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摘要：本文主要分析了凸轮轴及其结构特点，了解并掌握了该凸轮轴的结构尺寸以及性能上的优缺点，并对凸轮轴的生产加工进行了工艺分析。比较了各种选材以及基准的选择，分析并选择了冷激铸铁作为凸轮轴的材料，确定了凸轮轴加工过程中的粗、精基准。设计了钻凸轮轴螺孔的专用夹具，分析并选择了该道工序的定位基准为凸轮轴主轴颈外圆表面，计算并分析了该道工序的夹紧力、定位误差，仔细分析并阐释了该道工序夹具的操作原理。通过对该道工序夹具的验证，得出了本次设计的夹具是合理可靠的，达到了技术和使用要求。
关键词：凸轮轴;夹具设计;工艺流程
1 零件分析
1.1零件结构分析
凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支撑在凸轮轴轴承孔内的，因此凸轮轴轴颈数目的多少是影响凸轮轴支撑刚度的重要因素。如果凸轮轴刚度不足，工作时将发生弯曲变形，影响配气定时。
在凸轮轴的加工过程中的加工精度，其中受两个主要因素的影响：
1） 变形
从细长角度来说，突出的问题就是工件本身的剛度低。切削加工时产生较大的受力变形，其表面余应力也会影响其变形，尤其在加工凸轮时，这种变形更为显著。另-方面，凸轮轴在主要工作表面精加工产生变形。
2）加工难度大
从形状复杂角度来讲，突出的问题就是凸轮的表面的加工。对于这些表面，不仅有尺寸精度要求，还有形状位置要求。如采用普通的加工设备和一般表面常规的加工方法，显然是无法保证其加工质量和精度。
1.2工艺分析
由于凸轮轮廓制造精度与表面质量是影响气门开闭间隙的大小、配气效率、凸轮轴运动的平稳性、发动机运转噪声等的主要因素，因此整体铸造或锻造的凸轮轴毛坯必须辅以大量的后续切削加工与处理。
凸轮轴的主要加工工艺流程为：
整体铸造毛坯→粗车轴颈→粗磨轴颈→车端面中心孔→铣键槽→靠模车凸轮→粗磨凸轮→钻主油道、轴颈孔→校直→半精磨轴颈→精磨主轴→精磨凸轮→清洗→检测。
1.2.1毛坯选择
在对凸轮轴制定加工工艺路线前， 应仔细分析凸轮轴的材料和设计结构， 同时还要依据产能规划来选择经济、效率的加工设备。
凸轮轴毛坯材料一般选用冷激铸铁，冷激铸铁是指将铸件进行局部快冷处理使铸件，局部表面形成有方向性共晶莱氏体组织，而其它部分仍具有合金灰铸铁机械性能。冷激铸铁材料通常有铬钼镍和铬钼铜。
2指定工序的夹具设计
2.1 定位基准（元件）的选择
由于本道工序是加工凸轮轴的螺孔，加工方式为钻削加工。为保证对称度，工件外圆以3个V形块和一个压板定位，限制了工件的4个自由度，在凸轮轴的下端布置一个夹紧机构，限制了轴的轴向移动与绕轴线转动，这样就满足了工件的定位要求，确定了轴线的正确位置。2.2 夹紧力的计算
根据平衡计算法，按能量平衡原理求出夹紧力Fc，再乘以安全系数K（为保证夹紧力可靠）作为实际所需的夹紧力数值Fc’，考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=2.5-3;精加工时取K=1.5-2。查阅资料可得本道工序的夹紧力为198N。
2.3 定位误差分析
螺孔的轴向定位误差：
由于工件被螺栓拧紧至与压板接触进行定位，工序基准与定位基准重合，不存在基准不重合误差。
螺孔的径向定位误差：
由于工件以V形块进行定位，工序基准与定位基准都为凸轮轴中心轴线，即基准重合，不存在基准不重合误差。
基准位移误差：
由于工件以V形块定位，定位基准为凸轮轴中心轴线，不存在基准位移误差。
综上，工件不存在基准不重合误差与基准位移误差，定位误差为△b=0。
2.4夹具操作原理
夹具操作原理：工件以顶面两端弧面为定位基准，定位元件是三个V形块（图中4、5、6），夹紧装置是压板（图中3）。工件左端圆弧面与固定V形块（短形V块）接触，限制两个自由度;工件右端圆弧面与固定V形块接触，限制两个自由度;同时，工件最下方有一个螺栓，最开始将工件往上顶，使设计基准与定位基准重合，若没有下方的螺栓，工件将会以底端为加工基准，这样误差就会从工件底端开始累积，最终造成最顶端螺孔的加工尺寸还不及累计误差的长度。
3结论
通过对LF479发动机凸轮轴钻螺孔夹具的设计，可以得出结论：采用3个V形块和1个压板对工件外圆进行定位，保证了加工过程中工件的对称度，并通过螺栓、压板将工件进行轴向压紧和定位，确保了压紧力的要求，通过设计计算夹紧力等参数，以及对定位误差的分析，可得出本次设计的夹具符合设计要求。
参考文献：
[1]曾东建.汽车制造工艺学[M]. 北京：机械工业出版社，2005.9.
[2]涂国才，王永国.缸盖凸轮轴孔的加工精度研究[J].制造技术与机床， 2009 （10） ：46-48.
关键词：凸轮轴;夹具设计;工艺流程
1 零件分析
1.1零件结构分析
凸轮轴是通过凸轮轴轴颈支撑在凸轮轴轴承孔内的，因此凸轮轴轴颈数目的多少是影响凸轮轴支撑刚度的重要因素。如果凸轮轴刚度不足，工作时将发生弯曲变形，影响配气定时。
在凸轮轴的加工过程中的加工精度，其中受两个主要因素的影响：
1） 变形
从细长角度来说，突出的问题就是工件本身的剛度低。切削加工时产生较大的受力变形，其表面余应力也会影响其变形，尤其在加工凸轮时，这种变形更为显著。另-方面，凸轮轴在主要工作表面精加工产生变形。
2）加工难度大
从形状复杂角度来讲，突出的问题就是凸轮的表面的加工。对于这些表面，不仅有尺寸精度要求，还有形状位置要求。如采用普通的加工设备和一般表面常规的加工方法，显然是无法保证其加工质量和精度。
1.2工艺分析
由于凸轮轮廓制造精度与表面质量是影响气门开闭间隙的大小、配气效率、凸轮轴运动的平稳性、发动机运转噪声等的主要因素，因此整体铸造或锻造的凸轮轴毛坯必须辅以大量的后续切削加工与处理。
凸轮轴的主要加工工艺流程为：
整体铸造毛坯→粗车轴颈→粗磨轴颈→车端面中心孔→铣键槽→靠模车凸轮→粗磨凸轮→钻主油道、轴颈孔→校直→半精磨轴颈→精磨主轴→精磨凸轮→清洗→检测。
1.2.1毛坯选择
在对凸轮轴制定加工工艺路线前， 应仔细分析凸轮轴的材料和设计结构， 同时还要依据产能规划来选择经济、效率的加工设备。
凸轮轴毛坯材料一般选用冷激铸铁，冷激铸铁是指将铸件进行局部快冷处理使铸件，局部表面形成有方向性共晶莱氏体组织，而其它部分仍具有合金灰铸铁机械性能。冷激铸铁材料通常有铬钼镍和铬钼铜。
2指定工序的夹具设计
2.1 定位基准（元件）的选择
由于本道工序是加工凸轮轴的螺孔，加工方式为钻削加工。为保证对称度，工件外圆以3个V形块和一个压板定位，限制了工件的4个自由度，在凸轮轴的下端布置一个夹紧机构，限制了轴的轴向移动与绕轴线转动，这样就满足了工件的定位要求，确定了轴线的正确位置。2.2 夹紧力的计算
根据平衡计算法，按能量平衡原理求出夹紧力Fc，再乘以安全系数K（为保证夹紧力可靠）作为实际所需的夹紧力数值Fc’，考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=2.5-3;精加工时取K=1.5-2。查阅资料可得本道工序的夹紧力为198N。
2.3 定位误差分析
螺孔的轴向定位误差：
由于工件被螺栓拧紧至与压板接触进行定位，工序基准与定位基准重合，不存在基准不重合误差。
螺孔的径向定位误差：
由于工件以V形块进行定位，工序基准与定位基准都为凸轮轴中心轴线，即基准重合，不存在基准不重合误差。
基准位移误差：
由于工件以V形块定位，定位基准为凸轮轴中心轴线，不存在基准位移误差。
综上，工件不存在基准不重合误差与基准位移误差，定位误差为△b=0。
2.4夹具操作原理
夹具操作原理：工件以顶面两端弧面为定位基准，定位元件是三个V形块（图中4、5、6），夹紧装置是压板（图中3）。工件左端圆弧面与固定V形块（短形V块）接触，限制两个自由度;工件右端圆弧面与固定V形块接触，限制两个自由度;同时，工件最下方有一个螺栓，最开始将工件往上顶，使设计基准与定位基准重合，若没有下方的螺栓，工件将会以底端为加工基准，这样误差就会从工件底端开始累积，最终造成最顶端螺孔的加工尺寸还不及累计误差的长度。
3结论
通过对LF479发动机凸轮轴钻螺孔夹具的设计，可以得出结论：采用3个V形块和1个压板对工件外圆进行定位，保证了加工过程中工件的对称度，并通过螺栓、压板将工件进行轴向压紧和定位，确保了压紧力的要求，通过设计计算夹紧力等参数，以及对定位误差的分析，可得出本次设计的夹具符合设计要求。
参考文献：
[1]曾东建.汽车制造工艺学[M]. 北京：机械工业出版社，2005.9.
[2]涂国才，王永国.缸盖凸轮轴孔的加工精度研究[J].制造技术与机床， 2009 （10） ：46-48.