装配式凸轮轴加工工艺及其优越性
凸轮轴的工艺分析及生产类型的确定
凸轮轴的工艺分析及生产类型的确定凸轮轴是发动机中的重要部件，其主要作用是控制气门的开闭时机。
凸轮轴的工艺分析及生产类型的确定对提高发动机的性能和可靠性具有重要意义。
一、凸轮轴的工艺分析：1.材料选择：凸轮轴一般采用高强度合金钢材料，如40Cr、40CrNiMoA等。
材料应具有较高的强度、韧性和耐磨性，以满足凸轮轴在高温、高压和高速旋转环境下的工作要求。
2.凸轮形状设计：凸轮轴的凸轮形状直接影响气门的开闭时机和程度，对发动机的性能、经济性和排放等方面有重要影响。
通过对发动机的工作特性和工作条件的分析，确定凸轮的形状参数，如凸轮角度、凸轮升程、凸轮曲线等。
3.热处理工艺：凸轮轴在制造过程中需要进行热处理，以提高其强度和硬度。
常用的热处理方法有淬火和回火。
淬火可以增加凸轮轴的硬度，但容易导致脆性增加；回火可以减轻凸轮轴的脆性，但降低了其硬度。
通过对热处理工艺的优化，可以使凸轮轴具有较高的强度和良好的韧性。
4.加工工艺：凸轮轴的加工工艺包括车削、磨削、车磨联合加工等。
其中，磨削是保证凸轮轴精度和表面质量的重要工艺。
在磨削过程中，需要控制加工参数，如磨削速度、进给量、磨料选用等，以保证凸轮轴的尺寸和几何精度。
5.表面处理：为了提高凸轮轴的耐磨性和耐蚀性，常常需要进行表面处理。
常用的表面处理方法有渗碳、镀铬、氮化等。
渗碳可以提高凸轮轴的表面硬度，镀铬和氮化可以形成硬度较高、抗蚀能力较强的层。
二、凸轮轴生产类型的确定：1.单体型凸轮轴：单体型凸轮轴即整体式凸轮轴，是将凸轮和轴体作为一个整体加工制造。
这种生产类型制造工艺较简单，但对材料的要求较高，需要选择强度和韧性兼备的合金钢材料。
2.组合式凸轮轴：组合式凸轮轴是将凸轮和轴体分别加工制造，再通过加热融合或机械连接等方式结合在一起。
这种生产类型相对于单体型凸轮轴，制造工艺更为复杂，但可以选择不同材料进行制造，以满足不同部位的要求。
在确定凸轮轴的生产类型时，需要考虑生产工艺的复杂性、材料的可选性以及成本等因素。
凸轮轴加工工艺
凸轮轴加工工艺凸轮轴是发动机中的重要构件之一，它主要起到控制气门开闭时间和气门升程的作用，对于发动机的性能和效率有着重要影响。
因此，凸轮轴的加工工艺十分关键，下面将详细介绍凸轮轴的加工工艺流程。
凸轮轴的加工需要选用高精度的数控机床进行加工。
加工前需要进行工艺规程和工艺卡的编制，明确各道工序的要求和顺序。
在加工过程中，需要使用切削液进行冷却和润滑，以保证加工质量。
第一道工序是凸轮轴的车削。
车削是将原材料的一端固定在机床上，通过机床的主轴旋转，切削刀具在凸轮轴上移动，使工件表面达到所需的形状和尺寸。
车削过程中需要控制切削刀具的进给速度和主轴转速，以保证加工质量和效率。
第二道工序是凸轮轴的铣削。
铣削是使用铣刀进行切削，将凸轮轴上不需要的部分切削掉，以得到凸轮轴的最终形状。
铣削过程中需要控制铣刀的进给速度和主轴转速，同时还需要控制切削刀具的切削深度和切削宽度，以保证加工质量和效率。
第三道工序是凸轮轴的磨削。
磨削是利用磨粒对凸轮轴进行磨削，以提高其表面质量和精度。
磨削过程中需要控制磨粒的种类和大小，磨削速度和磨削压力，以保证加工质量和效率。
第四道工序是凸轮轴的热处理。
热处理是将凸轮轴加热到一定温度，然后进行冷却，以改变其组织结构和性能。
热处理过程中需要控制加热温度和保温时间，冷却速度和冷却介质，以保证加工质量和效果。
第五道工序是凸轮轴的精密磨削。
精密磨削是对凸轮轴进行进一步的磨削，以提高其精度和表面质量。
精密磨削过程中需要使用高精度的磨削设备和磨粒，同时需要控制磨削参数和工艺，以保证加工质量和效率。
进行凸轮轴的检测和组装。
检测是对加工后的凸轮轴进行尺寸和形状的检测，以确保其符合设计要求。
组装是将凸轮轴安装到发动机中，并进行调试和测试，以确保其正常工作。
凸轮轴的加工工艺包括车削、铣削、磨削、热处理、精密磨削、检测和组装等工序。
在加工过程中需要控制各种参数和工艺，以保证加工质量和效率。
只有通过精密的加工工艺，才能制造出高质量的凸轮轴，提高发动机的性能和效率。
装配式凸轮轴的先进制造技术
汽 大众有限公 司采 用 了德 国蒂森克虏伯 公司的装
２世纪９ 年代 ，美 国通 用汽车有 限公司 申请专利 通 ０ ０ 过对 空心 轴体扩胀完成 紧固连接 。英 国ＧＫ 科技 有限公 Ｎ 司对 空心轴体 内腔施加液压 力或机械压 力实现轴体 与已
成形 凸轮的紧 固连 接 。 日本丰 田汽车公 司、德 国埃米 特 公 司、德 国的戴姆 勒 一克莱斯 勒、法 国雷诺 公司以及 俄
工艺特点
装 配式 凸轮轴制造工艺是 由技术使其按工作要 求装 配
在一起 。其核心技术在于 凸轮与心轴的连接 ，既要保证 凸轮轴 向的准确定位 ，同时又要保证 凸轮的相位 角度 ，
装配式 凸轮轴结构及剖面图如图ｌ 所示。 图 １
■ 长春 吉扬华欣科技有限责任公司／ 杨慎华
装配 轮轴的先 式凸 进制造 技术
凸轮轴作为发动机三大关键摩擦副之一 ，是发动机配气机构中气门传动组最 关键 的零
部件 。凸轮轴结 构设计与加工质量的好坏 ，直接影 响发动机 的性 能。装配式 凸轮轴制造工 艺作为一种先进制造技术 ，以其构思新颖、经济和社会效益显著等优点 ，满足了现代企业发
性能的不 同要求 ，在 同一 凸轮轴上合理选择不同的 凸轮、轴颈与心轴材料 。如凸轮采用粉
末冶金或铸钢 ，凸轮轴采用冷拔钢管 。这不仅有利于优化产品性能 ，也有利于改善凸轮轴 加工性能和优化成本 ，保证其抗扭 强度 、刚度 、弯 曲性能及耐磨性 等要 求。 （） ３ 可大幅度降低制造成本 可视具体材料及形状要求， 采用冷精密塑性成形、 粉末冶金 烧结、精密铸造等工艺精密成形凸轮， 减少昂贵的凸 轮切肖力工过程， Ｊ 『 口 节省工时、降低成本。 （）降低整体重量 ４ 空心管心轴 、凸轮材料的优化及精 密成 形技术的应用 ，可使 凸
装配式凸轮轴
装配式凸轮轴
装配式凸轮轴以其构思新颖、经济和社会效益显著等特点应运而生，满足了现代企业发展的要求，与传统方法加工的整体式凸轮轴相比，装配式凸轮轴将凸轮轴的设计、材料选择、性能分析恰当结合起来，是凸轮轴制造技术上的新突破，目前该技术已在国外著名汽车公司得到了应用，逐步取代传统的整体式凸轮轴加工方法，成为凸轮轴加工业的发展趋势。
技术原理：
1. 分体加工用于装配式凸轮轴的芯轴、凸轮、轴颈等若干装配件；
2. 通过特定的连接技术使其按工作要求装配在一起的，该技术的核心与技术关键在于凸轮与芯轴的连接，既要保证凸轮轴向的准确定位，同时又要保证凸轮的位相角度；
3. 完成后续的磨削加工工序，完成凸轮轴的加工。
技术优势：
提供工艺与自动化生产装备成套技术
有利于材料分体优化与凸轮轴结构形式选择。
采用近净成形凸轮和空心管芯轴、可使凸轮轴整体质量降低20%～40%，约材料可达30%以上；
减少机加工工序和加工设备，投资少、性价比高；
降低生产成本20～25%
适用于各类发动机凸轮轴装配加工
大幅度提高凸轮轴生产的自动化集约化程度。
凸轮轴制造工艺及其发展
凸轮轴制造工艺及其发展作者：陈*扬（机械125班*号）摘要：凸轮轴是发动机的关键零件之一，本文介绍了凸轮轴所使用材料，以及该零件的制造工艺方法，国内外的生产技术现状和发展趋势。
1.概述凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。
它的作用是控制气门的开启和闭合动作。
虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是特种铸铁，偶尔也有采用锻件的。
由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。
2. 凸轮轴的常用材料凸轮轴的常用材料：球墨铸铁、合金铸铁、冷激铸铁、中碳钢球墨铸铁：将接近灰铸铁成份的铁水经镁或镁的合金或其它球化剂球化处理后而获得具有球状石墨的铸铁。
石墨呈球状，大大减轻了石墨对基体的分割性和尖口作用，球墨铸铁具有较高的强度、耐磨性、抗氧化性、减震性及较小的缺口敏感性。
球墨铸铁的凸轮轴一般用在单缸内燃机上，如S195柴油机，做凸轮轴用的球墨铸铁用QT600-3或QT700-2，要求球化为2级（石墨球化率90-95%）石墨粒度大小大于6级。
凸轮轴整体硬度HB230-280合金铸铁：将接近灰铸铁成份的铁水加入Mn、Cr、Mo、Cu等元素。
从而与珠光体形成合金，减少铁素体的数量。
合金铸铁的凸轮轴一般用于高转速凸轮轴。
如CAC480凸轮轴，凸轮轴整体硬度HB263-311。
冷激铸铁：一般用于低合金铸铁表面冷激处理，使外层为白口或麻口组织，心部仍是灰口组织。
如：372凸轮轴。
使用冷激铸铁的凸轮轴处于干摩擦或半干摩擦工作状态，而具有承受较大的弯曲与接触应力，要求材料表面层抗磨且高的强度，心部仍有一定的韧性。
目前国内所用的冷激铸铁主要有两大类：铬、钼、铜冷激铸铁和铬、钼、镍冷激铸铁，冷硬层的金相组织:莱氏体+珠光体(索氏体)冷激铸铁硬度为HRC45—52,目前，国内冷激铸铁的硬度在HRC47左右。
凸轮轴加工工艺
凸轮轴加工工艺凸轮轴是一种重要的机械零件，广泛应用于各种发动机和机械设备中。
为了保证凸轮轴的质量和性能，需要经过一系列的加工工艺。
本文将详细介绍凸轮轴的加工工艺流程和相关注意事项。
一、铸造凸轮轴的制造通常从铸造开始。
铸造是将熔化的金属倒入模具中，经过冷却凝固形成所需形状的工艺过程。
在凸轮轴的铸造中，需要注意以下几点：1.选择适合凸轮轴材料的铸造工艺，常用的有砂型铸造、金属型铸造等。
2.合理设计凸轮轴的模具结构，确保铸件的准确度和表面质量。
3.控制铸造温度和冷却速度，避免产生缩孔、气孔等缺陷。
二、粗加工粗加工是指在铸造出凸轮轴后，进行初步加工的工艺过程。
其主要目的是消除铸件上的缺陷，使凸轮轴达到规定的尺寸和形状精度。
具体的粗加工工艺包括：1.铸件的修整：去除铸件上的毛刺、鳞皮等不规则表面。
2.车削：通过车床等设备，将铸件的直径和长度加工到要求的尺寸。
3.铣削：利用铣床等设备，加工凸轮轴上的平面和凸轮槽。
三、精加工精加工是对凸轮轴进行细致加工的工艺过程，目的是提高凸轮轴的表面质量和精度。
常见的精加工工艺有：1.磨削：利用磨床等设备，对凸轮轴进行表面磨削，使其达到要求的光洁度和精度。
2.镗削：通过镗床等设备，加工凸轮轴上的孔径，确保其尺寸和形状精度。
3.刻槽：根据凸轮轴的设计要求，在凸轮轴上加工凸轮槽和油槽等结构。
四、热处理凸轮轴经过精加工后，需要进行热处理，以提高其硬度和耐磨性。
常见的热处理方法有淬火、回火等。
热处理过程中需要注意以下几点：1.控制热处理的温度和时间，确保凸轮轴的组织结构和硬度达到要求。
2.避免热处理过程中产生过热、过冷等不均匀加热现象，以免导致凸轮轴变形或裂纹。
五、精密加工精密加工是对热处理后的凸轮轴进行细致的修磨和加工，以提高其表面质量和精度。
常见的精密加工工艺包括：1.研磨：利用研磨机等设备，对凸轮轴进行表面研磨，使其达到要求的光洁度和精度。
2.刻度校正：根据凸轮轴的设计要求，对凸轮槽和油槽等结构进行修整和校正。
中空装配式凸轮轴连接技术及应用
中 空装 配式 凸轮 轴 是将 凸轮 、 心轴 体 和 支撑 空 轴颈 等分 别进 行材 料优化 匹配 ， 体精 密加 工 ， 以 分 再
某 种连 接方式 装 配而成 （ 图 １ 。凸轮 一 般采 用 碳 见 ） 钢 或粉 末烧 结材 料 ， 体 则 采 用 中空无 缝 钢 管 。碳 轴
图 １ 中 空 装 配 式 凸 轮 轴 结 构示 意
构形 式和 凸轮 工作 型 面 的任 意 选 择 ； 可将 凸轮 的 宽 度变 窄 ， 间距 变小 ， 这在 多气 门顶置 凸轮轴 的加工 制
造方 面显 示 出 巨大 的优 越 性 。 同时 ， 密成 形 技 术 精
可 用于不 同 曲率 的 凸轮 加 工 （ 包括 新 型负 曲率 凸轮 轴 ） 从 而使 复杂 的难 加 工 的凸 轮轴 制 造 成 为可 能 ， ，
维普资讯
第 １期 （ 总第 １ ７ ） ６期 ２ ０ 年 ２月 ０７
车
用
发
动
机
Ｎｏ １ Ｓ ｒａ ． ６ ） ． （ ｅｉｌ Ｎｏ １ ７ Ｆ ｂ ２ ０ ｅ ．０ ７
Ｖ ＥＨ Ｉ ＣＬＥ ＥＮＧ Ｉ Ｅ Ｎ
・
综合 评述 ・
中 空 装 配 式 凸 轮轴 连 接 技 术 及 应 用
出效能 和更舒 适 的乘 驾 环 境 方 向发 展 ， 汽 车发 动 对
机提 出 了高 功率 、 低燃 油 消耗率 、 排放 、 低 轻量 化 、 高
耐久 性等 要求 。凸轮轴 作为 发动 机配气 机构 的关 键 零部 件 ， 结 构设 计 和加 工 品质 直 接 影 响 到发 动 机 其
的性 能 。随着 发 动机 功 率 和 转 速 的不 断 提 高 ， 凸 对
凸轮轴机械加工工艺
根据加工要求选择合适的装夹方式，如轴向装夹、径向装夹、液气动装夹等，可以方便快捷地装夹工 件并提高加工效率。
切削液选择与使用
切削液类型
根据加工要求和工件材料选择合适的切削液类型，如乳 化液、合成液、极压切削油等，以提高加工性能和工件 质量。
切削液浓度
合理控制切削液浓度，过高的浓度会导致泡沫和污染， 而过低的浓度则会导致冷却和润滑不足，影响加工质量 和刀具寿命。
提高发动机效率
通过优化凸轮轴的机械加工工艺，可以减小气门间隙，提高 气门响应速度，从而优化发动机的燃烧效率，提高发动机的 动力性和经济性。
凸轮轴机械加工工艺的历史与发展
历史
凸轮轴机械加工工艺的发展经历了多个阶段，从早期的手工加工到现代的数控机 床加工，加工效率和精度不断提高。
发展
随着科技的不断发展，凸轮轴机械加工工艺也在不断进步。目前，高速切削、超 精密切削等先进技术正在逐步应用于凸轮轴的机械加工中，以提高加工效率和精 度。同时，数字化和智能化制造也正在逐步实现。
特点
凸轮轴具有复杂的几何形状和较高的精度要求，其加工过程相对较难。此外 ，凸轮轴的工作条件较为恶劣，需要具有较高的耐磨损性和抗疲劳性。
凸轮轴机械加工工艺的重要性
保证凸轮轴的精度和性能
凸轮轴的机械加工工艺对于保证凸轮轴的精度和性能具有至 关重要的作用。精度和性能不达标的凸轮轴会影响发动机的 性能和寿命。
刀具几何参数
合理设计刀具几何参数，如前角、后角、主偏 角、副偏角等，可以改善刀具切削性能和寿命 。
刃磨技术
采用先进的刃磨技术，如激光刃磨、电解刃磨 等，可以提高刀具刃磨质量和精度，延长刀具 使用寿命。
工件定位与装夹
工件定位
采用合理的定位方式，如三爪卡盘、四爪卡盘、液气动夹具等，可以确保工件的定位精度和稳定性。
装配式凸轮轴
装配式凸轮轴
装配式凸轮轴与传统凸轮轴相比具有如下技术优势：
（1）可实现柔性设计、柔性生产与敏捷制造。
在装配过程中，可实现凸轮相位角与轴向位置的自由调整与修正，有利于新产品的设计与制造，缩短研发制造周期。
（2）有利于材料分体优化与凸轮轴结构形式选择。
可根据配气机构对凸轮轴各个部位的性能要求不同，合理选择凸轮、轴颈与心轴的材料，保证其质量要求。
（3）采用近净成形工艺成形凸轮，可大幅度降低制造成本。
根据材料及形状要求，采用冷精密塑性成形、粉末冶金烧结、精密铸造等工艺成形凸轮，减少凸轮的切削加工过程，节省工时、降低成本。
（4）空心管心轴、凸轮材料的优化及精密成形技术的应用，可使凸轮轴整体质量降低20%～40%，节约材料达30%以上。
（5）可针对不同零件采用最适宜的热处理技术与表面强化技术，从而大幅度提高凸轮轴的制造精度、产品质量和使用寿命。
（6）凸轮轴的全部部件分体加工，并装配集成，降低装配工时与装配成本。
（7）提高凸轮轴整体刚度。
其动态转矩可达800～1 000N·m，并可降低摩擦、承受较高的阀门冲击载荷。
（8）凸轮工作型面可根据产品性能要求，任意设计选择。
近净成形技术可用于不同曲率的凸轮加工，有利于新型发动机的开发应用。
（9）可大幅度节省凸轮轴金属加工设备与工时，分体零件与设备小型化也降低了设备投资和场地面积。
（10）凸轮在心轴上的排列可更加紧凑，在多气门顶置凸轮轴的加工方面更优越。
（11）部件分开加工，可大幅提高生产自动化及集约化程度。
凸轮工件的数控加工工艺分析
摘要：凸轮轴作为汽车发动机配气机构中的关键部件，其性能直接影响着发动机整体性能。
因此凸轮轴的加工工艺有特殊要求，合理的加工工艺对于降低加工成本、减少生产环节以及合理布置凸轮轴生产线具有很大的现实意义。
本文针对凸轮轴的加工特点，结合工厂的实际，从前期规划开始，对凸轮轴的加工工艺进行了深入的分析、研究。
建立了用数控无靠模方法。
对凸轮廓形进行计算和推倒，对凸轮轮廓的加工进行了探讨并提出适用于发动机凸轮轴的加工方法。
关键词：发动机；凸轮轴；工艺分析目录摘要： (1)目录 (2)1 引言 (1)2 凸轮轴生产线前期规划 (1)2.1产品规格 (1)2.2工艺设计原则及凸轮轴加工工艺分析 (2)2.3小结 (3)3 凸轮轴生产线工艺分析 (3)3.1生产线布置 (3)3.2工艺设计 (4)3.3工艺分析 (5)3.4工艺特点 (7)3.5工艺难点 (9)4 凸轮廓形理论计算及加工控制参数 (10)4.1凸轮轴凸轮的廓形要求 (10)4.2包络线理论 (13)4.3凸轮廓形坐标 (14)4.4砂轮的中心坐标 (17)4.5磨削圆周进给量计算 (18)4.6等周速曲线 (20)4.7砂轮座加速度 (20)4.8光顺处理 (21)4.9工件主轴转速配置 (21)4.10磨削用量数据 (22)5结论 (23)参考文献 (23)1 引言随着现代行业的不断发展，再加上配件的需求，使得凸轮轴的需求量一直高居不下。
建立一条集先进性与经济性为一体的凸轮轴生产线是非常必要的。
面对国外汽车行业的冲击，我们国产汽车业应该加紧研究、建立符合中国国情的，我们自己的基础制造业，提高质量、降低成本，这样才能保住我们国产汽车的市场。
凸轮轴在发动机中的重要地位决定了国内发动机生产厂家都建有自己的凸轮轴生产线，这样可以在保证整机质量的前提下，尽可能的降低成本，提高竞争力。
本文主要围绕汽车凸轮轴生产线的工艺分析，从前期准备、工艺设计、理论计算、生产实践、和产品检测这几个方面，阐述了凸轮轴加工的一整套设计思路和方法，对发动机制造业中的零部件加工具有重要的参考作用。
凸轮轴加工工艺
凸轮轴加工工艺凸轮轴是一种重要的机械传动装置，用于将来自引擎的旋转运动转化为线性运动，驱动汽车等机械设备的运行。
凸轮轴的加工工艺对于其性能和质量起着重要的影响。
本文将详细介绍凸轮轴加工的工艺过程和注意事项。
1.工艺流程凸轮轴加工的工艺流程包括以下几个关键步骤：1.1 材料准备：选择适合的材料对凸轮轴的性能和耐用性至关重要。
常见的材料有碳钢、合金钢等。
在材料准备阶段，需要对材料进行检验和筛选，确保其质量符合要求。
1.2 成品设计：根据汽车或机械设备的需求，通过CAD软件进行凸轮轴的设计。
设计包括凸轮的形状、凸轮的数量和位置等。
1.3 粗加工：将材料锯断成合适的长度，并进行外形修整。
粗加工通常采用车床等机床进行，以确保凸轮轴的整体形状和尺寸符合设计要求。
1.4 精加工：精加工是凸轮轴加工的重要环节。
其中包括车削、铣削、钻孔等工艺。
通过这些工艺，将凸轮轴的各个部位进行加工，使其形成凸轮和轴颈等特殊结构。
1.5 热处理：热处理是为了提高凸轮轴的硬度和强度，以增加其使用寿命和耐磨性。
常见的热处理方法包括淬火、回火等。
1.6 表面处理：为了提高凸轮轴的表面质量和耐腐蚀性，常常需要进行表面处理。
常见的表面处理方法有镀铬、喷涂等。
1.7 检验和调整：在加工完成后，需要对凸轮轴进行检验和调整，以确保其质量和性能符合要求。
常见的检验方法有尺寸测量、硬度测试等。
2.注意事项凸轮轴加工过程中需要注意以下几个方面：2.1 切削参数的选择：切削参数的选择直接影响凸轮轴的加工质量和效率。
不同的材料和工艺要求需要选择不同的切削速度、进给量和切削深度等参数。
2.2 工具的选择和磨具的修整：工具的选择和磨具的修整对于凸轮轴的加工精度和表面质量起着决定性的作用。
需要选择适合的工具和磨具，并进行定期的修整和更换。
2.3 温度控制：加工过程中需要控制好温度，避免过热或过冷对凸轮轴的影响。
特别是热处理过程中，需要控制好加热温度和冷却速度，以确保凸轮轴的性能和硬度符合要求。
装配式凸轮轴加工工艺及其优越性
0引言 传统 制造 整体 式凸 轮轴 所用 的加 工设 备和 方法成
本 高; 改进 凸 轮轴 的 制造 工 艺, 提 高生 产 效 率, 降 低 制 造成 本很 有必 要。装配 式凸轮 轴是 近 20 年 来开 发的 新 型内 燃机 零件 , 它与 铸造 或锻 造整 体式 的凸 轮轴 相比 , 具 有质 量 轻、加工 成 本低 、材 料 利 用合 理 等 优点 ; 可 将 凸 轮宽 度 减小 , 并 排 列紧 凑 , 可 以 降低 汽 车 的成 本 、减 轻发 动机 质量 、提高 发动 机性 能。 目前 , 世 界上许 多汽 车制 造厂 家越 来越 多地 生产 装配 式凸 轮轴 并用 于高性 能发 动机 上。因此 , 了解 装配 式凸 轮轴 的生 产工 艺及 应 用, 对促 进我 国汽车 产业 向高 精度 、高 效率 、低成 本、高 柔性 的方 向发 展具 有重 要意 义[1]。 1 传统 整体 式凸轮 轴工 艺流 程及 主要 问题[2] 1.1 传 统整 体式 凸轮 轴的 工艺 流程
凸轮轴加工工艺特点及流程
凸轮轴加工工艺特点及流程凸轮轴是发动机配气系统中的关键零件，其加工质量的好坏直接影响着发动机的性能，所以明白其加工工艺特点及流程是很关键的。
以下是小编为你整理推荐凸轮轴加工工艺特点及流程，希望你喜欢。
凸轮轴加工的特点和流程1.工艺特点凸轮轴属于细长轴类零件，要准确控制发动机的进排气门定时开启和关闭，凸轮应具有很高的轮廓精度、相位角度和良好的耐磨性能及整体刚性。
因此，其轴颈和凸轮的加工成为整个凸轮轴加工工艺的重点，其加工多以车削、铣削和磨削工艺及表面强化(淬火、喷丸、氮化)等辅助工艺相结合。
2.工艺流程凸轮轴加工精度要求较高，整个加工内容不可能在一个工序内完成。
为了逐步达到图样要求，因此必须把加工分成几个阶段，以明确各个阶段的目的和任务。
传统的凸轮轴加工工艺一般分成以下几个阶段：粗加工(粗车轴颈、凸轮等)、半精加工(粗磨轴颈、凸轮等)、精加工(精磨轴颈、凸轮等)、光整加工(抛光轴颈、凸轮)。
现代加工工艺过程：一般只有粗加工(车轴颈、铣凸轮等)和精加工(精磨轴颈、凸轮)两个阶段，在保证零件加工质量的同时，大大提高了生产效率，降低了生产制造成本。
凸轮轴两端面及中心孔加工对于一般的轴类零件来说，其轴线即为设计基准。
加工过程中一般采用两顶尖孔作为轴类零件的定位基准。
这不仅避免了工件在多次装夹中因为定位基准的转换而引起的定位误差，也可以用作后续工序的定位基准，即符合“基准统一”的原则。
因此，合理安排两端面及中心孔加工工艺是保证后续工序加工质量的关键。
(1)传统工艺一般采用普通的铣钻组合机床进行铣端面、钻中心孔，靠调整限位挡块的位置保证工件的总长和中心孔的深度。
存在零件总长超差、中心孔深度超差、两端中心孔位置不同心及凸轮轴的主轴颈和凸轮两侧轴向余量不均匀，容易产生黑皮等质量问题。
为了避免把中心孔的形状误差复映到零件的加工精度上，传统的凸轮轴加工工艺在粗加工和热处理之后常安排中心孔的修整工序，保证在精加工过程中中心孔与顶尖的接触精度，提高凸轮轴的加工质量。
滚花连接装配式凸轮轴连接机理及生产新工艺
３ Ｉ ０ １ ８ ９ ２ Ａｃ ｕ ｔ ｓ — Ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｆ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ Ｓ １ — ｏ ｓｉ — １ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ Ｉ ｆ ｅ ｃ ｆ ｏｔ ｌ
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汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计-副本
汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计-副本(总26页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除毕业设计(论文)汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计教学单位:机电工程学院专业名称:机械设计制造及其自动化学号:学生姓名:指导教师:指导单位:完成时间:汽车发动机凸轮轴的主要机械加工工艺设计摘要凸轮轴作为发动机的重要组成部分，对其配气功能有着举足轻重的作用。
当发动机工作运转的时候，凸轮轴负责控制进排气门的开合和开合量，但是由于工作时转速比较高，需要承受的扭矩的比较大，所以对凸轮轴的强度和支撑力的要求也比较高，因此在材质的选择上必须满足凸轮轴对强度等性能的要求。
凸轮轴作为一个重要的零部件，它的改进和发展对汽车发动机的配气性能的提高和进步意义重大。
本课题选取直列四缸顶置气门式发动机F3000，对它的凸轮轴加工工艺进行分析与设计，而工艺路线的拟定是工艺规程制定中的关键阶段，是工艺规程制定的总体设计。
撰写一条合理科学的工艺路线，既可以保证加工质量和生产效率，也可以有效合理的安排工人、设备、工艺装备，最终有利于降低整个生产周期和生产成本。
所以，本次设计是在仔细分析凸轮轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关书籍、手册、图标、标准、等技术资料，确定工艺的机械加工余量、工序尺寸及公差，最终定制凸轮轴零件的加工工序卡片。
关键词: 发动机；凸轮轴；工艺设计The Main Machining Process Design Of The Automobile Engine CamshaftAbstractThe camshaft as an important part of engine, has a pivotal role on its distribution. When the engine running at work, camshaft is responsible for controlling the exhaust opening and closing and opening and closing of the door, however, because of the high speed in the work, it needs to bear large torque and also has a high strength and support of the camshaft. On the choice of the material must meet the requirements of camshaft on the strength of performance. The camshaft as an important component, its improvement and development is of great significance.In this paper, the camshaft of the OHV engine processing technology for analysis and design. operational path routing is the key stage and general design. Write a reasonable scientific process route are have many advantage. This design is the careful analysis of CAM shaft parts processing technical requirements and processing accuracy, reasonable blank type, after consulting related books, manuals, ICONS, standards, technical data, determine the process of machining allowance, process dimension and tolerance, and customize the camshaft parts machining process card finally.Keyword: Engine; Camshaft; Process Design目录1 概述 (1)2 确定凸轮轴的加工工艺过程 (4)凸轮轴的作用和分类 (4)凸轮轴传动与工作条件 (5)凸轮轴的结构及其特点 (5)凸轮轴的主要技术要求分析 (6)凸轮轴的材料和毛坯的确定 (7)凸轮轴的机械加工工艺过程 (7)凸轮轴的机械加工工艺路线 (8)3 凸轮轴的机械加工工艺过程分析 (10)凸轮轴的机械加工工艺特点及分析 (10)凸轮轴主要加工工序分析 (11)铣凸轮轴两端面，钻中心孔 (11)主轴颈的加工 (11)凸轮轴颈的加工 (11)凸轮轴颈的加工 (12)4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (14)凸轮轴主要加工表面的工序安排 (14)机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (14)凸轮轴主轴颈工序尺寸及公差的确定 (14)凸轮轴小外圆序尺寸及公差的确定 (15)凸轮轴机械加工工艺过程卡片的制定 (15)5 总结与展望 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 概述凸轮轴是发动机上的一个的旋转机件，它的运动对于发动机有极其重要的作用，在发动机工作循环中，它合理地控制进排气门的开启、关闭，使经过压缩的燃油混合气充分燃烧，推动活塞运动做功，然后将废气排出燃烧室。
汽车凸轮轴加工工艺及技术要求
汽车凸轮轴加工工艺及技术要求凸轮轴是活塞式发动机里的一个部件，对汽车的运行有着非常关键的作用，了解其加工工艺及要点是很有必要的。
下面由小编向你推荐汽车凸轮轴加工工艺及技术要求，希望你满意。
汽车凸轮轴简介凸轮轴的作用是控制气门的开启和闭合动作。
虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半，不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是特种铸铁，偶尔也有采用锻件的。
轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目，分为顶置单凸轮轴和顶置双凸轮轴。
当每缸采用两个以上气门时，气门排列形式一般有两种：一是进气门和排气门混合排列在一根凸轮轴上，即顶置单凸轮轴(SOHC-Single Over Head Cam)式发动机。
这种发动机在顶部只安装了一根凸轮轴，因此一般每个汽缸只有两到三个气门(进气一到两个，排气一个)，高速性能受到了限制。
另一种是进气门与排气门分列在两根凸轮轴上，DOHC式(Double Over Head Cam，顶置双凸轮轴)发动机这种发动机由于配备了两根凸轮轴，每个汽缸可以安装四到五个气门(进气二到三个，排气二个)，高速性能得到了显著的提升凸轮轴加工工艺技术要求根据凸轮轴的特点，主要有以下技术要求。
1.支承轴颈的尺寸精度及各支承轴颈之间的同轴度2.键槽的尺寸和位置精度3.止推面相对于支承轴颈线的垂直度4 .凸轮基圆的尺寸精度和相对于支承轴颈轴线的同轴度5.凸轮的位置精度6.凸轮的形状精度(曲线升程)等汽车凸轮轴关键加工工艺车(磨)止推面止推面是凸轮轴上轴向尺寸的基准。
也是和缸盖的配合基准。
止推面宽度为凸轮轴关键特性。
一般要求：宽度公差0.08、跳动：0.035一般跳动要求低于0.035采用磨削止推面，高于0.035可以采用以车代磨。
HARDINGE的车床可以满足跳动0.02的要求。
磨削轴颈凸轮轴的轴颈磨削一般加工过程有车，粗磨，精磨。
无心工艺只分粗磨和精磨。
凸轮轴机械加工工艺
以CA 6102 发动机为例, 凸轮的升程偏差 为: A、 D 段为±0 . 015mm; B段为±0 . 05mm; C 段为±0 . 025mm。
二、凸轮轴的材料与毛坯
材料： 铸铁：冷硬铸铁、可淬硬的低合金铸铁、 球墨铸铁等。 钢: 中碳钢、渗碳钢。 毛坯制造方法： 精铸和精锻。 直接用棒料加工。
装配式凸轮轴加工线
装配式凸轮轴是将凸轮(精锻) 和轴颈 (机加工件)装配到一根心轴上, 焊接固定其 轴向和角向位置, 如图所示。
装配式凸轮轴可以对单个的凸轮表面 进行渗碳淬火,既可以提高其抗点蚀的能力 和耐磨性, 又可避免使整个凸轮轴产生变形, 明显地提高了产品质量; 同时装配式凸轮轴 还可以减轻凸轮轴的重量并降低生产成本。 因此, 越来越多的汽车制造厂采用了装配式 凸轮轴工艺。
多刀仿形单靠模车削
a) 车刀
b)工具的安装
2.凸轮形面的精加工
凸轮轴切点跟踪磨削加工
凸轮形面磨削的新技术
1）采用立方氮化硼砂轮 2）数控凸轮轴磨床 3）采用多片砂轮高强度砂轮进行高速磨削 4）采用主动测量 、自动补偿、自动修整等装置
（二）凸轮支撑轴颈的磨削
支撑轴颈的磨削可采用多砂轮磨床或无 心磨床, 如Junker 公司的Quick point 设备 可以高效率地磨削凸轮轴支撑轴颈。还有 的公司对凸轮轴的轴颈和桃形在精磨后进 行抛光, 与曲轴的超精加工类似。
工序10：磨正时齿轮轴颈和螺纹轴颈外圆等 外圆端面磨床
工序11：磨齿轮外圆
外圆磨床
工序12：磨四个支承轴颈外圆
外圆磨床
工序13：滚齿
滚齿机
工序14：去齿轮两端毛刺
去毛刺机
工序15：铣键槽
键槽铣床
工序17：车1、4、6、7、9、12凸轮及偏心轮
凸轮加工方法的优化
凸轮加工方法的优化凸轮是工件的一种，其具有特殊的几何结构，用于接触和传递运动，常被用于发动机、机床和机械装置中。
凸轮的加工方法对于工件的质量和使用性能有着重要的影响。
在凸轮加工中，有几种常见的方法，如切削加工、光刻技术、电火花加工等。
针对不同的凸轮加工方法，本文将从优化角度出发，分析各种方法的优缺点，并提出一种综合考虑成本和效率的加工方法。
切削加工是一种常见的凸轮加工方法，其优点是能够加工各种复杂曲线形状的凸轮，加工过程控制简单、加工速度高。
切削加工存在着切削力大、工具磨损快等缺点，对于大型凸轮的加工成本较高。
为了优化切削加工方法，可以采用多轴联动的切削方式，减小切削力，同时采用高速切削和刀具材料的优化选择，延长刀具寿命，降低加工成本。
光刻技术是一种通过光影成像完成加工的方法，其优点是能够实现高精度加工，同时可以快速完成凸轮的加工。
光刻技术在加工复杂度较高的凸轮时，设备的成本较高，而且加工过程中的光源、掩膜等耗材也较昂贵，因此存在成本较高的问题。
为了优化光刻技术的加工方法，可以采用小型化的光刻设备，降低设备成本，同时优化光源、掩膜等耗材的使用，减少加工成本。
电火花加工是通过电脉冲放电产生高温高压的环境，将工件表面材料溶解和蒸发的一种加工方法。
该方法可以实现高精度的非接触式加工，同时具有高效率、不易受工件硬度影响等优点。
电火花加工在加工速度方面相对较慢，而且很难对加工过程进行实时控制，容易造成工件的质量不稳定。
为了优化电火花加工的方法，可以采用新型的电脉冲发生器，提高放电频率和能量，增加加工速度；同时优化加工工艺参数，实时监测加工过程，确保工件的质量稳定。
针对凸轮加工方法的优化，应综合考虑加工质量、加工成本和加工效率等因素。
在切削加工方法中，通过多轴联动、高速切削和刀具材料优化选择，可以降低成本，提高效率；在光刻技术中，通过小型化设备和优化耗材的使用，可以降低成本；在电火花加工中，通过提高电脉冲发生器的频率和能量，优化工艺参数，可以提高加工速度和质量的稳定性。
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改善发动机性能
统设计与制造技术的一次变革， 属于新型生产技术。装
配式凸轮轴越来越受到人们的关注， 装配式凸轮轴在
减轻重量、降低生产成本、大幅度节省凸轮轮廓加工工
序及精加工设备方面具有传统凸轮轴及其加工方法无
法比拟的优势， 并且具有凸轮工作型面随意、凸轮轴结
构 形 式 随 意 、材 料 分 体 优 化 选 择 、整 体 刚 性 及 强 度 高 、
（ １） 配气机构对凸轮轴各个部位的性能要求有很 大不同： 凸轮要求耐磨损、耐胶着、耐点蚀； 轴颈要求滑 动性能好； 芯轴要求刚性、弯曲、扭转性能好。传统凸轮 轴很难同时满足上述要求， 材料利用也不尽合理。（ ２） 传统整体式铸造或锻造生产模式很难制造出凸轮密布 排列的紧凑结构。（ ３） 传统方法制造凸轮轴需大量的 机械加工工序， 耗费大量的机械加工工时， 机床、刀具、 夹具、操作人员和作业面积方面较难有新突破。（ ４） 传 统加工需对凸轮表面进行耐磨性强化处理 （如铸造凸 轮轴的激冷、淬火或重熔， 锻造凸轮轴的表面渗碳淬火
等）， 是对整体凸轮轴进行的并伴有的变形多数是用人 工校直， 费时费力不易保证精度。（ ５） 凸轮型面的机械 加工较难进行， 也是影响加工质量的重要因素。传统方 法制造凸轮轴， 不仅使大量材料变成废屑， 生产效率 低、材料消耗与能源消耗大， 自动化水平较低。在理及连接方式［３］
【摘 要】 分析了传统整体式凸轮轴及其加工工艺； 阐述了装配式凸轮轴的技术原理及其 连接方法（主要包括机 械 式、烧结式、焊接式等）； 装配式凸轮轴是发动机凸轮轴的新技术， 它与传统整体式凸轮轴相比， 具有质量轻、加工成本 低 、材 料 利 用 合 理 等 优 点 。 【关键词】 装配式凸轮轴； 加工工艺； 连接方法 【中图分类号】 ＴＨ７０６ 【文献标识码】 Ａ 【文章编号】 １００３－ ７７３Ｘ（ ２００７） ０４－ ００９１－ ０３
展前景十分广阔。
参考文献
［１］ 沈 捷．凸轮轴制造工艺的新发展［Ｊ］．世界制造技术与装备
市场， ２００２（ ６） ： ２７．
［２］ 张 弛， 杨慎华， 寇淑清．装配式凸轮轴生产工艺及应用［Ｊ］．
汽车技术， ２００４（ １） ： ３２～３４．
［３］ 寇淑清， 杨慎华， 赵 勇， 等．发动机装配式凸轮轴—极具竞
少， 减少生产成本，
料废率较低
采用自动线， 设备 ＋ 数和工位数多， 初 －
期投资较大， 也不 便于产能的扩大
＋
较多场地
－
多次磨削不仅使 ＋ 设备投资大， 也使 －
也具成本大
各组装件加工作余量 毛坯成本 控制严格， 精度较高， － 毛坯件成本较低 ＋
所以毛坯成本较省
凸轮轴总重量减轻 产品性能 ３０％￣５０％， 强度高， ＋
二 届 ）国 际 研 讨 会 系 列 （三 ）／／装 配 式 凸 轮 轴 制 造 工 艺 ［Ｊ］．汽 车
与配件， ２００６（ ３） ： １８～２０．
（ 收稿日期： ２００７－ ０５－ ２２）
（ 下转第 ９４ 页）
第 ４ 期（总第 ９７ 期）
机械管理开发
２００７ 年 ８ 月
１．６ 效果确认 （ １） ２００６ 年 １１ 月底三级站抽查结果为“小盒玻璃
课题经过 ＰＤＣＡ 循环， 初见成效， 因此及时地总结 经验， 通过鉴定卷包车间的生产活动列入日常标准化 工作中， 进一步巩固成果， 并从 ２００７ 年 １ 月开始执行。
（ １） 日常设备维修工作程序纳入标准化管理， 并与经 济责任制挂钩。（ ２） 设备检修工作程序纳入标准化， 并 与经济考核挂钩。（ ３） 车速控制在 ３７５ 包／ｍｉｎ～３８５ 包／ ｍｉｎ 范围内。（ ４） 车间质量分析会每周三召开一次， 及 时反馈相关信息。把质量隐患问题解决在萌芽状态。 （ ５） 质量管理制度化， 加大考核力度， 奖罚分明， 开展 质量竞赛。 ２．３ 遗留问题及下步打算
柔性加工、敏捷制造等显著优点［５］。
装配式凸轮轴的加工技术符合精益生产原则， 是
高精度、高效率、低成本、高柔性的先进生产技术， 是凸
轮轴制造技术的发展和升级， 是实现创新跨越的关键。
在大力提倡环境保护、开发低能耗、无污染发动机， 并
使其达到成本低、轻型化的今天， 装配式凸轮轴以其相
应优势， 可以广泛用于汽车、铁路、船舶发动机领域， 发
争力的新技术［Ｊ］．中国机械工程， ２００４， １５（ ６） ： ４７４～４７７．
［４］ Ｍｕｌｌｅｒ Ｈ ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｈｒｉｎｋ Ｆｉｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
Ｃａｍｓｈａｆｔｓ． Ａｕｔｏｍｏｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ： １９９７，１０５（９）．
［５］ 上海通用汽车有限公司． ２００５汽车发动机工艺与装备（第十
０引言 传统制造整体式凸轮轴所用的加工设备和方法成
本高； 改进凸轮轴的制造工艺， 提高生产效率， 降低制 造成本很有必要。装配式凸轮轴是近 ２０ 年来开发的新 型内燃机零件， 它与铸造或锻造整体式的凸轮轴相比， 具有质量轻、加工成本低、材料利用合理等优点； 可将 凸轮宽度减小， 并排列紧凑， 可以降低汽车的成本、减 轻发动机质量、提高发动机性能。目前， 世界上许多汽 车制造厂家越来越多地生产装配式凸轮轴并用于高性 能发动机上。因此， 了解装配式凸轮轴的生产工艺及应 用， 对促进我国汽车产业向高精度、高效率、低成本、高 柔性的方向发展具有重要意义［１］。 １ 传统整体式凸轮轴工艺流程及主要问题［２］ １．１ 传统整体式凸轮轴的工艺流程
装配式凸轮轴亦称组 合式轮轴， 是将凸轮轴分 解成凸轮、芯轴、轴颈等可 装 配 件 （ 见 图 １） ， 分 别 进 行材料优化及精益加工 后， 再组装成凸轮轴的新 图 １ 装配式凸轮轴结构简图 型组合设计与现代制造模式。
装配式凸轮轴采用芯轴和凸轮分体制造后连接成 一体； 其连接方式主要为焊接式、烧结式、机械式； 很少 采用粘结剂粘接， 是因其硬化时间较长及加工繁杂， 对 温度、油及振动等环境都有要求。 ２．１ 焊接式连接
第 ４ 期（总第 ９７ 期） Ｎｏ．４ （ＳＵＭ Ｎｏ．９７ ）
机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
２００７ 年 ８ 月 Ａｕｇ． ２００７
装配式凸轮轴加工工艺及其优越性
１
２
１
贾毅朝 刘英林 张慧鹏
（ １． 山西运城学院机电系 山西 运城 ０４４０００； ２． 太原理工大学机械工程学院 山西 太原 ０３００２４）
纸皱”在不合格中的比率由原来的 ６１％下降至 １３％， 下 降了 ４８％。（ ２） １０ 月 、１１ 月 工 序 检 得 分 分 别 为 ９８．５、 ９９．３ 比活动前 ８ 月、９ 月得分 ９７．０、９７．５ 有了明显提高， 说明车间产品合格率上升趋势， 达到了预定目标。 ２结论 ２．１ 效益
通过全面质量管理 ＰＤＣＡ 循环， 明显提高了产品 质量， 直接经济效益不可计算， 但从提高产品信誉， 减 少次品， 降低消耗， 节约成本等方面， 创造的效益是很 大的。 ２．２ 巩固措施
作者简介： 贾毅朝， 男， １９６２年生， 太原理工大学在读硕士研究生， 讲师。
·９１·
第 ４ 期（总第 ９７ 期）
机械管理开发
２００７ 年 ８ 月
摆放于特定的焊接台上， 由机械手进行焊接。 ２．２ 烧结式连接
将芯轴放入粉末冶金凸轮中， 然后送入烧结炉内， 通过液态烧结扩散使凸轮与芯轴连接， 加热时间约为 ３０ ｍｉｎ。烧结过程中有液相发生， 烧结材料约有８％的 收缩， 这使烧结结构更加致密， 使与芯轴连接更加牢 固。轴颈的连接可在凸轮连接的同时采用钎焊的方法 连接。凸轮材料一般采用Ｆｅ－ Ｃ－ Ｐ－ Ｎｉ－ Ｃｒ－ Ｍｏ合金， 它具 有较强的耐磨损、耐胶着、耐点蚀的能力， 芯轴为无缝 冷拔碳钢管。烧结式连接凸轮轴主要用于高性能ＯＨＣ， ＯＨＶ结构发动机上。 ２．３ 机械式连接
－
主轴颈和凸轮
主轴颈和凸轮
工艺简单， 采用 ＣＮＣ
加工工艺程序多，
加 工 中 心 、车 床 、磨
多用自动线多工
柔性化
＋
－
床集中式加工， 具有
位方式， 柔性化程
较高的柔性化
度低
根据预期产量规模
设备投资 分期实施， 逐步扩 展， 分期投资， 可降
低投资风险
生产占地 面积
较少场地