CN110593979A - 组合式凸轮轴及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种组合式凸轮轴及其制造方法；采用单独制备的凸轮芯管、凸轮、轴承环，在将凸轮芯管、凸轮、轴承环进行匹配组合后形成组合式凸轮轴；采用在预制凸轮芯管上安装预制凸轮、轴承轴的方法来有效降低凸轮轴总成的总量，同时凸轮预制后成为薄壁的盘套类零件，有效减少热处理的加工时间；凸轮芯管预先采用冷拔钢管，可以使凸轮轴的整体加工量有效减少，本申请可有效解决现行整体凸轮轴的总量和加工难度，提高生产效率。

Description

组合式凸轮轴及其制造方法

技术领域

本发明属于凸轮轴技术领域，具体涉及一种组合式凸轮轴及其制造方法。

背景技术

凸轮轴在形式上为类似在一根轴上安装具有相同尺寸的多个轴径和具有相同形状的、升程和不同角位的多组凸轮构成，传统凸轮轴均采用铸造成型为整体凸轮轴或者由钢件车削成型；当前一般轻型燃油发动机凸轮轴均采用球墨铸铁或冷激铸铁铸造为整体，其凸轮轴上面的凸轮、轴均采用同种材料铸造成型，而需要的油道采用钻通孔的方法制造。该方法可以满足燃油机的一般要求，但是制造重量大，加工量大，轴向通孔需要人工钻削，加工难度大，耗费能源与人工费。

另外，有一种凸轮轴，可以采用组合焊接时加工，其凸轮和轴承环采用预制，但是需要焊接，尽管预制凸轮可以节省一定的加工费和材料，重量亦比较轻。但是，由于其连接方式为焊接，其凸轮定位后焊接的精准度较差、焊接难度大，同时还有焊接后凸轮硬度衰减的问题，由于焊接定位问题，会出现加工余量大的问题。

为了解决以上问题我方研发出了一种新型组合式凸轮轴及其制造方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种组合式凸轮轴及其制造方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

组合式凸轮轴，包括：

一根凸轮芯管；

至少一个的凸轮；

至少一个的轴承环；凸轮和轴承环均设置有内孔拉槽，凸轮芯管上设置有安装位滚花，凸轮、轴承环通过其内孔拉槽挤压套装在凸轮芯管的安装位滚花上。

组合式凸轮轴的制造方法，包括：

凸轮芯管预制；按照尺寸要求，选用硬度≥HV210，抗拉强度≥700Mpa的钢管，对钢管冷拔得到凸轮芯管；对凸轮芯管表面需要进行凸轮和轴承环安装的部位进行滚花；

轴承环预制；按照尺寸要求，选用中碳钢材料的圆环，轴承环内镗孔，内孔拉槽制成；

凸轮预制；通过凸轮内镗孔、内孔拉槽制成；

组合装配；通过凸轮芯管滚花分别与轴承环内孔拉槽、凸轮内孔拉槽挤压变形的装配方式，完成配合。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种组合式凸轮轴及其制造方法；

采用单独制备的凸轮芯管、凸轮、轴承环，在将凸轮芯管、凸轮、轴承环进行匹配组合后形成组合式凸轮轴；

采用在预制凸轮芯管上安装预制凸轮、轴承轴的方法来有效降低凸轮轴总成的总量，同时凸轮预制后成为薄壁的盘套类零件，有效减少热处理的加工时间；凸轮芯管预先采用冷拔钢管，可以使凸轮轴的整体加工量有效减少。

本申请可有效解决现行整体凸轮轴的总量和加工难度，提高生产效率。

附图说明

图1为本申请的结构主视图；

图2为本申请的结构左视图；

图3为本申请中凸轮芯管的结构主视图；

图4为本申请中凸轮芯管的结构左视图；

图5为本申请中轴承环的结构主视图；

图6为本申请中轴承环的结构左视图；

图7为本申请中凸轮的结构主视图；

图8为本申请中凸轮的结构左视图。

图中：1、凸轮芯管；2、凸轮；3、轴承环；9、凸轮芯管内孔；10、轴承环内孔拉槽；11、凸轮内孔拉槽；12、滚花。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-8所示；

组合式凸轮轴，包括：

一根凸轮芯管1；

至少一个的凸轮2；

至少一个的轴承环3；凸轮2和轴承环3均设置有内孔拉槽，凸轮芯管1上设置有安装位滚花12，凸轮2、轴承环3通过其内孔拉槽挤压套装在凸轮芯管1的安装位滚花12上。

如图4所示，示出了凸轮芯管内孔9。

在一些实施例中，一只凸轮轴中3缸机有6个凸轮2、4缸机有8个凸轮2、6缸机有12个凸轮2，凸轮2功能通过顶启挺柱驱动进排气气门启闭，完成进排气；轴颈一般在凸轮轴双端和两个凸轮2之间有一个轴颈，轴颈的功能是与机壳安装，稳定高速旋转的凸轮轴；

在一些实施例中，至少一个的凸轮2以预定角位安装。

在一些实施例中，一般4缸机凸轮2间角位一般在90°±15′我们采用机床静压主轴头旋转保证±30′，精磨保证±15′方法实现总成要求的角位进度；

在一些实施例中，凸轮芯管1为硬度≥HV210，抗拉强度≥700Mpa的钢管冷拔制成。凸轮芯管1采用钢管冷拔，除满足基体材料的机械性能要求外，有效降低实心铸件材料的总量，为降低凸轮轴的总质量创造了条件。

在一些实施例中，凸轮芯管1为40Cr钢管或5号钢管或E355钢管冷拔制成。

组合式凸轮轴的制造方法，凸轮芯管1预制；按照尺寸要求，选用硬度≥HV210，抗拉强度≥700Mpa的钢管，对钢管冷拔得到凸轮芯管1；对凸轮芯管1表面需要进行凸轮2和轴承环3安装的部位进行滚花12；滚花12宽度根据安装轴径和凸轮2宽度的不同有微小调整，根据产品结构调整滚制；

轴承环3预制；按照尺寸要求，选用中碳钢材料的圆环，轴承环3内镗孔，内孔拉槽制成；

在一些实施例中拉槽一般采用32或36齿、深度在0.1CM-0.2CM之间，具体根据内孔和产品结构确定，拉槽的目的是增加静压后凸轮芯管1与凸轮2间的抗拉脱力和疲劳强度；

凸轮2预制；通过凸轮2内镗孔、内孔拉槽制成；

如图6和图8所示，示出了轴承环内孔拉槽10、凸轮内孔拉槽11。

组合装配；通过凸轮芯管1滚花12分别与轴承环内孔拉槽10、凸轮内孔拉槽11挤压变形的装配方式，完成自然配合。

在一些实施例中，通过滚花12机对凸轮芯管1表面需要进行凸轮2和轴承环3安装的部位进行滚花12；

通过镗孔机、拉槽机对轴承环3、凸轮2进行镗孔和拉槽；

将凸轮芯管1送至静压机床上，然后将轴承环3或预制凸轮2放置在机床下方的零件固定位置上，由静压机床的液压头带动凸轮芯管1下移，将凸轮芯管1压入到轴承环3或凸轮2中，轴承环3或凸轮2均挤压套装至凸轮芯管1上对应的滚花12位置处，形成组合式凸轮轴。

凸轮2为凸轮轴的功能键，它是具有相同形状、基园、升程，仅仅在凸轮轴上分布的角位不同。对于凸轮轴上凸轮2来讲，只要能够保证预制凸轮2安装正确、能够有效防治松脱和滑移，就能满足总成件的功能需要。预制凸轮2硬度需要硬度≥53RHC，其硬度能够满足产品要求。

针对预制凸轮2在要求具有较高的硬度和良好的耐磨性要求，42CrMocliao无明显回火脆性.特别适用于感应淬火,热处理后抗拉强度≥1080MPa、屈服强度≥930MPa、延伸率≥12、硬度达到54-60HRC。针对材料特性，采用预制凸轮2连续淬火的方法，在淬火后立即进行回火处理，有效防止开裂倾向，保证产品性能稳定。

为保证组合式凸轮轴的牢度，装配前，需要先对轴承环3和预制自动加工机床上精镗内孔和拉制配合槽，以增加装配后总成件的牢度。

装配；

上述部件准备完备，机械手将凸轮芯管1送至滚花12机上，滚花12机对预定的芯管部位首先滚花12，然后将轴承环3或预制凸轮2放置在机床下方的零件位置上，由静压机床的液压头带动凸轮芯管1下移，将凸轮芯管1压入到轴承环3或至凸轮2中，形成凸轮轴总成。通过反复逐次压装轴承环3或凸轮2完成凸轮轴总成。通过静压，凸轮芯管1滚花12的凸起与轴承环3或预制凸轮2内孔的拉槽发生挤压再变形，是安装更加牢固。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (6)

1.组合式凸轮轴，其特征在于，包括：

一根凸轮芯管；

至少一个的凸轮；

至少一个的轴承环；凸轮和轴承环均设置有内孔拉槽，凸轮芯管上设置有安装位滚花，凸轮、轴承环通过其内孔拉槽挤压套装在凸轮芯管的安装位滚花上。

2.根据权利要求1所述的组合式凸轮轴，其特征在于，至少一个的凸轮以预定角位安装。

3.根据权利要求1所述的组合式凸轮轴，其特征在于，凸轮芯管为硬度≥HV210，抗拉强度≥700Mpa的钢管冷拔制成。

4.根据权利要求3所述的组合式凸轮轴，其特征在于，凸轮芯管为40Cr钢管或5号钢管或E355钢管冷拔制成。

5.组合式凸轮轴的制造方法，其特征在于，包括：

凸轮芯管预制；按照尺寸要求，选用硬度≥HV210，抗拉强度≥700Mpa的钢管，对钢管冷拔得到凸轮芯管；对凸轮芯管表面需要进行凸轮和轴承环安装的部位进行滚花；

轴承环预制；按照尺寸要求，选用中碳钢材料的圆环，轴承环内镗孔，内孔拉槽制成；

凸轮预制；通过凸轮内镗孔、内孔拉槽制成；

组合装配；通过凸轮芯管滚花分别与轴承环内孔拉槽、凸轮内孔拉槽挤压变形的装配方式，完成配合。

6.根据权利要求5所述的组合式凸轮轴的制造方法，其特征在于，

通过滚花机对凸轮芯管表面需要进行凸轮和轴承环安装的部位进行滚花；

通过镗孔机、拉槽机对轴承环、凸轮进行镗孔和拉槽；

将凸轮芯管送至静压机床上，然后将轴承环或预制凸轮放置在机床下方的零件固定位置上，由静压机床的液压头带动凸轮芯管下移，将凸轮芯管压入到轴承环或凸轮中，轴承环或凸轮均挤压套装至凸轮芯管上对应的滚花位置处，形成组合式凸轮轴。