[发明专利]用于高压共轨油泵的凸轮轴、其制造方法及其过盈装配设备

说明书

技术领域

本发明涉及凸轮轴和凸轮轴的制造，具体涉及一种用于高压共轨油泵的凸轮轴、该凸轮轴的制造方法以及该凸轮轴的过盈装配设备。

背景技术

由于高压共轨油泵中的凸轮轴所承受的载荷远远高于普通凸轮轴，因此目前国内外生产的高压共轨油泵用凸轮轴均采用整体式结构，即芯轴与凸轮片是在同一坯料上一起被加工出来的。由于该凸轮轴采用了整体式结构，因此其加工难度较大，成本较高。鉴于此问题，本申请人的发明人考虑用组合式结构来代替整体式结构，即将芯轴与凸轮片分开加工后再组装到一起。然而，通过实践发现，将高压共轨油泵的凸轮轴设计为组合式结构以后，按照常规的工艺根本无法制造出满足技术要求的组合式凸轮轴。问题的关键在于凸轮片与芯轴的过盈装配以及凸轮片的热处理上。

本领域公知的实现包容件与被包容件的过盈装配方法有压入法、热装法、冷装法和油压法四种。由于高压共轨油泵的凸轮轴所承受的载荷大，因此要求芯轴与凸轮片的过盈量大(达到0.1毫米左右)，采用压入法、冷装法和油压法根本无法实现高压共轨油泵凸轮轴的芯轴与凸轮片的过盈装配。因此，适合于高压共轨油泵的凸轮轴的过盈装配方法只能是热装法。由此便出现了热装时凸轮片的加热问题。

在热装法过盈装配技术中，最为关键的工艺便是对加热温度的控制以及对零件热处理时机的掌握。根据“机械零部件手册：选型/设计/指南，余梦生、吴宗泽主编，机械工业出版社，1996年6月”第1548页中的记载，对于未经热处理的包容件，加热温度应低于400℃；对于已经过经热处理的包容件，加热温度应低于回火温度。也就是说，目前的热装法是将包容件的热处理与过盈装配分开进行的，即要么先将包容件热处理后再与被包容件进行装配，要么先将包容件与被包容件进行装配然后再对包容件进行热处理。

针对本申请的高压共轨油泵凸轮轴，由于对凸轮片要求很高的表面硬度，因此必须对其进行淬火热处理；实践发现，如果先通过热装法将凸轮片过盈装配到芯轴上以后再对凸轮片进行淬火热处理，则会因凸轮片的热处理变形导致芯轴与凸轮片之间的配合变松，凸轮片相对于芯轴的抗转动扭矩只能达到200-300NM，完全无法满足使用要求；但如果先对凸轮片进行淬火热处理后再通过热装法将凸轮片过盈装配到芯轴上，由于凸轮片与芯轴之间的过盈量大，故对凸轮片的加热温度要求较高，而凸轮片的回火温度一般为160℃左右，凸轮片热装时的加热温度将大大高于凸轮片的回火温度，这样就相当于对凸轮片进行了一次正火处理，导致凸轮片的表面硬度下降到HRC30左右，无法满足高压共轨油泵凸轮轴的使用要求。

因此，以现有技术制造的组合式高压共轨油泵凸轮轴不可能同时达到凸轮片与芯轴通过过盈配合联接后两者之间的抗转动扭矩明显高于300NM且凸轮片的表面硬度远大于HRC30。

发明内容

本申请所要解决的第一个技术问题是提供一种用于高压共轨油泵的凸轮轴，该凸轮轴的芯轴与凸轮片通过过盈装配后既能满足凸轮片相对芯轴的抗转动扭矩，同时又能够保证凸轮片的表面硬度；本申请要解决的第二个技术问题是提供一种用于高压共轨油泵的凸轮轴的制造方法，该方法可将芯轴与凸轮片过盈装配并满足凸轮片相对芯轴的抗转动扭矩，同时保证凸轮片的表面硬度；本申请要解决的第三个技术问题是提供一种实施上述方法的用于高压共轨油泵的凸轮轴的过盈装配设备；本申请要解决的第四个技术问题是提供一种包容件与被包容件的过盈装配方法，该方法通过热装法将包容件与被包容件过盈装配后满足包容件与被包容件之间较高的抗转动扭矩，同时保证包容件的表面硬度；本申请要解决的第五个技术问题是提供一种包容件与被包容件的过盈装配设备。

本申请为解决上述第一个技术问题所提供的用于高压共轨油泵的凸轮轴包括了芯轴和位于该芯轴上的凸轮片，所述凸轮片与芯轴之间通过过盈配合联接后该凸轮片相对于芯轴的抗转动扭矩≥500NM，并且该凸轮片的表面硬度≥HRC58。本申请认为，上述用于高压共轨油泵的凸轮轴不同于现有的高压共轨油泵凸轮轴；其中，凸轮片相对于芯轴的抗转动扭矩≥500NM的技术特征表征了热装后凸轮片与芯轴之间的配合关系，而凸轮片的表面硬度≥HRC58的技术特征则表征了热装后凸轮片的材料性能；上述这些技术特征使得本申请的凸轮轴本质上区别于现有的高压共轨油泵凸轮轴，这种区别的产生源于本申请发明人创造性思维和实践，在现有技术中找不到相应的教导或启示。