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毕业设计开题报告

课题名称

发动机凸轮轴机加工艺设计

课题来源

东风公司发动机厂

专业

机械设计制造及其自动化

班级

T713-3

学号

17

学生姓名

石磊

指导教师

唐远志

完成日期

2011年3月14日

课题来源、目的、意义

1．课题的来源

本课题来源于东风公司发动机厂。

2．本课题研究目的

本课题分析EQ6100发动机凸轮轴的结构特点，进行凸轮轴的结构工艺性分析，对主要加工工序的进行分析，编制发动机凸轮轴机加工工艺规程。

3本课题研究的意义

编制发动机凸轮轴机加工工艺规程。用以指导发动机凸轮轴的实际加工生产，到达提高生产效率、获得较好的经济效益和较高的产品质量的目标。

国内外概况、预测和文献综述

课题的国内外研究概况

国内目前生产凸轮轴的主要方法有：采用钢质锻造毛坯经切削加工后，凸轮桃尖局部经高频淬火形成马氏体层的工艺。在加工凸轮型面时目前主要使用的技术是双靠模凸轮磨床及双循环凸轮磨削机床、数控凸轮磨床。

国外目前生产凸轮轴的情况是德国和法国相续开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺；另有以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴；以日本和法国为主的冷硬铸铁凸轮轴；以及凸轮局部用Cr-Mn-Mo合金涂料进行铸件外表合金化的生产工艺等

课题的研究趋势预测

发动机凸轮轴在今后加工时将主要采用一些典型的加工工艺，凸轮轴轴颈粗加工采用无心磨床磨削，即贯穿式无心磨削和切入式无心磨削；中心孔加工是以后加工工序的定位基准，在铣端面时一般只限定五个自由度即可；在加工凸轮时选用陶瓷结合剂的立方氮化硼〔CBN〕砂轮磨削凸轮。

系统设计方案及可行性分析

1.凸轮轴工况介绍

凸轮轴是汽车发动机上一个重要零件，他对各气缸进、排气门的开启和关起控制作用，同时还用来驱动分电器、汽油泵等辅助装置。以顶置气门式配气机构为例说明一下凸轮轴的功用。如下列图1所示

图1顶置气门式配气机构

凸轮轴2—挺赶3—推杆4—调整螺母5—锁紧螺母6—摇臂7—摇臂轴

8—气门室罩9—锁片10—气门弹簧座11—气门副弹簧12—气门主弹簧

13—气门14—气门导管15—气缸盖

当发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮的升程曲线局部顶起挺赶时，经推杆3和调整螺母4使摇臂6绕摇臂轴7摆动，压缩气门弹簧11、12，压下气门13使其开启。当凸轮转过最高点，曲线升程下降到基圆局部时，弹簧张力使气门上升紧压向气门座，使其关闭。

2.凸轮轴结构介绍

就凸轮轴的结构特点来说，形状复杂，长径比大、工件刚性差。现以6102发动机凸轮轴为例，具体说明一下凸轮轴的工作状况。如下列图2所示：

图2凸轮轴结构示意图

图中1为四个支承轴颈，装配时与相应的浇有巴式合金的滑动轴承内孔配合，滑动轴承镶入气缸体中。2为进、排气凸轮，其轮廓应保证气门开启和关闭的持续时间符合配气相位的要求，并使气门有适宜的升程及升降过程的运动规律。3为齿轮，用于驱动分电器。4为偏心轮，用于驱动汽油泵。5为键槽，通过安装半圆键使正时齿轮得以周向定位。6为螺纹，用于安装凸轮轴轴向定位装置的锁紧螺母。如下列图：

图3凸轮形状示意图

图中O点位凸轮旋转中心。EA是以O点位中心的圆弧。当凸轮按图中箭头方向转过弧EA时，此时挺赶不动，气门处于关闭状态。凸轮转过A点后，挺赶开始上移，至B点，气门间隙消除，气门开始开启。凸轮转至C点此时气门开度到达最大。至D点，气门闭合终了。不难看出，图中Φ对应着气门开启持续角，ρ1和ρ2分别对应着消除和恢复气门间隙所需要的转角，而凸轮BCD段的形状决定了气门升程及升降过程的规律。由于6102发动机的点火顺序为1—5—3—6—2—4，所以需要凸轮轴上任意两相邻气缸的同名凸轮位置间的夹角均为60°。为了保证正确的配气相位和发火时刻，曲轴和凸轮轴在装配时必须将正时齿轮上的正时标记对准。

3.凸轮轴加工工艺分析

1)凸轮轴定位基准的选择

粗基准的选择：以支撑轴颈的毛坯外圆柱面及其一个侧面作为粗基准。EQ6100发动机凸轮轴在加工过程中，选用齿轮轴颈前端面做轴向定位，以第一、四支撑轴颈毛坯外圆外表作为粗基准。

精基准的选择：在凸轮轴的加工过程中，精基准的选择一般有两种情况，对于各支承轴颈、正时齿轮轴颈、齿轮轴颈和连杆轴颈外圆外表的粗加工、半精加工、精加工，凸轮偏心轮的半精加工、精加工等均是以两顶尖孔作为精基准进行定位的；对于凸轮、偏心轮的粗加工，一般是以经过加工后的支撑轴颈、正时齿轮轴颈作为定位基准。

2)凸轮轴工艺性分析

凸轮形面的粗加工：在车削凸轮形面时，工件以一个支撑轴颈端面作轴向定位，以正时齿轮轴颈和一个支承轴颈外圆作为定位基准，加工中采用滚轮式辅助支承。铣削凸轮形面时多