[发明专利]一种柴油机凸轮轴的增材成形方法

说明书

本发明提出了一种柴油机凸轮轴的增材成形方法，包括如下步骤：S1打印支撑工装，S2底部工装安装，S3打印底部凸轮和底部轴心，S4利用支撑工装打印中部凸轮和中部轴心，S5利用支撑工装打印顶部凸轮和顶部轴心，S6成形构件整体去应力，S7进行表面机加工；该方法解决了现有技术中制造凸轮轴反复锻打，多次高温热处理，机加工量大，高成本，材料浪费，坯件表面和芯部性能差异性大的问题。

技术领域

本发明涉及凸轮轴制造领域，具体涉及一种柴油机凸轮轴的增材成形方法。

背景技术

传统的柴油机凸轮轴是采用锻造(通过熔炼，反复锻压和热处理)的方式成形出坯件，再经过大量机加工的方法制造出产品，即减材制造。因此，传统的凸轮轴制造方法具有需反复锻打，生产工艺制程长；多次高温热处理，造成坯件材料的表面和芯部性能差异性大；机加工量大，材料利用率低等缺点。而增材制造是采用高能热源瞬时熔化原材料，通过逐层堆积的方式成形出具有产品大致尺寸的坯件，只需经过少量的机加工的方法即可制造出产品。虽然简便，快捷，但是现阶段没有增材制造凸轮轴的应用先例。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种柴油机凸轮轴的增材成形方法，解决了现有技术中制造凸轮轴反复锻打，多次高温热处理，机加工量大，高成本，材料浪费，坯件表面和芯部性能差异性大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种柴油机凸轮轴的增材成形方法，所述凸轮轴具有凸轮和轴心，所述凸轮套设在轴心上，位于轴心底部的凸轮为底部凸轮，与底部凸轮对应的轴心为底部轴心；位于轴心顶部的凸轮为顶部凸轮，与顶部凸轮对应的轴心为顶部轴心，位于顶部凸轮和底部凸轮之间的凸轮为中部凸轮，与中部凸轮对应的轴心为中部轴心，所述增材成形方法包括如下步骤：

S1、分别打印与中部凸轮和顶部凸轮对应的支撑工装，所述支撑工装的受热会产生边缘向上，整体形成顶面内凹的形状，对所述支撑工装进行表面处理；

S2、底部工装安装，将底部工装安装在打印平台上；

S3、在底部工装上，开始打印底部凸轮和底部轴心；

S4、将与中部凸轮对应的支撑工装翻转套在底部轴心的顶部，继续打印中部凸轮和中部轴心，所述支撑工装受热发生变形，其变形力会对所述支撑工装进行矫正，从而减少打印量和加工量；

S5、将与顶部凸轮对应的支撑工装翻转套在中部轴心的顶部，继续打印顶部凸轮和顶部轴心，所述支撑工装受热发生变形，其变形力会对与顶部凸轮对应的支撑工装进行矫正，从而减少打印量和加工量；

S6、成形构件整体去应力；

S7、进行表面机加工，表面有3-8mm的加工量，去除底部工装。

所述的增材成形方法，步骤S1中，所述支撑工装的个数为n′，所述凸轮轴上具备凸轮的个数为n，n-n′＝1。

所述的增材成形方法，所述支撑工装为圆环形，所述支撑工装的内径大小与对应凸轮的内径相匹配；所述支撑工装的外径大小较对应凸轮的外径大5-15mm。

所述的增材成形方法，所述凸轮的厚度与对应支撑工装的厚度的比值为2-3。

所述的增材成形方法，步骤S2中，所述底部工装为打印底板，所述打印底板为厚度30mm 以上的圆形板材，设打印底板的外径为d_底板，底部凸轮外径为d_A,d_底板-d_A≥10mm。

所述的增材成形方法，步骤S3至步骤S5在打印过程中选定相匹配的成形参数，具体如下表所示：

所述的增材成形方法，步骤S3，在开始打印前，需在增材成形设备上输入和调整凸轮轴的成形轨迹控制程序；