凸轮轴加工工艺交流(2010.02)

东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany凸轮轴加工工艺交流一、凸轮轴的功能二、凸轮轴加工工艺三、dCi11凸轮轴工艺简介四、凸轮轴新材料、新工艺东风汽车有限公司商用车发动机厂技术部龙建勇2010年2月6日星期六东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany凸轮轴的功能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;直接影响发动机整机动力性能、燃油经济性和排放指标。一、凸轮轴的结构和功能东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany摇臂气门轭锁块气门导管推杆滚柱挺杆凸轮轴气门摇臂轴一、凸轮轴的结构和功能东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany配气机构示意图进关：9⁰；排开：47⁰。进开：23⁰；排关：21⁰。配气相位图凸轮轴下置，位于排气侧，通过滚轮挺柱、推杆、摇臂、气门轭驱动两个同名气门。采用滚轮挺柱、实心推杆保证整个机构具有较大的刚度，耐久可靠。由于采用排气制动，排气门采用双弹簧以提高刚度。气门间隙气门升程进气门：0.40mm13.04mm排气门：0.70mm13.05mm凸轮升程：进：7.523mm；排：8.7mm一、凸轮轴的结构和功能东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany凸轮轴全支承凸轮轴总成凸轮轴止推片装置图凸轮轴止推片进气凸轮桃尖排气凸轮桃尖一、凸轮轴的结构和功能东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany二、凸轮轴加工工艺加工工艺特点凸轮轴属于细长轴类零件，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。加工工艺过程:凸轮轴加工精度要求较高，整个加工内容不可能在一个工序内完成;为了逐步达到加工要求，因此必须把加工分成几个阶段，以明确各个阶段的目的和任务。传统加工工艺一般分成以下几个阶段：粗加工（粗车轴颈、凸轮等）–半精加工（粗磨轴颈、凸轮等）–精加工（精磨轴颈、凸轮等）–光整加工（抛光轴颈、凸轮）。现代加工工艺过程：一般只有粗加工（车轴颈、铣凸轮等）–精加工（精磨轴颈、凸轮）–光整加工（抛光轴颈、凸轮）三个阶段，在保证零件加工质量的同时,大大地提高了生产效率,降低了生产制造成本.东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany我厂现有凸轮轴的加工方法自动校直基本上不校直成品自动校直多次人工校直其它CNC外铣机床铣削凸轮-淬火-CNC磨床CBN砂轮磨削凸轮-柔性抛光凸轮采用CNC无靠模磨床CBN砂轮磨削凸轮（从毛坯直接磨削成形）-柔性抛光凸轮淬火-普通砂轮强力磨削-离子氮化仿形多刀车-普通砂轮粗磨-淬火-普通砂轮半精磨、精磨-靠模砂带抛光凸轮数控车车削轴颈-淬火-数控CBN砂轮磨床磨削主轴颈和小轴-GBQ技术抛光主轴颈数控车车削轴颈-数控磨床磨削主轴颈-数控斜头架磨床磨削小轴-抛光主轴颈多刀车车削-普通砂轮多砂轮磨削-斜头架磨削小轴-粗抛主轴颈-离子氮化-精抛主轴颈多刀车削-普通砂轮粗磨主轴颈-斜头架粗磨小轴-淬火-斜头架精磨小轴-普通砂轮精磨主轴颈-砂带抛光主轴颈轴颈工艺特点80B（锻件）冷激铸铁铬钼合金铸铁45#（锻件）材料及毛坯DCI11康明斯6B/6C/4B/4HEQ491EQ6100/6102/6105产品类别二、凸轮轴加工工艺东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany铸铁凸轮轴加工工艺：材料：冷激铸铁硬度：HB230-320加工工艺流程：OP0J.毛坯检查–OP10.铣端面钻中心孔–OP20.钻油孔去毛刺–OP30.打标记–OP35.粗磨第四主轴颈–OP40.粗精车全部轴颈，台肩，清根槽并倒角–OP45.手动校直–OP47.精磨第四主轴径–OP50.精磨其余主轴颈–OP60.精磨小轴颈，台肩及第一主轴颈前端面–OP70.铣键槽–OP100.粗精磨全部凸轮–OP105.去毛刺–OP110.磁粉探伤–OP130.抛光–OP140.清洗–OP150J.最终检查–OP160.防锈包装二、凸轮轴加工工艺东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompanydCi11凸轮轴与我厂其它凸轮轴的特性比较±0.30±1.0±0.25(倒角位置)主轴颈和凸轮开档至止推面轴向尺寸公差80.040.040.15P4主轴颈对P1、P7主轴颈跳动7同轴度Ø0.020.050.05主轴颈对相邻轴颈跳动6R3.2(Ra0.04)Ra0.5Ra0.63主轴颈表面粗糙度5Ø60f7(-0.03/-0.06)Ø51.5e7(-0.06/-0.09)Ø60±0.013主轴颈直径4960824886工件总长380B钢淬硬HRc61以上45#钢淬硬HRc55-63冷激球墨铸铁HRc45，不热处理材料及热处理2锻件锻件铸件毛坯类型1Dci11EQ6100康明斯6C特性项目序号三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompanyDci11凸轮轴与我厂其它凸轮轴的特性比较(续)0.010倾角6’30”-8’30”0.007凸轮母线平行度15±20’±45’±10’凸轮相位角误差14R1(Ra0.2)Ra0.5Ra0.2凸轮表面粗糙度130.050.030.05凸轮升程允差120.025/5°0.010/2°0.005/1°凸轮相邻角度升程允差11同轴度Ø0.040.040.04齿轮轴颈对P1、P7主轴颈跳动10Ø40u6(+0.076/+0.060)Ø30(+0.028/+0.008)Ø41.58(0/-0.018)齿轮轴颈直径9Dci11EQ6100康明斯6C特性项目序号三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany1、dCi11凸轮轴毛坯图2、dCi11凸轮轴成品图三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompanydCi11凸轮轴加工难点分析1）该凸轮轴毛坯为锻件，其加工余量较大;2）凸轮轴材料为80B，主轴颈和凸轮要求淬硬至HRc61以上;该材料淬火时易产生淬火裂纹，磨削时易产生磨削烧伤及裂纹;3）主轴颈对相邻轴颈同轴度Ø0.02，中间主轴颈对两端轴颈跳动0.04;该技术要求较康明斯C系列凸轮轴高，而凸轮轴属细长类零件，极易产生弯曲，因而需要对粗加工质量、校直质量、淬火变形以及磨削质量进行全过程控制;4)各开档至止推面轴向尺寸公差±0.30;该技术要求与C系列凸轮轴水平相当;5）凸轮表面粗糙度R1.0;该技术要求与C系列凸轮轴水平相当，加工难度较大。三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompanydCi11凸轮轴生产线概况生产节拍：9min;生产能力：30000辆/年；作业人数：6人；占地面积：13X60=780m2;设备台数：17台（其中4台进口设备）.三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany加工工艺流程OP10.铣两端面钻中心孔–OP20.粗车主轴颈、切槽及倒角–OP30.精车主轴颈–OP40.打标记–OP50.铣键槽–OP60.铣凸轮及其倒角–OP70.所有主轴颈及凸轮淬火–OP80.回火–OP90.校直–OP100.精磨所有主轴颈、齿轮轴颈及台肩–OP110.精磨所有凸轮–OP100/110J.检测所有主轴颈、齿轮轴颈直径及台肩–OP120.荧光磁粉探伤及退磁–OP130.抛光–OP130J.检测所有主轴颈直径及凸轮基圆半径–OP140.清洗–OP150.齿轮加热–OP160.压装齿轮–OP170.防锈–OP180J.终检.三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany工艺特点1、主轴颈粗加工采用数控车床加工，有利于保零件粗加工后的外圆直径及轴向尺寸，提高加工节拍；同时采用机械手上下料极大地减少了工人的劳动强度；2、凸轮粗加工采用进口凸轮外圆铣床，该机床铣削采用切入式铣削方式，机床铣刀进给轴X轴和工件旋转轴C轴进行插补仿型铣削，保证了凸轮精加工的磨削余量均匀，避免了磨削时因余量不均匀而产生磨削波纹；3、凸轮轴淬火之后采用自动校直机进行校直，较高地保证了零件的加工质量，提高了加工节拍；4、采用进口抛光机对凸轮轴的主轴颈、凸轮进行恒压力抛光，在保证成品的表面粗糙度、圆度、支承率等精度要求的同时而不破坏凸轮的型线精度；5.精加工采用SPC站和ADCOLE测量机进行检测和统计分析，及时反馈、监控零件的加工质量。三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany生产线平面布置图三、Dci11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany重点工序介绍:OP10.铣两端面钻中心孔铣两端面之后,然后再钻两端中心孔.三、Dci11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany重点工序介绍:OP10.铣两端面钻中心孔三、Dci11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany重点工序介绍:OP20/30.粗精车主轴颈、切槽及两端轴颈主轴颈粗加工采用两台数控车,第一台进行轴颈外圆粗车并切槽;第二台进行轴颈外圆精车并倒角.三、Dci11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany重点工序介绍:OP20/30.粗精车主轴颈、切槽及两端轴颈主轴颈粗加工采用两台数控车,第一台进行轴颈外圆粗车并切槽;第二台进行轴颈外圆精车并倒角.三、Dci11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompany三、dCi11凸轮轴工艺简介重点工序介绍:OP20/30.粗精车主轴颈、切槽及两端轴颈东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompanyOP60.铣凸轮及倒角凸轮数控轨迹跟踪磨削采用切入式磨削方式，机床砂轮进给轴X轴和工件旋转轴C轴进行插补仿型磨削，完全取消了机械靠模，从而具有良好的柔性。三、dCi11凸轮轴工艺简介东风商用车公司发动机厂EnginePlantofDongfengCommercialVehicleCompanyOP60