專利名稱：一種裝配式凸輪軸制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凸輪軸制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種裝配式凸輪軸的制造方法。
背景技術(shù)：
凸輪軸是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)部件。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(gè)凸輪。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動(dòng)作。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半(在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同)，不過通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計(jì)中對凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，凸輪軸設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程中占據(jù)著十分重要的地位。目前，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)都采用整體式凸輪軸，其材料有的采用中碳低合金鍛鋼(經(jīng)高頻淬火)，有的采用球墨鑄鐵。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產(chǎn)中采用自動(dòng)線多工位機(jī)床，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)線占地面積多，生產(chǎn)成本較高。 而裝配式凸輪軸只需半精加工和精加工，凸輪、齒輪、軸套可采用不同的材料，因此產(chǎn)品質(zhì)量可減輕30% 50% ；可柔性化生產(chǎn)，設(shè)備投資小，生產(chǎn)線占地面積少，生產(chǎn)成本較低。凸輪軸裝配工藝方法 1、熱套法
常溫下，外部零件的孔和內(nèi)部鋼管的外徑之間有過盈，裝配之前先對外部零件 (凸輪、軸套)進(jìn)行加熱，對內(nèi)部鋼管進(jìn)行冷卻，借以消除過盈。這種工藝方法在短暫時(shí)間內(nèi)完成聯(lián)接過程，在軸向尺寸和角度位置方面都有很高精度。2、內(nèi)部高壓成形法(IHU)
利用內(nèi)部的高壓力使鋼管變形，使其與已經(jīng)淬硬的凸輪圈形成軸向聯(lián)接。內(nèi)部的高壓力將鋼管材料往外壓出1 / 10 mm左右，從而達(dá)到凸輪的軸向定位。首先將凸輪片置入一臺(tái)專門的設(shè)備中，該設(shè)備可保證軸向?qū)?zhǔn)凸輪中心線和凸輪轉(zhuǎn)角位置。鋼管穿過此定位好的凸輪推入，一臺(tái)真空抓取機(jī)將預(yù)先定位好的各個(gè)零件放到帶IHU工具的液壓機(jī)上，IHU工具的模腔形狀正好與制好的毛坯軸的外形輪廓相一致。將液體介質(zhì)注入管內(nèi)后，鋼管兩端用軸向塞頭封死。通過將管內(nèi)壓力提高，使整個(gè)鋼管發(fā)生塑性變形，直到貼合在IHU工具上。此時(shí)，鋼管和凸輪之間接產(chǎn)生了力聯(lián)接和形狀聯(lián)接。3、管內(nèi)滾壓擴(kuò)張法
利用滑動(dòng)滾壓原理使得薄壁鋼管在帶孔的外部零件中發(fā)生局部的擴(kuò)張?？梢岳脦в袧L壓過盈量，穿過內(nèi)管的滾壓工具，使內(nèi)管發(fā)生塑性擴(kuò)張。
人工將裝配式凸輪軸的凸輪、軸套、偏心環(huán)、齒輪等零部件先后聯(lián)成完整凸輪軸。將凸輪、主軸頸、齒坯等各部件放到安裝上料盒中，然后將鋼管穿到各部件孔中，在安裝上料盒中進(jìn)行初定位。啟動(dòng)設(shè)備，將上料盒送入設(shè)備中。首先用工裝測頭進(jìn)行部件到位檢測，并驗(yàn)證凸輪放置位置是否正確。驗(yàn)證通過后，使用機(jī)械手將凸輪軸上料到凸輪軸壓球工位，然后各部件定位塊啟動(dòng)以精確定位凸輪、軸頸、齒輪。到位后同時(shí)夾緊各部件，并伸出頂桿將直徑超過管子內(nèi)徑的鋼球穿過整個(gè)鋼管內(nèi)徑，鋼管外的凸輪軸部件在受到鋼管膨脹伸展作用力下和鋼管相互彈性變形最終形成裝配式凸輪軸。4、凸輪壓力套裝定位法
首先在鋼管外面滾壓加工出圓周方向的槽子，凸輪的孔內(nèi)加工出軸向的線槽，然后從軸向?qū)⒓庸ず玫耐馆喬咨箱摴懿⑼迫?，由于鋼管外徑和凸輪孔之間有過盈，所以當(dāng)凸輪推入到鋼管上面以后就會(huì)發(fā)生塑性變形，鋼管表面和凸輪孔都有一些錐度，推入之后非常牢固。但是，熱套法是利用外部零件冷卻后孔變小的原理實(shí)現(xiàn)過盈配合，而內(nèi)部高壓成形法(IHU)和管內(nèi)滾壓擴(kuò)張法均是利用鋼管塑性變形實(shí)現(xiàn)連接，但這三種連接方式都并非可靠的連接，凸輪可能會(huì)從鋼管上脫落，且由于鋼管質(zhì)量不穩(wěn)定，更容易發(fā)生脫落的情況； 第二三種連接方法對鋼管內(nèi)壁要求嚴(yán)格，也增加了制造成本和使用成本。第四種凸輪壓力套裝定位法需要對凸輪和鋼管進(jìn)行機(jī)加工，鋼管各處均需要加工出槽子，各個(gè)凸輪的內(nèi)孔也需要加工，加工難度大，生產(chǎn)效率低，并且凸輪也有脫落的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種保證凸輪與鋼管穩(wěn)定連接的裝配式凸輪軸制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種裝配式凸輪軸制造方法
第一步，加工凸輪，凸輪外觀為桃形的環(huán)狀；
第二步，將各個(gè)凸輪套在鋼管上設(shè)計(jì)位置處；凸輪內(nèi)壁分為與鋼管形狀適配的圓弧段和凸起段，所述圓弧段與鋼管緊貼，所述凸起段內(nèi)壁與鋼管外緣之間設(shè)有預(yù)留膨脹空間；
第三步，用模具將所有凸輪的左右兩側(cè)以及凸輪外壁均定位固定；同時(shí)將鋼管外壁上除各個(gè)預(yù)留膨脹空間以外的其它位置也用模具包裹；模具在凸輪外緣的形狀應(yīng)與設(shè)計(jì)的凸輪曲線一致；
第四步，將鋼管兩端密封，然后向鋼管內(nèi)持續(xù)加壓，在鋼管內(nèi)形成高壓；預(yù)留膨脹空間內(nèi)側(cè)的鋼管管壁凸起，擠入預(yù)留膨脹空間內(nèi)，最后管壁與凸輪的凸起段內(nèi)壁壓緊，凸輪的外緣與該處模具的內(nèi)表面壓緊，此時(shí)凸輪外緣的曲線應(yīng)與設(shè)計(jì)的凸輪曲線一致； 第五步，停止加壓，取下模具。所述凸輪的壁厚相同。本發(fā)明采用加壓內(nèi)漲的方法，使鋼管管壁在凸輪與鋼管外壁之間的預(yù)留膨脹空間處向外膨脹，形成類似于鍵的凸起塊，從而將凸輪和鋼管固定連接在一起，加工方便，連接非常穩(wěn)定；由于凸輪采用的是等壁厚環(huán)形，本發(fā)明只需保證模具在該處的曲線符合要求即可，對加工的凸輪外緣曲線精度沒有太高要求，不必像以往各種加工方法中每一個(gè)凸輪曲線都必須按照設(shè)計(jì)要求加工成設(shè)計(jì)的曲線，因?yàn)楸景l(fā)明加壓完畢后，該處的凸輪曲線自然就符合設(shè)計(jì)要求，所以本發(fā)明凸輪軸成型快，生產(chǎn)效率大大提高。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖3是本發(fā)明鋼管外壁凸起后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的B-B剖視圖； 圖5是凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、2、5所示，本發(fā)明的凸輪軸包括鋼管1和凸輪2，如圖5所示，凸輪2的截面形狀一般為桃形環(huán)狀，其壁厚一致。因?yàn)橥馆?壁厚一致，相對比以往凸輪的內(nèi)壁形狀需要與鋼管截面形狀適配，本發(fā)明的凸輪2加工相對簡單許多，制造成本也相應(yīng)降低。凸輪2內(nèi)壁分為與鋼管形狀適配的圓弧段6和凸起段7。制造過程
第一步，根據(jù)設(shè)計(jì)要求加工凸輪2，凸輪2的壁厚應(yīng)保持一致；凸輪2形狀一般采用桃形。第二步，如圖1、2所示，將各個(gè)凸輪2按照設(shè)計(jì)位置套在鋼管1上的對應(yīng)位置處， 各凸輪2內(nèi)壁的凸起段7與鋼管1外壁之間保留有預(yù)留膨脹空間3，凸輪2的圓弧段6與鋼管1外壁緊貼；
第三步，用模具5將所有凸輪2的左右兩側(cè)以及凸輪2外壁均定位固定；同時(shí)將鋼管1 外壁上除各個(gè)預(yù)留膨脹空間3以外的其它位置也用模具5包裹；其中模具5在凸輪2外緣處的形狀應(yīng)與設(shè)計(jì)的凸輪曲線一致。第四步，將鋼管1兩端密封，并從鋼管1端部向鋼管1內(nèi)持續(xù)加壓，在鋼管1內(nèi)形成高壓。如圖1、2所示，由于鋼管1管壁除各個(gè)預(yù)留膨脹空間3外，其它位置均被模具5包裹無法向外膨脹，位于預(yù)留膨脹空間3處的管壁此時(shí)發(fā)生塑性變形，從預(yù)留膨脹空間3處向外膨脹，持續(xù)不斷加壓，管壁會(huì)在該處持續(xù)凸起，形成凸起塊4。因?yàn)轭A(yù)留膨脹空間3外側(cè)的凸輪2也被模具5包裹，所以凸起會(huì)漲滿整個(gè)預(yù)留膨脹空間3，鋼管1的外壁與凸輪2的內(nèi)壁徑向均擠壓在一起。第五步，加壓完畢后，取下模具5。此時(shí)的該處凸起塊4的作用類似于安裝在軸上的鍵，將鋼管1與凸輪2固定連接為一個(gè)整體，如圖3、4所示。最后需要說明的是凸輪2壁厚也可以不相等，因?yàn)橥馆?的最后的形狀是由模具 5形成，所以本發(fā)明對凸輪2的內(nèi)側(cè)形狀要求較低，凸輪2在凸起段7的厚度可適當(dāng)加厚，但必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)留膨脹空間3。這樣的近似變化也落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種裝配式凸輪軸制造方法，其特征在于 第一步，加工凸輪，凸輪外觀為桃形的環(huán)狀；第二步，將各個(gè)凸輪套在鋼管上設(shè)計(jì)位置處；凸輪內(nèi)壁分為與鋼管形狀適配的圓弧段和凸起段，所述圓弧段與鋼管緊貼，所述凸起段內(nèi)壁與鋼管外緣之間設(shè)有預(yù)留膨脹空間；第三步，用模具將所有凸輪的左右兩側(cè)以及凸輪外壁均定位固定；同時(shí)將鋼管外壁上除各個(gè)預(yù)留膨脹空間以外的其它位置也用模具包裹；模具在凸輪外緣的形狀應(yīng)與設(shè)計(jì)的凸輪曲線一致；第四步，將鋼管兩端密封，然后向鋼管內(nèi)持續(xù)加壓，在鋼管內(nèi)形成高壓；預(yù)留膨脹空間內(nèi)側(cè)的鋼管管壁凸起，擠入預(yù)留膨脹空間內(nèi)，最后管壁與凸輪的凸起段內(nèi)壁壓緊，凸輪的外緣與該處模具的內(nèi)表面壓緊，此時(shí)凸輪外緣的曲線應(yīng)與設(shè)計(jì)的凸輪曲線一致； 第五步，停止加壓，取下模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式凸輪軸制造方法，其特征在于所述凸輪的壁厚相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裝配式凸輪軸制造方法第一步，加工凸輪，凸輪外觀為桃形的環(huán)狀；第二步，將各個(gè)凸輪套在鋼管上設(shè)計(jì)位置處；凸輪內(nèi)壁分為與鋼管形狀適配的圓弧段和凸起段，所述圓弧段與鋼管緊貼，所述凸起段內(nèi)壁與鋼管外緣之間設(shè)有預(yù)留膨脹空間；本發(fā)明采用加壓內(nèi)漲的方法，使鋼管管壁在凸輪與鋼管外壁之間的預(yù)留膨脹空間處向外膨脹，形成類似于鍵的凸起塊，從而將凸輪和鋼管固定連接在一起，加工方便，連接非常穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B23P11/00GK102172809SQ20111003270
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者關(guān)洪濤, 朱天合, 苗祥利, 趙娟 申請人:河南中軸股份有限公司