凸轮轴磨床的结构及控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

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。凸轮轴工作环境转速很高，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，其材质一般是优质合金钢或合金钢。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。而凸轮轴由于表面轮廓型线复杂,对磨削精度和生产效率都有较高的要求，因此如何提高磨削效率和加工质量是凸轮轴磨削加工控制亟待解决的问题。

传统的凸轮轴磨削加工方法是采用刚玉砂轮加上靠模仿形的磨削工艺来完成，该方法存在着一些问题：普通砂轮在磨削过程中径向磨损使其半径不断减小，导致实际磨削点与理论计算的磨削点存在很大差距，导致加工质量较低；靠模加工制造困难，且加工成本高，更新新的零件时需重新加工靠模，使产品生产周期加长，难以保证多品种、小批量零件的高效率和高柔性要求；靠模易磨损，经济效益不高，且难以保证加工零件的质量。

为了提高凸轮轴的磨削精度和效率,国内外利用数控技术和机械加工技术的最新成果,对凸轮轴磨削加工的新工艺、新方法和新设备进行了大量的研究,将数控技术和新型磨料结合起来,形成一种全新的高速、高效凸轮轴磨削加工工艺。其中比较成功的是德国的junker公司,他们将新型的高耐磨cbn(立方氮化硼)砂轮、点磨削工艺、高性能伺服进给技术和先进的数控(cnc)技术结合起来,成功地研究开发了高速、高效、工序集中的全数控凸轮轴磨床,并在多家汽车发动机厂得到了广泛应用,取得了很好的社会、经济效益,随后,日本、英国等发达国家也相继推出了类似产品。而我国目前仍在大量使用靠模生产凸轮轴,生产出的零件轮廓精度很难保证在50微米之内,而现在新型解放牌汽车凸轮轮廓形状精度要求为30微米,高档轿车对轮廓形状的精度达到10微米甚至更高。显然传统磨削方式已经无法满足高精度产品的要求,这使得许多国内相应厂家只能用大量的资金从国外进口采用cbn进行高速磨削加工的高精度和高柔性数控磨床。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

（1）分析凸轮轴生产线控制系统功能需求；

（2）对磨床磨头部分进行机械结构的设计分析；

3. 研究计划与安排

1-3周 完成开题报告和外文翻译。

4-8周机械设计

9-14周控制硬件设计和软件设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 韩秋实等.pc 控制的现代数控凸轮轴磨床设计方法.制造技术与机床.1999(2)

[2] 韩秋实等.基于 pc 的无靠磨凸轮轴磨床.北京机械工业学院学报.1998(4)

[3] xutang wu, guihai wang elliptical gears and nonuniformity velocity ratio transmission. mechanical industry publishing house, beijing, p. r. china