[发明专利]一种内燃机凸轮轴毛坯楔横轧精密制坯模锻成形工艺

说明书

技术领域

 本发明属于金属塑性成形技术领域，特别提供了一种适用于全部内燃机凸轮轴的毛坯制造，包括单缸、双缸、四缸、六缸等凸轮轴的内燃机凸轮轴毛坯楔横轧精密制坯模锻成形工艺。

背景技术

凸轮轴是活塞发动机里的一个关键部件，其作用是控制气门的开启和闭合动作。上世纪九十年代前，钢质内燃机凸轮轴毛坯的制造工艺是直接用圆棒料车削或锻造。九十年代初我国首先研发出楔横轧成形凸轮轴毛坯技术，凸轮轴的底颈、轴颈和凸轮的侧面实现精确成形，可以不再加工或少量加工。该技术比原工艺节约钢材30%以上，生产效率提高4-10倍，取得了显著经济效益，已在我国钢质凸轮轴毛坯制造领域广泛应用。

然而由于楔横轧工艺基本上只能成形回转体零件，凸轮体部分是按最大外圆轧制成圆柱体，凸轮体的桃形需由车削加工成形。仍然要耗费较多后续机加工和损失较多金属材料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以在楔横轧精确制坯的基础上，由模锻将凸轮桃形锻造成形，实现凸轮轴毛坯整体精确成形的内燃机凸轮轴毛坯楔横轧精密制坯模锻成形工艺

本发明的技术方案是：一种内燃机凸轮轴毛坯楔横轧精密制坯模锻成形工艺，具体包括步骤：

1）根据凸轮轴毛坯图纸设计楔横轧模具和模锻成形模具；

2）将圆棒料按照工艺要求下料，在中频加热炉中加热至轧制温度，将加热后的圆棒料送入楔横轧机中的楔横轧模具进行轧制，使轴底和轴颈部位达到凸轮轴毛坯的最终图纸要求，凸轮部位依据模锻需要轧制成不同形状和直径的回转体；

3）利用轧制余热或再加热，将步骤2得到的凸轮轴毛坯送入所述模锻成形模具中，在压力机上进行成形锻造，将所述已预轧成不同形状和直径回转体的凸轮部位按照图纸要求锻出凸轮桃形；切除各凸轮周围飞边，完成凸轮轴毛坯精确成形。

进一步，所述凸轮部位在楔横轧阶段，依据凸轮桃形相位不同，轧制成宽度不大于成品尺寸，其直径与轴颈部位相比减少10%—25%的回转体；所述回转体的侧面与轴线垂直或与轴线夹角不大于15度。

本发明的有益效果是：由于采用楔横轧精密制坯，凸轮轴毛坯的轴底和轴颈在楔横轧阶段即达到图纸要求，凸轮部位可根据形状和位置预轧成适当形状，可以充分发挥楔横轧工艺成形精度高、效率高、节材率高等优点；凸轮部位模锻成形又可将楔横轧只能成形的回转体锻造为接近成品形状的桃形凸轮，不仅节省了大量凸轮粗加工设备，还进一步提高了材料利用率。凸轮轴毛坯单纯由楔横轧成形比单纯由锻造成形平均节材25-38%，楔横轧与模锻结合的轧锻联合工艺又比单纯楔横轧制坯节约材料10-15%。凸轮轴毛坯楔横轧精密制坯模锻成形新工艺大幅提高工作效率和节约生产成本。

附图说明

图1为凸轮轴楔横轧精密预制坯，其轴颈A与轴底C已达到图纸要求，凸轮B依据模锻需要轧制成不同形状与直径的回转体。

图2为用楔横轧精密预制坯模锻成形的凸轮轴毛坯，凸轮处有不大的飞边，其它部位有少量毛刺。

图3为切去飞边后的凸轮轴楔横轧模锻联合成形毛坯产品。

具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

    实施例1：

四缸凸轮轴毛坯，其轴颈直径为65mm，轴底直径为32mm，凸轮宽度24mm，轴颈宽度23mm，总长578mm。

首先，将直径65mm，长度361mm的圆钢加热到1100-1150度，由送料机构送入楔横轧机轧制。在楔横轧机中，将轴颈A和轴底C分别轧成为直径65mm和32mm的回转体，轴颈A和轴底C达到最终凸轮轴毛坯图纸要求。各凸轮B依所处相位轧制成直径53mm至57mm不等的回转体（如图1所示）；

第二步，直接利用楔横轧预制坯轧制余热，将预制坯置于开式模锻模具中锻造成形（图2）,最后切去飞边成形如图3所示凸轮轴毛坯产品。

该产品直接锻造或切削时原料为直径65mm，长度578mm，重15.05kg。

单纯楔横轧制坯时轴颈和凸轮的直径全部为65mm，轴底的直径全部为32mm，所用原料直径65mm，长度415mm，重10.81kg，比直接锻造或切削节材28%。轧锻结合用料9.39kg，比单纯楔横轧制坯进一步节材13%，并可节省粗车凸轮桃形的机床和工时。