CN105215273B - 一种凸轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械零件加工技术领域，尤其是一种凸轮的制备方法，通过精密铸造，将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料，铁为92‑98.1％、碳为0.3‑0.9％、铜为1‑3％、镁为0‑1.1％、铝为0‑1％、铬为0.6‑3％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.5‑0.9％的二氧化硅；有效的降低了传统工艺的难度，缩短了传统工艺的流程，缩短的凸轮生产的周期，避免了模具在高温环境中容易龟裂的技术难题，降低了生产成本，提高了生产效益。
Description
技术领域
本发明涉及机械零件加工技术领域，尤其是一种凸轮的制备方法。
背景技术
凸轮是一种机械设备行程运动的零件，是设备运转的中心零件，对于凸轮的加工，是设备运转精度和设备成本的主要技术参数和经济指标。而传统的的凸轮加工工艺为铣床加工和线切加工两种方法，其中铣床加工是根据图纸尺寸，选择凸轮材料并下料锻造成所需的环料，进而进行调质处理，再按照图纸的尺寸进行加工，最后将加工好的成品进行淬火处理，淬火处理后，清理杂物验收包装即可；线切加工时根据图纸尺寸选料下料，铸造成所需要的呸料，再将呸料置于数控线切剜上加工，并采用机械加工其余尺寸，淬火，清理杂物验收后包装即可获得产品；可是，传统的加工工艺，使得凸轮的加工受到机床、人工操作和测量的影响，使得凸轮产品的质量受到影响，难以达到批量生产，并生产周期较长，人工耗费时间长，生产成本大。
为此，有许多研究人员从以上技术问题出发，对凸轮的生产工艺进行优化，进而降低凸轮的生产成本，提高凸轮质量，缩短凸轮生产周期的方法。
如专利号为99126166.6的《凸轮轴的制造方法》由以下工序组成，把凸轮轴的轴部压粉成型的轴部压粉成型工序；把凸轮轴的凸轮凸起部压粉成型的凸轮凸起部压粉成型的工序；把至少一个前述压粉成型的凸轮凸起部组装于前述压粉成型的轴部的规定位置的组装工序，以及烧结成型工序，省略了机械加工步骤，降低了生产成本和提高了生产效率；但生产条件苛刻，工艺难度较大，周期长，能耗大。
如专利号为200910102386.6的《一种发动机凸轮轴凸轮的制造方法》包括准备材料，即铁、铬、钼、碳以及铜的混合粉，然后加入质量比为0.1-1％的润滑剂，再将上述混合粉在压力大于600MPa的压机上压制成密度大于7.3g/cm2的凸轮零件；并将凸轮零件置于温度为1100-1350℃的温度环境下进行烧结，烧结的时间为10-30min以上，烧结在真空烧结炉或连续式烧结炉中进行；根据烧结零件的化学成分要求进行热处理，热处理淬火温度为800-1000℃，保温30-45min，或采用高频热处理，回火温度为150-400℃，保温110-130℃，产品的精密度较高，强度较好，表面光滑度较优，生产成本低，效率高，但整个工艺流程长，生产周期长，成本高。
由此可见，现有技术中的生产方法，难以完全克服人为因素的影响，进而导致凸轮产品零件的质量较差，同时，凸轮生产的工艺复杂，生产周期较长，成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种能够简化凸轮生产工艺、缩短凸轮生产周期，降低凸轮生产成本，确保凸轮产品质量的凸轮的制备方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种凸轮的制备方法，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料，铁为92-98.1％、碳为0.3-0.9％、铜为1-3％、镁为0-1.1％、铝为0-1％、铬为0.6-3％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.5-0.9％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使的蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为450-580MPa，温度为120-150℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1000-1050℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮进行继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
进一步的，所述的铁为94-96.1％、碳为0.5-0.7％、铜为1.5-2.5％、镁为0.5-0.8％、铝为0.6-0.8％、铬为0.8-1.2％。
优选地，所述的铁为95％、碳为0.6％、铜为2％、镁为0.7％、铝为0.7％、铬为1％。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：通过精密铸造，有效的降低了传统工艺的难度，缩短了传统工艺的流程，缩短的凸轮生产的周期，避免了模具在高温环境中容易龟裂的技术难题，降低了生产成本，提高了生产效益。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种凸轮的制备方法，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料1000kg，铁为92％、碳为0.9％、铜为3％、镁为1.1％、铝为1％、铬为3％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.9％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使的蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为580MPa，温度为150℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1050℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮进行继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
实施例2
一种凸轮的制备方法，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料900kg，所述的铁为94％、碳为0.7％、铜为2.5％、镁为0.8％、铝为0.8％、铬为1.2％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.8％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使的蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为520MPa，温度为135℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1000-1050℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮进行继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
实施例3
一种凸轮的制备方法，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料1300kg，所述的铁为95％、碳为0.6％、铜为2％、镁为0.7％、铝为0.7％、铬为1％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.7％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使的蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为500MPa，温度为130℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1020℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮进行继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
实施例4
一种凸轮的制备方法，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料2000kg，所述的铁为98.1％、碳为0.3％、铜为1％、镁为0％、铝为0％、铬为0.6％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.6％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使的蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为480MPa，温度为125℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1010℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮进行继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
实施例5
一种凸轮的制备方法，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料1500kg，所述的铁为96.1％、碳为0.5％、铜为1.5％、镁为0.5％、铝为0.6％、铬为0.8％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.5％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使的蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为450MPa，温度为120℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1000℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮进行继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明技术方案所要达到的技术效果做进一步的阐述，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员在此基础上做出的，不具有突出实质性特点和显著进步的发明创造，均属于本发明的保护范畴。
Claims (3)
1.一种凸轮的制备方法，其特征在于，采用精密铸造加工工艺进行生产，具体是通过以下步骤进行生产的：
(1)原料配制：将铁、碳、铜、镁、铝、铬按照以下质量百分数进行配制，获得混合料，铁为92-98.1％、碳为0.3-0.9％、铜为1-3％、镁为0-1.1％、铝为0-1％、铬为0.6-3％；其中铁以三氧化二铁或氧化亚铁的形式加入，铬、镁、铜以铝合金的形式加入，碳以碳粉的形式加入，然后加入占总质量0.5-0.9％的二氧化硅；
(2)模具制备：采用蜡作为模具原料，压制成符合尺寸的凸轮模具，获得蜡模具，并在蜡模具上喷涂温度为30℃的高温砂，喷涂的高温砂的厚度为2cm，再将喷涂完高温砂的蜡模具置于温度为90℃的烤炉上，使蜡模具完全溶解成蜡浆，并采用抽压机抽出蜡浆，使其形成空壳砂模，即可获得凸轮制备模具；
(3)浇注模具，压制成型：将步骤1)获得混合料制备成含水量为45％，并且能够形成流动状的混合浆，再将混合浆浇注于步骤2)制备的空壳砂模中，采用压力为450-580MPa，温度为120-150℃进行高温压制成型，去除空壳砂模具，清理杂物，获得凸轮初成品；
(4)热处理：将凸轮初成品置于温度为1000-1050℃、真空度为0.8MPa的加热炉中，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒凸轮初成品10s，获得半成品凸轮；
(5)调质：将半成品凸轮继续采用300℃的温度回火处理1-1.5h，冷却至常温，清除杂物，检验获得凸轮成品。
2.如权利要求1所述的凸轮的制备方法，其特征在于：所述的铁为94-96.1％、碳为0.5-0.7％、铜为1.5-2.5％、镁为0.5-0.8％、铝为0.6-0.8％、铬为0.8-1.2％。
3.如权利要求1或2所述的凸轮的制备方法，其特征在于：所述的铁为95％、碳为0.6％、铜为2％、镁为0.7％、铝为0.7％、铬为1％。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201208 Address after: 274100 north outer ring road, 500m east of connecting line, Dingtao District, Heze City, Shandong Province Patentee after: Shandong Meisen artificial lawn Co.,Ltd. Address before: 563000 Guizhou city of Zunyi province Huichuan District Huichuan Road No. 333 Building No. 4 Zunyi Valley V Patentee before: ZUNYI RANTAI TECHNOLOGY Co.,Ltd. |