[发明专利]一种外轮廓免磨削的凸轮片制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外轮廓免磨削的凸轮片制造方法。

背景技术

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是优质合金钢。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。

凸轮轴的主体是一根与气缸组长度近似相同的圆柱形棒体，上面套有若干个凸轮片，用于驱动气门。凸轮片的侧面呈鸡蛋形，其设计的目的在于保证气缸充分的进气和排气。另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果，因此，凸轮片和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。

目前的凸轮片制造方法主要为：热锻或冷锻成型凸轮片毛坯，经过冲孔后再热处理，对凸轮片轮廓进行磨削加工，使尺寸和粗糙度达到最终要求。但热锻成型和冷锻成型各自都有不能避免的缺点。

热锻成型工艺的缺点是：1、一旦温度超过相变温度，工件局部组织发生变化，甚至淬硬，存在开裂的风险；2、由于材料加热温度较高，热胀冷缩，锻件尺寸变化大，必须留有足够的余量，保证后续加工；3、现有的热锻工艺所需要的锻造力都较大，模具寿命低。

冷锻成型工艺的缺点是：1、由于工件材质冷变形塑性差，不易成型，在较大型变量的拍扁过程中变形量较大，锻件存在开裂风险；2、且在冷态条件下，工件变形抗力较大，因此需要的变形压力较大，一般冷锻设备不足于满足其成型吨位。

另外现有技术冲孔后再热处理，由于凸轮片壁厚较薄，热处理后尺寸变化较大，必须对热处理后的凸轮片外轮廓进行磨削。

发明内容

本发明要解决现有技术的问题，提供一种加热温度在相变温度以下，工件尺寸精度良好，模具寿命稳定，热处理后的凸轮片外轮廓免磨削的凸轮片制造方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种外轮廓免磨削的凸轮片制造方法，包括以下步骤：

A、温锻成型，利用卧式或立式锻压机将工件锻压出凸轮片毛坯，料芯不去除；

B、精锻凸轮片外轮廓，使凸轮片毛坯外轮廓尺寸和表面粗糙度达到最终尺寸；

C、车削应力槽，在料芯上下两面各加工一周应力槽，方便后续冲孔去除料芯；

D、热处理，工件整体淬火，清洗、深冷，回火达到工件热处理要求，由于工件基圆部相当于实心件，热处理后基圆部分尺寸几乎无变化，不需对热处理后的工件外轮廓进行磨削；

E、凸轮片冲孔及内孔精加工，冲孔去除料芯，形成的撕裂带能够按照应力集中原则断裂在上下应力槽之间，然后对内孔、端面进行精密加工使其达到所需精度。

优选的，在所述温锻成型的多工位锻造过程中，先对工件加热，加热到温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降，提高工件表面粗糙度和尺寸精度。

优选的，在所述温锻成型过程中，料芯可以设在凸轮片毛坯中的任何位置，即料芯可以在凸轮片毛坯内的中间位置，也可以在凸轮片毛坯内的两侧位置。

优选的，所述精锻凸轮片外轮廓主要工序为利用内腔尺寸比温锻成型后的凸轮片毛坯略小的模具,挤压精整凸轮片外轮廓，使尺寸达到最终尺寸和粗糙度要求。

优选的，所述精锻凸轮片外轮廓所用模具的内腔尺寸比温锻成型后的凸轮片毛坯小0.05mm～0.3mm。

还有一种外轮廓免磨削的凸轮片制造方法，包括以下步骤：

A、温锻成型，利用卧式或立式锻压机将工件锻压出凸轮片毛坯，料芯不去除；

B、精锻凸轮片外轮廓，使凸轮片毛坯外轮廓尺寸和表面粗糙度达到最终尺寸；

C、热处理，用感应淬火淬硬外轮廓表面，清洗、深冷，回火达到工件热处理要求，由于凸轮基圆部相当于实心件，热处理后基圆部分尺寸几乎无变化，不需对热处理后的凸轮外轮廓进行磨削；

D、凸轮片冲孔及内孔精加工，冲孔去除料芯，然后对内孔、端面进行精密加工使其达到所需精度。

优选的，在所述温锻成型的多工位锻造过程中，先对工件加热，加热到温度接近但不高于工件相变温度，之后工位中的工件温度逐步下降。

优选的，所述温锻成型时，料芯可以设在凸轮片毛坯中的任何位置，即料芯可以在凸轮片毛坯内的中间位置，也可以在凸轮片毛坯内的两侧位置。