凸轮轴工艺基础知识

凸轮轴工艺基础知识

凸轮轴的种类

在现代发动机中，凸轮轴的位置已经从下置式改成了上置式。以往一般采用的下置凸轮轴，即凸轮轴在气缸侧面，由正时齿轮直接驱动。为了把凸轮轴的转动变换为气门的往复运动，必须使用气门挺杆来传递动力。这样，往复运动的零件较多，惯性质量大，不利于发动机高速运动。而且，细长的挺杆具有一定的弹性，容易引起振动，加速零件磨损，甚至使气门失去控制。

上置凸轮轴分为上置单凸轮轴和上置双凸轮轴。上置单凸轮轴在气缸盖上用一根凸根轴，直接驱动进、排气门，它具有结构简单，适用于高速发动机，但对凸轮轴的加工质量要求较高。上置双凸轮轴是在缸盖上装有两根凸轮轴，一根用于驱动进气门，另一根用于驱动排气门。采用顶置双凸轮轴对凸轮轴和气门弹簧的设计和加工要求不高，特别适用于气门V形配置的半球形燃烧室，也便于和四气门配气机构配合使用，在高速强化发动机上应用较多，如ZD30发动机的凸轮轴，每个发动机上有进气凸轮轴和排气凸轮轴各一根，都不需要抛光，而康明斯几种凸轮轴抛光后，凸轮表面粗糙度要求R a0.2,主轴颈表面粗糙度要求R a0.4。

康明斯作业部4B凸轮轴加工工艺：

零件号： 3929885 材料：冷激铸铁

硬度：HB230-320

加工工艺流程：

0J毛坯检查10铣端面钻中心孔20 钻油孔去毛刺30打标记35粗磨第三主轴径40粗精车全部轴径，台肩，清根槽并倒角45手动校直47精磨第三主轴径50精磨其余主轴径60精磨小轴径，台肩及第一主轴径前端面70铣键槽100粗精磨全部凸轮105去毛刺110磁粉探伤130抛光140清洗150J最终检查160防锈包装

康明斯作业部6B（欧Ⅱ）凸轮轴加工工艺：

零件号：3283179 材料：冷激铸铁硬度：HB230-320

加工工艺流程：

0J毛坯检查 10铣端面钻中心孔 20 钻油孔，去毛刺 30打标记 35粗磨第四主轴径 40粗精车全部轴径，台肩，清根槽并倒角

45手动校直 47精磨第四主轴径 50精磨其余主轴径 60精磨小轴径，台肩及第一主轴径前端面70铣键槽 100粗精磨全部凸轮 105去毛刺 110磁粉探伤 130抛光 140清洗150J最终检查 160防锈包装

康明斯作业部6C凸轮轴加工工艺：

零件号：3923478 材料：冷激铸铁硬度：HB230-320

加工工艺流程：

0J毛坯检查 10铣端面钻中心孔 20 钻油孔，去毛刺 30打标记

35粗磨第四主轴径 40粗精车全部轴径，台肩，清根槽并倒角 45手动校直 47精磨第四主轴径 50精磨其余主轴径 60精磨小轴径，台肩及第一主轴径前端面 70铣键槽 100粗精磨全部凸轮 105去毛刺 110磁粉探伤 130抛光 140清洗 150J最终检查160防锈包装

10工序铣端面钻中心孔

20工序钻油孔，去毛刺

30工序打标记

35工序粗磨中间主轴径

40工序粗精车全部轴径，台肩，清根槽并倒角

47 工序精磨中间主轴径50工序精磨其余主轴径

60工序精磨小轴径，台肩及第一主轴径前端面

70工序铣键槽

100工序粗精磨全部凸轮

105工序去毛刺

110工序磁粉探伤

130工序抛光

140工序清洗

加工工艺简介：

A．凸轮轴强化加工工艺

1．凸轮轴毛坯材料为冷激铸铁：

a)工艺方法：铸造时，在凸轮轴模具内放冷铁，浇铸后凸轮急速

冷却，促使其迅速的凝固，在表面形成莱氏体硬化层。凸轮表面

的洛氏硬度达到45，使凸轮具有很好的耐磨性。

b)优点：取消凸轮轴热处理过程，节约能源，凸轮铸造加工可一次

成形。增加凸轮的硬度和耐磨性，组织结构均匀。

c)缺点：铸造时需人工放置冷铁，劳动强度较大。

2．凸轮轴感应加热淬火

凸轮轴毛坯在铸态进行感应加热淬火，这一工艺方法就是工件进入感应器中，一次通电加热，工件退出感应器后转入淬火介质，浸液冷却淬火。淬火后的工件露出液面时要有一定的余热，以便利用余热回火，消除淬火应

力。控制工件出液温度高低的方法有两种，一种是调整工件在淬火介质中的停留时间，可以通过改变运输机构运动时间的长短来实现，另一种方法是改变淬火介质的浓度。一般情况下，其冷却能力随淬火介质的浓度的提高而下降。该工艺除对表面硬度和硬化层深度有要求外，还不容许有淬火裂纹。

a)优点：设备简单，安装可靠，自动化程度高，有利于大批量生产，

且淬火质量稳定。

b)缺点：需预钻中心孔，且凸轮轴变形较大，不适合较长的凸轮轴。 3．凸轮轴离子氮化

离子渗氮作为强化金属表面的一种化学热处理方法，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。凸轮轴经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。

a) 离子氮化作为七十年代兴起的一种新型渗氮方法，具有渗氮速度快、渗氮层组织易于控制、脆性小、无环境污染、节约电能，气源、变形小等优点。

b)不同形状，尺寸，材料的零件混合装炉渗氮时，要使各零件温度均匀一致比较困难。

c）离子渗氮设备较复杂，价格也比较贵。

d）准确测定零件温度较困难。

B．凸轮轴的粗加工

1．铣端面钻中心孔

凸轮轴的加工基准大都为中心孔，为保证在轴两端所钻出的中心孔

具有正确的位置，则第一道工序必须在钻中心孔前铣两端面。轴向毛基准为轴的中央部分，这样可保证铣切时轴两端的加工余量差值最小，也就是最为均匀。

2．钻油孔或工艺孔

以中心孔为轴向定位和凸轮轴的凸台为径向定位钻油孔和工艺孔。

3．打标记

以油孔定位，用压板将凸轮轴压住，在凸轮轴两端面打标记。

4．粗磨中间主轴径

以中心孔为轴向定位, 将拨销插在工艺孔驱动凸轮轴，来粗磨中间主轴径。

5．粗精车全部轴径，台肩，清根槽并倒角

以中心孔为轴向定位，以中间主轴径为支撑，加工其它轴径。因凸轮轴为细长零件，加工时易变形，需以中间主轴径为支撑。而且上道工序粗磨中间主轴径后，提高了其圆度，能保证粗精车其它主轴径时各主轴径的圆度和同轴度要求。这也是先粗磨中间主轴径的原因。

6．手动校直

消除粗加工对凸轮轴的变形，为精加工作准备。

8．磁粉探伤

在磨完凸轮后，检查凸轮是否有磨削裂纹。可在抛光工序后，也可在抛光工序前。

9．清洗

重要工序，决定凸轮轴的清洁度。

10．终检，防锈包装