CN111482763B - 一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种空心凸轮轴的制造方法，特别涉及一种组合式空心凸轮轴及轴压镦形制造工艺方法。本发明解决了目前内高压胀接方式制造的凸轮轴存在的锁紧力不足易发生凸轮松动的不足。方法如下：凸轮轴由凸轮和轴管两个独立的个体组合而成。凸轮两侧为非圆沉孔，相应的轴管上设计止推台阶，凸轮安置于轴管的两个止推台阶之间。利用热胀冷缩通过凸轮两侧的止推台阶对凸轮施加锁紧力，同时与沉孔一起起到锁住凸轮。该方法制造的空心凸轮轴结构可靠，便于实施。

Description

一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法
技术领域
本发明涉及工业制造技术领域的一种成形方法，尤其涉及一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法。
背景技术
凸轮轴是发动机的关键部件，用于控制气门的开合。凸轮轴沿轴向有一通孔，用于输送润滑油，起冷却和润滑的作用。凸轮轴最早的制造方法是整体铸造或者是锻造出预成型坯，然后二次加工获得各个工作面和轴孔。其中的难点是轴向通孔的加工，该孔只能利用深孔钻进行钻削而得，存在的问题是深孔钻削时极易“引偏”或者是“断钻头”，工艺难度极大，成品率低。为避免通孔加工难的问题，后来发展起液压胀接、过盈配合等工艺来生产凸轮轴，避免了深孔的加工。但实际应用中发现液压胀接的凸轮轴经历热循环后易脱落，存在安全隐患；过盈配合制造的凸轮轴存在工艺窗口窄、废品率高、成本高等问题难以克服。基于此，本发明提出了一种新的制造方法，解决了液压胀接和过盈配合技术生产的凸轮轴存在的脱落和制造成本高等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：
一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，单凸轮轴的结构为:凸轮轴是由凸轮和轴管两个独立的个体组合在一起构成所需的工作面和通孔，两者的组合方式为：首先，凸轮两侧布有第一沉孔和第二沉孔，第一沉孔和第二沉孔的底面可以是平面或倾斜面或凹凸面，第一沉孔和第二沉孔的横截面形状为非圆形或圆形，与第一止推台阶和第二止推台阶配合锁住凸轮轴向平移自由度和环向旋转自由度，其次，轴管为带第一止推台阶和第二止推台阶的空心管，然后，凸轮安置于轴管第一止推台阶和第二止推台阶之间，通过第一止推台阶和第二止推台阶与凸轮之间的压缩力，锁住凸轮。
一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法的步骤：
步骤一、选择管坯，管坯的内径与轴管内径相同，外径略大于轴管，具体讲管坯的外径为1.0-1.2倍的轴管外径；选择凸轮，凸轮的内径略大于管坯的外径，具体讲凸轮的内径为1.0-1.2倍的管坯的外径，选择毛坯凸轮的外轮廓略大于精加工后凸轮的外轮廓，具体讲形状误差不超过2mm，
步骤二、对管坯的区域A进行加热，区域A的轴向宽度为凸轮轴向宽度的1-2倍，
步骤三、当区域A被加热至温度50-1400℃时，停止加热，
步骤四、将凸轮放置于区域A之内，
步骤五、管坯内腔施加压力为p的支撑内压，
步骤六、沿轴向压缩管坯，由于区域A的温度高，该区域的材料被镦粗变形并填充凸轮第一沉孔和第二沉孔，当成形出第一止推台阶和第二止推台阶，停止压缩，步骤三到步骤六需控制在60秒内完成。
步骤七、随着温度的降低，区域A的材料沿轴向和径向两个方向收缩，则第一止推台阶与第一沉孔的底面之间和第二止推台阶与第二沉孔的底面之间形成压缩力，锁住凸轮。
步骤八、对轴管和凸轮外轮廓进行精加工，与现有工艺相同。
进一步支撑内压压力p为0，其他步骤相同。
进一步支撑内压压力p为0.1-500MPa，其他步骤相同。
进一步凸轮两侧布有第一沉孔和第二沉孔的横截面形状非圆形为多边形，其他步骤相同。
一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法：一种组合式空心双凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，双凸轮轴可通过重复步骤一至步骤五来完成第二凸轮的装配制造，或者对两个凸轮同时进行步骤一和步骤五来制造，以此类推该方法可按需制造任意凸轮数量和形状的凸轮轴。
是在一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法基础上，是上述凸轮轴集合体，可通过重复步骤一至步骤五来完成第二凸轮的装配制造，或者对两个或以上的凸轮同时进行步骤一和步骤五来制造，以此类推该方法可按需制造任意凸轮数量和形状的凸轮轴。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.凸轮和轴管为独立的个体，可以使用不同材质制造，实现二者性能和成本的最佳搭配。2.采用管坯做轴管，不需要对其进行专门的钻孔。3.利用成形过程中的热胀冷缩形成锁紧力，易于实现和实施。4.通过局部加热然后镦粗形成止推台阶，简单易实现。5.通过止推台阶、轴向锁紧力和非圆截面沉台共同限制凸轮的环向和轴向自由度，可靠且容易实施。
附图说明
图1.凸轮示意图。
图2.轴管和止推台阶示意图。
图3.管坯的区域A示意图。
图4.凸轮放置于区域A的正中间示意图。
图5.空心凸轮轴成品示意图。
图6.多个凸轮的装配示意图。
1-凸轮 2-轴管 3-第一沉孔 4-第二沉孔 5-第一止推台阶 6-第二止推台阶 7-管坯 8-区域A 9-第二凸轮
具体实施方式
如图1，图2，图3，图4图5所示，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式一、本方法的第一种具体实施方式是一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，单凸轮轴的结构为:凸轮轴是由凸轮(1)和轴管(2)两个独立的个体组合在一起构成所需的工作面和通孔，两者的组合方式为：首先，凸轮(1)两侧布有第一沉孔(3)和第二沉孔(4)，第一沉孔(3)和第二沉孔(4)的底面可以是平面或倾斜面或凹凸面，第一沉孔(3)和第二沉孔(4)的横截面形状为非圆形或圆形，与第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)配合锁住凸轮轴向平移自由度和环向旋转自由度，其次，轴管为带第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)的空心管，然后，凸轮(1)安置于轴管第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)之间，通过第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)与凸轮之间的压缩力，锁住凸轮。一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法其特征在于方法的步骤：
步骤一、选择管坯(7)，管坯(7)的内径与轴管(2)相同，外径略大于轴管(2)，具体讲管坯(7)的外径为1.0-1.2倍的轴管(2)外径；选择凸轮(1)，凸轮(1)的内径略大于管坯(7)的外径，具体讲凸轮(1)的内径为1.0-1.2倍的管坯(7)的外径，选择毛坯凸轮(1)的外轮廓略大于精加工后凸轮(1)的外轮廓，具体讲形状误差不超过2mm，
步骤二、对管坯(7)的区域A(8)进行加热，区域A(8)的轴向宽度为凸轮轴向宽度的1-2倍，
步骤三、当区域A(8)被加热至温度50-1400℃时，停止加热，
步骤四、将凸轮(1)放置于区域A(8)之内，
步骤五、管坯(7)内腔施加压力为p的支撑内压，
步骤六、沿轴向压缩管坯(7)，由于区域A的温度高，该区域的材料被镦粗变形并填充凸轮第一沉孔(3)和第二沉孔(4)，当成形出第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)，停止压缩，步骤三到步骤六需控制在60秒内完成。
步骤七、随着温度的降低，区域A(8)的材料沿轴向和径向两个方向的收缩，则第一止推台阶(5)与第一沉孔(3)的底面之间和第二止推台阶(6)与第二沉孔(4)的底面之间形成压缩力，锁住凸轮(1)。
步骤八、对轴管(7)和凸轮(1)外轮廓进行精加工，与现有工艺相同。
具体实施方式二：本实施方式中的压力p为0。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式中的压力p为0.1-500MPa。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式中的第一沉孔(3)和第二沉孔(4)的横截面形状非圆形为多边形。其他与具体实施方式一相同。
如图6所示，一种组合式空心双凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法的加工方法为，可通过重复步骤一至步骤五来完成第个凸轮(9)的装配制造，或者对两个或以上的凸轮同时进行步骤一和步骤五来制造，以此类推该方法可按需制造任意凸轮数量和形状的凸轮轴。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，单凸轮轴的结构为：凸轮轴是由凸轮(1)和轴管(2)两个独立的个体组合在一起构成所需的工作面和通孔，两者的组合方式为：凸轮(1)两侧布有第一沉孔(3)和第二沉孔(4)，第一沉孔(3)和第二沉孔(4)的底面可以是平面或倾斜面或凹凸面，第一沉孔(3)和第二沉孔(4)的横截面形状为非圆形或圆形，与第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)配合锁住凸轮轴向平移自由度和环向旋转自由度；轴管(2)为带第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)的空心管；凸轮(1)安置于轴管第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)之间，通过第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)与凸轮(1)之间的压缩力，锁住凸轮(1)；
一种组合式空心单凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法的步骤：
步骤一、选择管坯(7)，管坯(7)的内径与轴管(2)相同，外径略大于轴管(2)，具体讲管坯(7)的外径为1.0-1.2倍的轴管外径；选择凸轮(1)，凸轮(1)的内径略大于管坯(7)的外径，具体讲凸轮(1)的内径为1.0-1.2倍的管坯(7)的外径，毛坯凸轮(1)的外轮廓略大于精加工后凸轮(1)的外轮廓，具体讲形状误差不超过2mm，
步骤二、对管坯(7)的区域A(8)进行加热，区域A(8)的轴向宽度为凸轮轴向宽度的1-2倍，
步骤三、当区域A(8)被加热至温度50-1400℃时，停止加热，
步骤四、将凸轮(1)放置于区域A(8)之内，
步骤五、管坯(7)内腔施加压力为p的支撑内压，
步骤六、沿轴向压缩管坯(7)，由于区域A(8)的温度高，该区域的材料被镦粗变形并填充凸轮第一沉孔(3)和第二沉孔(4)，当成形出第一止推台阶(5)和第二止推台阶(6)，停止压缩，步骤三到步骤六需控制在60秒内完成，
步骤七、随着温度的降低，区域A(8)的材料沿轴向和径向两个方向收缩，则第一止推台阶(5)与第一沉孔(3)的底面之间和第二止推台阶(6)与第二沉孔(4)的底面之间形成压缩力，锁住凸轮(1)，
步骤八、对轴管(2)和凸轮(1)外轮廓进行精加工。
2.根据权利要求1所述的一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：一种组合式空心双凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，双凸轮轴可通过重复步骤一至步骤五来完成第二凸轮(9)的装配制造，或者对两个凸轮同时进行步骤一和步骤五来制造，以此类推该方法可按需制造任意凸轮数量和形状的凸轮轴。
3.根据权利要求1所述的一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：压力p为0.1-500MPa。
4.根据权利要求1所述的一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：压力p为0。
5.根据权利要求1所述的一种组合式空心凸轮轴的轴压镦形制造工艺方法，其特征在于：第一沉孔(3)和第二沉孔(4)的横截面形状为多边形。
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