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轿车凸轮轴加工工艺介绍 简介 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。见图1 。 图1 轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目，分为顶置单凸轮轴和顶置双凸轮轴。当每缸采用两个以上气门时，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式（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。 分类 如果按毛坯形式分，有冷激合金铸铁、球墨铸铁、装配式三种。比较见表1。 如果按加工工艺分，有有心工艺、无心工艺、装配工艺三种。比较见表2。 表1 类型冷激铸铁凸轮轴球墨铸铁凸轮轴装配式凸轮轴优势工艺简单，无需热处理。成本较低。需对桃片进行中频淬火，强度比冷激铸铁大。加工工艺简单，强度比前两者都高。且重量轻。劣势脆性大。强度低，用于小排量发动机对热处理要求较高，容易产生淬火开裂成本高，装配工艺复杂且有专利限制，门槛高表2 加工方式 有心工艺无心工艺 装配工艺 优势两头中心孔为基准，最普通的加工工艺，成本较低。 加工基准和使用基准一致，精度高，稳定性好。 加工余量小，加工流程短劣势对中心孔要求较高，易产生弯曲变形。 对磨削设备要求较高，投资较大。 成本高，装配工艺复杂且有专利限制 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 .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）等 关键加工工艺 淬火 对有心工艺，简单机械加工流程图如下： 淬火 对无心工艺，简单机械加工流程图如下： 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、英国Landis等一级品牌磨床。 砂轮：普通砂轮或CBN砂轮 技术要求：直径公差0.021、跳动0.04、圆度0.005、Ra0.4 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。 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Adcole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。