1.1 凸輪軸工藝設計的概述
凸輪軸零件設計的任務是讓我們綜合運用我們所學的機械設計基礎、數控程式設計、cad技術、機械製圖、機械製造原理、機械加工、機械製造工藝等知識，來完成凸輪軸零件的三維造型設計、凸輪軸零件工藝規程檔案編制、相關數控程式編制和相關夾具的設計。通過這一環境的訓練，使我不但更加深入了解畢業設計的基本理論、基本知識、而且學會使用這些理論、基本知識去了解解決工程中的問題。
這次畢業設計的目的就是要對機械零件的加工設計製造過程有所了解，也是為了鞏固所學的關於機械設計加工的理論知識,培養分析和解決問題的能力,提高自己的設計能力和創新設計能力。
1.2凸輪軸設計的作用
在進行凸輪軸工藝設計的時候勇於創新，從這個過程中可以學到很多東西。凸輪軸是乙個比較複雜的曲軸，也是乙個精密零件，所以在各方面加工要求都比較高，在加工以前要對凸輪軸零件材料加以精細選擇，作為以後加工的基礎，設計加工時對該件的尺寸規格要求都相當嚴格，每進行一步都要慎重考慮。
這次設計將運用計算機輔助製圖軟體，優化設計。在提高生產效率、提高產品質量的前提下，尋求最好的工藝方案，以至於減少生產過程中的成本。這些將在工藝和程式設計上得到體現。
它的尺寸要求也比較嚴格，每乙個凸輪的角度都要控制在公差範圍內。但是還有一些複雜的問題得到改善，在工藝規程設計方面也欠佳，程式設計方面也不是很完好以及其他地方還存在很大的問題。這次設計將我所學知識融會貫通，讓我提高了許多。
1.3凸輪軸設計的結果和意義
這樣的一次畢業實踐設計，讓我們進一步培養了自己分析總結和表達能力，也鞏固，深化了在設計過程中所獲得的知識，也是對我們以往所學知識的乙個考驗。它是通過對相關課程的內容進行有機融合，使課程內容與崗位能力的培養緊密結合，使我們在畢業實踐與設計過程中，能把所學的知識與崗位實踐聯絡起來，達到崗位的要求。
通過畢業設計讓我明白，自己在哪些方面還是薄弱的，欠缺的。藉此機會再認真地補一下，在以後的學習和工作中注意這些。積少成多，讓我明白學習的重要性，勇於置疑讓我明白只有在不斷的發問中才能增長自己的見識，學以致用更是掌握知識，技巧的基礎，現學現用更能鞏固所學知識。
1.4凸輪軸加工的有關定義
公升程(lift)— 隨動件與凸輪凸角相接觸進行直線運動的總量.端部(nose)—凸輪軸的尖端，隨動件公升程最大處，凸輪上公升曲線的最大半徑與最小半徑之差。我們給定代號為h，單位是公釐。
基圓(base circle)—凸角上將零公升程傳遞給隨動件的區域。
側面(flank)—凸輪軸上引導至並離開凸輪軸端部的大致扁平部分。正是在該區到最大，最可能發生磨床燒傷.
凹入輪廓(re-entrant profile) — nroc的另乙個叫法。
加工速度(work speed) — 凸輪軸在磨削中的自旋速度。
橫向進給量(infeed)—砂輪每刀進入凸輪軸凸角的直線量(增量)。
徑綠色磨削(green grinding)— 從圓棒料上磨削凸角輪廓的過程。新的砂輪技術正轉拉工藝的競爭對手。切削輪在精磨前粗切凸角輪廓。
接觸弧(arc of contact)— 砂輪和凸輪軸凸角之間的接觸區。該接觸區對基圓、nroc及端部各不相同。
當量直徑(equivalent diameter)— 表示接觸弧的乙個值，從砂輪直徑以及不斷變化的加工(凸角)直徑中推導而來。
上公升曲線——凸輪上公升的起點到最高點的弧線稱為上公升曲線
下降曲線——凸輪下降的最高點到最低點的弧線稱為下降曲線
公升角——從凸輪的上公升起點到最高點的角度，即上公升曲線的角度。我們定個代號為φ。
降角——從凸輪的最高點到最低點的角度，即下降曲線的角度。代號為φ1。
降距——凸輪下降曲線的最大半徑與最小半徑之差。代號為h1。
導程——即凸輪的曲線導程，就是假定凸輪曲線的公升角（或降角）為360°時凸輪的公升距（或降距）。代號為l，單位是公釐。
第二章凸輪軸零件分析
2.1 加工要求
在選擇各表面、孔及槽的加工方法時，要考慮加工表面的精度和表面粗糙度要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工；要根據生產型別選擇裝置，在大批量生產中可採用高效率的裝置。在單件小批量生產中則常用通用裝置和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生產時，採用鑽、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時採用拉削加工；要考慮被加工材料的性質，例如：
淬火鋼必須採用磨削或電加工；而有色金屬由於磨削時容易堵塞砂輪，一般都採用精細車削，高速精銑等；要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和裝置，推廣新技術，提高工藝水平；此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械效能的特殊要求，工件形狀和重量等。
2.2軸的要求
2.2.1 各種凸輪軸的技術要求
1）支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度。
2）止推面對於支承軸線的垂直度。
3）凸輪軸基面的尺寸精度和相對於支承軸頸的軸線的同軸度。
4）凸輪的位置精度。
5）凸輪的形狀精度。
2.2.2 以發動機該凸輪軸為例具體說明（如圖）
1）支承軸頸
兩個支承軸頸的外圓尺寸φ43.85 mm表面粗糙度ra≤0.4 μm.。各部分的倒角都為c2。凸輪軸長208，屬細長軸。
2）凸輪
凸輪基圓尺寸r15.5±0.05，表面粗糙度ra≤0.8 μm。凸輪上的孔選擇的加工方法是鑽，但其表面粗糙度的要求為，所以選擇加工的方法是鑽——擴——鉸。
3）軸上油壁孔
軸上油壁孔尺寸為φ8 mm。油孔底面的加工方案為底平面：粗銑——精銑（），粗糙度為，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。
4）軸上鍵槽
軸上的鍵槽起地位作用，基本尺寸為13mm*6mm，左邊為φ6mm的半圓，表面粗糙度要求為3.2。
第三章凸輪軸零件工藝規程設計
3.1凸輪軸的概念
凸輪軸大家應該不會陌生，我們經常聽到的氣門、氣門正時皮帶、正時鏈條等等都跟它有著緊密的關係，氣門室正是它的棲身之地。現在市面上的車大多都是雙頂置凸輪軸(dohc)設計，也就是說有兩根凸輪軸。一根負責進氣氣門的開閉，乙個負責排氣氣門的開閉。
凸輪軸的名字是因為它的模樣而定，有很多凸起的部位。這些凸起的部位作用是推動氣門(俗稱滑佬)開啟，當轉到凸起部分時將會把氣門頂起，此時氣門將屬於開啟狀態。氣門的閉合動作則是凸輪軸的凸起部分離開氣門後，利用氣門彈簧(俗稱彈弓)的作用力來完成的。
一般標準的凸輪軸在自轉240度後，便可以使氣門完成一次開合過程，也會用這個度數的大小來界定是否屬於高角度凸輪軸。
凸輪軸是上有若干個桃形凸輪的軸，是配氣機構最關鍵的零件。它的功用是控制各缸氣門的適時開啟和關閉，同時驅動汽油幫浦、機油幫浦和分電器等附件工作。凸輪軸由進氣凸輪、排氣凸輪、軸頸、驅動機油幫浦和分電器的齒輪及推動汽油幫浦搖臂的偏心輪製成一體。
凸輪的個數一般等於氣門的個數，凸輪在軸上的分布位置，是由發動機的工作順序所決定的。
凸輪軸是活塞發動機裡的乙個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作（如圖）。雖然在四衝程發動機裡凸輪軸的轉速是曲軸的一半（在二沖程發動機中凸輪軸的轉速與曲軸相同），不過通常它的轉速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設計中對凸輪軸在強度和支撐方面的要求很高，其材質一般是特種鑄鐵，偶爾也有採用鍛件的。
由於氣門運動規律關係到一台發動機的動力和運轉特性，因此凸輪軸設計在發動機的設計過程中佔據著十分重要的地位。所以對於凸輪軸的質量要求就非常高了，但目前有很多的公司將凸輪軸製作不好，主要還是在很大一部份上是沒有把核心技術吃透，當然我不否工具機存在部份因素，但最主要還是要製作出標準的母凸輪
3.2凸輪軸的作用
凸輪軸是發動機配氣機構的一部分，專門負責驅動氣門按時開啟和關閉，作用是保證發動機在工作中定時為汽缸吸入新鮮的可燃混合氣，並及時將燃燒後的廢氣排出汽缸。凸輪軸直接通過搖臂驅動氣門，很適用於高轉速的轎車發動機，由於轉速較高，為保證進排氣和傳動效率、簡化傳動機構、降低高轉速的振動和噪音，多採用頂置式氣門和頂置式凸輪軸，這樣，發動機的結構也比較緊湊。但任何事物都有兩面性，頂置式凸輪軸的缺點是由於部件的布置設計比較複雜，維修起來也比較麻煩。
但衡量利弊，它還是比較適合於轎車。
3.3凸輪軸的特點
１．凸輪軸的結構
凸輪軸凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪，用於驅動氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點，另一端與驅動輪相連線。
凸輪的側面呈雞蛋形。其設計的目的在於保證汽缸充分的進氣和排氣，具體來說就是在盡可能短的時間內完成氣門的開、閉動作。另外考慮到發動機的耐久性和運轉的平順性，氣門也不能因開閉動作中的加減速過程產生過多過大的衝擊，否則就會造成氣門的嚴重磨損、雜訊增加或是其它嚴重後果。
因此，凸輪和發動機的功率、扭矩輸出以及運轉的平順性有很直接的關係。
一般來說直列式發動機中，乙個凸輪都對應乙個氣門，v型發動機或水平對置式發動機則是每兩個氣門共享乙個凸輪。而轉子發動機和無閥配氣發動機由於其特殊的結構，並不需要凸輪。
雖然在四衝程發動機裡，凸輪軸的轉速是曲軸轉速的一半，但是它的轉速依然很高，而且需要承受很大的轉矩，因此對凸輪軸的強度和可靠支撐方面的要求很高。凸輪軸的主體是１根與氣缸組長度相同的圓柱體，上面加工有若干個凸輪，凸輪軸的材質一般是特種鑄鐵，有時也採用鍛剛和合金製造。大多數凸輪軸的內部被製造成中空結構，這不僅可以降低凸輪軸的質量，同時也提高了凸輪軸承受載荷的能力。
凸輪軸上還加工有潤滑油道，潤滑油由此經過，為凸輪軸、搖臂軸以及搖臂等部件提供潤滑。圖１所示是三菱４ｇ６３ ｄｏｈｃ發動機使用的凸輪軸。
２．凸輪軸的位置
凸輪軸在以前很長的一段時間裡，底置式凸輪軸在內燃機中最為常見。通常這樣的發動機中，氣門位於發動機的頂部，即所謂的ohv（overheadvalve，頂置氣門）式發動機。此時通常凸輪軸位於曲軸箱的側面，通過配氣機構（如挺桿、推桿、搖臂等）對氣門進行控制。
因此底置式凸輪軸一般也叫側置式凸輪軸。由於在這樣的發動機中凸輪軸距離氣門較遠，而且每個氣缸通常只有兩個氣門，因此轉速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。不過這種結構的引擎輸出扭矩和低速效能比較出色，結構也比較簡單，易於維修。
現在大多數量產車的發動機配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結構使凸輪軸更加接近氣門，減少了底置式凸輪軸由於凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的往返動能的浪費。頂置式凸輪軸的發動機由於氣門開閉動作比較迅速，因而轉速更高，執行的平穩度也比較好。
較早出現的頂置式凸輪軸結構的發動機是sohc（singleoverheadcam，頂置單凸輪軸）式發動機。這種發動機在頂部只安裝了一根凸輪軸，因此一般每個汽缸只有兩到三個氣門（進氣一到兩個，排氣乙個），高速效能受到了限制。而技術更新一些的則是dohc式（doubleoverheadcam，頂置雙凸輪軸）發動機，這種發動機由於配備了兩根凸輪軸，每個汽缸可以安裝四到五個氣門（進氣二到三個，排氣二個），高速效能得到了顯著的提公升，不過與此同時低速效能會受到一定的影響，結構也會變得複雜，不易維修。
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