汽车发动机凸轮轴加工工艺及专用夹具设计(附电子CAD图纸)[钻法兰盘孔+油孔].docx

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摘要

我的毕业设计课题是凸轮轴的工艺工装，凸轮轴对其工作要求、部分精度较高，如轴上的油孔的加工、法兰盘孔的加工等。

凸轮轴的工艺过程，我们尽量做到清晰明了，在保证表达清楚的基础上，尽量做到简练。

在此设计中，巩固了机械制造专业的专业知识，学习机械加工工艺、夹具设计、金属切削原理与刀具及金属切削机床。

在此，我们设计了两套钻床夹具，并进行了一些机构的设计，如分度机构、顶尖机构、液压传动机构等，还借用了机床尾座、手轮等大量通用件，既有利于加工，又节省不少力气。

其中，夹具设计需要保证被加工面的位置精度；减少辅助时间，提高劳动生产虑；扩大机床的使用范围；实现工件的装夹加工并减轻劳动强度，改善工作条件，保证了生产安全。

此次设计，由于我的水平有限，难免会出现错误，望读者进行批评指正。

关键词：

凸轮轴；钻床夹具；分度机构；液压传动机构

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Abstract

Mygraduationprojectsubjectisacraftfrockofthecamshaft,thecamshaftisbytheirjobrequirements.Totheprecisionbeingrelativelyhigh,forinstance,oilprocessingofholeofaxle.Processingoftheholeoftheringflange,etc.,thecourseofthecamshaft,wetryourbesttoaccomplishclearly,onthegroundofguaranteeingtoexpressclearly.Tryone’sbesttoaccomplishasperfectascrystal.Inthecourseofdesign,consolidateourknowledgeaboutmechanismmanufacturing,andIhavegraspedmechaniccraft,tongsdesign,theprincipleofmetalcuttingtoolsandthemetalscuttingthemachinetools.Inthisdesign,wehavedesignedtwosetsofdrillingmachinesdigs.Inthedesign,Ihavedesignedsomesetsofmechanisms.

Suchas,graduationorganization,topstructure,hydraulictransmissionmechanismandsoon.Itakeadvantageoflathetailflatalso,aslargeamountofcommonparts,suchashandwheelfavorabletoprocessandsoon.Savemuchstrength.Amongthem,thetongsdesigndemandguaranteewhichisprocessedthepositionaccuracy;Reducetolendsupportthetimeandincreasementslaborproduce,extendtheusagescopeofthemachinetools.Realizetheworkpiecepacktocliptoprocesstocombinealleviativelaborstrength,improvetheworktermandguaranteetheproductionsafety.Thisdesign,becausewehavelimitedlevel.Unavoidabletoappearsomemistakes,soIhopethatreaderscanmakesomere-comments.

Keyword:

camshaft; drilling machines digs; graduation organization; hydraulictransmissionmechanism

目录

摘要

外文摘要

1零件的功用与结构分析 1

1.1零件的功用 1

1.2凸轮轴的结构特点和技术要求 1

1.2.1各种凸轮轴的技术要求 1

1.2.2以发动机该凸轮轴为例具体说明 1

2生产类型的确定 3

3确定毛坯的种类 4

4机械加工工艺路线的拟定 5

4.1加工工艺路线的分析 5

4.1.1凸轮加工工艺分析 6

4.1.2加工阶段的划分与工序顺序的安排 6

4.1.3加工工艺路线的拟定 6

4.2工艺方案比较与分析 8

5确定机械加工余量工序尺寸及公差 9

6确定切削用量工件定额切削力及功率 10

6.1 钻孔 10

6.2 扩孔 10

7夹具的设计 12

7.1法兰盘孔的夹具设计 12

7.1.1工件的加工工艺性分析 12

1、工件属于轴类零件，结构形式简单 12

2、确定定位方案，设计定位元件 13

3、确定设计导向元件 13

4、确定夹紧方式和设计夹紧机构 14

5、确定夹具体 15

7.1.2夹具体部件设计分析 15

1、顶尖部分设计 15

2、齿条传动部分设计 15

3、液压缸设计 15

7.2绘制夹具装配图 16

1、确定并标注有关尺寸 16

2、与安装有关的技术要求 16

3、零件图的技术要求的定制 16

7.3夹具体的设计步骤 17

1、研究原始资料，明确设计任务 17

2、对工件加工工艺的分析 17

3、夹具设计方案的设计 18

4、加工精度的分析 18

8量规的设计 20

9刀具的设计 21

9.1铰刀的直径D及直径公差 21

9.2铰刀的齿数及槽数 21

9.3铰刀的几何角度 21

9.4工作部分的尺寸 22

9.5铰刀非加工部分的结构尺寸 22

10CAD绘图简单说明 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

附录A Metal-CuttingProcessandMachining 27

附录B 金属切削加工和机械加工 32

引言

毕业设计是大学生在校期间的最后的关键所在，它既是对所学知识的一次全面性考查，也是我们真正动手、模拟真实环境下的设计过程，这就使我们对本专业的设计工作有一次更深刻的认识，从而，为今后的工作奠定了扎实的基础。

为了切实地做好毕业设计，我们结合了以往的生产现场的实际情况，并通过查找大量的资料和教科书等工具书，编写了这套夹具设计说明书。

它通过工艺规程的设计，进一步的明确了机车配气导块的加工程序。

通过编写夹具、量具、刀具设计说明书，进一步阐明了设计思路，巩固了所学的多种知识。

本次设计编制了一套中批生产的工艺规程。

简单实用的夹具设计更体现了经济技术指标在设计中的重要地位。

设计工作是一项细致、艰苦、复杂、涉及面十分广泛的工作，它不仅巩固了所学的知识，更提高和锻炼了我们的计算能力、绘图能力等综合能力。

但是由于我学时和水平有限，设计中难免存在一些缺点和错误，在此，恳请各位老师批评指正

设计者：

毕波

2006.06

1 零件的功用与结构分析

1.1零件的功用

凸轮轴是机车发动机上的一个重要零件，它对各气缸的进、排气门的开启和关闭起控制作用，同时，还用来驱动分电器，汽油泵等辅助装置。

1.2凸轮轴的结构特点和技术要求

各种发动机凸轮轴的结构基本差不多，主要差别是凸轮轴的数量、形状和位置不同，其中以四缸、六缸、八缸发动机的凸轮轴用的最多。

就凸轮轴的结构特点而言，其形状复杂，长径比大，工件刚性较差。

1.2.1各种凸轮轴的技术要求

1）支承轴颈的尺寸精度及各支承轴颈间的同轴度。

2）止推面对于支承轴线的垂直度。

3）凸轮轴基面的尺寸精度和相对于支承轴颈的轴线的同轴度。

4）凸轮的位置精度。

5）凸轮的形状精度。

1.2.2以发动机该凸轮轴为例具体说明

1）支承轴颈

两个支承轴颈的外圆尺寸φ82mm表面粗糙度Ra≤0.4μm.。

2）凸轮

1，2，4，5位的凸轮基圆尺寸R50±0.2，3，6位的凸轮基圆尺寸R45±0.02，表面粗糙度Ra≤0.8μm。

3）法兰盘孔

0

左右法兰盘孔尺寸为φ15-0.007mm。

4）轴上油壁孔

轴上油壁孔尺寸为φ8mm。

2生产类型的确定

根据设计认为书所给定的原始资料来确定生产类型。

设计任务书给出的资料显示并按车间的工作情况及工件的重量可知，按产量可分单位生产、小批量生产、中批量生产及大批量生产。

由《金属机械加工工艺人员手册》表15-5查 零件重48KG<100KG，且年产量为3000件，属于中批量生产。

根据该生产特性可以初步确定零件的机械加工工艺过程，由于中批量生产，一般采用高效机床和专用机床；对刀具一般采用通用刀具，也可以根据工厂实际情况采用专用刀具；量具采用专用量具；夹具使用专用夹具及辅助夹具来提高生产率，同时节省了人力、物力，达到经济可行的目的。

3确定毛坯的种类

在制定工艺规程时，正确的选择毛坯具有重要意义。

它不仅影响毛坯的制造工艺设备及制造费用，还影响零件的机加工工艺，设备和刀具的消耗及工时订额。

正确的选用毛坯需要毛坯制造和机加工工艺人员紧密配合，兼顾冷热加工两个方面的要求。

由于发动机工作时，凸轮轴承受气门开启的周期性冲击载荷。

所以，要求凸轮轴

和支承轴颈表面应耐磨，凸轮轴本身应具有足够的韧性和刚性。

为此，凸轮轴的主要工作表面需经热处理。

对于凸轮轴材料目前国内外主要选用铸铁（冷硬铸铁，可淬硬铸铁，球墨铸铁）和钢（中碳钢，渗碳钢）。

在国外，冷硬铸铁凸轮轴多用于凸轮承受随动件高负荷的场合，这在英国较为普遍，可淬硬的低合金铸铁凸轮轴多用于凸轮承受随动件低负荷的场合，这在美国较为普遍，高合金铸铁和特殊合金铸铁凸轮轴则多用于高速发动机。

对于钢凸轮轴，一般是选用中碳钢和渗碳钢经热模锻制坯。

就毛坯精度来说，铸件的精度明显的高于锻件。

目前，国内外普遍趋向于精铸和精锻。

鉴于此，该凸轮轴选用50Mn材料毛坯由精锻而成。

4机械加工工艺路线的拟定

机械加工工艺规程的制定，可分为两大步骤1）拟定零件的加工工艺路线；2）确定每道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备及切削用量和工时定额。

4.1加工工艺路线的分析

在凸轮轴的加工过程中的加工精度，其中受两个主要因素的影响：

1）变形

从细长角度来说，突出的问题就是工件本身的刚度低。

切削加工时产生较大的受力变形，其表面余应力也会影响其变形，尤其在加工凸轮时，这种变形更为显著。

另一方面，采用材料为钢的凸