凸轮轴的工艺分析及生产类型的确定.docx
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凸轮轴的工艺分析及生产类型的确定
1凸轮轴的工艺分析及生产类型的确定
1.1凸轮轴的用途
任务书所指凸轮轴为内燃机配气机构的零件,其主要工作表面是两个凸轮面,推动顶杆移动,从而控制进、排气门的开合。
1.2凸轮轴的技术要求
加工表面
尺寸及偏差(mm)
公差及精度等级
表面粗糙Ra(μm)
形位公差(mm)
中心孔
B2/6.3
IT12
12.5
直径尺寸
15e7
IT7
0.4
全跳动
0.02C-C
圆柱度
0.005
直径尺寸
30
IT12
12.5
直径尺寸
25k6
IT6
1.6
全跳动
0.02C-C
圆柱度
0.006
直径尺寸
24g6
IT6
1.6
圆跳动
0.03C-C
直径尺寸
18f7
IT7
1.6
圆跳动
0.04C-C
凸轮尺寸
260.05
320.05
IT7
0.4
平行度
0.008A-B
圆跳动0.04A-B
长度尺寸
179
IT13
长度尺寸
100
IT13
圆跳动
0.01A-B
长度尺寸
68±0.23
IT13
长度尺寸
34±0.195
IT13
长度尺寸
14
IT13
长度尺寸
52
IT13
键槽
5N9
IT9
槽底6.3
槽壁3.2
对称度公差
0.012A-B
正火处理,硬度为170-241HBS。
凸轮表面及表面应高频淬火,硬化层深1.5~3,凸轮顶部允许达6,淬硬层硬度为55-63HRC。
淬火层金相组织应为细针状和中等针状回或马氏体及少量屈氏体;进、排气凸轮均为对称形,对于表中所列理论升程之偏差:
-,范围内不大于0.04。
在-范围内不大于;升程变化率公差在-范围内0.004/,在-范围内0.006/。
进、排气凸轮用平面测量头从凸轮对称中心为处向两侧测量;凸轮轴精加工后,各支承轴颈和凸轮表面应光洁。
不允许有碰伤,凹痕,毛刺,裂缝等缺陷存在;凸轮轴精加工后应经磁力探伤,探伤后退磁;去锐边,尖角(包括凸轮两侧);按JB/T510482-92《柴油机凸轮轴检验方法》检验。
1.3审查凸轮轴工艺性
由零件图可知,凸轮轴进气排气凸轮表面、ø15外圆面、ø25外圆面、ø24外圆面,ø18外圆面、两个槽、ø30及ø24端面为主要的工作表明,加工精度高,需要高精度机床或磨床进行加工,其余表面加工精度均较低,不需要高精度机床加工,通过车、铣粗加工即可达到加工要求;由此分析,该零件的工艺性较好。
1.4确定凸轮轴的生产类型
依设计题目指示可知该凸轮轴的生产类型为大批量生产,其对应夹具设计成专用夹具。
2确定毛坯,绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
由于该凸轮轴在工作过程中要承受交变载荷,并且工作环境温度变化较大,为增强凸轮轴的强度和冲击韧性,获得纤维组织,毛坯选用锻件。
该凸轮轴的轮廓尺寸不大,生产类型属于大批生产,为提高生产率和锻件精度,宜采用模锻方法制造毛坯。
毛坯的拔模斜度为。
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
2.2.1公差等级
由凸轮轴的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。
2.2.2锻件重量
已知机械加工后凸轮轴的重量为415g,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为600g。
2.2.3锻件形状复杂系数
对凸轮轴零件图进行分析计算,可大致确定锻件外廓包容体的长度,即l=182mm,d=68mm。
2.2.4锻件材质系数
由于该凸轮轴材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,故该锻件的材质系数属级。
2.2.5锻件分模线形状
根据该凸轮轴的形位特点,选择零件的一个凸轮的对称面为分模面进行分模。
2.3确定锻件加工余量及形状
锻件质量/kg
包容体重量/kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
0.6
2.3
普通级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
长度
179
1.5~2.0
长度
25
1.5~2.0
凸轮厚度
9
1.5~2.0
长度
100
1.5~2.0
长度
68
1.5~2.0
长度
34
1.5~2.0
长度
14
1.5~2.0
长度
10
1.5~2.0
长度
52
1.5~2.0
高度
26
1.5~2.0
凸轮高度
32
1.5~2.0
毛坯图如下:
3拟定凸轮轴工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后再确定粗基准。
3.1.1精基准的选择
根据该凸轮轴零件的技术要求和装配要求,选择凸轮轴两顶尖孔为精基准,零件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工,遵循了“基准统一”原则。
3.1.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整,没有毛边、毛刺或其他表面缺欠。
可选ø15和ø24两轴表面为粗基准,首先加工凸轮轴两端面,为后续工序准备好精基准。
3.2表面加工方法的确定
3.3加工阶段的划分
该凸轮轴加工质量要求较高,可将加工阶段划分为粗加工,半精加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准(凸轮轴两顶尖孔)准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗车各轴颈及凸轮表面和端面,在半精加工阶段,完成一些重要表面的半精车加工;在精加工阶段,进行重要表面如凸轮表面的磨削加工。
按照工序集中的原则安排凸轮轴的加工工序。
该凸轮轴的生产类型为大批生产,可采用万能型机床配以专用工夹具,以提高生产率;运用工序集中原则使减少工件的装夹次,缩短辅助时间,提高加工精度。
3.4工序顺序的安排
3.4.1机械加工工序
(1)遵循“先基准后其他”的原则,首先加工精基准——凸轮轴两断定位孔
(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。
3.4.2热处理工艺
模锻成型后切边,进行调质,调质硬度为241-285HBS,并进行酸洗,喷丸处理。
喷丸可以提高表面硬度,增加耐磨性,消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。
凸轮面、ø15、ø24及ø18轴颈表面在精加工之前进行局部高频淬火,提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。
3.4.3辅助工艺
粗加工凸轮轴两端面和热处理后,安排校直工序;在半精加工后,安排去毛刺和中间检验工序;精加工后,安排去毛刺,清洗和终检工序。
综上所述,该凸轮轴的安排顺序为:
基准加工——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工。
3.4.4确定工艺路线
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
铣端面钻中心孔
铣钻组合机床
可转位刀片
4×H16YYT15
中心钻B2
GB/T145-1985
游标卡尺
0~200mm
2
粗车外圆
ø25、ø24倒角1.4
车床C6136A
自焊车刀YT5
游标卡尺
0~125mm
3
粗车外圆
ø18倒角1、1.4
车床C6136A
自焊车刀YT5
游标卡尺
0~125mm
4
粗车外圆
凸轮侧间ø18、R1
车床C6136A
自焊车刀YT5
游标卡尺
0~125mm
5
粗车外圆
ø18、R1、R3、ø30
车床C6136A
自焊车刀YT5
游标卡尺
0~125mm
6
车槽
退刀槽2×0.5
车床C6136A
自焊车刀YT5
游标卡尺
0~125mm
7
粗磨
ø25、ø24、ø18
磨床M131W
砂轮1-400×30
×203WA46K6V-35m/s
游标卡尺
0~125mm
外径千分尺
0~50mm
8
粗磨
ø15
磨床M131W
砂轮1-400×30
×203WA46K6V-35m/s
游标卡尺
0~125mm
外径千分尺
0~50mm
9
铣键槽
5×34
铣床X920
键槽铣刀
d5-e8GB/T1112.1-1997
塞规
2-816-0.2
10
铣键槽
5×10
铣床X920
键槽铣刀
d5-e8GB/T1112.1-1997
塞规
2-816-0.2
11
粗磨凸轮
磨床M8325
砂轮1-600×32
×305-A80L5V-35m/s
外径千分尺
25~50mm
12
去毛刺
钳工台
细齿平锉刀
13
淬火
淬火机GP100-C3
14
磨轴径
ø10.9
磨床M131
砂轮M400×50
×203WA46L6V-35m/s,
外径千分尺
0~25mm
15
滚丝
M12-6g
滚丝机SG12
滚丝模
GB/T971-1994
螺纹环规
GB/T3934-1983
16
半精磨凸轮
磨床MB8318
砂轮1-600×32
×305-A80L5V-35m/s
外径千分尺
25~50mm
17
精磨凸轮
磨床MB8318
砂轮1-600×32
×305-A80L5V-35m/s
外径千分尺
25~50mm
18
精磨
ø15
磨床M1432A
砂轮1-400×50
×305-WA80K50V-35m/s
游标卡尺
0~125mm
外径千分尺
0~25mm
19
精磨
ø25、ø24、ø18
磨床M1432A
砂轮1-400×50
×305-WA80K50V-35m/s
游标卡尺
0~125mm
外径千分尺
0~25mm
20
探伤
CEW-2000
4机床设备及工艺装备的选用
4.1机床设备的选用
在大批量生产条件下,可以选用高效的专用设备和组合机床,对于简单加工可选用通用设备。
4.2工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具,夹具和量具。
在工艺卡片中应简要写出他们的名称及量程精度值。
凸轮轴的生产类型为大批量生产,所选用的夹具均为专用夹具。
5加工余量,工艺尺寸和公差的确定
工序1其加工过程为:
以ø18、ø24圆柱面和凸轮端面为定位基准进行定位,同时粗铣平两端面,保证工序尺寸;铣平后同时钻出B2型定位孔。
工序2、3、4、5、6粗车各轴及凸轮端面,粗车外圆及凸轮表面,粗车各退刀槽。
粗车外圆,为下步预留径向加工余量为0.4,轴向加工预留加工余量为0.25,故粗车外圆直径保证为工序尺寸、、、、,倒直角预留加工余量为0.4。
凸轮侧间及为非工作面,加工精度要求低,故一次加工保证粗糙度Ra25。
轴向工序尺寸为、、、、、、、凸轮厚度
工序7、8粗磨,为后续工序预留0.125的径向加工余量,磨削保证的工序尺寸为、、、,轴向工序尺寸为、、、,圆角R0.5。
工序9、10铣键槽保证,键槽保证。
工序11粗磨凸轮,须保证的工序尺寸为、。
工序12、13去毛刺后淬火处理达到规定技术要求。
工序14、15磨外圆后滚丝,磨削后的直径为,滚丝M12-6g。
工序16、17半精磨和精磨凸轮,半精磨至尺寸、,精磨保证最后尺寸、。
工序18、19精磨轴径至设计零件图所要求尺寸、、、。
工序20磁力探伤质检。
6切削用量、时间定额的计算
6.1切削用量的计算
工序1—粗铣凸轮轴两端面
该工序分两个工步,工步1以ø18、ø24圆柱面和凸轮端面为定位基准进
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- 凸轮轴 工艺 分析 生产 类型 的确