1、 京 江 学 院JINGJIANG COLLEGE OF JIANGSU UNIVERSIT Y本 科 毕 业 设 计 说 明 书凸轮轴物流及其关键工装改进设计The improving and designing for the key part in industryassemble and the frame学生学号： 学生姓名： 专业班级：机械设计制造及其自动化 指导教师姓名： 指导教师职称： 教 授201 3 年 6 月江苏大学京江学院毕业设计凸轮轴物流及其关键工装改进设计摘要我的毕业设计课题为“ 凸轮轴物流及中心架的改进设计”。在这里所说的物流是说中 心架的改进设计要考虑到车间的物
2、流体系，改进后的中心架要与物流相配套，以适应东风 公司的大好发展形式。东风公司发动机厂正在进行物流、现场管理的各项改进活动。他们 把中心架的改进设计归纳在了物流方面了。物流是以适应顾客需要为目的，对从产地到消 费地的原材料、半成品、成品和与之相关信息的专业保管进行有效的计划、执行、管理等 一系列的过程。物流的具体活动一般表现为运输、存储、包装、装卸、流通加工以及相关 的信息活动。对凸轮轴的加工工艺过程来说，凸轮轴夹具的好坏对整个生产过程的效率有 着深刻的影响。原有的夹具已不能满足生产需要，所以必须对其进行改进。我着重对原来 夹具的夹紧系统进行了改进，该手动夹紧装置为气动夹紧装置，并对一些细微环
3、节进行改 进。改进后的夹具不但效率得到了提高，而且适应性更强。关键词：凸轮轴 ；中心架 ；物流 ；夹具 ；机构全套图纸，加153893706The improving and designing for the key part in industryassemble and the frameAbstractMy graduation design task for “ The improving and designing for the Camshaft logistics center and the frame line “ . Stand in the center of the
4、logistics is said here to improve the logistics system design should consider workshop , t he improved center frame with logistics, so as to adapt to the good development of dongfeng company form . Engine plant of dongfeng companyongoinglogistics, sitemanagementimprovemen activities. The reducecente
5、rframedesignimprovementsi thelogistics.Logisticsis to meetth need ofcustomer forthepurpose, fromthe originto theconsumptionof raw materials, semi-finishedproducts , finishedgoodsandrelated informatio o professionalcarefor effectiveplanning, implementatio managementandso onaseriesof process.Logistics
6、 specifiactivitie generallyshow th transport,storage,packaging, loadingand unloadin , circulationprocessin andrelatedinformation . Forprocessing technology course of the camshaft , the quality of the camshaft jig has deep influence on the efficiency of the whole production process . The already exis
7、ting jig can t already meet productions needs , so must improve it . I have focused on and improved the clamping systemof the original camshaft jig , should clamp manually in order to clamp pneumatically , andimprove some slight links . Improve jig after not only efficiency raise , but also adaptabi
8、lityis stronger.Key words: camshaft ; center frame ; logistics ; jig ; organization江苏大学京江学院毕业设计目录第一章 绪论 11.1 研究的目的及意义 .11.2 研究的背景 .11.3 国内外的现状及发展趋势 .21.4 进行可行性分析及系统设计方案 .21.5 中心架的分析 4第二章 凸轮轴车间布局和凸轮轴加工工艺 .52.1 凸轮轴车间平面布局 52.1.1 工厂的平面布置定义 52.1.2 现场平面布置及物流初始状态介绍 62.2 凸轮轴的生产工艺流程与分析 62.2.1 凸轮轴的生产工艺 .62.2.
9、2 凸轮轴的生产流程 72.2.3 分析 8第 三章 凸轮轴生产的改进 .103.1 凸轮轴的车间布局改进 .103.2 凸轮轴的生产工艺和流程的改进 .103.2.1 改造后的加工工艺 103.2.2 加工工艺的改进 .113.3 改变后的经济效益 .12江苏大学京江学院毕业设计第四章 凸轮轴加工动作分析 .144.1 动作分析概况 144.2 动作分析实例 144.3 改进后的标准操作 .164.4 改进的经济效益 .18第五章 凸轮轴的工艺概况195.1 被加工零件的名称、编号、技术要求，以及加工工艺过程 .195.2 本工序零件的工艺状况 .20第 六章 中心架的改进方案 .216.1
10、 原中心架的有关情况 216.1.1 原中心架的定位原理 .216.1.2 原中心架的工作原理 .216.1.3 原中心架所存在的问题 .226.2 中心架的改进情况 236.2.1 新中心架的概况、原理 .23第七章 主要元件的设计 257.1 磨削力的计算 257.2 新改进元件的设计 .267.2.1 改进设计方案 .267.2.2 相应元件的设计 .277.2.3 结构改进 .277.3 外形尺寸的确定 27江苏大学京江学院毕业设计第八章 中心架改进后可能带来的效益 、总结与展望 29致 谢 30参考文献 31附录 32江苏大学京江学院毕业设计第一章 绪论我的毕业设计课题为“ 凸轮轴物
11、流及中心架的改进设计”。源于 49 厂工程实践。在 这里所说的物流是说中心架的改进设计要考虑到车间的物流体系，改进后的中心架要与 物流相配套，以适应东风公司的大好发展形式。东风公司发动机厂正在进行物流、现场 管理的各项改进活动。他们把中心架的改进设计归纳在了物流方面了。物流是以适应顾 客需要为目的，对从产地到消费地的原材料、半成品、成品和与之相关信息的专业保管 进行有效的计划、执行、管理等一系列的过程。物流的具体活动一般表现为运输、存储、 包装、装卸、流通加工以及相关的信息活动。从这里不难看出，中心架可以归纳在物流 的流通加工中，它属于物流系统中的一个微小环节。我们之所以对中心架进行改进设计，
12、 是因为原来的中心架对工件在物流系统中的顺利流通已构成影响。我们对其进行改进设 计，应该尽量使其能够满足“ 一个流” 的思想 ，尽量减少在制品的积压 ，尽量缩短凸轮 轴由毛坯到成品的所需的时间，尽量减少加工过程当中由于凸轮轴过长在毛坯加工的过 程当中在没有中心架支撑的情况下容易弯曲给加工造成误差，使产品符合要求。改进中 心架的目的是：提高产品的加工质量，降低能耗，提高生产效率，降低劳动成本，降低 工人劳动强度，更好的实现东风公司以认为本的工作理念，最终提高企业的效益。任务：首先，在本次毕业设计当中我将分析凸轮轴在加工过程当中所存在的工厂车间设 备布局的问题，对提高凸轮轴的产量和质量做出一定的贡
13、献，其次，由于凸轮轴本身结 构的特殊性，中心架成为它在加工过程当中不可缺少的辅助设备，中心架的好坏以及可 靠性的高低对凸轮轴的成品质量影响是非常巨大的，这直接影响发动机的寿命，甚至汽 车的安全，这对于在二十一世纪以认为本的社会来说是完全不能容许的，正是如此，几 代工程技术人员对此进行了大量的研究实验，总结的宝贵经验教训，这给我们今天的工 程人员提供了大量的材料，使这些技术人员在设计的过程当中少走弯路，事实证明效果 是显著的，凸轮轴的质量不断的得到提高，发动机的运行也越来越平稳，现在汽车的质 量也在不断的提高，在本次毕业设计的当中我将对中心架进行一定的改进，重点在滑块 的改进。1.1 研究的目的
14、及意义 本次毕业设计的目的是改进物流系统的目的是为了满足精益生产的要求，减少浪费 降低成本，提高效益，中心架改进的目的是为了提高凸轮轴的加工精度，使其能够满足 加工康明斯系列发动机凸轮轴的需要的前提下，减少工人的劳动强度。改进物流系统的目的是为了满足精益生产的要求，减少浪费，降低成本，提高效率。 中心架的改进是针对凸轮轴第四主轴径的精磨工序的，职在通过中心架的改进来提高凸 轮轴的加工质量1.2 研究的背景 东风公司作为国内的汽车三大巨头之一，它的管理和装备都是国内比较先进的，它 的水平代表了国内机械工业的现状，通过观察东风公司的情况，就可以大致的了解国内 对工业工程的运用情况。日产公司作为世界
15、汽车行业巨头之一，它代表了国外发达国家 的生产现状，在日产公司工业工程的思想和企业的发展完全的融合在一起，东风公司和 日产的合作促进了东风公司在工业工程方面的应用，特别是 49 厂，还专门成立了工业工 程部，公司的厂区和车间布局也发生了一定的变化，取得了一定的成果。本次毕业设计 的一个方面就是对发动机厂以前存在的问题进行分析以及提出相应的改进意见。江苏大学京江学院毕业设计1.3 国内外的现状及发展 趋势 工业工程（Industrial Engineering,简称 IE）起源于 29 世纪初的美国，它以现代 工业化生产为背景，主要在西方发达国家得到了广泛的应用，并为促进这些国家经济的 高效和快
16、速发展起到了举足轻重的作用。现代工业工程是以大规模工业生产及社会经济 系统为研究对象，在制造工程学，管理科学和系统工程学等学科基础上逐步形成和发展 起来的一门交叉的工程学科。它是将人，设备，物料，信息和环境等生产系统要素进行 优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与设计，评价与创新，从而提高工业生产率 和社会经济效益专门化的综合技术，且内容日益广泛。对我国产业界和学术界，工业工 程还是一门新兴的学科，并以引起了广泛的关注和重视。现代工业工程的基本使用应是 适应当代生产经营环境的变化，迎接新世纪的挑战，赢得效率，效益并持续发展。工业工程在国外与国内发展及应用的实践表明，这门工程与管理有机结合的综
17、合技术对提高要素生产率和生产系统综合效率及效益，对练好企业等组织系统内功，提高系统综合素质，对增强企业在开放经济条件下的国际市场竞争能力和知识经济环境中的综合创新能力，对赢得各类生产系统，管理系统及社会经济的高质量，可持续发展等，具有不可替代及日益重要的作用。现代工业工程是企业和整个产业经济摆脱困境，赢得竞争优势的有效武器。现代物流的五大发展趋势是：1系统化，即流通系统化和物流系统化。流通系统化是指从生产到消费的流通全过程，谋求其总体的和综合的效率化，与国民经济的现代化融为一体，达到3个目标（生产厂家满意的系统，经销商满意的系统和社会满意的系统）；物流系统化是指综合物流（总体物流）两头延伸，社
18、会物流与企业物流有机结合在一起。2信息化，全球化，一体化。3物流的社会化，即建立不同区域和不同领域的物流中心、批发中心、配送中心。4仓储、运输的现代化综合化趋势。5. 物流、商流、信息流、资金流的一体化趋势，即网络电子商务乃至电子商业的发展。1.4 进行可行性分析及系统设计方案 为了准备此次毕业设计，我们特地在商用车发动机厂的相关车间进行了几次的现场考察，主要从加工和物流方面培养自己的现场认识。作为学习机械设计的我，进行此类的相关调查认识，需要扩展自己的思维，因此在指导老师的带领下，我们从IE方面对整个生产进行了相关分析，结合工厂的实际情况，对本次设计有了一个大体的了解。 通过对原有生产车间的
19、考察，我发现凸轮轴车间的设备比较拥挤，零件的堆放也比较零乱，其中加工流程也有一定的问题，这样就造成了零件在加工的过程当中过多的时 间浪费在运输上，使加工的时间变长，不但能源损失了，而且加工的周期也变长了，响 应的产量也不能保证，针对目前的实际需要，从以下三个方面对凸轮的物流系统进行新 的改进设计：江苏大学京江学院毕业设计1重新对车间布局进行规划。发动机厂已建成多年，现有面积固定，无法进行扩充，现因合资需引进新产品，建设新厂房，但该厂建筑面积已达 60%以上，故不可能再建设新的厂房，因此我们只可一在调整设备在车间的位置来改善凸轮轴的加工路线图，从而减少物流搬运量，并解决瓶颈工序，提高生产能力。工
20、厂布置的基本形式可分为四种，慨述如下：（1） 产品原则布置机器设备，人员按加工或装配的工艺过程顺序布置，适用于少品种大批量的生产方式，其优点是生产流程顺，可减少在制品的数量，可做到作业专业化，生产周期短。缺点是采用专用设备投资较高，生产缺乏柔性，工人操作比较单调。（2） 工艺原则布置又称机群式布置，是同类设备和人员集中布置在一个地方的布置形式，适用于多品种小批量的生产方式。其优点是通用设备比较便宜，生产柔性强，重点工序容易控制。缺点是搬运多，路线不确定，工序间停滞多，计划难以控制。（3） 成组原则布置适用于中小批量生产。典型的是成组单元布置，即在工作场地内布置可以完成工艺相似零件组所有零件全部
21、工序所需的不同类型的机床。优点是设备利用率高，搬运少。缺点是单元之间储存量大，生产控制难。（4） 固定工位式布置是以原材料或主要部件固定在一定位置的布置形式。生产时所需的设备，人员，材料等都服从于工件的固定工位，如飞机的装配，船舶的制造等。 系统布置设计的四个阶段： 第一阶段确定设施位置这一阶段要确定在什么区域布置。可能是确定新的厂址问题，也可能是在原有地方进行布置或重新布置。本设计属于后者。 第二阶段总体区划这一阶段要制定出基本物流模式，同时要提出每一个主要作业单元，部门或区域的大小，相互关系和外形。 第三阶段详细布置对每一个作业区域部门的每一台机器，设备，对每一通道，每一仓库货架或用具确定
22、位置。这项工作与总体区划会有某些交叉作业，也可能引起对总体布置的再调整。 第四阶段实施第一阶段和第四阶段通常不是布置设计的工作范围，但有密切的关系。江苏大学京江学院毕业设计布置设计的基本原始资料P，Q， R，S，T 是布置设计中大多数计算的基础，是解决布置问题的基本要素。因此，布置设计必须首先搜集这方面的原始资料。P(Product)产品的品种和种类Q(Quantity)每种产品的产量R(Ronting)生产路线或工艺过程S(Serices)辅助服务部门T(Time)时间（劳动量定额）P，Q， R，S，T 被称为“设计规划工程师的字母”。全面提高管理水平，加快现有企业以信息化为主的技术改造，是
23、我国企业和整个产业界的紧迫任务。多年来，许多企业一直在努力寻找具有较好适应性，系统性，综合性的管理模式和方法。而现代工业工程正是具有这种特点的方法论和技术综合体。另外，技术改造除了需要企业有必要的硬投入外，更需要采取强化软投入的方法。工业工程立足于生产系统结构的优化调整，其推广应用是一种有效的软投入。1.5 中心架的分析 目前车间里的中心架的种类大致可分为自动和手动，其中自动和手动又分很多种，形式千变万化，针对各个加工机床，中心架的形壮也不同，就我了解中心架目前最突出的问题是对工件一定的刮伤作用，且寿命不长，我欲在今后的工作当中去解决这一问题。 全面提高管理水平，加快现有企业以信息化为主的技术
24、改造，是我国企业和整个产业界的紧迫任务。多年来，许多企业一直在努力寻找具有较好适应性，系统性，综合性 的管理模式和方法。而现代工业工程正是具有这种特点的方法论和技术综合体。另外， 技术改造除了需要企业有必要的硬投入外，更需要采取强化软投入的方法。工业工程立 足生产系统结构的优化调整，其推广应用是一种有效的软投入。江苏大学京江学院毕业设计第二章 凸轮轴车间布局和凸轮轴加工工艺2.1 凸轮轴车间平面布局 拟制和选择工厂布置方案是设施规划与设计的重要内容，其任务是确定一个最佳的布置，确定各个作业单位或部门之间的关系。工厂布置的好坏直接影响整个系统的物流，信息流，生产效率，生产能力，生产成本以及生产安
25、全。工厂布置的优劣，在施工费上可能所差无几，但对生产运营的影响会有很大不同。因此必须进行方案的分析比较，求得最佳的选择。2.1.1 工厂的平面布置定义工厂布置的基本形式可分为四种：（1） 产品原则布置机器设备，人员按加工或装配的工艺过程顺序布置，适用于少品种大批量的生产方式，其优点是生产流程顺，可减少在制品的数量，可做到作业专业化，生产周期短。缺点是采用专用设备投资较高，生产缺乏柔性，工人操作比较单调。（2） 工艺原则布置又称机群式布置，是同类设备和人员集中布置在一个地方的布置形式，适用于多品种小批量的生产方式。其优点是通用设备比较便宜，生产柔性强，重点工序容易控制。缺点是搬运多，路线不确定，
26、工序间停滞多，计划难以控制。（3） 成组原则布置适用于中小批量生产。典型的是成组单元布置，即在工作场地内布置可以完成工艺相似零件组所有零件全部工序所需的不同类型的机床。优点是设备利用率高，搬运少。缺点是单元之间储存量大，生产控制难。（4） 固定工位式布置是以原材料或主要部件固定在一定位置的布置形式。生产时所需的设备，人员，材料等都服从于工件的固定工位，如飞机的装配，船舶的制造等。在现在制造技术高速发展的今天，单一的布置形式已不能满足生产的要求，因而厂房的布置是以上各种形式的综合运用。首先根据凸轮轴的加工工艺过程确定加工设备的 种类和型号，然后由加工的生产批量决定设备的数量，最后根据厂房的大小和
27、凸轮轴的 加工工艺特定决定制造设备的摆放顺序以及具体位置。江苏大学京江学院毕业设计在此次设计过程中主要是产品原则布置和工艺原则布置相结合的方法来进行厂房的平面布置改进。同时又需要考虑到产品的搬运和存储 ， 以减少搬运次数和搬运量 ， 同时还要注意减少毛坯和在制品的积压。2.1.2 现场平面布置及物流初始状态介绍由于凸轮轴车间的历次生产线建设都是本着 “在不改变原有平面布局的前提下 ， 最大限度的利用车间现场现有的空间 ”进行平面布置设计的 ， 许多设备都是以 “见缝插针 ”的原则定置安装的 ， 在其生产流程路线上存在许多诸如交叉、倒流和长距离运输的现象 ，给现场物流管理带来了较多的困难。同时
28、， 生产线历经多次规模不等的技术改造 ， 地下埋设的水、电、气等管网错综复杂 ， 层层叠加 ， 为今后的生产准备带来了极大的隐患。滚 滚 滚 制品区 冲洗 最终检齿 齿 数控 抛齿机机 机 机床 光 测区制品光探 抛光凸 凸 凸 制品区 宣制品区成品区轮 轮 轮 伤机 机 传车 车 车 区床 床 床 休息区 制品区 数控 数控磨床机床 机床外圆 外圆 校 数控卧直式 制品 磨床 磨床 机床铣 机床 区 汽油机组乐园柴油机流程 汽油机流程东风公司发动机厂凸轮轴车间布局上图是改进前东风公司发动机厂凸轮轴车间的平面布局图。2. 2 凸轮轴的生产工艺流程与分析2.2.1 凸轮轴的生产工艺工序 1 ：铣
29、端面钻中心孔，双工位铣钻机床。工序 2 ：钻油孔、去毛刺，摇臂钻床。工序 3 ：打标记，打标机。江苏大学京江学院毕业设计工序 4 ：铣第四主轴颈，卧式铣床。 工序 5 ：粗磨第四主轴颈，外圆磨床。工序 6 ：粗精铣全部主轴颈、台肩、清根槽并倒角，数控车床。 工序 7 ：手动校直 ，手动校直机。工序 8 ：精磨第四主轴颈，外圆磨床。 工序 9 ：精磨其余主轴颈，外圆磨床。工序 10：精磨小轴颈、台肩及第一轴颈前端面 ， 外圆端面磨床。 工序 11：铣键凸轮轴键槽 ，卧式铣床。工序 12：滚齿、去毛刺， 滚齿机。工序 13：车全部凸轮及偏心轮 ，凸轮车床。 工序 14：铣螺纹、去毛刺 ，螺纹铣床。
30、 工序 15：粗精磨全部凸轮， 数控凸轮磨床。 工序 16：磁粉探伤，X 光探伤机。工序 17：抛光，抛光机。 工序 18：清洗，清洗机。 工序 19：最终检查。一共有 19 道工序，其中四道工序超过 5 米，其中第 11 到十二道工序超过 20 米，总的无 效运输为 45 米，这是严重不合理的。加之使用的凸轮轴车床和磨查较多，所要求的工人 数量也较多。2.2.2 凸轮轴的生产流程分析对象 凸轮轴的加工 姓 夏远仲 部门：京江学院名NO 内容 加 搬 停 检 时间 距 数 年产能工 运 滞 查 （ s） 离 量(m) 件江苏大学京江学院毕业设计1 铣端面钻中心孔 50 2689602 钻油孔、
31、去毛刺 45 2988403 打标记 15 8965204 粗磨第四主轴颈 54 2490305 粗精铣全部主轴颈、台肩、清根槽并倒 角 120 1120606 手动校直 15 8965207 精磨第四主轴颈 40 3361908 精磨其他主轴径 240 560329 精磨小轴颈、台肩及第一轴 220 61126颈前端面10 搬运 3 511 铣键凸轮轴键槽 90 14942012 搬运 15 2013 滚齿、去毛刺 52 25861114 车全部凸轮及偏心轮，凸轮 210 64037车床15 铣螺纹、去毛刺，螺纹铣床 190 7077816 粗精磨全部凸轮，数控凸轮磨床 180 747101
32、7 搬运 4 618 磁粉探伤，X 光探伤机。 30 44826019 搬运 4 620 抛光，抛光机 60 22413021 搬运 4 622 清洗，清洗机 67 21902023 搬运 4 624 检查 25 53791225 包装 52.2.3 分析针对搬运次数过多，搬运距离之长等情况，应该在如下方面进行改进：8江苏大学京江学院毕业设计1重新对车间的设备方位进行调整。购买一定的数控设备，减少产品的加工工序。搬运 的距离减少了，就可以提高产品的加工时间。车间的设备位置调整好了，产品的运输 即搬运的路程就会减少，即搬运工人可以干别的事，所以工人数量就有所下降，在相 同的搬运速度的情况下所用的
33、时间减少，这样时间使用到加工上的比例就会增加，相 应的搬运的路程缩短了，工人的劳动强度就下降了，所需的工人数量就会减少。2出售或封存一些闲置的设备。由于东风公司的发动机最近的销量不是很好，主要原因 是该发动机厂以前主要生产汽油机，由于汽油机本身的缺陷，正在逐步的退出市场， 所以东风公司发动机厂的效益一直不是很好，以前的好多设备已经停止使用，这些设 备当中有很多的先进设备，由于产品的产量的下降，一些原来需要几台设备的工序现 在只需要一台设备就可以满足，所以设备存在停滞的状态，由于设备买来时价格很高， 公司不愿意出售，这就给企业带来了高额的设备维修费用，占用了企业的车间位置， 从而影响了企业的物流
34、，使产品的加工路线变长，加工的成本变高，发动机的竞争力 下降。相反，如果 出售一些闲置的设备，这样不仅能够给企业带来一定的资金收益， 提高企业的资金储备，以达到对其他发面的更多选择，给企业提供了更多的其他投资 的机会。使资金朝着为企业创造更多价值的方面流动。这样可以最大限度的为企业创 造利润。能够选择而且可以减少企业的设备保养费用，使产品加工路线有了更多的调 整机会，从而使产品的物流更加畅通。江苏大学京江学院毕业设计第三章 凸轮轴生产的改进3. 1 凸轮轴的车间布局改进针对以上各方面的出现的问题，发动机厂很快购买了新的设备，及时的调整了凸轮 轴的加工工艺，使之与汽油机的凸轮轴加工完全分离，最终
35、实现康明斯发动机凸轮轴专 用设备，发动机厂已经对车间布局进行了改造，改造后的车间布局图如下：由于公司和 襄樊的康明斯发动机的合作，公司的在柴油机的突入也越来越大，对于柴油机一般都改 用数控机床加工，使之与汽油机的凸轮轴加工完全分离，最终实现康明斯发动机凸轮轴 专用设备。发动机厂已经对车间布局进行了改造，改造后的车间布局图如下：休息 数控 制品区 冲洗 最终检区 机床 测区光探 抛 宣制品区 光 成品区伤机机 传制 外圆品 区 磨床区 数控 数控 数控机床 机床 机床制品区 摇外圆 外圆 外圆数控 臂磨床 磨床 磨床机床 钻制品区 床汽油机组乐园 双工位铣钻床毛坯区柴油机流程 汽油机流程东风公司
36、发动机厂凸轮轴车间布局改进后的布局使加工工件的距离大大的缩短 ， 占用的厂房空间也减少了许多 ， 仅为原来二分之一，这样以来公司就可以节省一定的人力资源本次调整，新增了一台数控机床，两台凸轮轴车床被处理或封存3. 2 凸轮轴的生产工艺和流程的改进3.2.1 改造后的加工工艺工序 1 ：铣端面钻中心孔，双工位铣钻机床。江苏大学京江学院毕业设计工序 2 ：钻油孔、去毛刺，摇臂钻床。 工序 3 ：打标记，打标机。工序 4 ：粗磨第四主轴颈，外圆磨床。工序 5 ：粗精铣全部主轴颈、台肩、清根槽并倒角，数控车床。 工序 6 ：手动校直，手动校直机 工序 7 ：滚齿、去毛刺，铣螺纹、去毛刺，数控机床。工序
37、 8 ：精磨第四主轴颈，外圆磨床。 工序 9 ：精磨其余主轴颈，外圆磨床。工序 10：精磨小轴颈、台肩及第一轴颈前端面，外圆端面磨床。 工序 11：铣键凸轮轴键槽，卧式铣床。工序 12：粗精磨全部凸轮，数控凸轮磨床。 工序 13：磁粉探伤，X 光探伤机。工序 14：抛光，抛光机。 工序 15：清洗，清洗机。 工序 16：最终检查。改进工艺后工序的数目减少了 3 步，新增了一台数控机床，滚齿、去毛刺，铣螺纹在一 步就完成了。加之由于凸轮轴铸造精度的提高，两台凸轮车床和闲置3.2.2 加工工艺的改进车间平面布局是根据凸轮轴的加工工艺来进行调整的。由于康明斯公司对凸轮轴的需求 量越来越大，东风公司发
38、动机为了满足市场的需求，又购置了一台数控机床供初车凸轮 使用。原来的凸轮车床专门用来加工汽油机凸轮轴。由于汽油机的产量每年都在下降， 凸轮轴车床为专用设备，且凸轮轴车床的生产能力过剩。针对工艺设备和凸轮轴车间的布局的变化，相应的工序流程也发生了变化。变化如下：江苏大学京江学院毕业设计分析对象 凸轮轴的加工 姓 夏远仲 部门：京江学院名NO 内容 加 搬 停 检 时间 距 数工 运 滞 查 （ s） 离 量(m) 件 年产能1 铣端面钻中心孔 50 2689002 钻油孔、去毛刺 45 2988403 打标记 15 8965204 粗磨第四主轴颈 54 2490305 粗精铣全部主轴颈、台肩、清
39、根槽并倒 角 120 1120606 手动校直 15 8965207 精磨第四主轴颈 40 3361908 精磨其他主轴径 240 560329 精磨小轴颈、台肩及第一轴 220 61126颈前端面10 滚齿、去毛刺 ， 铣螺纹、去 250 53791.2毛刺，数控机11 铣键凸轮轴键槽 90 14942012 搬运 4 613 粗精磨全部凸轮 ， 数控凸轮 300 44826磨床14 搬运 3.2 515 磁粉探伤，X 光探伤机。 30 13447816 搬运 4 617 抛光，抛光机 60 6723918 搬运 4 619 清洗，清洗机 67 6524520 搬运 4 621 检查 15
40、89652022 包装 5江苏大学京江学院毕业设计3. 3 改变后的经济效益改变工艺前加工一个凸轮轴的时间为 1712 秒，改变工艺后的加工时间为 1635 秒，五天工作制计算，按年产能为工序最底产能计算：44826（17121635）360015.5=63.9（天）即在机器能够完成的情况下为每年节约的时间超过两个月。改进前搬运时间为 43 米 ，改进后的搬运时间为 29 米，按一般的正常人的平均速度 1.5米/秒，双班制，每天搬运 50 次，五天工作制计算，一年的减少搬运时间为：241（天）50（次）（4329 ）1.515.56060=2.0155（天）改进前的工位为 24 个，改进后的工
41、位为 22 个且加工的机床变为数控机床 ，可节约 4 个工人，相应的工人劳动强度也会降低。按工人每月固定工资为 800 元，加班费和奖金 600元计算，1635.24（800+600）12=67200 元即每年可节约 67200 元。江苏大学京江学院毕业设计第四章 凸轮轴加工动作分析4. 1 动作分析概况规范工人操作动作，减少不必要动作的出现，根据有关工业工程的材料我们可以从以下 几个方面进行规范：1、双手同时开始并同时结束动作，单手作业会造成另一只手的空闲 以及不平衡。2、双手的动作应对称反向进行，动作时双手不但要同时进行而且要左右对 称反向进行。如果双手在某一方面的方向动作单向的话，就会造
42、成人体重心的偏移，而 维持这一平衡的劳动将带来精神以及肌肉的疲劳。双手反向对称动作相当于游泳时的蛙 泳，是最省力的方式。这样就可以降低工人的疲劳程度，使工人能在较为清醒的情况下 工作。3、身体的动作应以最低等级的动作来进行，身体的动作幅度越小越好，动作的时 间越短越好。人体的动作等级以下列次序递减：腿的动作，腰的动作，肩的动作，肘的 动作，手腕的动作，手指的动作。4、动作姿态稳定，身体尽可能的减少较长时间的重心 偏移极其起坐动作，通过改进机器及其部件的布局，使作业者能够在身体整体相对稳定 的情况下更加轻松的工作，这样才能够提高工作效率。5、连续圆滑的曲线动作，动作的 速度和方向突然改变时会打烂
43、工作节奏，同时会消耗大量的体力应尽可能的避免这种现 象的发生。使工作连续圆滑的进行。6、利用物体的惯性，像使用手锤一样，当尽可能的 利用锤的惯性和动量重量时就会越省力，任何工作都一样，利用物体的惯性节省体力提 高效率。7、降低动作注意力，当我们观察一组作业时我们会发现，动作会有停顿，迟疑， 这主要是因为过程中产生迷惑或需要判断造成的此时大脑活动造成外在动作的迟疑与拖 延。结果不只造成作业节奏的变化与混难，同时造成精神上的疲劳。8、动作要尽可能有 节奏习惯的节奏有住于提高熟练程度，作业是否有节奏或韵律是减轻疲劳及提高效率的 关键。4. 2 动作分析实例东风公司发动机厂凸轮轴车间动作分析实例：如表
44、（4.2.1）动作分析 表（4.2.1）动作分析作业 左手动作 右手动作 腰步骤 作业内容 时间 时间 时间按按钮使砂轮后退并 1S 准备下顶尖 1 弯腰1停机减速 起身2 退顶尖 提着凸轮轴 5 后退顶尖 5 7 秒江苏大学京江学院毕业设计3 下爪盘 左手松动爪盘 5 右手提住凸轮轴， 54 退工件 托起凸轮轴向右移动 4 托起凸轮轴向右移动 45 拿工件 托起凸轮轴 1 托起凸轮轴 起身 3出机 秒床6 拿工件 托着凸轮轴 4 托着凸轮轴 转身下工作台7 放下工 放下凸轮轴 2 放下凸轮轴 弯腰件4 秒8 拿起未托起凸轮轴 2 托起凸轮轴 起身加工工件9 拿工件 托着凸轮轴 1 托着凸轮轴
45、 转身 2 秒上工作台11 准备安 托着凸轮轴 1 托着凸轮轴 弯腰 1装工 秒件作业内容 时间 时间 时间12 安装工 调整爪盘 托住凸轮轴 4件上爪盘 513 安装工 托住凸轮轴 6 调整顶尖件顶尖14 固定夹 调整夹具 7 调整夹具 5 秒具江苏大学京江学院毕业设计15安装辅 调整并顶上中心架 4 调整并顶上中心架助装置16 开机加 按开机按钮 1 起身 1工 秒17下垫板 2 2 秒安装卡盘18下卡盘 下卡盘并上在准备加 11 下卡盘并上在准备加工 弯腰 5 秒并安 工的凸轮轴上 的凸轮轴上 下蹲装19上垫 2 秒板， 起身20等待加 16工 秒由上表可以看出：第一，总的一个周期的时间
46、大约为 54 秒。身体处在弯腰状态的时 间为 26 秒，比例接近总时间的 50%，而且弯腰起身动作次数之多达到 7 次，这就不符合 工业工程的动作规范，即身体的动作应以最低等级的动作来进行，身体的动作幅度越小 越好，动作的时间越短越好。腰部处在动作等级倒数第二级，属于尽量要求减少运动的 部位，这一部分的运动是极易造成工人疲劳的，所以这一点需要改进。第二，脚下动作 太多，一个周期的上下垫板的次数为四次，这是严重的不符合工业工程动作规范的，同 样腿部的运动是运动级别最底的，处在倒数第一的位置，最应该避免的。第三，单手操 作机会过多，单手作业会造成另一只手的空闲以及不平衡，应该尽量减少单手操作的机
47、会，这样不仅使操作时间长，而且容易出错。针对以上出现的问题，可以得出以下的改 进的意见： 1 适当减低垫板的的高度 ， 提高工件运输车的高度，以减少工人的弯腰次数和弯腰幅度。 2把工件运输车停靠在工人不需要下垫板就可以取到的位置，以避免工人上下垫板，节约搬运工件的时间，降低工人劳动强度。3. 在爪盘和顶尖之间的机床上安装两个合适高度的 V 型块，使工件放在 V 型 块的 时候很容易的固定到机床上。使工人不必要在固定工件时要用一只手提住工件。4. 3 改进后的标准操作江苏大学京江学院毕业设计针对以上存在的问题，本着减少加工时间，降低工人劳动强度为目的。可以进行一定的改进。具体标准操作如表（4.3
48、.1）：表（4.3.1）作业 左手动作 右手动作 腰 总时步骤 作业内容 时间 时间 间按按钮使砂轮后退并 1S 准备下顶尖 11停机减速2 退顶尖 5 后退顶尖 1 5 5 秒3 下爪盘 左手松动爪盘 5 24 退工件 托起凸轮轴向右移动 4 托起凸轮轴向右移动 15 拿工件 托起凸轮轴 1 托起凸轮轴 1 起身 1出机 秒床转身6放下工 放下凸轮轴 2 放下凸轮轴 1 弯腰 1 秒件7.拿起未 托起凸轮轴 2 托起凸轮轴 起身 2 秒加工工件进爪盘、放到 V 形快8.安装工 调整顶尖 6 调整顶尖 2 秒件顶尖江苏大学京江学院毕业设计9.固定夹 调整夹具 7 调整夹具 3 5 秒具10 安
49、装辅 调整并顶上中心架 4 调整并顶上中心架 2助装置11 开机加 按开机按钮 1 1 起身 1工 秒12 下卡盘 下卡盘并上在准备加 11 下卡盘并上在准备加工 6 弯腰 6 秒并安 工的凸轮轴上 的凸轮轴上 下蹲装13 等待加 19工完 秒成4.4 改进的经济效益加工一个凸轮轴的时间缩短为 42 秒，同样，按双班制计算 ：改进前：总的一个周期的时间大约为 54 秒年加工时间为：15.5 小时（双班作业） 241 天（五天工作制） 60 60=13447800秒。 年产能为：1344780054=249033 件改进后：总的一个周期的时间大约为 42 秒 1344780042=320185.5 件比改进前产能提高了 71152 件，生产能力提高了 28.57%。江苏大学京江学院毕业设计第五章 凸轮轴的工艺概况5. 1 被加工零件的名称、编号、技术要求，以及加工工艺过程本次中心架设计，是为精磨凸轮轴第四主轴径服务的。零件的名称为：凸轮轴。零 件的材料是：冷激铸铁。毛坯的材料是：铸铁。材料的硬度：HBS230320。毛坯净重 9Kg。 零件净重 7.5Kg 。零件的编号为：3283179。凸轮轴的形状如图 5.1.1 凸轮轴的形状所示：图 5.1.1 凸轮轴的形状凸
