CN111266851B - 凸轮轴与缸盖的组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种凸轮轴与缸盖的组装方法,属于发动机的组装技术领域。本发明采用涨紧件膨胀空心轴,使得凸轮片和信号盘等部件固定在空心轴上,这种方式可以快速的组合空心轴与凸轮片,相对于传统的组合工艺,其步骤非常少,同时由于空心轴整体变形膨胀,使得凸轮片与信号盘等部件更加可靠的卡在空心轴上,整个凸轮轴的强度也较高。同时,本发明中的缸盖用于装配凸轮轴的孔为整体式结构,无需设置瓦盖和固定螺钉,将所有的零件加工到成品尺寸,采用一次将零件全部装配到位即可;同时车辆维修时也十分简单,直接将凸轮轴和缸盖构成的整体单元换掉就行。无论是组装生产,还是维修更换都较为方便,大大地提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴与缸盖的组装方法,属于发动机的组装技术领域。
背景技术
凸轮轴作为发动机的配气相位机构,是发动机的重要零件之一。现有技术的凸轮轴分为一体化结构和组合式结构。其中一体化凸轮轴由于其结构和形状比较复杂,而其中的凸轮又属于较为精密的零件,不仅加工精度高,对其力学性能的要求也较高,如果零件某个局部结构加工不好则会造成整个零件报废。尤其是具备可变气门升程技术的凸轮轴,由于其在工作过程中需要改变气门升程,在一体化制造时难度更大。采用一体化的凸轮轴结构增加了机加工和热处理难度,提高了生产成本,难以保证产品质量的稳定性。为克服前述问题,现在通常采用分体机构组合式凸轮轴。
组合式凸轮轴的特点就是轴与凸轮片、信号盘等部件是分体的,其各自单独加工,最终再组装到一起形成凸轮轴。由于组合凸轮轴的原材料浪费少,在运用于汽车时具有较高的性价比。
组合式凸轮轴的关键工艺是组装轴与凸轮片、信号盘等部件,目前较为先进的组装方法是,在淬火的同时,利用凸轮片等部件较热的时候插入轴,当凸轮片冷却后自然收缩从而牢固的连接在轴上,从而成为强度较高的组合凸轮轴。这种组合方式虽然组成的凸轮轴强度较高,但是其工艺较为复杂,在强度要求不大的情况下成本较高,同时需要较长的时间进行加热和冷却,这使得整个加工效率较低。
此外,现有技术的凸轮轴不管是采用一体化结构,还是组合式结构,凸轮轴与缸盖的装配方式是:凸轮轴组装并精加工完毕后,置于缸盖的相对应位置上,将瓦盖盖在凸轮轴的轴径位置上并用螺钉压紧;该种装配方式的缺点是结构相对较复杂,零件较多,单个零件的加工较复杂;同时,在车辆修理时较为复杂,需要将凸轮轴、瓦盖和螺钉都装配到位后才能装配到缸体上;整体生产效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种凸轮轴与缸盖的组装方法,能够有效提高生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:凸轮轴与缸盖的组装方法,采用组合式凸轮轴,凸轮轴包括空心轴、凸轮片、信号盘;凸轮片根据与空心轴的相对位置不同,分为多组;组装时包括以下步骤:
A、缸盖用于装配凸轮轴的孔为整体式结构;每一组凸轮片分别配设有夹具,信号盘配设有定位机构;空心轴从缸盖上的装配孔、信号盘的内孔、凸轮片的内孔穿过,凸轮轴预装在缸盖上,
B、空心轴的一端配设有用于驱动空心轴旋转的旋转工装,空心轴的另一端配设有涨紧驱动机构;每一组凸轮片分别通过夹具进行固定,然后在空心轴设置有涨紧驱动机构的这一端放置涨紧件,并进行第一组凸轮片对应位置的涨紧操作,利用涨紧件穿过空心轴,使得空心轴膨胀,进而使得第一组凸轮片固定在空心轴上;
C、松开第一组凸轮片的夹具,启动旋转工装,第一组凸轮片及空心轴整体转动,转动至第二组凸轮片与空心轴之间的相对位置为设定位置时,继续驱动涨紧件,进行第二组凸轮片对应位置的涨紧操作,实现第二组凸轮片与空心轴的固定;
D、松开第二组凸轮片的夹具,启动旋转工装,前两组凸轮片及空心轴整体转动,转动至第三组凸轮片与空心轴之间的相对位置为设定位置时,继续驱动涨紧件,进行第三组凸轮片对应位置的涨紧操作,实现第三组凸轮片与空心轴的固定;
E、参照上述方式,完成所有凸轮片与空心轴的固定;
F、对于布置有信号盘的空心轴,在步骤E之后,继续驱动涨紧件,完成信号盘的涨紧固定;
G、涨紧件从空心轴的尾端取出。
进一步的是:涨紧件为球体。
进一步的是:涨紧驱动机构包括定位件、推杆及推杆驱动机构,定位件具有轴向设置的导向孔,定位件与推杆同轴线设置,推杆能够插入定位件的导向孔。
进一步的是:在步骤G之后,还包括如下步骤:在空心轴设置有涨紧驱动机构的这一端重新放置涨紧件,并对空心轴整体进行第二次或者更多次的涨紧操作。
进一步的是:在步骤G之后,还包括如下步骤:对涨紧后的空心轴两端装配端头组件。
进一步的是:旋转工装包括驱动电机、传动机构及驱动盘,驱动盘与空心轴的尾端固定连接,驱动电机的输出端通过传动机构与驱动盘连接。
本发明的有益效果是:采用涨紧件膨胀空心轴,使得凸轮片和信号盘等部件固定在空心轴上,这种方式可以快速的组合空心轴与凸轮片,相对于传统的组合工艺,其步骤非常少,同时由于空心轴整体变形膨胀,使得凸轮片与信号盘等部件更加可靠的卡在空心轴上,整个凸轮轴的强度也较高。同时,本发明中的缸盖用于装配凸轮轴的孔为整体式结构,空心轴为插入式预装结构,无需设置瓦盖和固定螺钉,将所有的零件加工到成品尺寸,采用一次将零件全部装配到位即可,避免了大量螺钉的锁紧固定工作;同时车辆维修时也十分简单,直接将凸轮轴和缸盖构成的整体单元换掉就行。无论是组装生产,还是维修更换都较为方便,大大地提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明中凸轮轴和缸盖的装配结构示意图;
图2是图1的A-A示意图;
图3是图1的B-B示意图;
图4是本发明组装时的整体结构示意图;
图5是图4的主视图;
图6是图5的左视图;
图7是本发明组装时的局部结构示意图;
图8是图7的主视图;
图9是图8的左视图。
图中零部件、部位及编号:空心轴1,凸轮片2,信号盘3,缸盖4,夹具5,旋转工装6,驱动盘601,涨紧驱动机构7,定位件701,推杆702,涨紧件8,油封9,进气端头件10,轴承11,排气端头件12,尾端件13,尾端油封14。
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至图9所示,本发明采用组合式凸轮轴,凸轮轴包括空心轴1、凸轮片2、信号盘3;凸轮片2根据与空心轴1的相对位置不同,分为多组,在附图所示的实施例中,每件空心轴1设置有四组凸轮片2,每组设有两件凸轮片2;组装时包括以下步骤:
A、缸盖4用于装配凸轮轴的孔为整体式结构;每一组凸轮片2分别配设有夹具5,信号盘3配设有定位机构;空心轴1从缸盖4上的装配孔、信号盘3的内孔、凸轮片2的内孔穿过,凸轮轴预装在缸盖4上;在组装前,空心轴1、凸轮片2、信号盘3、缸盖4按照设计精度要求加工成成品即可;零配件加工精度直接影响到后续的组装,在同等条件下,精度越高,最终组装出的凸轮轴强度越好;因此,零配件的精度应根据最终产品的要求而定;
B、空心轴1的一端配设有用于驱动空心轴1旋转的旋转工装6,空心轴1的另一端配设有涨紧驱动机构7;每一组凸轮片2分别通过夹具5进行固定,然后在空心轴1设置有涨紧驱动机构7的这一端放置涨紧件8,并进行第一组凸轮片2对应位置的涨紧操作,利用涨紧件8穿过空心轴1,使得空心轴1膨胀,进而使得第一组凸轮片2固定在空心轴1上;
C、松开第一组凸轮片2的夹具,启动旋转工装6,第一组凸轮片2及空心轴1整体转动,转动至第二组凸轮片2与空心轴1之间的相对位置为设定位置时,继续驱动涨紧件8,进行第二组凸轮片2对应位置的涨紧操作,实现第二组凸轮片2与空心轴1的固定;
D、松开第二组凸轮片2的夹具,启动旋转工装6,前两组凸轮片2及空心轴1整体转动,转动至第三组凸轮片2与空心轴1之间的相对位置为设定位置时,继续驱动涨紧件8,进行第三组凸轮片2对应位置的涨紧操作,实现第三组凸轮片2与空心轴1的固定;
E、参照上述方式,完成所有凸轮片2与空心轴1的固定;
F、对于布置有信号盘3的空心轴1,在步骤E之后,继续驱动涨紧件8,完成信号盘3的涨紧固定;
G、涨紧件8从空心轴1的尾端取出。
在组装过程中,所采用的涨紧件8最好为旋转体,推荐为锥体或球体,其最大直径略大于空心轴1的内径,本实施例中优选采用的是球体。当涨紧件8穿过空心轴1时就使得空心轴1膨胀,直径变大,最终使得已经定位好的凸轮片2和信号盘3固定在空心轴1上,形成组合式凸轮轴。空心轴1一般为钢管,涨紧件8优选采用钢球。
上述方法的优点就是工序少,加工效率非常高,其成本也非常低廉;同时,空心轴1整体得到膨胀,使得空心轴1的外径大于凸轮片2和信号盘3的内径,这使得凸轮片2与空心轴1的组合非常牢固。此外,本发明中的缸盖4用于装配凸轮轴的孔为整体式结构,空心轴1为插入式预装结构,无需设置瓦盖和固定螺钉,将所有的零件加工到成品尺寸,采用一次将零件全部装配到位即可,同时车辆维修时也十分简单,直接将凸轮轴和缸盖4构成的整体单元换掉就行。无论是组装生产,还是维修更换都较为方便,大大地提高了生产效率。
为使得工装结构简单可靠,涨紧驱动机构7包括定位件701、推杆702及推杆驱动机构,定位件701具有轴向设置的导向孔,定位件701与推杆702同轴线设置,推杆702能够插入定位件701的导向孔。定位件701对涨紧件8起导向作用,使得涨紧件8能够更顺畅地进入空心轴1的内孔中。具体实施时,推杆驱动机构可采用常规的气缸驱动方式即可。
为使得工装结构简单可靠,旋转工装6包括驱动电机、传动机构及驱动盘601,驱动盘601与空心轴1的尾端固定连接,驱动电机的输出端通过传动机构与驱动盘601连接。具体实施时,传动机构可选用常规的齿轮传动机构实现,驱动盘601与空心轴1的连接可通过键连接实现。
在步骤G之后,还包括如下步骤:在空心轴1设置有涨紧驱动机构7的这一端重新放置涨紧件8,并对空心轴1整体进行第二次或者更多次的涨紧操作。在有需求的情况下,可通过多次涨紧的方式提高可靠性。
在步骤G之后,还包括如下步骤:对涨紧后的空心轴1两端装配端头组件。端头组件按照常规方式组装即可,具体组装结构可参见图1至图3。在空心轴1的头端,端头组件通常包括油封9、轴承11和端头件,根据安装位置不同,端头件分为进气端头件10和排气端头件12;在空心轴1的尾端,端头组件通常包括尾端件13和尾端油封14。
本发明相对于传统的分体式缸盖装配方式,实施对比情况如下表所示:
Claims (5)
1.凸轮轴与缸盖的组装方法,采用组合式凸轮轴,凸轮轴包括空心轴(1)、凸轮片(2);凸轮片(2)根据与空心轴(1)的相对位置不同,分为多组;其特征在于,组装时包括以下步骤:
A、缸盖(4)用于装配凸轮轴的孔为整体式结构;每一组凸轮片(2)分别配设有夹具(5);空心轴(1)从缸盖(4)上的装配孔、凸轮片(2)的内孔穿过,凸轮轴预装在缸盖(4)上;对于布置有信号盘(3)的空心轴(1),信号盘(3)配设有定位机构,空心轴(1)同时穿过信号盘(3)的内孔,
B、空心轴(1)的一端配设有用于驱动空心轴(1)旋转的旋转工装(6),空心轴(1)的另一端配设有涨紧驱动机构(7);每一组凸轮片(2)分别通过夹具(5)进行固定,然后在空心轴(1)设置有涨紧驱动机构(7)的这一端放置涨紧件(8),并进行第一组凸轮片(2)对应位置的涨紧操作,利用涨紧件(8)穿过空心轴(1),使得空心轴(1)膨胀,进而使得第一组凸轮片(2)固定在空心轴(1)上;旋转工装(6)包括驱动电机、传动机构及驱动盘(601),驱动盘(601)与空心轴(1)的尾端固定连接,驱动电机的输出端通过传动机构与驱动盘(601)连接;
C、松开第一组凸轮片(2)的夹具,启动旋转工装(6),第一组凸轮片(2)及空心轴(1)整体转动,转动至第二组凸轮片(2)与空心轴(1)之间的相对位置为设定位置时,继续驱动涨紧件(8),进行第二组凸轮片(2)对应位置的涨紧操作,实现第二组凸轮片(2)与空心轴(1)的固定;
D、松开第二组凸轮片(2)的夹具,启动旋转工装(6),前两组凸轮片(2)及空心轴(1)整体转动,转动至第三组凸轮片(2)与空心轴(1)之间的相对位置为设定位置时,继续驱动涨紧件(8),进行第三组凸轮片(2)对应位置的涨紧操作,实现第三组凸轮片(2)与空心轴(1)的固定;
E、参照上一步骤,完成所有凸轮片(2)与空心轴(1)的固定;
F、对于布置有信号盘(3)的空心轴(1),在步骤E之后,继续驱动涨紧件(8),完成信号盘(3)的涨紧固定;
G、涨紧件(8)从空心轴(1)的尾端取出。
2.如权利要求1所述的凸轮轴与缸盖的组装方法,其特征在于:所述涨紧件(8)为球体。
3.如权利要求1所述的凸轮轴与缸盖的组装方法,其特征在于:涨紧驱动机构(7)包括定位件(701)、推杆(702)及推杆驱动机构,定位件(701)具有轴向设置的导向孔,定位件(701)与推杆(702)同轴线设置,推杆(702)能够插入定位件(701)的导向孔。
4.如权利要求1所述的凸轮轴与缸盖的组装方法,其特征在于:在步骤G之后,还包括如下步骤:在空心轴(1)设置有涨紧驱动机构(7)的这一端重新放置涨紧件(8),并对空心轴(1)整体进行第二次或者更多次的涨紧操作。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的凸轮轴与缸盖的组装方法,其特征在于:在步骤G之后,还包括如下步骤:对涨紧后的空心轴(1)两端装配端头组件。
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