CN104985410A - 一种凸轮轴及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凸轮轴，包括主轴、凸轮、端盖、轴颈，所述凸轮套在所述主轴上并固定，所述端盖固定连接于所述主轴的一端，所述轴颈的纵截面为圆环型且分别套在所述主轴的中间和另一端，并与所述主轴固定。本发明还提供了改凸轮轴的制备方法。本发明的优点是根据凸轮轴各部件使用性能，分别采用高耐磨，冲击韧性较好等的材料加工凸轮轴各部件，再进行组装的生产工艺，使得生产效率大大提高，且节约40％左右的材料。凸轮轴质量的降低也减轻了整机的重量，从而降低了机器的噪音，对节能减排、减少环境污染也有积极的意义。

Description

一种凸轮轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及内燃机中传动机械领域，具体涉及的是一种凸轮轴。
背景技术
近年来，汽车工业朝着轻量化、高性能、低排放和低成本的方向发展。凸轮轴作为内燃机中控制进排气不可缺少的部件，其轻量化与低成本对整个汽车工业的发展有着重要的作用。
目前，在凸轮轴的生产上，大多数企业都是将金属整体锻造或铸钢浇注，再通过繁琐的铣、车加工、热处理、磨等工序制作而成。这样的工艺，存在加工复杂、金属材料浪费多、能耗浪费大、单位生产成本高、综合性能差等缺点，与汽车工业发展潮流不相符。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种加工简单、采用组装方式进行加工的凸轮轴及其制造方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种凸轮轴，包括主轴、凸轮、端盖、轴颈，所述凸轮套在所述主轴上并固定，所述端盖固定连接于所述主轴的一端，所述轴颈的截面为圆环型且分别套在所述主轴的中间和另一端，并与所述主轴固定。
进一步地，主轴为空心冷拔钢管制得，在减轻主轴重量的同时保证了其强度。
进一步地，凸轮为粉末冶金凸轮或钢件凸轮。
进一步地，为了保证凸轮与轴颈与主轴可以稳定抱合，根据不同的装配方法，凸轮与轴颈的内径需比主轴的外径小0.04-0.20毫米。
本发明还提供了上述凸轮轴的制备方法。
第一张方法是扩胀法，它主要由以下步骤组成：
(1)主轴的制作：将空心钢管调质，并按所需长度切断进行校直，再经车销，磨至所需尺寸。
(2)轴颈与凸轮的制作：将合金材料分别加工成轴颈与凸轮的外形，并进行热处理淬火，再对内、外径、厚度进行车，磨至所属尺寸。
(3)装配：将轴颈与凸轮放入恒温炉中适度膨胀，取出后立刻按规定的顺序与角度套入主轴。
(4)扩管：将步骤(3)中装配好的凸轮轴一端固定，使用油压机将一合金钢球从凸轮轴另一端压入主轴的管径并滑动，使主轴管壁扩张，从而与凸轮、轴颈稳定抱合。
最后，将端盖装入主轴一端，用焊接的方式使其固定在主轴上。
作为优选，上述步骤(1)中，所述钢管为冷拔或冷轧钢管。
作为另一种优选，上述步骤(3)中，所述恒温炉中温度为180-200℃。
作为另一种优选，上述步骤(4)中，所述合金钢球的直径比所述主轴的内径大0.10毫米。
第二种方法为过盈法，它主要由以下的步骤组成：
(1)主轴的制作：将空心冷拔或冷轧钢管调质，并按所需长度切断进行校直，再经磨加工至所需尺寸，再经铣床加工，将主轴的管壁四周加工成R0.60mm六等分花键；
(2)轴颈与凸轮的制作：将合金材料分别加工成轴颈与凸轮的外形，并进行热处理淬火，再对内、外径、厚度进行车削，磨加工至所需尺寸；
(3)装配：先将凸轮、轴颈放置于780-800℃的温度下加热膨胀，主轴竖直，距下端10mm处用气功三爪卡盘锁紧，将膨胀后的凸轮、轴颈装入主轴；
(4)冷却：自然冷却，凸轮、轴颈稳定抱合于主轴。
最后，同样是用焊接的方式将端盖固定到主轴的一端。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：采用合适的材料加工凸轮轴各部件，再进行组装的生产工艺，使得生产效率大大提高，且节约40％左右的材料。凸轮轴质量的降低也减轻了整机的重量，各个部件针对性选材使用性能大幅提高，主轴空心管吸音从而降低了机器的部分噪音，对节能减排、减少环境污染也有积极的意义。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如附图所示，一种凸轮轴，由空心圆管型的主轴1、凸轮2、端盖3、轴颈4组成。主轴1是由冷拔或冷轧钢管加工而成，较传统凸轮轴，重量大大减轻。端盖3套在主轴1的一端并焊接固定在其上。凸轮2为粉末冶金凸轮或钢件，套在主轴1上，轴颈4的纵截面为圆环型且分别套在主轴1的中间和另一端。凸轮2与轴颈4均与主轴1稳定抱合。
凸轮轴的制作方法如下：
实施例1
上述凸轮轴的制造方法包括如下步骤：
(1)主轴的制作：将空心冷拔或冷轧钢管调质，消除内应力，并按所需长度切断进行校直，再经车，磨至所需尺寸，外径尺寸的公差控制在±0.02毫米。
(2)轴颈与凸轮的制作：将合金材料分别加工成轴颈与凸轮的外形，并进行热处理淬火(HRC＞59°)，再对内、外径、厚度进行车磨至所属尺寸，其中轴颈与凸轮的内径需比主轴的外径小0.04-0.10毫米。
(3)装配：将轴颈与凸轮放入180-200℃的恒温炉中适度膨胀，取出后立刻按规定的顺序、角度以及间距套入主轴，气压到位，与主轴初步结合。
(4)扩管：将步骤(3)中装配好的凸轮轴固定在油压机上，一端固定，使用油压机将一合金钢球(合金钢球的直径比主轴的内径大0.10毫米)从凸轮轴另一端压入主轴的管径，在油压机顶杆推动下滑动，使主轴管壁扩张，从而使凸轮、轴颈与主轴稳定抱合成一体。
最后，将端盖装入主轴一端，用焊接的方式使其固定在主轴上，再对凸轮、轴颈进行磨加工即可。
实施例2
实施例2中主轴、凸轮、端盖、轴颈的制作均与实施例1基本相同，所不同的是主轴在制作完成后，在管壁四周，用铣床加工成R0.60mm六等分花键。凸轮、轴颈内孔按所需装配的位置、角度加工成凸槽。凸轮、轴颈内孔的直径需比主轴管外径小0.10-0.20毫米。
凸轮轴的装配采用过盈法：(1)先将凸轮、轴颈放置于780-800℃的温度下加热膨胀；(2)主轴竖直，距下端10毫米处用气功三爪卡盘锁紧，将膨胀后的凸轮、轴颈装入主轴；(3)待冷却后，凸轮、轴颈会抱合于主轴。
最后，将端盖装入主轴一端，用焊接的方式使其固定在主轴上。装配好的凸轮轴，用中频炉对凸轮进行淬火处理，再用磨床对轮、套磨加工，即可。
除此之外，凸轮轴的装配还可以采用焊接的方法，将凸轮、轴颈等部件安装到位后，采用激光、电子束、钎焊、氩弧焊等方式将接触点焊接，使其固定在主轴上。焊接的方式简单易行，但焊接处材质容易变脆，还容易产生裂纹，故采用过盈法与扩胀法。

Claims (10)

1.一种凸轮轴，其特征在于：包括主轴(1)、凸轮(2)、端盖(3)、轴颈(4)，所述凸轮(2)套在所述主轴(1)上并固定，所述端盖(3)固定连接于所述主轴(1)的一端，所述轴颈(4)的纵截面为圆环型且分别套在所述主轴(1)的中间和另一端，并与所述主轴(1)固定。
2.根据权利要求1所述的一种凸轮轴，其特征在于：所述主轴(1)为空心管型。
3.根据权利要求1所述的一种凸轮轴，其特征在于：所述凸轮(2)为粉末冶金凸轮或钢件凸轮。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种凸轮轴，其特征在于：所述凸轮(2)、所述轴颈(4)的内径比所述主轴(1)的外径小0.04-0.20毫米。
5.一种根据权利要求1-3任一项所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)主轴的制作：将空心钢管调质，并按所需长度切断进行校直，再经磨加工至所需尺寸；
2)轴颈与凸轮的制作：将合金材料分别加工成轴颈与凸轮的外形，并进行热处理淬火，再对内、外径、厚度进行车削，磨加工至所需尺寸；
3)装配：将轴颈与凸轮放入恒温炉中适度膨胀，取出后立刻按规定的顺序与角度套入主轴；
4)扩管：将步骤3)中装配好的凸轮轴一端固定，使用油压机将一合金钢球从凸轮轴另一端压入主轴的管径并滑动，使主轴管壁扩张，从而与凸轮、轴颈、稳定抱合。
6.根据权利要求5所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：步骤1)中，所述钢管为冷拔或冷轧钢管。
7.根据权利要求5所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：步骤3)中，所述恒温炉中温度为180-200℃。
8.根据权利要求5所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：步骤4)中，所述合金钢球的直径比所述主轴的内径大0.10毫米。
9.一种根据权利要求1-3任一项所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)主轴的制作：将空心钢管调质，并按所需长度切断进行校直，再经磨加工至所需尺寸；
2)轴颈与凸轮的制作：将合金材料分别加工成轴颈与凸轮的外形，并进行热处理淬火，再对内、外径、厚度进行车削，磨加工至所需尺寸；
3)装配：先将凸轮、轴颈放置于780-800℃的温度下加热膨胀，主轴竖直，距下端10mm处用气功三爪卡盘锁紧，将膨胀后的凸轮、轴颈装入主轴；
4)冷却：自然冷却，凸轮、轴颈稳定抱合于主轴。
10.根据权利要求9所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：步骤1)中，所述钢管为冷拔或冷轧钢管，且所述主轴在管壁四周，用铣床加工成R0.60mm六等分花键。
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