專利名稱：一種采用Al-Sn-Mn-Mg-Zn 系鋁合金為材料的凸輪軸二次精加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械精加工領(lǐng)域，具體涉及一種凸輪軸及其材料，尤其是涉及一種采用Al-Sn-Mn-Mg-Zn系鋁合金為材料的凸輪軸二次精加工工藝。
背景技術(shù)：
通常采用車(chē)、銑、磨等粗加工得到的零件，如齒輪、軸類，盤(pán)類等表面比較粗糙，為了提高零件的承載能力和使用壽命需要對(duì)零件表面進(jìn)行精加工，以往的精加工多數(shù)才采用一次表面切削，零件不是早期磨損就是破裂，還是不能滿足現(xiàn)代技術(shù)中對(duì)機(jī)械零件高承載和長(zhǎng)壽命的要求，現(xiàn)在世界各大汽車(chē)廠均使用冷激鑄造方式或FCD 700材質(zhì)方式制作凸 輪。而冷激鑄鐵的FCD材質(zhì)在嚴(yán)酷使用條件下軸部容易斷裂，F(xiàn)CD 700的材質(zhì)無(wú)法耐高溫使用，且都在使用一定期限后會(huì)有磨損的狀況發(fā)生，從而致使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力遞減，并產(chǎn)生異音的狀況，因此必須更換新品，這樣存在消費(fèi)上的浪費(fèi)，為此，本發(fā)明提供了一種耐磨損可永久使用的凸輪軸以供市場(chǎng)所需。通常，在對(duì)給定齒輪的輪齒表面進(jìn)行精加工前先估計(jì)給定齒輪的坯料去除量。目前還沒(méi)有直接方法來(lái)驗(yàn)證在硬齒輪精加工部分上對(duì)坯料去除量和坯料劃分的假定和計(jì)算是否正確。不正確的坯料去除量和坯料劃分計(jì)算增加了成本并降低了精加工部件的耐用性?？刂婆髁先コ亢团髁蟿澐值哪芰?huì)影響與滲碳齒輪上的點(diǎn)蝕壽命直接相關(guān)的表面硬化層深度的一致性和殘余壓縮應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上技術(shù)的不足，本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種采用Al-Sn-Mn-Mg-Zn系鋁合金為材料的凸輪軸二次精加工工藝。本發(fā)明設(shè)計(jì)的凸輪軸二次精加工工藝，其所用材料包括了下列元素的百分比含量Zn 10%-21%，Mn 0. 1%-0. 3%, Mg 0. 003%-0. 009%, Sn 0. 12%-3. 9%, Ti 0. 17-0. 25%,余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)，優(yōu)選Zn 11%-20%，Mn 0. 15%-0. 25%, Mg 0. 04%-0. 08%, Sn0. 15%-3. 0%，Ti 0. 19-0. 21%，其特征在于采用了下列的加工工藝二次精加工工藝，步驟如下(I)鑄造毛坯采用熱壓鑄成型法生成鑄件，(2)經(jīng)上述熱鑄后的毛坯進(jìn)行均勻化退火，使其加熱到1000-1200°C保溫4-5h然后隨爐緩冷到350°C，再空冷，(3)對(duì)凸輪軸采用車(chē)削進(jìn)行粗加工，之后進(jìn)行失效處理并對(duì)回火后的凸輪軸進(jìn)行表面熱處理，采用碳氮共滲法，即把工件置于密封加熱爐中通入丙酮、煤油等滲碳劑，將溫度加熱到910-960°C使工件在此高溫下進(jìn)行滲碳氮共滲，(4)將碳氮共滲后的凸輪軸進(jìn)行表面磷酸處理，并去除氧化皮或缺陷，(5)表面強(qiáng)化處理，采用噴丸強(qiáng)化，即用高射鐵丸對(duì)表面進(jìn)行撞擊，從而提高工件的耐疲勞性和使用壽命，(6)生成凸輪軸輪廓精加工軌跡，根據(jù)所述零件輪廓精加工軌跡，選取一把加工刀具對(duì)零件輪廓進(jìn)行精加工；測(cè)量精加工后的零件輪廓以獲得與零件輪廓理論值比較的加工誤差；根據(jù)所述加工誤差生成新的零件加工軌跡，所述新的零件加工軌跡與所述精加工后的零件輪廓相對(duì)于零件理論輪廓呈鏡像關(guān)系；將前一凸輪和后一凸輪形成對(duì)t匕，保證加工精度，(7)對(duì)精車(chē)后的凸輪軸進(jìn)行超聲波拋光處理，即將凸輪軸放在磨料懸浮液中，然后將工件和懸浮液置于超聲波場(chǎng)中，通過(guò)超聲波的震蕩作用，使磨粒在高速下撞擊凸輪軸表面，使凸輪軸的微凸起被切削掉，使工件表面磨削拋光。加工精度達(dá)0. 01-0. 02mm,表面粗糙度達(dá)到1-0. lym，超聲波在16000-25000HZ范圍內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一采用下面的一道精加工，生成凸輪軸輪廓精加工軌跡，根據(jù)所述零件輪廓精加工軌跡，選取一把加工刀具對(duì)零件輪廓進(jìn)行精加工；測(cè)量精加工后的零件輪廓以獲得與零件輪廓理論值比較的加工誤差；根據(jù)所述加工誤差生成新的零件加工軌跡，所述新的零件加工軌跡與所述精加工后的零件輪廓相對(duì)于零件理論輪廓呈鏡像關(guān)系；將前一凸輪和后一凸輪形成對(duì)比，保證加工精度，該方法客服了以往的坯料去除量和坯料劃分的不準(zhǔn)確，從而真正的保證了加工精度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之二對(duì)一道精車(chē)后的凸輪軸進(jìn)行二次超聲波拋光處理，工具對(duì)凸輪軸的作用和熱影響較小，使凸輪軸不產(chǎn)生變形、燒傷，變質(zhì)層，而且成本低。而且使凸輪軸 的加工精度準(zhǔn)確，使的表面光滑，摩擦小，在工作中產(chǎn)生的熱量少，因此工作壽命長(zhǎng)，避免了斷裂現(xiàn)象。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之三采用碳氮共滲和便面強(qiáng)化，不僅使得表面抗彎曲強(qiáng)，心部的韌性好，而且提高工件的耐疲勞性和使用壽命。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之四實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，凸輪軸生產(chǎn)成本低,材料綜合機(jī)械性能有所提高，產(chǎn)品性能好，質(zhì)量穩(wěn)定，因此能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求，從而得到廣泛的應(yīng)用，節(jié)省了成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種以Al-Sn-Mn-Mg-Zn系鋁合金為材料的凸輪軸，其材料主要包括了下列元素的百分含量Zn 10%, Mn 0. 1%，Mg 0.003%，Sn 0. 12%，Ti 0. 17，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)，其特征在于采用了下列的加工工藝為鑄造毛坯和粗加工采用常規(guī)法，精加工工藝采用對(duì)比精加工和表面拋光二次精加工，工序如下(1)鑄造毛坯采用熱壓鑄成型法生成鑄件，(2)經(jīng)上述熱鑄后的毛坯進(jìn)行均勻化退火，使其加熱到100(TC保溫4h然后隨爐緩冷到350°C，再空冷，(3)對(duì)凸輪軸采用車(chē)削進(jìn)行粗加工，之后進(jìn)行失效處理并對(duì)回火后的凸輪軸進(jìn)行表面熱處理，采用碳氮共滲法，即把工件置于密封加熱爐中通入丙酮、煤油等滲碳劑，將溫度加熱到910°C使工件在此高溫下進(jìn)行滲碳氮共滲，(4)將碳氮共滲后的凸輪軸進(jìn)行表面磷酸處理，并去除氧化皮或缺陷，(5)表面強(qiáng)化處理，采用噴丸強(qiáng)化，(6)生成凸輪軸輪廓精加工軌跡，根據(jù)所述零件輪廓精加工軌跡，選取一把加工刀具對(duì)零件輪廓進(jìn)行精加工；測(cè)量精加工后的零件輪廓以獲得與零件輪廓理論值比較的加工誤差；根據(jù)所述加工誤差生成新的零件加工軌跡，所述新的零件加工軌跡與所述精加工后的零件輪廓相對(duì)于零件理論輪廓呈鏡像關(guān)系；將前一凸輪和后一凸輪形成對(duì)比，保證加工精度，(7)對(duì)精車(chē)后的凸輪軸進(jìn)行超聲波拋光處理，即將凸輪軸放在磨料懸浮液中，然后將工件和懸浮液置于超聲波場(chǎng)中，通過(guò)超聲波的震蕩作用，使磨粒在高速下撞擊凸輪軸表面，使凸輪軸的微凸起被切削掉，使工件表面磨削拋光。加工精度達(dá)0.01mm，表面粗糙度達(dá)到I Pm，超聲波為16000Hz。
實(shí)施例二一種以Al-Sn-Mn-Mg-Zn系鋁合金為材料的凸輪軸，其材料主要包括了下列元素的百分含量Zn 20%, Mn 0.25%，Mg 0. 08%, Sn 3.0%，Ti 0. 21%，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)，其特征在于采用了下列的加工工藝為鑄造毛坯和粗加工采用常規(guī)法，精加工工藝采用對(duì)比精加工和表面拋光二次精加工，工序如下(1)鑄造毛坯采用熱壓鑄成型法生成鑄件，(2)經(jīng)上述熱鑄后的毛坯進(jìn)行均勻化退火，使其加熱到1100°C保溫3. Sh然后隨爐緩冷到350°C，再空冷，(3)對(duì)凸輪軸采用車(chē)削進(jìn)行粗加工，之后進(jìn)行失效處理并對(duì)回火后的凸輪軸進(jìn)行表面熱處理，采用碳氮共滲法，即把工件置于密封加熱爐中通入丙酮、煤油等滲碳齊IJ，將溫度加熱到950°C使工件在此高溫下進(jìn)行滲碳氮共滲，(4)將碳氮共滲后的凸輪軸進(jìn)行表面磷酸處理，并去除氧化皮或缺陷，(5)表面強(qiáng)化處理，采用噴丸強(qiáng)化，(6)生成凸輪軸輪廓精加工軌跡，根據(jù)所述零件輪廓精加工軌跡，選取一把加工刀具對(duì)零件輪廓進(jìn)行精加工；測(cè)量精加工后的零件輪廓以獲得與零件輪廓理論值比較的加工誤差；根據(jù)所述加工誤差生成新的零件加工軌跡，所述新的零件加工軌跡與所述精加工后的零件輪廓相對(duì)于零件理論輪廓呈鏡像關(guān)系；將前一凸輪和后一凸輪形成對(duì)比，保證加工精度，(7)對(duì)精車(chē)后 的凸輪軸進(jìn)行超聲波拋光處理，即將凸輪軸放在磨料懸浮液中，然后將工件和懸浮液置于超聲波場(chǎng)中，通過(guò)超聲波的震蕩作用，使磨粒在高速下撞擊凸輪軸表面，使凸輪軸的微凸起被切削掉，使工件表面磨削拋光。加工精度達(dá)0.02mm，表面粗糙度達(dá)到0. Iy m，超聲波為25000Hzo申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用Al-Sn-Mn-Mg-Zn系鋁合金為材料的凸輪軸二次精加工エ藝，所述合金其主要包括了下列元素的百分含量Zn 10%-21%，Mn 0. 1%-0. 3%, Mg 0. 003%-0. 009%, Sn·0.12%-3. 9%，Ti 0. 17-0. 25%，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)，其特征在于采用了下列的加工エ藝為鑄造毛坯和粗加工采用常規(guī)法，精加工エ藝采用對(duì)比精加工和表面拋光二次精加エ，エ序如下 (1)鋳造毛坯采用熱壓鑄成型法生成鑄件， (2)經(jīng)上述熱鑄后的毛坯進(jìn)行均勻化退火，使其加熱到1000-1200°C保溫4-5h然后隨爐緩冷到350°C，再空冷， (3)對(duì)凸輪軸采用車(chē)削進(jìn)行粗加工，之后進(jìn)行失效處理并對(duì)回火后的凸輪軸進(jìn)行表面熱處理，采用碳氮共滲法，即把エ件置于密封加熱爐中通入丙酮、煤油等滲碳劑，將溫度加熱到910-960°C使エ件在此高溫下進(jìn)行滲碳氮共滲， (4)將碳氮共滲后的凸輪軸進(jìn)行表面磷酸處理，并去除氧化皮或缺陷， (5)表面強(qiáng)化處理，采用噴丸強(qiáng)化，即用高射鐵丸對(duì)表面進(jìn)行撞擊， (6)生成凸輪軸輪廓精加工軌跡，根據(jù)所述零件輪廓精加工軌跡，選取一把加工刀具對(duì)零件輪廓進(jìn)行精加工；測(cè)量精加工后的零件輪廓以獲得與零件輪廓理論值比較的加工誤差；根據(jù)所述加工誤差生成新的零件加工軌跡，所述新的零件加工軌跡與所述精加工后的零件輪廓相對(duì)于零件理論輪廓呈鏡像關(guān)系；將前一凸輪和后ー凸輪形成對(duì)比，保證加工精度， (7)對(duì)精車(chē)后的凸輪軸進(jìn)行超聲波拋光處理，即將凸輪軸放在磨料懸浮液中，然后將エ件和懸浮液置于超聲波場(chǎng)中，通過(guò)超聲波的震蕩作用，使磨粒在高速下撞擊凸輪軸表面，使凸輪軸的微凸起被切削掉，使エ件表面磨削拋光。加工精度達(dá)0. 01-0. 02_，表面粗糙度達(dá)到1-0. I u m,超聲波在16000-25000Hz范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的エ藝，其特征在于Zn11%-20%，Mn 0. 15%-0. 25%，Mg·0.04%-0. 08%, Sn 0. 15%-3. 0%, Ti 0. 19-0. 21%，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Al-Sn-Mn-Mg-Zn系高強(qiáng)度鋁合金材料的凸輪軸精加工工藝。在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞缸用凸輪軸工作要求比較高，因此經(jīng)過(guò)粗加工熱處理后的凸輪軸采用對(duì)比精加工和表面超聲波拋光二次精加工來(lái)達(dá)到凸輪軸的工作要求。與采用一次精加工相比，此精加工獲得的凸輪軸的耐磨性更好，壽命更長(zhǎng)，心部韌性更好，強(qiáng)度大大提高，彎曲和接觸應(yīng)力更高。
文檔編號(hào)C22F1/053GK102756243SQ20121023306
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者賈紹寬 申請(qǐng)人:無(wú)錫市鉆通工程機(jī)械有限公司