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凸轮轴工艺与检测丨MTL
发布者:admin  点击:239 发布时间:2020-5-24


1、凸轮轴介绍

凸轮轴是活塞式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,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,其材质一般是特种铸铁,偶尔也有采用锻件的。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。气门排列形式一般有两种:一是进气门和排气门混合排列在一根凸轮轴上,即顶置单凸轮轴(SOHC-Single Over Head Cam)式发动机。这种发动机在顶部只安装了一根凸轮轴,因此一般每个汽缸只有两到三个气门(进气一到两个,排气一个),高速性能受到了限制。另一种是进气门与排气门分列在两根凸轮轴上 ,DOHC(Double Over Head Cam,顶置双凸轮轴)发动机这种发动机由于配备了两根凸轮轴,每个汽缸可以安装四到五个气门(进气二到三个,排气二个),高速性能得到了显著的提升。
 
 


2、生产技术

凸轮轴是发动机的关键零件之一,凸轮轴桃尖部位的硬度和白口层深度是决定凸轮轴使用寿命和发动机效率的关键技术指标。在保证凸轮有足够高的硬度和相当深的白口层的前提下,还应考虑轴颈不出现较高的碳化物,使其具有较好的切削加工性能
国内外生产凸轮轴的主要方法有:采用钢质锻造毛坯经切削加工后,凸轮桃尖部分经高频淬火形成马氏体层的工艺。20世纪 70年代末,德国和法国相继开发了凸轮轴氩弧重熔新工艺;另有以美国为主的可淬硬铸铁凸轮轴;以日本和法国为主的冷硬铸铁凸轮轴;以及凸轮部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料进行铸件表面合金化的生产工艺等。


3、技术要求

根据凸轮轴的特点,主要有以下技术要求:
1)支承轴颈的尺寸精度及各支承轴颈之间的同轴度
2)键槽的尺寸和位置精度
3)止推面相对于支承轴颈线的垂直度
4)凸轮基圆的尺寸精度和相对于支承轴颈轴线的同轴度
5)凸轮的位置精度
6)凸轮的形状精度(曲线升程)


4、关键加工工艺
4.1 车(磨)止推面
止推面是凸轮轴上轴向尺寸的基准。也是和缸盖的配合基准。止推面宽度为凸轮轴关键特性。
一般要求:宽度公差0.08、跳动:0.035

一般跳动要求低于0.035采用磨削止推面,高于0.035可以采用以车代磨。HARDINGE的车床可以满足跳动0.02的要求。


4.2 磨削轴颈
凸轮轴的轴颈磨削一般加工过程有车,粗磨,精磨。无心工艺只分粗磨和精磨。 
设备要求:高精度CNC外圆磨床。推荐厂家日本ToYoda、日本KOYO、德国Junker、德国Mikorsa、德国Schaudt
技术要求:直径公差0.021、跳动0.04、圆度0.005Ra0.4
工艺过程:砂轮宽度大于轴颈宽度,砂轮仅做径向进给,轴向不移动。
有心工艺:中心孔定位,各轴颈依次磨削。
无心工艺:轴颈自定位,所有轴颈一次磨削。

测量:一般磨削轴颈要求在线有测量系统对轴颈的直径、跳动和圆度进行100%测量


4.3 凸轮磨削 
凸轮轴加工中最关键的工序是磨削凸轮一般分粗磨和精磨,也可仅精磨。有心加工已中心孔定位,辅助夹具确定正时位置并且驱动凸轮轴旋转。无心工艺由中心支架定位轴颈,一头定位正时位置并且驱动凸轮轴旋转。目前Schaudt有磨削轴颈和凸轮一次加工的设备,采用中心孔定位方式。转台式夹具,一次装夹可以实现先磨削轴颈再磨削凸轮。可避免两次装夹的产生的误差。有负曲率要求的凸轮必须分粗磨和精磨,粗磨采用大砂轮350mm磨出整体轮廓,精磨采用小砂轮150mm磨负曲率。



5、常见加工缺陷
常见的加工缺陷为凸轮桃片型线不合格,基圆及跳动超差,桃片未加工到位。桃片基圆或基圆跳动超差后,气门开闭的时间不对,在冷试时会导致进排气的压力低或者产生泄漏可以使用意大利VICI VISION 轴光学机对桃片基圆尺寸,桃片跳动等关键参数进行100%测量。还有的缺陷是止推面磨削不到位,信号轮压偏等,也会对发动机测试产生影响。

 

 



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