轿车凸轮轴加工工艺介绍

轿车凸轮轴加工工艺介绍

1、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。

2、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

表2

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）等

4、关键加工工艺

对有心工艺，简单机械加工流程图如下：

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。

淬火

淬火

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。