CN105081569B - 一种空心刹车凸轮轴及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空心刹车凸轮轴，其组成部分包括主轴体、凸轮、花键轴，其特征在于：主轴体为空心管结构，主轴体两端需要分别焊接凸轮和花键轴，从而形成完整的刹车凸轮轴。其结构简单、焊后变形小、精度高，不仅可以获得优良的焊接质量，而且有效控制了刹车凸轮轴的生产成本。符合汽车工业中的宽系列、多规格柔性化生产的需求。

Description

一种空心刹车凸轮轴及加工方法
技术领域
本发明涉及一种空心刹车凸轮轴及加工方法，属于汽车工业中空心刹车凸轮轴的制造领域。
背景技术
节能、减排是汽车发展的趋势，因此汽车零件的轻量化方案越来越受到关注。空心刹车凸轮轴就是汽车零件轻量化产品之一。相比实心刹车凸轮轴的整体锻造和切削成形，空心刹车凸轮轴主轴体为无缝钢管，不能与凸轮、花键一次成形，必须分体加工后焊接成一体。采用何种工艺实现刹车凸轮轴其他功能组件与空心轴体的焊接，成为了亟待解决的问题。由于刹车凸轮轴制造材料为中、高碳合金钢，采用电弧焊焊接容易形成裂纹，且焊接变形量较大，影响装配精度。摩擦焊虽然可以实现中碳合金钢的焊接，但设备造价很高并且只能满足单一结构、单一规格产品生产，导致产品成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空心刹车凸轮轴及加工方法。其结构简单、焊后变形小、精度高，不仅可以获得优良的焊接质量，而且有效控制了刹车凸轮轴的生产成本。符合汽车工业中的宽系列、多规格柔性化生产的需求。
本发明的技术方案是这样实现的：一种空心刹车凸轮轴，其组成部分包括主轴体、凸轮、花键轴，其特征在于：主轴体为空心管结构，主轴体两端需要分别焊接凸轮和花键轴，从而形成完整的刹车凸轮轴。
其具体的加工步骤如下：1）采用与焊接激光束同轴的氦氖激光束进行精确定位，保证焊接激光束4对准空心刹车凸轮轴焊接位置。2）感应加热器环绕于焊接区域，将该区域材料温度加热至600℃～800℃温度区间，温度达到要求后停止感应加热。3）加热停止时刻开始激光焊接，激光器输出功率区间4400W～4700W，焊接速度2.5m/min，离焦量-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。高能量激光束将接头两侧母材熔化混合，液态金属冷却凝固后将焊件连接为整体，形成细致而均匀的焊缝。4）采用上述方法，依次进行主轴体与凸轮、花键轴两处焊接，完成空心刹车凸轮轴制造。
所述的激光束对准空心刹车凸轮轴焊接位置，感应加热器环绕于焊接区域，当该区域材料温度加热至300℃～400℃温度区间时，停止感应加热；使激光焊接与感应加热在同一时刻开始，激光器输出功率3700 W～4000W，焊接速度2m/min，离焦量0mm，焊接时焊缝侧吹保护气为氩气，流量为20L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min；加热后的液态金属冷却凝固后将焊件连接为整体，形成细致而均匀的焊缝；采用上述方法，依次进行主轴体与凸轮、花键轴两处焊接，完成空心刹车凸轮轴加工。
所述的焊接激光束通过同轴的氦氖激光束进行精确定位，保证焊接激光束对准空心刹车凸轮轴焊接位置后，即开始激光焊接，激光器输出功率5000W～5300W，焊接速度3m/min，离焦量-2.5mm；焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为压缩空气，流量为15L/min；当焊接结束时刻再对焊缝进行感应加热，加热温度至100℃～200℃区间内停止加热，让焊缝自然冷却至室温；采用上述方法，依次进行主轴体与凸轮、花键轴两处焊接，完成空心刹车凸轮轴加工。
所述的焊接接头形式分为对接、角接、搭接。
本发明的积极效果是：
（1）解决了空心刹车凸轮轴结构及材料的焊接制造需求。
（2）为轴类零件空心化技术奠定了制造基础，便于结构复杂化的轴类零件的分
体设计、制造。
附图说明
图1为本发明的空心刹车凸轮轴结构示意图。
图2为本发明的加工示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：一种空心刹车凸轮轴，其组成部分包括凸轮1、主轴体2、花键轴3，其特征在于：主轴体2为空心管结构，主轴体2两端需要分别焊接凸轮1和花键轴3，从而形成完整的刹车凸轮轴。
其具体的加工步骤如下：1）采用与焊接激光束4同轴的氦氖激光束进行精确定位，保证焊接激光束4对准空心刹车凸轮轴焊接位置。2）感应加热器5环绕于焊接区域，将该区域材料温度加热至600℃～800℃温度区间，温度达到要求后停止感应加热。3）加热停止时刻开始激光焊接，激光器输出功率区间4400W～4700W，焊接速度2.5m/min，离焦量-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。高能量激光束将接头两侧母材熔化混合，液态金属冷却凝固后将焊件连接为整体，形成细致而均匀的焊缝6。4）采用上述方法，依次进行主轴体2与凸轮1、花键轴3两处焊接，完成空心刹车凸轮轴制造。
所述的激光束对准空心刹车凸轮轴焊接位置，感应加热器5环绕于焊接区域，当该区域材料温度加热至300℃～400℃温度区间时，停止感应加热；使激光焊接与感应加热在同一时刻开始，激光器输出功率3700 W～4000W，焊接速度2m/min，离焦量0mm，焊接时焊缝侧吹保护气为氩气，流量为20L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min；加热后的液态金属冷却凝固后将焊件连接为整体，形成细致而均匀的焊缝6；采用上述方法，依次进行主轴体2与凸轮1、花键轴3两处焊接，完成空心刹车凸轮轴加工。
所述的焊接激光束4通过同轴的氦氖激光束进行精确定位，保证焊接激光束4对准空心刹车凸轮轴焊接位置后，即开始激光焊接，激光器输出功率5000W～5300W，焊接速度3m/min，离焦量-2.5mm；焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为压缩空气，流量为15L/min；当焊接结束时刻再对焊缝6进行感应加热，加热温度至100℃～200℃区间内停止加热，让焊缝6自然冷却至室温；采用上述方法，依次进行主轴体2与凸轮1、花键轴3两处焊接，完成空心刹车凸轮轴加工。
所述的焊接接头形式分为对接、角接、搭接。
实施例1
空心刹车凸轮轴焊缝形式为对接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。感应加热器5环绕于焊接区域，将焊缝6区域温度加热至600℃时停止加热。加热停止时刻进行激光焊接，激光器输出功率为4700W，焊接速度为2.5m/min，离焦量为-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例2
空心刹车凸轮轴焊缝形式为角接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。感应加热器5环绕于焊接区域，将焊缝6区域温度加热至700℃时停止加热。加热停止时刻进行激光焊接，激光器输出功率为4500W，焊接速度为2.5m/min，离焦量为-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例3
空心刹车凸轮轴焊缝形式为搭接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。感应加热器5环绕于焊接区域，将焊缝6区域温度加热至800℃时停止加热。加热停止时刻进行激光焊接，激光器输出功率为4400W，焊接速度为2.5m/min，离焦量为-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例4
空心刹车凸轮轴焊缝形式为对接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。感应加热器5环绕于焊接区域，将该区域材料温度加热至300℃，温度达到要求后停止加热。激光焊接与感应加热在同一时刻开始，激光器输出功率为4000W，焊接速度为2m/min，离焦量0mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氩气，流量为20L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例5
空心刹车凸轮轴焊缝形式为角接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。感应加热器5环绕于焊接区域，将该区域材料温度加热至350℃，温度达到要求后停止加热。激光焊接与感应加热在同一时刻开始，激光器输出功率为3800W，焊接速度为2m/min，离焦量0mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氩气，流量为20L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例6
空心刹车凸轮轴焊缝形式为搭接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。感应加热器5环绕于焊接区域，将该区域材料温度加热至400℃，温度达到要求后停止加热。激光焊接与感应加热在同一时刻开始，激光器输出功率为3700W，焊接速度为2m/min，离焦量0mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氩气，流量为20L/min；激光同轴保护气为氦气，流量为10L/min。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例7
空心刹车凸轮轴焊缝形式为对接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。先开始激光焊接，激光器输出功率5300W，焊接速度3m/min，离焦量-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为压缩空气，流量为15L/min。焊接结束时刻对焊缝进行感应加热，加热温度至100℃停止加热，让焊缝6自然冷却至室温。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例8
空心刹车凸轮轴焊缝形式为角接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。先开始激光焊接，激光器输出功率5100W，焊接速度3m/min，离焦量-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为压缩空气，流量为15L/min。焊接结束时刻对焊缝6进行感应加热，加热温度至150℃停止加热，让焊缝6自然冷却至室温。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。
实施例9
空心刹车凸轮轴焊缝形式为搭接，先完成凸轮侧焊接。将焊接激光束4定位至焊接区域。先开始激光焊接，激光器输出功率5000W，焊接速度3m/min，离焦量-2.5mm。焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为30L/min；激光同轴保护气为压缩空气，流量为15L/min。焊接结束时刻对焊缝6进行感应加热，加热温度至200℃停止加热，让焊缝6自然冷却至室温。之后完成花键轴侧焊接，最终完成空心刹车凸轮轴的加工。

Claims (2)

1.一种空心刹车凸轮轴，包括主轴体、凸轮、花键轴组成，其特征在于：主轴体为空心管结构，主轴体两端需要分别焊接凸轮和花键轴，从而形成完整的刹车凸轮轴；其具体的加工步骤如下： 1）采用与焊接激光束同轴的氦氖激光束进行精确定位，保证焊接激光束对准空心刹车凸轮轴焊接位置；2）感应加热器环绕于焊接区域，将该区域材料温度加热至 600℃～ 800℃温度区间，温度达到要求后停止感应加热；3）加热停止时刻开始激光焊接，激光器输出功率区间4400W～4700W，焊接速度2.5m/min，离焦量-2.5mm，焊接时焊缝侧吹保护气为氮气，流量为 30L/min ；激光同轴保护气为氦气，流量为 10L/min，高能量激光束将接头两侧母材熔化混合，液态金属冷却凝固后将焊件连接为整体，形成细致而均匀的焊缝；4）采用上述方法，依次进行主轴体与凸轮、花键轴两处焊接，完成空心刹车凸轮轴制造。
2.根据权利要求 1 所述的一种空心刹车凸轮轴，其特征在于所述的接头焊接形式分为对接、角接或搭接。
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