发动机主要零件加工工艺简介(凸轮轴)
F-DIESEL工程机械动力部件 2013/7/1 9:59:56
1、凸轮轴结构及材料:
凸轮轴是发动机中配气机构中的重要部件,在发动机工作循环中,它合理地控制进排气门的开启、关闭时间和开合量,使经过压缩的燃油混合气充分燃烧,推动活塞运动做功,然后将废气排出燃烧室,因此它影响着发动机的动力性、经济性和排放。
凸轮轴属于细长轴类零件,刚性差、易变形,要准确控制发动机的进排气门定时开启和关闭,凸轮应具有很高的轮廓精度、相位角度要求和良好的耐磨性能及整体刚性。因此,其轴颈和凸轮的加工成为整个凸轮轴加工工艺的重点,其加工多以车削、铣削和磨削工艺及表面强化(淬火、喷丸、氮化)等辅助工艺相结合。
凸轮轴常用材料有球墨铸铁、合金铸铁、冷激铸铁、中碳钢、合金钢等,球墨铸铁一般用于单缸凸轮轴,合金铸铁一般用于高速凸轮轴。冷激铸铁取消热处理,节约能源,加工余量较小,常用于轿车发动机或汽油机凸轮轴。对于少量生产或试制时,也可利用相应的棒料切削加工成型,但这样材料的利用率很低。
2.2 凸轮轴颈的加工
凸轮轴颈的形状似桃子,其形状设计目的是为了保证进、排气充分,而且气门在开、闭过程中不要产生过大的冲击,凸轮轴颈的形状直接影响发动机整机动力性能、燃油经济性和排放指标,因此凸轮轴中凸轮轴颈的加工至关重要。
凸轮轴颈的粗加工常用凸轮仿形车床车削加工或CNC铣削加工,精加工采用凸轮磨床进行磨削,传统磨削采用靠模方式磨削,目前随着数控技术的发展,以采用无靠模的CNC轨迹跟踪磨削,机床砂轮进给轴和工件旋转轴进行插补磨削方式,完全取消了机械靠模,从而具有良好的柔性、加工精度较高。
凸轮轴颈传统加工流程:仿形多刀车→粗磨→淬火→半精磨、精磨→靠模砂带抛光,目前的加工流程: CNC无靠模外铣机床铣削凸轮→淬火→CNC无靠模磨床CBN砂轮磨削凸轮→柔性抛光凸轮
3、凸轮轴制造工艺的发展
3.1 快速点磨工艺
快速点磨工作原理:采用宽度仅几毫米的CBN砂轮磨削,砂轮轴线和水平工件轴线之间倾斜而产生一个后角,这样砂轮与工件之间的接触区由线接触减小为点接触(实际上是一个很小的半椭圆面),由于磨削点四周的冷却性良好和采用了切削能力强的CBN砂轮得以实现高速高效磨削。
3.2 组合式凸轮轴
目前,大部分发动机凸轮轴的加工都采用的是整体式凸轮轴,加工工艺流程较长,设备投资较大,因此,凸轮轴的制造工艺已向组合式凸轮轴发展。组合式凸轮轴只需半精加工和精加工,凸轮、齿轮等可采用不同的材料,而且重量可减轻30%以上。
4、凸轮轴主要加工工艺过程
序号
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工序内容
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常用设备
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1
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铣端面打中心孔
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专机
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2
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粗车主轴颈
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万能设备或数控设备
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3
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凸轮轴颈粗加工
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专机、外铣
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4
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热处理
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专机
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5
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校直
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专机
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6
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粗磨轴颈、凸轮等
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外圆磨床或专机
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7
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精磨轴颈、凸轮等
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外圆磨床或专机
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8
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探伤
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专机
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9
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抛光
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专机
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10
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清洗
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专机
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11
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下线检查
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