CN1433871A - 装配式凸轮轴新型连接方法 - Google Patents

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CN1433871A CN 03111055 CN03111055A CN1433871A CN 1433871 A CN1433871 A CN 1433871A CN 03111055 CN03111055 CN 03111055 CN 03111055 A CN03111055 A CN 03111055A CN 1433871 A CN1433871 A CN 1433871A
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杨慎华
寇淑清
张驰
金文明
赵勇
谷诤巍
邓春萍
王学寰
金明华
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Abstract

本发明涉及凸轮轴加工方法，特别是涉及装配式凸轮轴的加工方法。其目的在于提供一种可以保证凸轮与芯轴之间牢固连接的装配式凸轮轴新型连接方法。技术方案是采用芯轴与分体制造的凸轮及轴颈装配为一体，其特征在于：在直径为(d0)的芯轴上欲装配凸轮或轴颈的位置，依凸轮及轴颈宽度(H)加工成隆起的条沟状，长度为(h)，(h)等于或略大于(H)，将凸轮或轴颈内孔加工成直径(D0)，直径(D0)略小于芯轴隆起部位的直径(d1)，略大于芯轴条沟底部的直径(d2)，在常温下将凸轮或轴颈压入芯轴中，第一个凸轮或轴颈装配完毕后，依次在心轴上加工第二个隆起的条沟状，依此类推，直到最后一个装完为止。

Description

装配式凸轮轴新型连接方法
技术领域    本发明涉及凸轮轴加工方法，特别是涉及装配式凸轮轴的加工方法。
技术背景    凸轮轴是发动机的关键部件，传统的制造方法主要是锻造或铸造，凸轮与轴呈一体。装配式凸轮轴则采用空心钢管做成的芯轴与分体制造的凸轮及轴颈装配为一体的方法。与传统的制造方法相比，装配式凸轮轴具有重量轻，生产成本低，材料优化分配，易于生产制造等优点。
装配式凸轮轴生产的关键技术是芯轴与凸轮及轴颈的连接。其连接方法在国外已有多种见诸报道：如焊接法、烧结法、热套法、扩管法等。上述方法存在如下问题：
1焊接法：易发生热变形，产生裂纹，尺寸精度难以保证。
2烧结法：此方法是将粉末成型的凸轮烧结的同时与芯轴扩散结合。通常需要1000℃以上高温，易使芯轴发生弯曲变形，另外，所用材料特性也受限制。如果尺寸过大，则使加热炉过大化，热效率亦不好。
3热套法：在加热装配时易使凸轮软化，不能保证滑动时的耐磨性。另外，数个凸轮工作向芯轴传热，过盈量发生变化，连接强度不能保证一定的值。
4扩管法：为承受内压，凸轮要做成厚壁，另外，为使扩管易于进行，不得不使芯轴做成薄壁状。由于高压作业的要求，易使装置大型化。
技术内容    本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种可以保证凸轮与芯轴之间牢固的连接的装配式凸轮轴新型连接方法。
本发明是这样实现的，结合附图说明如下：装配式凸轮轴的连接方法是采用芯轴与分体制造的凸轮及轴颈装配为一体，在直径为d0的芯轴上欲装配凸轮或轴颈的位置，依凸轮及轴颈宽度H加工成隆起的条沟状，长度为h，h等于或略大于H，将凸轮或轴颈内孔加工成直径D0，直径D0略小于芯轴隆起部位的直径d1，略大于芯轴条沟底部的直径d2，在常温下将凸轮或轴颈压入芯轴中，第一个凸轮或轴颈装配完毕后，依次在芯轴上加工第二个隆起的条沟状，依此类推，直到最后一个装完为止。
通过上述技术方案所采用的技术措施，本发明与其他连接方式相比具有如下优点：
1.本发明由于是在常温下进行连接，可避免产生热变形，提高装配精度。
2.本发明无需加热装置，使用低价的自动化机械即可实施连接。
3.由于凸轮与芯轴间是弹、塑性及切削变形连接，不受温度变化的影响，可确保连接的扭转强度。
4.此连接无切屑产生，且一次性装配，可提高生产效率。
5.芯轴、凸轮及轴颈无特殊要求，设计自由度提高。
附图说明    图1是芯轴条沟形状示意图。图2是图一的A-A放大图。图3是凸轮为圆形内孔示意图。图4是图3的侧视剖面图。图5是凸轮为多角形内孔示意图。图6是图5的侧视剖面图。图7是凸轮与芯轴的装配图。图8是芯轴为平行状条沟状示意图。图9是芯轴为垂直状条沟示意图。图10是芯轴为花纹状条沟图。
具体实施方式    下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容和实施方式。
芯轴上加工的隆起的条沟状为可以沿芯轴轴线方向或垂直于轴线方向或条沟为不连续点的花纹状。
参阅图3：凸轮或轴径为D0的尺寸，D0稍小于d1，略大于d2。
参阅图5：凸轮或轴颈内孔可以加工成正多角形，弦面3尺寸为D1，D1略小于芯轴隆起部为直径d1，余量为s，凸轮或轴颈内孔弦面交接处4的直径D2和d1相等或D2略大于d1。
s＝(D0-d1)/2为装配过盈量，s值增加其连接强度增加。
所说的凸轮或轴颈的内孔可以为正8、10、12或大于12边的正多角形内孔。
所述的芯轴可以是空心钢管。
图1-4为芯轴1采用条沟形状，凸轮或轴颈2为圆形内孔的一种连接方式。将冷拔钢管做为凸轮轴的芯轴1，凸轮及轴颈2可采用外周表面淬火碳钢或粉末冶金材料。在芯轴1表面利用滚花法使轴表面产生挤压塑性变形，形成隆起条沟状。其条沟沿轴线方向长度h等于或略大于凸轮及轴颈的宽度H，隆起部直径为d1，沟部直径为d2，凸轮及轴颈内孔直径为D0，D0略小于d1，其余量为s，将凸轮及轴颈在常温下压入芯轴，此时凸轮及轴颈2和芯轴1间发生弹、塑性或切削变形，即可实现连接。
图1、2和图5、6为芯轴1采用条沟形状，凸轮或轴颈2为正多角形内孔的一种连接方式。将冷拔钢管做为凸轮轴的芯轴1，凸轮及轴颈2可采用外周表面淬火碳钢或粉末冶金材料。在芯轴1表面利用滚花法使轴表面产生挤压塑性变形，形成隆起条沟状。其条沟沿轴线方向长度h等于或略大于凸轮及轴颈H，隆起部直径为d1，沟部直径为d2，凸轮及轴颈内孔加工成正多角形，凸轮或轴颈内孔弦面用3表示，弦面AB尺寸为D1，D1略小于芯轴隆起部直径d1，余量为s。弦面连接处用4表示，其直径D2和d1相等或D2略大d1。将凸轮及轴颈在常温下压入芯轴，此时凸轮及轴颈和芯轴间发生弹、塑性或切削变形，即可实现连接。
上述方法中，当芯轴比凸轮或轴颈稍硬时，装配过程中芯轴的条沟与凸轮及轴颈内孔壁会产生塑性变形，条沟镶嵌到孔壁内，可实现牢固连接。当芯轴比凸轮及轴颈内孔壁软时，装配时，伴随弹、塑性变形的同时，将产生内孔对条沟的切削式变形，其连接强度变差。
图8、9、10分别为芯轴1表面用滚挤法加工成的三种条沟形状：条沟平行与轴线的平行状(参阅图8)。条沟垂直与轴线的垂直状(参阅图9)。条沟为部分连续点状的花纹状(参阅图10)。

Claims (5)

1.装配式凸轮轴的连接方法是采用芯轴与分体制造的凸轮及轴颈装配为一体，其特征在于：在直径为(d0)的芯轴上欲装配凸轮或轴颈的位置，依凸轮及轴颈宽度(H)加工成隆起的条沟状，长度为(h)，(h)等于或略大于(H)，将凸轮或轴颈内孔加工成直径(D0)，直径(D0)略小于芯轴隆起部位的直径(d1)，略大于芯轴条沟底部的直径(d2)，在常温下将凸轮或轴颈压入芯轴中，第一个凸轮或轴颈装配完毕后，依次在心轴上加工第二个隆起的条沟状，依此类推，直到最后一个装完为止。
2.根据权利要求1所述的装配式凸轮轴的连接方法，其特征在于芯轴上加工的隆起的条沟状为可以沿芯轴轴线方向或垂直于轴线方向或条沟为不连续点的花纹状。
3.根据权利要求1所述的装配式凸轮轴的连接方法，其特征在于凸轮或轴颈内孔可以加工成正多角形，弦面(3)尺寸为(D1)，(D1)略小于芯轴隆起部位直径(d1)，余量为(s)，凸轮或轴颈内孔弦面交接处(4)的直径(D2)和(d1)相等或(D2)略大于(d1)。
4.根据权利要求1或3所述的装配式凸轮轴的连接方法，其特征在于所说的凸轮或轴颈的内孔可以为正8、10、12或大于12边的正多角形内孔。
5.根据权利要求1或2所述的装配式凸轮轴的连接方法，其特征在于所述的芯轴可以是空心钢管。
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