汽车柴油机F3000凸轮轴加工工艺设计

]，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，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%c42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+0.15+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。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+0.055-0.086，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。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φ48-0.050-0.075，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。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+0.044+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。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。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80-0.036，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。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键槽铣刀其特点：①只有两个刀齿；②直径精度：e8→加工槽宽精度为H9的键槽，d8→加工槽宽精度为N9的键槽；③端面刃为主刀刃，圆周刃为副刀刃，能轴向进给；④刀具重磨时只磨端面刃（直径不变）。(2)键槽铣刀的设计根据本工艺过程的特点和凸轮轴技术要求，选择直径为8mm的直柄键槽铣刀，其各尺寸如图4-4所示：图4-4直柄键槽铣刀主要技术指标：材料为：硬质合金钢直径：8mm；总长：50mm；刃长：14mm螺旋方向：右旋螺旋角：30°刀刃数：两个换刀频次：80～100件/次(3)使用说明①刀具在使用前，必须洗净防锈油脂，以免切屑粘在刀刃上影响切削性能。②被加工工件表面应平直，不得有砂眼或硬质点，以免刀具受损伤。③铣削前的键槽铣刀应达到所需的位置精度。④切削液：根据加工对象选择不同的切削液，冷却应充分。注意事项：在加工时出现有异常情况应立即停止，查清原因后方可加工。4.3重点工序检具的设计4.3.1检具设计概述检具是企业在工业生产上用于控制产品的各种尺寸（例如空间尺寸、孔径等）的简捷工具，控制质量以及提高生产效率等，其适用于大批量生产的产品，如汽车零部件，以替代专业测量工具。本次柴油机凸轮轴的工艺过程中，几乎每一道工艺都运用了检具、量具进行检验工件，如游标卡尺、深度尺、偏摆仪、百分表等。本次毕业设计选取了铣键槽工艺的检具键槽塞规进行简单说明。4.3.2键槽塞规设计键槽是凸轮加工的角向定位基准，在装配过程中，也是凸轮轴与发动机的装配基准，因此其质量的好坏影响很大，不仅加工过程要求高，检验过程也是很重要的，所以好的检具对于加工一个高质量的零件变得十分重要。凸轮轴键槽主要与键进行过盈配合连接柴油机，其两侧面在连接中传递扭矩和角向定位的作用的工作面。本次毕业设计键槽的技术要求如图5-1所示。键槽塞规主要用来检验键槽宽度的一个简捷工具，结构简单，通常是具有准确尺寸和形状的块体平板，利用键槽塞规的通端和止端控制工件尺寸使之不超出公差带。其材料采用T10A，总长为80mm，止端长35mm，止端宽度80-0.003，通端7.970-0.003，平行度为0.003，周边倒角为0.5×45°，粗糙度Ra0.4，测量面经过热处理硬度为55～60HRC，测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观和使用质量的缺陷。键槽塞规通端作为一个制造精度比较高，但还是有一定误差，误差为0.003mm。使用过程中键槽塞规会不断磨损，因此必须留一定的磨损余量以保证其使用寿命。键槽塞规通规的尺寸应小于设计的最小极限尺寸7.964mm，其平行度也应比键槽低。其公差带图和设计图如下图所示。图4-5塞规公差带图4-6键槽塞规设计图4.4重点工序设备的选择4.4.1重点设备概述加工设备的选择作为工艺过程中重要的一环，其正确选择对于工件的加工很重要。本次设计工艺的设备非常多，有车床、铣床、钻床、数控磨床以及热处理设备等，这些都是对生产成本、生产效率等有着直接的影响。下面主要选取铣键槽工艺过程中运用刀的设备选择进行介绍。4.4.2重点工序设备的选择在铣凸轮轴键槽工艺过程中，其技术要求如图4-1所示，键槽深度4mm，键槽长度14mm，键槽宽度80-0.036，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。设备选用立式铣床X5030C，技术参数如表5-1所示。表5-1立式铣床X5030C技术参数工作台台面尺寸300×1250工作台最大承重250KgT型槽（槽数×槽宽×槽距）3×14×63工作台行程纵向X750mm横向Y265mm垂向Z410mm工作台中心至主导轨面距离152-322立铣头最大回转角度±45°主轴端面至工作台面距离60-470主轴中心到床身垂直导轨面距离290刀杆直径27mm主轴套筒行程70mm主轴锥孔7:24

No.40主轴变速级数12Steps主轴变速范围35～1600r/min工作台进给级数12级工作台机动进给范围纵向15～800mm/min横向15～800mm/min垂向6～270mm/min工作台快速进给范围纵向2100mm/min横向2100mm/min垂向880mm/min主电机功率4kw进给电机功率0.75kw机床外形尺寸1650×1540×1920机床重量1800电压/频率380/50V/Hz本科生毕业设计 5结论5结论本次毕业设计主要介绍了柴油机凸轮轴的加工工艺过程，以柴油机F3000凸轮轴为例进行了详细的工艺设计，根据毕业设计任务要求对柴油机凸轮轴的毛坯设计、热处理工艺、机械加工工艺及重点工序的夹具、检具、刀具进行了设计，最后对重点工序的设备进行了选择。通过这次工艺设计，让我对机加工艺方面的知识有了更加深刻的理解。凸轮轴作为配气机构的关键部件，其外形复杂，技术要求很高，因此在加工过程中合理的选材、合理的定位基准的选择、合理的热处理工艺、专用夹具检具刀具的设计以及设备的选择变得非常重要，在本次设计过程中，选用的材料为45钢棒材，第二道工序铣端面打中心孔凸轮轴实际加工选取的粗基准为凸轮轴支承轴颈的毛坯外柱圆面及其一个侧面，然后后面的加工精基准的选择是中心孔。凸轮轴的热处理主要是正火和淬火，凸轮轴的支承轴颈和进排气凸轮表面进行中频淬火，凸轮顶部淬火层不小于4等。在专用刀具夹具检具方面及设备选择上，主要选取了铣键槽工艺进行详细介绍，刀具设计上主要介绍了键槽铣刀以及它的技术要求和使用说明；检具设计上主要介绍了键槽塞规以及它的公差带的计算；夹具设计上主要介绍了铣键槽夹具的部件及原理；设备选择上主要介绍了立式铣床X5030C技术参数。本毕业设计以柴油机F3000凸轮轴加工工艺为例，制定了相应工艺，绘制了工艺图，可直接指导生产过程加工，根据工艺生产的产品加工质量达到产品图纸要求、加工效率得到高、生产成本得到降低，对企业的实际生产有着重要的意义。本科生毕业设计参考文献参考文献重庆科技学院本科生毕业设计致谢致谢四年的大学美好生活就快走入尾声，我的校园生活就要划上句号。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。首先，我要感谢重庆科技学院对我的四年培养，让我学到许许多多的知识，感谢各位老师在这四年对我孜孜不倦的教诲，在此致以我深深的谢意。本次论文的开题到最后的定稿成文，我遇到了很多关于工艺上的问题，在指导老师和同学帮助下得到了解决，在此我要感谢我的导师贺泽龙副教授，他在至始至终给我无私的指导和帮助，悉心地对我的产品图和工艺图以及论文的修改进行指导。由于我的学术水平有限，所写论文不足之处在所难免，恳请各位老师和学友批评和指正！目录第一章总论 11.1项目背景 11.1.1项目名称及承办单位 11.1.2承办单位 11.1.3项目建设地点 11.1.4可行性研究报告编制单位 11.2报告编制依据和研究范围 11.2.1报告编制依据 11.2.2研究范围 21.3承办单位概况 21.4项目提出背景及必要性 31.4.1项目提出的背景 31.4.2项目建设的必要性 41.5项目概况 51.5.1建设地点 51.5.2建设规模与产品方案 51.5.3项目投资与效益概况 51.6主要技术经济指标 6第二章市场分析及预测 82.1绿色农产品市场分析及预测 82.1.1生产现状 82.1.2市场前景分析 92.2花卉市场分析及预测 112.2.1产品市场现状 112.2.2市场需求预测 122.2.3产品目标市场分析 132.3中药材产品市场分析及预测 132.3.1产品简介 132.3.2产品分布现状分析 152.3.3市场供求状况分析 162.3.4市场需求预测 17第三章建设规模与产品方案 203.1项目的方向和目标 203.2建设规模 203.3产品方案 213.3.1优质高产粮食作物种植基地 213.3.2无公害蔬菜种植基地 213.3.3中药材种植基地 213.3.4花卉种植基地 21第四章建设场址及建设条件 224.1建设场址现状 224.1.1建设场址现状 224.1.2厂址土地权属类别及占地面积 224.2建设条件 224.2.1气象条件 224.2.2水文及工程地质条件 234.2.4交通运输条件 234.2.5水源及给排水条件 244.2.6电力供应条件 244.2.7通讯条件 244.3其他有利条件 244.3.1农产品资源丰富 244.3.2劳动力资源充沛 254.3.3区位优势明显 25第五章种植基地建设方案 265.1概述 265.1.1种植基地运营模式 265.1.2种植基地生产执行标准 265.23000亩优质高产粮食作物种植基地建设方案 285.2.1品种选择 285.2.2耕作技术 285.2.3种植基地建设内容和产量预期 335.32000亩无公害蔬菜种植基地建设方案 345.3.1概述 345.3.2无公害蔬菜质量标准 345.3.3蔬菜栽培与田间管理 355.3.4种植基地建设内容和产量预期 375.42000亩中药材种植基地建设方案 385.4.1概述 385.4.2GAP基地建设要求 385.4.3选择优良品种 395.4.4金银花栽培与田间管理 395.4.5种植基地建设内容和产量预期 435.52000亩花卉种植基地建设方案 445.5.1概述 445.5.2技术方案 455.5.3种植基地建设内容和产量预期 49第六章田间工程及配套设施建设方案 516.1概述 516.23000亩绿色粮食作物种植基地灌溉方案 516.2.1总体布局 516.2.2设计依据 526.2.3灌溉制度的确定 526.2.4渠道衬砌工程设计 536.32000亩无公害蔬菜种植基地灌溉方案 556.3.1总体布局 556.3.2设计依据 556.3.3主要设计参数 566.3.4灌水器选择与毛管布置方式 566.3.5滴灌灌溉制度拟定 576.3.6支、毛管水头差分配与毛管极限长度确定 586.3.7网统布置与轮灌组划分 596.3.8管网水力计算 606.3.9水泵扬程及选型 646.42000亩中药材种植基地灌溉方案 656.4.1设计依据 656.4.2设计参数 656.4.3喷头选型和布置间距 656.4.4灌溉制度 666.4.5取水工程规划布置 686.4.6管网水力计算 706.4.7机泵选型 726.52000亩花卉种植基地灌溉方案 726.5.1设计依据 726.5.2微灌主要设计参数 726.5.3微灌灌水器选择与毛管布置方式 736.5.4微灌灌溉制度拟定 746.5.5微灌支、毛管水头差分配与毛管极限长度确定 756.5.6微灌网统布置与轮灌组划分 766.5.7微灌管网水力计算 776.5.8水泵扬程及选型 816.6田间道路工程 866.7灌溉工程 866.7.1机井工程 866.7.2提灌站改造 876.8沟道治理工程 896.9田间配套设施 906.9.1仓储工程 906.9.2农业技术培训中心 93第七章节能、节水 967.1研究依据 967.2能耗分析 977.3节能措施 97第八章环境与生态影响分析 988.1环境影响现状分析 988.2生态环境影响分析 988.2.1建设期对生态环境的影响 988.2.2运营期对生态环境的影响 988.3生态环境保护措施 988.3.1采用的依据和标准 988.3.2建设期对环境的保护措施 998.3.3运营期对环境的保护措施 1008.4环境影响评价 100第九章企业组织与劳动定员 1019.1公司体制及组织机构 1019.2劳动定员 1019.3人员来源及培训 1029.3.1人员来源 1029.3.2人员培训 102第十章项目组织管理与实施进度计划 10310.1基本要求 10310.2项目组织 10310.3项目管理 10310.4建设周期计划 104第十一章风险分析 10511.1风险因素 10511.2风险因素分析及风险程度 10511.3防范和降低风险的对策 106第十二章投资估算和资金筹措 10812.1投资估算 10812.1.1投资估算的编制范围 10812.1.2投资估算依据 10812.1.3投资估算方法 10812.2总投资估算 10912.4资金筹措 10912.5资金使用计划 109第十三章财务经济评价及社会效益评价 11013.1产品成本和费用估算 11013.1.1项目计算期及基准收益率 PAG