汽車凸輪軸加工工藝分析

王亞真 任相君 韓琳

摘 要：凸輪軸作為汽車發動機配氣機構中的關鍵部件，其性能直接影響著發動機整體性能。因此合理的加工工藝對于降低加工成本、減少生產環節以及合理布置凸輪軸生產線具有很大的現實意義。本文針對凸輪軸的加工特點，結合工廠的實際，建立了用數控無靠模方法。

關鍵詞：發動機;凸輪軸;工藝分析

1 產品規格

1.1 零件的結構特點

凸輪軸生產線承擔每臺發動機凸輪軸的機加工，每臺發動機上使用一根凸輪軸。

材料：（FCA-3）銅鉻鉬合金鑄鐵，各主軸頸及端面的硬度HB180～240，凸輪HRC48。

1.2 發動機凸輪軸主要加工內容和精度要求

（1）支承軸徑。前軸徑前端φ，后端φ，表面粗糙度Ra3.2。中間軸徑φ，表面粗糙度Ra3.2;后軸徑φ，表面粗糙度Ra3.2。

（2）凸輪。6個凸輪基圓尺寸為φ，表面粗糙度Ra3.2。各凸輪基圓相對與前后軸頸的基準軸線的徑向跳動誤差0.03mm。各凸輪基圓相對與前后軸頸的基準軸線的平行度誤差0.01mm。

（3）斜齒輪。齒數：13，螺旋角：53°（右）±1′46"。齒形誤差≤0.025;齒向誤差≤0.017。

（4）鍵槽。寬4-0.05，深3.5+0.2，對稱度0.025mm。

2 工藝設計

2.1 定位基準的選擇

采用兩頂尖孔作為凸輪軸零件的定位基準，這種方法不僅使工件的裝夾方便、可靠。而且有可能在一次裝夾中加工出更多表面。這對于大量生產來說，不僅便于采用高效專用機床和設備以提高生產效率，而且也使得所加工的各表面之間具有較高的相互位置精度。

2.2 加工階段的劃分與工序順序的安排

2.2.1 加工階段的劃分

由于凸輪軸的加工精度較高，整個加工不可能在一個工序內全不完成。為了利于逐步地達到加工要求，所以把整個工藝過程劃分為三個階段，以完成各個不同加工階段的目的和任務。

發動機凸輪軸的加工的三個階段：

（1）粗加工階段包括車各支承軸頸、齒輪外圓軸頸和粗磨凸輪。該階段要求機床剛性好，切削用量選擇盡可能大，以便以提高生產率切除大部分加工余量。

（2）半精加工是精車各支承軸頸和精磨齒輪外圓軸頸。該階段主要為支承軸頸齒輪的加工做準備。

（3）精加工包括精磨各支承軸頸、止推面和凸輪以及斜齒輪加工。該階段加工余量和切削量小，加工精度高。

工藝編排：首先以φ32和φ48.5的毛坯面為定位基準，然后以大端外圓的端面作軸向定位，具體每序的定位基準和夾緊位置，見表1發動機凸輪軸生產工藝卡。

2.2.2 工序順序的安排

工序安排是否合理，對于凸輪軸加工質量、生產率和經濟性都有很大影響。對于各支承軸頸是按粗車——精車——精磨加工的，對于是按凸輪粗磨——精磨加工的，對于斜齒輪是按粗車——精車——精磨——滾齒加工的。各表面的加工順序按從粗到精、且主要表面與次要表面的加工工序相互交叉進行，從整體上說，符合“先粗后精”的加工原則。

2.3 凸輪形面的加工

凸輪形面的粗加工采用雙靠模凸輪軸磨床，機床有兩套靠模，當砂輪直徑在一定范圍內時，使用第一個靠模來工作。當砂輪磨損到一定程度時，靠模自動轉換，使用第二個靠模來工作。該磨床通過對砂輪直徑的控制來提高凸輪外形的精度，不僅提高了凸輪形面的加工精度，也使砂輪的利用更經濟、合理。

凸輪形面的加工采用磨削的方法，在凸輪磨床上完成粗磨及精磨的加工。工件安裝在兩頂尖之間并以鍵槽做軸向定位，在支承軸頸處安裝輔助支承保證凸輪形面的加工精度。

3 工藝分析

參考文獻：

[1]楊昂岳，梁術.汽車發動機主要零部件技術水平及發展動向[J].車工業研究，2019（06）：46-51.

[2]王先遠.機械制造工藝學[M].清華大學出版社，2018：5-86.