[发明专利]椭形凸轮片的镦锻设计方法

说明书

本发明提出一种椭形凸轮片的镦锻设计方法，该椭形凸轮片的圆形大端和圆形小端之间通过切线过渡连接构成椭形的外观，在大端有一个同心通孔，其镦锻工艺主要通过圆柱坯料的一次镦锻预成形出预锻件，然后第二次镦锻就能完成充型得到终锻件，最后冲孔去连皮，完成短流程制造。本发明能够保证椭形凸轮片的高效高精度连续大批量生产，达到每分钟120件以上。

技术领域

本发明属于椭形凸轮片的技术领域，尤其涉及一种椭形凸轮片的镦锻设计方法。

背景技术

凸轮轴是发动机的三大关键摩擦副之一，是发动机配气机构中气门传动最关键的零部件，其关系到发动机运转的精度和平稳性，进而影响汽车的性能。因此，凸轮轴的设计和制造在汽车工业的发展中有着重要的地位。传统的整体式凸轮轴多采用铸造或者锻造的方法加工而成，凸轮轴各部分材料性能一致，很难满足不同部位对其材料性能的要求。与传统的整体式凸轮轴制造工艺相比，在满足其对抗扭强度、耐磨性和运动平稳性的要求的前提下，装配式凸轮轴在柔性设计、材料的合理选择利用、轻量化以及低生产成本等方面的优势逐渐显现出来。因此，装配式凸轮轴有很大的市场竞争力，是凸轮轴制造技术的新进展。

凸轮的精密成形技术是影响装配式凸轮轴发展的三大关键技术之一。采用近净成形技术，可得到表面质量好、尺寸精度高、加工余量小、机械性能高的凸轮，同时，提高了材料利用率和生产效率，缩短了生产周期，降低了生产成本。因此，研究凸轮的精密锻造技术，对装配式凸轮轴的发展和应用有很大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种椭形凸轮片的镦锻设计方法，通过圆柱坯料的一次镦锻预成形出预锻件，然后第二次镦锻就能完成充型得到终锻件，最后去连皮，完成短流程制造，能够保证椭形类凸轮片的高效高精度连续大批量生产。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：椭形凸轮片的镦锻设计方法，其特征在于，椭形凸轮片的圆形大端和圆形小端之间通过切线过渡连接构成椭形的外观，在圆形大端有一个同心通孔，

包括如下步骤：

S1)镦锻工艺设计优化，包括如下步骤：

S11)预锻件形状设计：根据椭形类凸轮片零件形状，确定预锻件形状为带锥台的椭形基底，椭形基底的尺寸根据如下公式确定：

R₂＝83％～93％R_2零

R₁＝85％～95％R_1零

L₁＝60％～70％L_1零；

其中，R₂、R_2零分别是预锻件和零件的圆形大端的半径，R₁、R_1零分别是预锻件和零件的圆形小端的半径，L₁、L_1零分别是预锻件和零件的圆形小端与圆形大端的圆心距；

设定锥台锥度为45°，锥台高度为H，锥台底部到椭形基底顶面之间有一个平台，圆形小端平台宽度D₁，圆形大端平台宽度D₂；

S12)预锻件尺寸与位置优化：选取预锻件圆形小端半径R₁、圆形大端半径R₂、大端与小端圆心距L₁、锥台高度H、小端平台宽度D₁、大端平台宽度D₂作为预锻件尺寸参数，选取预锻件圆形大端圆心与终锻模圆形大端圆心之间的距离L₂作为位置参数，靠近小端为正，选取终锻充型结束时的载荷和毛刺，作为预锻件尺寸和位置的评价指标，统一构成如下优化函数