凸轮轴的制造

2011年 第 7 期

MC策划

C Plan

M

■ 河南中轴控股集团股份有限公司/苗祥利

凸轮轴是汽车发动机关键部件之一，主要由凸轮、支承轴颈、轴颈等几部分组成（见图1）。凸轮轴的作用是控制气门的开启和闭合动作，其制造品质影响发动机的功率指标、排放指标、节油指标等。目前，在我国发动机凸轮轴的制造方法中通常有两种：第一种，冷激铸铁凸轮轴，主要用于

轿车发动机；第二种，碳钢楔横轧凸轮轴，主要用于载货汽车发动机。另外，还有一种是两种以上材料组合装

配的凸轮轴，国内暂未大批量推广使

用。

冷激铸铁凸轮轴制造工艺冷激铸铁凸轮轴基本性能要求是：凸轮表层冷激区为耐磨的白口组织，冷激过渡区为麻口组织，其余为珠光体灰口组织。工艺流程主要包括：铸造、铣削、钻孔、车削、磨削、抛光和清洗以及检验等。

1.铸造

通过铸造工序来获得内部组织和外

在几何尺寸合格的凸轮轴毛坯，铸造凸轮

轴毛坯如图2所示。通常方法是，将制作

的专用冷铁放置在砂型中，如图3所示，

然后合箱、浇注、冷却，从而制得铸造毛

坯。冷铁的厚度和凸轮轴的化学成分是控

制凸轮轴内部组织的关键；冷铁凹面的形

状和表面粗糙度决定凸轮的几何尺寸和精

度。汽车发动机

凸轮轴的制造

图2 铸造凸轮轴毛坯

图1 发动机凸轮轴结构1.轴颈 2.支承轴颈 3.凸轮

123

452011年 第 7 期汽车发动机制造

2.铣削

铣削工序主要完成凸轮轴毛坯两端平面的加工和取

总长度，一般采用高效率的专用铣床。3.钻孔钻孔工序要完成定位中心孔、油孔等加工，一般多

采用专用中心孔钻床和专用数控钻床，以此来保证质量

图3 放置有专用冷铁的砂型

图4 冷激铸铁凸轮轴成品磨的淬火组织，其余为正火组织。主要工艺流程包括：楔横轧、正火、校直、铣削、钻孔、车削、磨削、淬

火、抛光和清洗以及检验等。图6为碳钢楔横轧凸轮轴

坯件、半成品、成品。图5 凸轮轴油孔（道）密封试验装置1.楔横轧通常方法是，将加热的定尺寸圆钢放置在装有专用模具的楔横轧设备上，滚压而制得凸轮轴坯件。所用模

具的设计、制作及维护对楔横轧凸轮轴毛坯成形的质量

非常关键。目前，精轧及直接轧制出凸轮的技术正在研

图6 碳钢楔横轧凸轮轴7.检验检验内容包括产品的化学成分、金相组织、硬度、

2011年 第 7 期

MC策划

C Plan

M 关键词：汽车

发动机 凸轮轴 制造查询编号201107009（收稿日期20110531）Web Info 组合装配凸轮轴与冷激铸铁凸轮轴和碳钢楔横轧凸轮轴等一体式凸轮轴相比，优点是在同一件凸轮轴的不同位置可有目的地选择不同性能的材料。其凸轮和支承轴颈一般可通过锻造、冷激铸造或粉末冶金等方式而制得，轴颈通常为冷拔钢管，然后将凸轮、支承轴颈与轴颈组合装配在一起。图8为组合装配凸轮轴样件。

图7 美国产凸轮轴综合检测仪

图8 组合装配凸轮轴

目前，组合装配凸轮轴连接技术在我国高校和研究机构研究比较成功的有内高压涨接法、机械过盈连接法等。国产技术制造组合装配凸轮轴，不久将在我国进入产业化阶段，它的推广应用将推动发动机技术的进步。