靠模凸轮轴磨床的传动机构设计.doc

1、摘要摘 要近十几年来，各国的科技都在迅速发展，中国的汽车行业也不例外，凸轮轴不仅是汽车发动机的关键部件，它的加工工艺也一直是各国专家的关注焦点。并且工作机能就好比是机器发动机的心脏，存在举足轻重的位置。所以凸轮轴的加工和工艺生产方法相对于其他产品的制造加工就需要很大的先进性，凸轮轴的加工过程需要考虑三个方面的因素：加工工艺成本、生产环节质量保证、规划凸轮轴的批量生产线。这些都是极其棘手的题目。此文章借鉴和结合国内外凸轮轴加工的特点，根据国内工厂的实际需求，从一个体系的目光对加工凸轮轴的磨床传动体系进行计划和加工，采取的是传统的靠模式加工方式。针对凸轮轴加工的关键问题进行了需要的探究和理论阐发。

2、关键词：发动机；凸轮轴；工艺分析1AbstractCamshaft Engine Valve as a key component in its performance directly affects the overall performance of the engine.Therefore, the processing technology camshaft has specific requirements for a reasonable process to reduce processing costs, reduce production processes and the

3、 rational arrangement of the camshaft production line of great practical significance.In this paper, the processing characteristics of the camshaft, with the actual plant, starting from the pre-planning, on the camshaft of the process conducted in-depth analysis and research.Established by the model

4、 with the profiling.Convex contour shape of calculated and pulled down the processing of the cam profile are discussed and made applicable to the processing method of the engine camshaft.Keywords: engine; camshaft; Process Analysis目 录摘 要IIAbstractIII绪 论1一、关于凸轮轴磨床国内外的成长和概述。21.1、关于外洋靠模凸轮轴磨床绪述21.2、有关海内

5、靠模凸轮轴磨床绪述3二、凸轮轴磨床与其他磨床之间的比较和优缺点32.1、外圆磨床的特色简述32.2、靠模式凸轮轴磨床体系简述。42.3、外圆磨床和凸轮轴磨床的机能比力5三、机器产物总体设计73.1、专用机床计划的基本要求73.2、凸轮轴磨床构成的部分73.3、靠模式凸轮轴磨床传动机构体系的理论剖析83.3.1、凸轮轴磨床X轴传动机构体系的计划83.4、凸轮轴磨床Z轴传动机构系统的设计203.4.1、主轴误差分析203.5、凸轮轴磨床砂轮机构的阐发21四、工作成果总结22五、致谢23参考文献24IV 第1章关于凸轮轴磨床国内外的成长和概述绪 论凸轮轴不仅是汽车发动机中的核心部件，甚至在飞机发动机

6、装备中也有着举足轻重的地位，一个在结构和质量上优秀的凸轮轴，将会直接提高发动机的工作能力。凸轮轴有几个重要的作用：它能掌握内燃机进气门开启与关闭时间，以及排气门开启与关闭的时间。在功能上，凸轮轴的性能和使用范围一直也没有什么大的改动和创新。因为加工它有许多的难处，就目前而言只有几个国家能够完成对精密凸轮轴的加工和制造，自从通过气门控制的内燃机出世以来，直到今天凸轮轴都是使用的曲轴转速半运转的形式服务于发动机。但是，凸轮轴的加工和制造工艺上却从来没有停止研究过，就现代机械装置的发动机中，凸轮轴的位置已经从下置式改变成了上置式。上置式的凸轮轴是经由过程圆柱式齿轮、拔杆、链条、摇臂来驱动顶置式气门。

7、不仅如此，由于现在的发动机大多采用的是多气门式的，所以每台内燃机凸轮轴的数量也就增加了。在凸轮轴布局的质料选择和制造工艺方式也发生了很多的转变。这十几年的快速发展，因为空气污染严重的加剧，国家慢慢意识到环境问题，所以响预保护环境的必要，正在试图开辟一种在将来可以下降油耗、低污染的汽车发动机。这也是我国一向存在的环境问题。为了解决这一急剧的问题，这就要求发动机能实现高转速、高输出功率的目标，为了实现这样的目标，我国科学研究者设计出让汽车发动机采用多气门及配气相位、气门升程可变的结构，这就在一定程度上大大增加了气门弹簧的载荷。与此同时，为了降低石油耗损和工件之间的摩擦损耗，轮和摇臂之间采用的是滚子

8、结构，减少摩擦力，让凸轮和滚子的接触面之间形成高压力区。此外，为了汽车轻型化、低成本化，在不影响每个零件性质要求的前提下，设计人员应该让零件设计尽可能的简化、通用质量比较轻的材料，防止质量过重。为实现上述的方针，那就要使发动机部件，尤其是凸轮轴的机构和尺寸得到慎重的思量，要求凸轮轴结构紧凑、质量轻巧，能够承载高强度的接触压力，更好的耐磨损的能力。不仅如此，在配气装置中，凸轮轴每个部位需要承载的性能也是不一样的。就用凸轮来讲，要求耐磨机能好、不容易胶着、点蚀机能强；对于轴颈要求滑动性能好；对于传动轴本身的特点要求刚性够、抗弯曲能力强、扭转性能良好。一般凸轮轴的加工方法是铸造或者锻造，它每个部位的

9、金属性能几乎都是相同的。这样由单一金属构造构成的凸轮轴质料是很难达到发动机质量请求的。是以，质量好、加工成本低、公道质料应用的装配式凸轮轴遭到机械行业里专家们的正视。今朝在汽车行业领先的国度，装配式凸轮轴的制造计艺已应用于生产中。渐渐的步入了人们的生活中。一、关于凸轮轴磨床国内外的成长和概述。1.1、关于外洋靠模凸轮轴磨床绪述当今社会，科学技术发展迅猛，尤其体现的是各式机床的改进和自动化程度的提高，工序集中化发展，自动化发展，半自动化发展是一个必然的方向发展和趋势，凸轮轴磨床作为数控机床内的一个种类当然也不例外，相比于其他的机床，由于凸轮轴磨床使用的局限性和使用范围，所以发展的稍微慢了点。80

10、年代初，欧美和日本等一些国家开发了一种数控无靠模凸轮轴磨床，因为相对来说，它有精度高，效率高等优点，所以到了90年代就实行了商业化。现在就以英国的一家公司的数控凸轮轴磨床为例来谈谈国外凸轮轴磨床的使用情况和发展。像这种凸轮轴靠模式磨床的几个主轴部分都是使用了数控技术，这就使得凸轮轴磨床在出产凸轮轴时有了一个质的提高，此数控凸轮轴磨床中凸轮的形状是由X节轴和由C轴控制的工件回转角度来控制的，X轴与C轴之间互相调和位置，彼此插补，在砂轮和工件的接触位置产生所需要的凸轮型廓，同时由Z轴上的滚珠丝杠节制凸轮与砂轮之间的位置，然后依托靠模与砂轮内圆的接触和相对运动，从而达到磨削凸轮的作用，这种磨床具有一

11、些特色，如具有较高的静态和动态稳定性，在X轴体系上使用的是预滚珠导轮，在Z轴体系上使用的是概况涂塑料的导轨，与此同时使用的是高精密的滚珠丝杠和高分辨率的位移测量体系，上述装置之间的调和互助使得磨床在X轴和Z轴的平移和滑动上取得较高的位置精度，大大的进步了凸轮轴的精度要求，X轴和Z轴传动驱动上使用的是精度高，刚度高，寿命长，并且具有良好动力机能的三相伺伏电机，同时使用频率发生器能对砂轮的转动线速度进行补偿，即使砂轮的直径发生了变化，线速度也不会变，这就保证了凸轮表面轮廓的尺寸情求，此数控凸轮轴磨床采用多处理机数控系统，主要由硬件和软件系统构成，其中硬件系统包罗微型计算机和可编程控制器PLC，软件

12、系统是加工凸轮特定编制的操作系统，程序是经由磁盘读入，通过微型计算机对加工过程进行监制、指令编排、砂轮半径补偿和自动修正等，这种数控靠模式凸轮轴磨床就具备了精度高，自动化程度较高，加工效率高的优点，使得机械加工制造业步入了一个崭新的领域。21.2、有关海内靠模凸轮轴磨床绪述相比于国外的凸轮轴磨床，由于投入经费少，起步较晚，所以一直处于较低的地位。但是就国内大学而言，由于我国的科技人员的努力，在数控靠模式凸轮轴磨床上也取得了一些惊人的成绩，如湖南大学磨削技术研究院，在学院在国内的机床研究上一直处于领先的地位，所以研制出的先进凸轮轴磨床，在国内一直是该领域的佼佼者，所以通过研究湖南大学的磨削理论和

13、实践，就能看出我国凸轮轴磨削技术的发展状况。80年代初，湖南大学的师生们研制出了一种高速凸轮轴磨床，这种类型的磨床主要也是用来加工凸轮轴的，它采用的传统样板、导论磨制成型面、通过电器和显视装置实现自动控制，手动输入机床的X轴进给机构系统和砂轮系统的修补参数。使用特定进程磨削方式来保证零件的表面粗糙度和加工精度。之后，湖南大学的师生在此磨床的基础上又进行了改造和深入的研究，终于又研制出了一种叫做MKS8312的数控高速凸轮轴磨床，这种凸轮轴磨床是在原来的基础上添加了一些新的功能，所以磨床的特点有：工件的头架可以进行恒线速度变速旋转，可是由于硬件无法同步于软件的发展，这就使得硬件功能相对落后，就无

14、法实现各点的横线速度转动，但是相比于液压，半自动机械磨床已经有很大的改进，并且突显出了一些优点，如：加工精度高，维修方便，生产效率高等。随着我国汽车行业的迅速发展，汽车市场对凸轮轴的质量要求越来越高，为了迎合市场需求，国家磨削技术研发中心和湖大海制造技术有限公司出产了我国的第一台数控高速旋转凸轮轴磨床，此磨床不仅仅吸收了国外的先进技术，而且是结合中国国情自主研发的，无论在哪一方面的进步相比于之前的磨床都有质的飞跃。3 第2章讲述了凸轮轴磨床与其他磨床之间的比较和优缺点二、凸轮轴磨床与其他磨床之间的比较和优缺点2.1、外圆磨床的特色简述21世纪是个伟大的时代，我们很多的生活模式都发生了变化，在此

15、之前经历了两次重大的工业革命，又经历了改革开放，这些事情都导致了我们社会的进步，也都是我们社会进步的象征。在机械领域中，高质量的产品不仅仅是各个企业的强大需求，而是整个市场的需求。磨床的发展，伴随而来的是磨削的时代，一种高精度的生产方式，一种用来磨削的工具，磨床是机械行业机床的一种形式，它与其他用刀具加工零件的机床不一样，它是通过砂轮与毛坯的相互接触，通过两者之间的相互运动加工工件，由于磨床砂轮磨粒的刃口半径小，能切下一层极薄的材料；又由于砂轮表面上的磨粒多，磨削速度高（3035m/s），同时参加切削的磨粒很多，在工件表面上形成细小而致密的网络磨痕，这也就是可以获得较高加工精度和表面粗糙度的原因，所以磨削加工一直制造行业提高加工精度的一个及其重要的加工方法。此中利用最普遍的便是外圆磨床。它的这类广泛应用首要是因为加工磨削物体外轮廓和端面外侧的。这类磨床的呈现最先是在18世纪，是经历了两次工业革命的产物，外圆磨床的产生是为了制造那时的钟表、自行车和缝纫机等一些家庭用品零件的。其实最早外圆磨床的外形结构是非常简单的，刚度很低，对操作人员的技术要求比较高，使用性能较低。随着21世纪科技的发展，现在的外圆磨床增加了许多的功能，总的来说是取得了较大的进步如：可以加工硬度很大的材质毛坯、使用的范围和涉及到的领域也越来越广，在外圆磨床具备了上述优点的同时也存在了一些缺点，如：自动化程度相对