎn)中接受自動(dòng)線多工位機(jī)床，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)線占地面積多，生產(chǎn)成本較高。對(duì)此,有相當(dāng)一部分設(shè)計(jì)者提出了“裝配式凸輪軸”。裝配式凸輪軸，就是將原本整體化的凸輪軸設(shè)計(jì)分解為由若干零件裝配的凸輪軸部件。實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)方案降低了加工難度，但對(duì)改造后的凸輪軸各零件間存在間隙，并且在裝配時(shí)會(huì)因各種因素而產(chǎn)生誤差，因此，《裝配式凸輪軸》方案不能為廣闊發(fā)動(dòng)機(jī)制造商所接受。此后，眾多設(shè)計(jì)人員起先把目光轉(zhuǎn)冋提高整體式凸輪軸加工的效率。由于傳統(tǒng)的凸輪軸加工接受磨削，因此，四坐標(biāo)凸輪軸磨床、CBN砂輪，凸輪軸CBN磨削技術(shù)相繼誕生。而這些技術(shù)均圍圍著一個(gè)中心：專用機(jī)床。事實(shí)證明，專用機(jī)床較?般機(jī)床在價(jià)格上相差很多。機(jī)床的科技含量越高，其價(jià)格就越昂貴，這實(shí)際是提高了其加工產(chǎn)品的成本。在綜合分析凸輪軸加工技術(shù)的領(lǐng)域?qū)W問及信息需求與處理需求的基礎(chǔ)上，1.以仿形加工為平臺(tái)，通過分析設(shè)計(jì)提出了變更汽車凸輪軸的凸輪部位傳統(tǒng)加工方式，接受專用夾具協(xié)作數(shù)控銖床加工，從而降低了凸輪軸的生產(chǎn)成本。2.提出數(shù)控機(jī)床加工過程中的“人機(jī)協(xié)作”,在編程時(shí)將手動(dòng)限制考慮在加工過程中，大大降低了對(duì)數(shù)控編程及機(jī)床硬件配置的要求。專用夾具的設(shè)計(jì)與開發(fā)、數(shù)控機(jī)床手動(dòng)元件在數(shù)控加工過程中的充分利用等將是今后接著探討的方向。車軸凸輪軸夾具設(shè)計(jì)銖削凸輪夾具設(shè)計(jì)平面凸輪零件是數(shù)控仇削加工中常見的零件之一，其輪廓曲線組成不外乎直線一圓弧、圓弧?圓弧、圓弧一非圓曲線及非圓曲線等幾種。加工中心所用數(shù)控機(jī)床多為兩軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控鐵床。加工工藝過程也大同小異。下面以平面槽形凸輪為例分析其數(shù)控銖削加工工藝。零件圖樣工藝分析圖樣分析主要分析凸輪輪廓形態(tài)、一般車床尺寸和技術(shù)要求、定位基準(zhǔn)及毛坯等。材料為鑄鐵，切削加工性較好。該零件在數(shù)控銖削加工前，工件是一個(gè)經(jīng)過加工、含有兩個(gè)基準(zhǔn)孔、直徑為巾280mm、厚度為18mm的圓盤。圓盤底面且及手35C7和412H7兩孑L可用作定位基準(zhǔn)，無需另作工藝孔定位。凸輪槽組成幾何元素之間關(guān)系清晰，條件充分，編程時(shí)，所需基點(diǎn)坐標(biāo)很簡(jiǎn)潔求得。凸輪槽內(nèi)外輪廓面對(duì)A面有垂直度要求，只要提高裝夾精度，使A面與銖刀軸線垂直，加工中心即可保證；手35G7對(duì)上面的垂直度要求已由前工序保證。確定裝夾方案一般大型凸輪可用等高墊塊墊在工作臺(tái)上，然后用壓板螺栓在凸輪的孑L上壓緊。外輪廓平面盤形凸輪的墊塊要小于凸輪的輪廓尺寸，不與飩刀發(fā)生干涉。對(duì)小型凸輪，一般專心軸定位、壓緊即可。凸輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，接受“一面兩孑L,'定位，設(shè)計(jì)一“一面兩銷”一般車床專用夾具。用一塊320mmX320mmx40mm的墊塊，在墊塊上分別精銳，少35mm及412mm兩個(gè)定位銷安裝孔，孔距為80+0.015mm,墊塊平面度為0.05mm,加工前先固定墊塊，使兩定位銷孔的中心連線與機(jī)床的X軸平行，墊塊的平面要保證與工作臺(tái)面平行，并用百分表檢査。凸輪零件的裝夾方案示意圖。接受雙螺母夾緊，加工中心提高裝夾剛性，防止銖削時(shí)振動(dòng)。確定進(jìn)給路途進(jìn)給路途包括平面內(nèi)進(jìn)給和深度進(jìn)給兩部分路途。對(duì)平面內(nèi)進(jìn)給，對(duì)外凸輪廓從切線方向切人，對(duì)內(nèi)凹輪廓從過渡圓弧切人。在兩軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銃床上，對(duì)錠削平面槽形凸輪,深度進(jìn)給有兩種方法：一種方法是在XZ(或YZ)平面內(nèi)來回銃削漸漸進(jìn)刀到既定深度；另一種方法是先打一個(gè)工藝孑L,一般車床然后從工藝孔進(jìn)刀到既定深度。本例進(jìn)刀點(diǎn)選在戶(150,0),刀具在r-15及r+15之間來回運(yùn)動(dòng)，漸漸加深飩削深度。當(dāng)達(dá)到既定深度后，刀具在XY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，銖削凸輪輪廓。為保證凸輪的工作表面有較好的表面質(zhì)量，接受順銖方式，即從戶(150,0)起先，對(duì)外凸輪廓，按順時(shí)針方向仇削，對(duì)內(nèi)凹輪廓按逆時(shí)針方向錠削。加工中心即為銃刀在水平面內(nèi)的切人進(jìn)給路途。選擇刀具及切削用量銃刀材料和兒何參數(shù)主要依據(jù)零件材料切削加工性、一般車床工件表面幾何形態(tài)和尺寸大小選擇：切削用量是依據(jù)零件材料特點(diǎn)、刀具性能及加工精度要求確定。通常為提高切削效率要盡量選用大直徑的疑刀；側(cè)吃刀量取刀具直徑的三分之一到二分之一，背吃刀量應(yīng)大于冷硬層厚度；切削速度和進(jìn)給速度應(yīng)通過試驗(yàn)選取效率和刀具壽命的綜合最生值。精洗時(shí)切削速度應(yīng)高一些。本例零件材料(鑄鐵)屬于一般材料，加工中心切削加工性較好，選用批8mm硬質(zhì)合金立飩刀，主軸轉(zhuǎn)速取150—235r/min.進(jìn)給速度取30—60mm/min。槽深14mm,—般車床銃削余量分三次完成，第一次背吃刀量8mm,其次次背吃刀量5mm,剩下的1mm伴同輪廓精仇一起完成。凸輪槽兩側(cè)面各留0.5—0.7mm精鐵余量。在其次次進(jìn)給完成之后，檢測(cè)零件幾何尺寸，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定進(jìn)刀深度和刀具半徑偏置量，分別對(duì)凸輪槽兩側(cè)面精銃一次，達(dá)到圖樣要求的尺寸。傳統(tǒng)的盤形凸輪設(shè)計(jì)主要有圖解法和解析法，加工方法有手工畫線加工和數(shù)控說削加工，大批量生產(chǎn)亦可接受仿形鐵。圖解法直觀、簡(jiǎn)潔，但是手工作圖選取的等分?jǐn)?shù)有限、精度差。以此為基礎(chǔ)的手工畫線加工的精度和加工表面精度都比較低。解析法設(shè)計(jì)雖然解決了凸輪精度問題，但要得到完整的凸輪輪廓曲線就要編制困難的程序。尤其在滾子推桿盤形凸輪設(shè)計(jì)中，對(duì)于理論輪廓曲線的等距線的編程更為困難，以此為基礎(chǔ)的數(shù)控銖床加工也就同樣存在著編程困難的問題。因此它的應(yīng)用也就受到了很大的限制。利用CAD軟件的強(qiáng)大作圖功能，可以特別便利地進(jìn)行凸輪的廓形設(shè)計(jì)，精度好效率高。本文介紹了利用CAXA系列CAD/CAM軟件及圖解法進(jìn)行盤形凸輪的設(shè)計(jì)與加工。I.盤形凸輪CADCAXA-電子圖板(下稱EB)是一個(gè)通用的二維CAD軟件，它有一個(gè)很好的功能-畫公式曲線，只要在公式曲線的對(duì)話框中填入曲線公式及相關(guān)參數(shù)就可以畫出曲線。這樣就可以很簡(jiǎn)潔地完成凸輪廓形曲線的設(shè)計(jì)，而無需任何形式的語言編程。I、.面介紹作圖法設(shè)計(jì)盤形凸輪的過程，其中的全部作圖過程完全是在EB±交互作圖完成。己知推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律S、最大行程h或4>max以及升程許用壓力角[Q1]和回程許用壓力角[a2],用作圖法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓有兩個(gè)步驟:先要確定凸輪基圓半徑iO,然后再求凸輪輪廓廓形。1.1盤形凸輪基圓半徑的確定I.I.1直動(dòng)推桿盤形凸輪的最小基圓半徑首先在直角坐標(biāo)系中作曲線CX=SY=dS/d6其中S=S(5),&為凸輪轉(zhuǎn)角。此曲線可用EB的公式曲線功能來實(shí)現(xiàn)。其次作兩條直線與X軸成升程許用壓力角[a1]和回程許用壓力角[a2],且與所作曲線相切，則有交點(diǎn)A,那么就有OA=rOmin,如圖1所示。圖1中陰影部分為凸輪回轉(zhuǎn)中心的可行區(qū)。以此為基礎(chǔ)將偏心距e及OA進(jìn)行圓整，就可確定基圓半徑，即取rO=OAl1.1.2搖擺推桿盤形凸輪的最小基圓半徑由文獻(xiàn)[1]可知，先在直角坐標(biāo)系中作曲線C1X=Pcos0Y=Psin9且P=L(l+d4)/dS)其中擺桿的擺角巾=4>(6),L為擺桿的長(zhǎng)度。如圖2所示，用EB的圓形陣列畫法過O點(diǎn)在最大搖擺角?max做N條等分射線，與曲線的推程和回程段分別交于D、C點(diǎn)。再過D點(diǎn)做直線mm與直線OD成。角(0=90°?[al]),過C點(diǎn)做直線nn與直線OC成01角(01=90°-[a2]),則圖2中的陰影部分為凸輪回轉(zhuǎn)中心的可行區(qū)，且O!A=i0mino以此為基礎(chǔ)將01A及中心距a進(jìn)行圓整，就可得到基圓半徑r0=O2Ao1.2設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線當(dāng)確定了凸輪基圓半徑2,并已知推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律及盤形凸輪輪廓曲線的解析公式[1],就可用EB中的公式曲線功能來畫出凸輪輪廓曲線。I.2.1直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪設(shè)計(jì)先作出滾子中心的理論輪廓曲線。X=(S0+S)sin8+e-cos8Y=(S0+S)cos8+e-sin8其中，因?yàn)楣ぷ骼€與理論廓線在法線方向的距離到處相等，且等于滾子半徑。那么工作廓線為理論廓線的等距線。為了確定滾子半徑rr,用三點(diǎn)畫圓的畫法在理論輪廓曲線曲率最大的位置取三點(diǎn)求出Pmin,使rr=0.8Pmin。這樣一來，在EB中作出理論廓線，再用EB中的畫等距線的功能畫出工作廓線(距離為rr),則完成了該凸輪的輪廓曲線設(shè)計(jì)。I.2.2對(duì)心平底推桿(平底與推桿軸線垂直)盤形凸輪設(shè)計(jì)依據(jù)反轉(zhuǎn)法作圖法可知，推桿平底與凸輪切點(diǎn)的軌跡為凸輪的輪廓曲線。此時(shí)，平面凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與凸輪的基圓半徑及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律無關(guān)?；鶊A半徑由實(shí)際工作狀況確定，其廓形曲線的解析方程為：X=(rO+s)sinS+(dS/d8)cos6Y=(rt)+s)cos6-(dS/d8)sin5式中S=S(5)°2.3搖擺滾子推桿盤形凸輪設(shè)計(jì)己知擺桿的長(zhǎng)度L,擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律4>=<t>(6)o先由上述方法確定基圓rO以及中心距a。然后作出滾子中心B點(diǎn)的理論輪廓曲線，曲線方程如下：X=a-sinS-L-sin(S+<p+(pO)Y=a-cos8-L-cos(8+(p+(p0)利用EB繪出理論廓線后，再確定滾子半徑rr的數(shù)值，然后做它的等距線，則為此凸輪的實(shí)際輪廓曲線。有了凸輪廓形曲線之后，再進(jìn)行其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸標(biāo)注等工作就完成了凸輪設(shè)計(jì)。2盤形凸輪CAM盤形凸輪的廓形曲線為二維曲線，可接受兩軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銃(或加工中心)、線切割機(jī)床加工，其加工程序可接受通用的CAM軟件自動(dòng)編制。本文選用CAXA系列CAM軟件中的數(shù)控銖(MILL)及線切割(WEDM)進(jìn)行加工程序編制。1CAD/CAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換CAXA-EB的圖形文件格式為*.EXBo由于開發(fā)時(shí)間的先后及版本不同，不同版本的EB圖形文件不肯定能被CAXA系列的CAM軟件干脆讀取。因此圖形數(shù)據(jù)應(yīng)運(yùn)用DXF接口進(jìn)行交換。先在EB中將圖形用數(shù)據(jù)接口中的DXFOUT吩咐以DXF格式輸出，然后在CAM軟件屮用數(shù)據(jù)接口中的DXFIN吩咐讀入。盡管EB的圖形可能是用某一個(gè)非1:1的比例繪制的，但其轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)仍是1:1的原始數(shù)據(jù)，這就可以保證由CAM軟件生成的NC代碼所加工的凸輪尺寸的正確性。2.2加工代碼的生成當(dāng)用CAM軟件從CAD的圖形文件中讀入了凸輪廓形曲線數(shù)據(jù)之后，就可以進(jìn)行加工程序編制。其過程如下：先交互指定欲加工的廓形曲線及走刀方向、加工側(cè)，并給出加工參數(shù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出刀位軌跡；必要時(shí)可以對(duì)生成的刀位軌跡進(jìn)行編輯修改，在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行加工過程仿真；最終依據(jù)選用的數(shù)控機(jī)床交互輸入后置處理數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成加工代碼。線切割加工有快走絲、慢走絲兩種不同類型的限制系統(tǒng)(機(jī)床)。國(guó)產(chǎn)快走絲機(jī)床接受3B格式代碼程序，而慢走絲機(jī)床接受G代碼程序。因此，應(yīng)用CAXA-WEDM軟件編制凸輪廓形線切割程序時(shí)，若用快走絲加工，不需填寫后置處理參數(shù)表；若用慢走絲機(jī)床，則要按WEDM的通用后置輸入?yún)?shù)值。接受數(shù)控銃加工凸輪廓形時(shí)，應(yīng)用CAXA-MILL編寫加工程序，當(dāng)指定了欲加工的廓形曲線后，應(yīng)輸入加工參數(shù)，如刀具參數(shù)、加工精度、插補(bǔ)方式等。CAXA-MILL的后置處理是一個(gè)通用后置，運(yùn)用時(shí)應(yīng)按所選機(jī)床輸入相關(guān)的參數(shù)。運(yùn)用CAXA系列CAM軟件編寫加工程序特別簡(jiǎn)潔，本文不作詳述。3實(shí)例設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪角速度31=lrad/s,逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，推桿最大行程h=25mm,凸輪推程運(yùn)動(dòng)角60=120°,運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦加速度運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)休止角601=60°,凸輪回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為余弦加速度運(yùn)動(dòng)，回程運(yùn)動(dòng)角度5=120°,近休止角802=60°,許用壓力角[al]=30°>[a2]=60°。1)確定理論輪廓曲線的基圓半徑由前述方法，作出確定基圓半徑的曲線。推程：X=25[(36/2n)-sin(36)/2n]Y=25[l-cos(36)]/(2n/3)(OW6W2兀/3)回程：X=25[l+cos(36/2)]/2Y=-25nsin(36/2)/(4n/)(OW6W2Jt/3)用EB做圖可得r0min=OO1=15.584mm.且O【點(diǎn)e=11.416mm。取整后可在可行區(qū)內(nèi)取_點(diǎn)r0=20mm>e=IOmm0則S0=l7.32mmo2)做凸輪的輪廓曲線凸輪的理論輪廓曲線方程為分段方程。推程：X={17.32+25((36/2n)-sin(36)/2n])sin6+10cos6Y={1732+25[(3S/2n)-sin(36)/2n]}cos5-lOsin8式中OW6W2丸/3?；爻蹋篨={17.32+25[I+cos(3(5-兀)/2)]/2}sin8+10cos6Y={17.32+25[l+cos(3(6-it)/2)]/2}cos6-lOsin8式中jiW5W5“/3。遠(yuǎn)、近休止部分為兩段以O(shè)為圓心的圓弧曲線。然后在凸輪理論輪廓曲線上作出。min=13.5mm,所以可取rr=5mm。最終做出凸輪實(shí)際輪廓曲線(如圖3所示)。圖4為此凸輪的零件圖。(end)對(duì)工件進(jìn)行工藝分析確定工件裝夾方案加工依次及進(jìn)給路途選擇切削刀具選擇切削用量工件的工藝分析如下圖所示，凸輪輪廓由圓弧BC、CD、DE、FA和直線AB、EF所組成，工件材料為鋁，比較簡(jiǎn)潔切削加工。該工件在飩削加工前已經(jīng)加工好兩端面和孔812H7,設(shè)定底面A和孔612H7軸線為定位基準(zhǔn)。要求A面與銃床主軸軸線垂直，孔012H7與伏床主軸軸線平行，從而保證凸輪槽輪廓面對(duì)A面的垂直度以及加工時(shí)的尺寸與位置精度。工件裝夾方案由于該零件為小型凸輪，宜接受心軸定位，螺栓壓緊即可。設(shè)定工件上表面與孔4>12H7軸線的交點(diǎn)為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。加工依次及進(jìn)給路途該凸輪的加工路途包括深度切入進(jìn)給和平面切削，切削加工時(shí)當(dāng)?shù)毒咧林付ㄉ疃群?，刀具在XY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，錠削凸輪輪廓。選擇刀具及切削用量選擇切削刀具銃削刀具和刀具材料主要依據(jù)零件材料的切削加工性、工件表面幾何形態(tài)和尺寸大小選擇，由于零件材料為鋁，切削加工性能較好?？山邮苷w式JT-MW型刀具系統(tǒng)，選用4>10mm的硬質(zhì)合金鍵槽洗刀。選擇切削用量依據(jù)零件材料鋁的切削性能，硬質(zhì)合金刀具材料的特性及加工精度要求確定切削用量。凸輪槽深8mm,分2次切削加工。槽深留1mm精銖余量，凸輪兩側(cè)面各留1mm精洗余量；切削速度和進(jìn)給速度的選擇應(yīng)考慮刀具的工作效率和壽命，粗鐵時(shí)主軸轉(zhuǎn)速取500r/min,進(jìn)給速度取50mm/min,精加工前，檢測(cè)零件幾何尺寸，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定刀具長(zhǎng)度和刀具半徑的偏置量，精錠時(shí)主軸轉(zhuǎn)速取1000r/min,銃刀進(jìn)給速度取25mm/min，保證尺寸精度和表而質(zhì)量符合圖紙的加工要求。凸輪軸作為發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其加工質(zhì)量的好壞干脆影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力特性；同時(shí)，凸輪軸又是一種非圓磨削的工件，其加工余量大且材料難磨，對(duì)磨削精度和生產(chǎn)效率要求都很高，加工難度比較大。因而，凸輪軸的磨削技術(shù)始終是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點(diǎn)C如何提高磨削效率和加工質(zhì)量是凸輪軸磨削急需解決的問題，主要應(yīng)考慮如下兒個(gè)影響因素：?機(jī)床的特性；?凸輪輪廓磨削成形的方式；?砂輪性能和冷卻液；?磨削工藝，包括修整工具及修整工藝。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)轎車主機(jī)廠的凸輪軸生產(chǎn)線和專業(yè)生產(chǎn)凸輪軸的廠家均引進(jìn)了CBN磨削技術(shù)，但仍有很多的載重汽車、柴油機(jī)和摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪依舊接受傳統(tǒng)的剛玉砂輪、靠仿照形的磨削工藝。粗磨工序運(yùn)用的是國(guó)產(chǎn)中低速磨床（35m/s以下），精磨工序部分廠家運(yùn)用進(jìn)口磨床，但運(yùn)用速度均在60m/s以下，修整工具以單點(diǎn)金剛石筆居多，進(jìn)口磨床和少數(shù)國(guó)產(chǎn)磨床接受金剛石滾輪修整。這種傳統(tǒng)技術(shù)給凸輪軸的磨削帶來的問題主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：?凸輪輪廓精度低且難以提高接受靠模樣板磨削，凸輪輪廓形態(tài)誤差最小只能限制在土0.03mm范圍內(nèi)，而全數(shù)控?zé)o靠模磨削則可限制在土0.01mm內(nèi)。另外，一般磨料砂輪在運(yùn)用時(shí)，外徑變更范圍大（80mm?100mm）,而砂輪直徑每變更1mm就會(huì)使凸輪輪廓產(chǎn)生0.007mm的變更，因而難以進(jìn)一步提高凸輪輪廓精度。?凸輪表面易產(chǎn)生燒傷、裂紋等缺陷，很難提高生產(chǎn)效率由于凸輪磨削余量大且材料難磨，一般磨料砂輪的性能很難適應(yīng)，磨削質(zhì)蛍和生產(chǎn)效率兩者往往不能兼顧。?綜合經(jīng)濟(jì)效益不高一般磨料砂輪的酎用度和運(yùn)用壽命低，需頻繁修整或更換，使修整工具損耗加快，協(xié)助時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度増加，既影響了生產(chǎn)效率，又加大了生產(chǎn)成本。另外，砂輪用量大，其質(zhì)量波動(dòng)也影響了磨削工藝的穩(wěn)定性，又因大量磨削殘物的產(chǎn)生，増加了磨削液的過濾清理量，對(duì)環(huán)境造成肯定的污染。3.銖削凸輪軸半圓鍵槽夾具設(shè)計(jì)凸輪軸是限制發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)工作的一個(gè)關(guān)鍵零件，材質(zhì)為合金鑄鐵。凸輪軸一頭有半圓鍵槽，半圓鍵槽的洗削特點(diǎn)是凸輪軸屬瘦長(zhǎng)軸、剛度小。銃削是要在夾具上精確定位其軸向和周向位置，要求夾具有很高的制造和調(diào)整精度，確保鍵槽對(duì)稱度要求。對(duì)于凸輪軸飩削半圓槽的專用夾具，主要由夾詳細(xì)、定位元件（V型塊）、夾緊元件（壓板）夾緊機(jī)構(gòu)（斜楔聯(lián)動(dòng)夾緊）等組成。在設(shè)計(jì)中，分析了零件圖、夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、夾具工作原理，計(jì)算了定位誤差、夾緊力，從而保證了該專用夾具能夠用于加工工件的牢靠性、高效性。機(jī)械制造業(yè)中完成工件的切削加工，常通過夾具來保證工件的加工精度，提高生產(chǎn)率,削減廢品率，改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而夾具中的通用夾具可裝夾的工件形態(tài)相對(duì)單一。不能滿意特殊需求，所以專用夾具也有很大的應(yīng)用空間，即通過專用夾具達(dá)到定位精確、加緊快速、操作快捷等優(yōu)點(diǎn)。易于保證加工精度，縮短協(xié)助時(shí)間。如圖所示的凸輪軸用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)，是重要的傳動(dòng)零件，半圓鍵槽用于連接帶輪,并由凸輪軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該軸為大批量生產(chǎn)，且半圓鍵槽寬度尺寸精度高。半圓鍵槽長(zhǎng)度方向?qū)ΨQ面位置與凸輪I5F7圓弧最高點(diǎn)處對(duì)稱面重合.因此為提高生產(chǎn)率，保證加工精度,特設(shè)計(jì)一套加工半圓鍵槽的專用夾具,這套夾具接受V型快定位,斜楔聯(lián)動(dòng)夾緊快速、精確，操作快捷便利。雖然夾具結(jié)構(gòu)略顯困難，但能保證加工精度，提高產(chǎn)品合格率及生產(chǎn)效率高，削減協(xié)助時(shí)間，在批量生產(chǎn)中顯示出經(jīng)濟(jì)性。1、零件分析

零件為典型的軸類零件，材料為CR調(diào)質(zhì)，年產(chǎn)量3000件，屬大批量生產(chǎn)，外形簡(jiǎn)潔,其它各表面以加工過。半圓鍵槽寬度尺寸精度高，且對(duì)稱度要求。各處外圓40H6.28.45加工精度高可作為定位而。銖削半圓鍵槽除了留意保證尺寸精度外還要留意其形位精度，特殊是位置正確，可在臥式銃床上用三面刃說刀加工。2.夾具結(jié)構(gòu)分析如圖2所示，零件為典型的軸類零件，合理選擇定位元件，選用V型塊作為定位元件,并按六點(diǎn)定位原理滿意工件加工的定位要求。以其外圓柱面為重要定位面，用兩個(gè)短V型塊分別與40f6、28.45形成定位限制y、z軸及其旋轉(zhuǎn)方向的四個(gè)自由度；活動(dòng)V型塊支撐凸輪部位限制x軸轉(zhuǎn)向擋板限制x軸，屬于完全定位，能保證半圓鍵槽的精度、對(duì)稱度及正確的位置。圖2工件定位點(diǎn)和夾索示意圖如圖3所示，夾緊裝置接受兩組壓板1壓緊，動(dòng)力來源是斜楔3,運(yùn)用杠桿原理的聯(lián)合,用手操縱手柄2使斜楔塊上升，向外推動(dòng)壓板下端調(diào)整螺釘4,壓板繞中部的固定削軸向內(nèi)回轉(zhuǎn)，壓板向內(nèi)靠攏壓緊工件。圖3夾竅裝3T1.壓板2.手柄 4.夾詳細(xì)用HT200灰鑄鐵制造，價(jià)格低、吸震性好，與定位夾緊元件用削軸和螺釘連接,銷軸和螺釘盡量接受標(biāo)準(zhǔn)件。夾詳細(xì)底板加工精度要求高，因?yàn)樗鰹榛鶞?zhǔn)面與機(jī)床工作臺(tái)面結(jié)合，底板上固定有定位鍵和工作臺(tái)面倒T型槽協(xié)作。3.夾具可行性分析該夾具夾緊裝置零件較多，正確地發(fā)揮其各部分功能尤其重要，以下從定位，夾緊兩方面分析。（1） 定位定位精度干脆關(guān)系到加工的質(zhì)量，因此對(duì)定位誤差分析是必要的。一般另加的加工誤差由夾具制造精度、夾具安裝誤差和夾具的定位誤差三部分確定，其對(duì)定位誤差的影響等，因此只要定位精度能滿意加工精度的要求。而定位誤差主要有兩方面確定：1定位基準(zhǔn)是否與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，即不重合誤差，若重合，則基準(zhǔn)不重合誤差為零；否則存在基重合誤差；2工件定位面相對(duì)定位基準(zhǔn)面的位移誤差，即基準(zhǔn)位移誤差。定位誤差=基準(zhǔn)不?重合誤差+基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)為工件40h6、28.45的軸線，和基準(zhǔn)一樣，基準(zhǔn)重合。因此基準(zhǔn)不重合誤差為0.基準(zhǔn)位移誤差滿意定位要求，其寬度尺寸公差有三面刃飩刀到款保證，對(duì)稱度由凸輪部位與活動(dòng)V型塊定位保證。（2） 夾緊裝置夾緊是為了保證定位穩(wěn)定、滿意切削時(shí)是切削過程順當(dāng)完成，滿意夾緊力作用點(diǎn)靠近加工位置，夾緊力方向與切削力方向盡量一樣，這樣使夾緊力最小、最合理。斜楔制成兩邊斜對(duì)稱，用斜楔、杠桿加聯(lián)動(dòng)壓板夾緊機(jī)構(gòu)，計(jì)算滿意切削條件要求的最小夾緊力。本工件40Gr調(diào)質(zhì)鋼剪切強(qiáng)度lOOOMPa.齒數(shù)為Z=14齒三面刃飩刀，直徑28mm,銃刀寬度4.8mm,每齒進(jìn)給量f=0.2mm,切削寬度D=0.05d=1.4mm,僅計(jì)算粗銖的銃削力就足夠了，則切削力為：Fc=其中：Cf為伏削力系數(shù)查表取670；Xfc為疑削寬度：Ae的指數(shù)查表取0.86：Yfc為每齒進(jìn)給量f的指數(shù)，查表取0.72；Z任為仇刀直徑d的指數(shù)，查表取-0.86；ap為背吃刀量等于鐵刀寬度=4.8mm；Kfc為修正系數(shù)，Kfc=1.145：Ze為同時(shí)工作的齒數(shù)Ze取4。則Fc=在計(jì)算切削力是應(yīng)留意考慮平安系數(shù)K:K=KO*K1*K2*K3=1.5*1.2*1.2*1=2.16其中：K0為基本平安系數(shù)，粗加工取大值1.5；K1為加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工取1.2；K2為刀具鈍化系數(shù)，取1.2；K3為切削特點(diǎn)系數(shù)，連續(xù)切削取1.0。則Fc=kfc=760.8N通過上述分析及計(jì)算得出：本套夾具定位精確牢靠，并通過運(yùn)用該夾具工件安裝、加工，以夠用為原則，夾具零件的加工精度在滿意定位夾緊的前提下，應(yīng)適當(dāng)降低精度，降低制造成本。本夾具拆卸工件便利，加工質(zhì)量穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，滅輕勞動(dòng)強(qiáng)度。在未運(yùn)用該夾具前，用兩頂尖和雞心夾頭裝夾，找正位置特別費(fèi)時(shí)，且不易保證鍵槽的正確位置。該夾具實(shí)際生產(chǎn)中制造兩套，分別用于兩臺(tái)機(jī)床進(jìn)行粗銖、精銖，比原來效率提高660%o3.7擬定工藝路途機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，可分為兩大步驟1）擬定零件的加工工藝路途：2）確定每道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備及切削用量和工時(shí)定額。加工工藝路途的分析在凸輪軸的加工過程中的加工精度，其中受兩個(gè)主要因素的影響：1） 變形從瘦長(zhǎng)角度來說，突出的問題就是工件本身的剛度低。切削加工時(shí)產(chǎn)生較大的受力變形，其表面余應(yīng)力也會(huì)影響其變形，尤其在加工凸輪時(shí)，這種變形更為顯著。另一方面，接受材料為鋼的凸輪軸在主要工作表面精加工產(chǎn)生變形。凸輪軸在加工過程中的變形，不僅影響到后工序加工的余量安排是否勻稱，而且變形過大會(huì)導(dǎo)致后續(xù)加工無法進(jìn)行，甚至造成中途報(bào)廢。凸輪軸加工后的變形，將干脆影響到裝配后凸輪軸的運(yùn)用性能。因此，在支配其工藝過程時(shí)，必需針對(duì)工件變形這一特點(diǎn)實(shí)行必要的措施，不僅要把各主要表面的精度加工工序分開，以使粗加工事故時(shí)產(chǎn)生的變形在半精加工中得修正，半精加工的變形在精加工中也得以修正。2） 加工難度大從形態(tài)困難角度來講，突出的問題就是凸輪的表面的加工。對(duì)于這些表面，不僅有尺寸精度要求，還有形態(tài)位置要求。如接受一般的加工設(shè)備和一般表面常規(guī)的加工方法，明顯是無法保證其加工質(zhì)量和精度。例如對(duì)凸輪的加工，從滿意運(yùn)用要求的角度來講，既要求其相位角精確又要求凸輪曲線的行程滿意氣門開啟和關(guān)閉時(shí)升降過程的運(yùn)動(dòng)為規(guī)律，但要留意到凸輪曲線上的各點(diǎn)相對(duì)其轉(zhuǎn)的中心是變更的。當(dāng)試用一般的靠模機(jī)加工時(shí)，由于加工半徑的變更，勢(shì)必引起切削速度與切削力的變更，這樣將會(huì)使加工后的凸輪曲線產(chǎn)生形態(tài)誤差,從而影響凸輪的運(yùn)用性能。凸輪加工工藝分析定位基準(zhǔn)的選擇一般常規(guī)的方法是接受兩頂尖作為軸類零件的定位基準(zhǔn)。這樣避開了工件在多次裝夾具中固定基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也可以作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，即符合“基準(zhǔn)同意'‘的原則。1） 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇是否合理，不僅關(guān)系到工件的裝夾是否便利、牢靠，也關(guān)系到精加工中能否保證加工精度。該凸輪軸加工中粗基準(zhǔn)是銖兩端面并打中心孔時(shí)定位基準(zhǔn)的選擇，其目的是加工出后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。為保證后續(xù)工序余量勻稱，選用支承軸頸的毛坯外圓柱面及一個(gè)側(cè)面作為定位基準(zhǔn)。2） 精基準(zhǔn)的選擇在凸輪軸的加工過