1、1汽车典型零件工艺1凸轮轴制造工艺综述 23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；此外，由于采用多气门的缘故，每一台内燃机凸轮轴的数量也提高了；还开发和引入了运作方式各异的可变凸轮轴驱动方式。因此，凸轮轴制造工艺方面所发生的改变大多是因减轻零部件重量方面的要求、因挤压应力的提高以及所用材料变化而触发。34VTEC VTEC 系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。VVT-i VVTi 系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写
2、，即可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。45根据材料和制造工艺的不同，凸轮轴有如下几种:1. 冷硬铸铁凸轮轴:在当今的汽油机气门传动链中，由特种铸铁、球墨冷硬铸铁或者可锻铸铁通过冷硬铸造法生产的凸轮轴十分常见。凸轮表面的洛氏硬度 Rc 达到 45，使凸轮具有卓越的耐磨性。56德国的马勒气门传动链公司还生产了空心的铸造凸轮轴：在铸型中放入一根玻璃管（图 1） ，浇铸和开箱以后将玻璃管取出。优点：重量明显地减轻；在某些发动机中，这个纵向孔还用作给凸轮轴轴承供油的油道。67在冷硬铸铁中，可以承受大约 1000MPa 的挤压应力。在铸铁材料制成的凸轮轴中，凸轮表面在铸成后通过重熔法转变成莱氏体，可
3、以承受大约 1200MPa，甚至 14001800MPa 的挤压应力。 782. 锻钢凸轮轴 锻钢凸轮可承受 20002500MPa 的挤压应力。由于在柴油机中比压力较高，所以优先采用锻造凸轮轴。然而它的加工费用昂贵。 89较新的铸钢凸轮轴制造工艺是实型法铸造工艺，可以铸造出一种带有较少加工量的外部轮廓和一种带贯通的或者只是一端贯通的圆柱形孔的凸轮轴以减轻重量。 910铸件和浇铸系统的模型用 0.3 至 0.5mm 直径的聚氨基甲酸乙酯发泡剂（T 珠）以 5 至 8%的戊烷作为膨胀剂，通入水蒸气进行发泡而制成。然后将模型浸入到液态的铸型涂料中，借此形成一层薄薄的陶瓷涂层，见图 2。模型烘干后放
4、入浇铸桶，砂子包围在模型的周围后浇铸。10113. 组合式凸轮轴 以上介绍的都是一体式凸轮轴。一体式凸轮轴通常是铸造或者锻造的，这样制造的凸轮轴不可能通过有目的地选择所用的材料或者通过对单个零件进行优化而节省重量。此外，为了在凸轮轴内部做出一个轴向的长孔也比较困难。 1112组合式凸轮轴能够将不同的材料组合起来，相对于铸造的和锻造的实心凸轮轴可以减轻重量达 40%，是一种很有前途的工艺方法。目前，组合式凸轮轴已批量用在福特公司的汽油机和柴油机以及奥迪公司的 V6-TDI 柴油机上，在一级方程式赛车上也得到了成功的应用。 12131314凸轮轴组合工艺 1. 热套法 所谓热套法，就是对外部零件进
5、行加热和对内部管子进行冷却，在短暂的时间间隔中将凸轮和各种零件（轴套、偏心环）先后连接成完整的凸轮轴（见图 4） 。凸轮材料可以根据配对的摩擦副材料自由地选择。凸轮只需要很小的磨削量，即使很小的凸轮间距也能够毫无困难地做到。采用精密烧结的凸轮可以完全放弃磨削加工。141515162. 硬钎焊/烧结法 利用硬钎焊/烧结法制造组合式凸轮轴，挤压应力限值可提高到 2000MPa 左右。 16173. 内部高压成形法（奥迪 V6-TDI）将已经淬硬了的凸轮圈以力连接和形状连接的方式与通过内部的高压力变形的钢管制成的轴相连接，见图 5。通过在凸轮旁边将管子材料往外压出一些而达到凸轮的轴向定位，压出的尺寸
6、是十分之一毫米左右。 171818194. 管内滚压扩张法 管内滚压扩张法已被纳入特别易于加工的工艺方法之列，因为它在凸轮孔的公差方面没有特别的要求。轴在带孔的外部零件中发生局部的塑性扩张由此形成力连接(见图 6)。 192020215. 管子滚花套压法 首先在管子外面滚花加工出圆周方向上的槽（见图 7） ，凸轮的孔内加工出轴向的浅槽（见图 8） 。然后将凸轮套上管子并轴向压入；管子表面和凸轮孔都有一定锥度，所以压入之后非常牢固。 212222232324在采用钢作为中空轴的时候，构件的重量可以减轻到 46%，适合于负荷很高的凸轮轴；对于中低负荷的轴来说，可以采用铝合金作为中空轴的材料，重量甚
7、至可以减轻到 53%。此外，组合式凸轮轴还可以对各个零部件和元件采取其他减轻重量的措施，以便进一步减小发动机的运动质量。 24汽车仪表板及其制造工艺 2526仪表板是汽车中非常独特的部件，集安全性、功能性、舒适性与装饰性於一身。首先，它需要有一定的刚性以支撑其所附的零件在高速和振动的状态下保证正常工作；同时又需要有较好的吸能性使其在发生意外时减少外力对正、副驾驶员的冲击。随着人们对车的理解愈来愈超出其功能，对仪表板的手感、皮纹、色泽、色调也逐渐成为评判整车级别的重要标准。 2627仪表板的分类仪表板按安全性可分为无气囊仪表板和附气囊仪表板（针对副驾驶） 。随着人们对安全性的重视，客户对附气囊仪
8、表板需求加大。气囊打开在保护乘客的同时，也可能伤害乘客，尤其是儿童。因此，国际上部分新车型的仪表板气囊已开始加装开关。 2728仪表板按舒适性可分为硬塑仪表板、吸塑仪表板和半硬泡软质仪表板。仪表板本体以注塑工艺制成的为硬塑仪表板，因其工艺简单、投资低等优势而被广泛应用，尤其是中低档车。局部或全部涂装饰漆或软触漆，以改善外观、增加色调或提高质感。吸塑仪表板是在注塑或压制骨架外吸附并粘结或注塑上复合表皮，使其外观有皮质感。半硬泡软质仪表板是在表皮和骨架之间填充有聚氨酯泡沫，既提高触感又增加吸收能量的能力。2829按驾驶方向仪表板可分为方向盘左置仪表板和右置仪表板。在英联邦国家和日本为左侧通行、右侧
9、驾驶，使用方向盘右置仪表板；其它国家反之。 2930具体涉及的主要工艺如下：- 注塑工艺 将干燥后塑料粒子在注塑机中通过螺杆剪切和料桶加热熔融后注入模具中冷却成形，是仪表板制造应用最广泛的加工工艺。- 气辅注塑： 是气体辅助注塑的简称，是将熔融塑料粒子注入模具的同时注入一定量的惰性气体，使零件的特定区域形成中空结构的注塑工艺。近年用水代替惰性气体的研究与应用也取得了一定成果；3031- 顺序阀注塑：通过与设备连锁的阀门，控制模具热流道的不同浇口的开闭，从而控制料流的注塑工艺。该工艺适於薄壁长流程的产品；3132-嵌件注塑：将需嵌于注塑件的金属零件在注塑前置於模具内，注塑后熔融的塑料将其部分包覆
10、成为零件；- 双色注塑：在双色注塑机上，同时/先後注射不同颜色/种类的原料，使产品具有不同的外观/性能，但因其在设备和模具的巨大投资而逐渐被二次注塑取代。- 二次注塑就是注塑零件为嵌件的嵌件注塑。32发动机制造业生产方面新的动向 333421 世纪以后，发动机制造业在产品、制造工艺、刀具、生产管理方面都进行了一系列变化，与过去的发动机制造企业有很多不同。在产品方面，在获得满意的性能下，使得加工工艺简单，尽量在铸造中解决一些加工，使得在机械加工时，加工余量少。在工艺技术方面，采用新工艺，使得刀具和设备适应高速化和柔性化的需要。3435一、产品方面 1.1 轻量化 研究表明，一辆轿车的质量若能减少
11、 10%，则其燃油经济性可提高 3%4%，同时汽车的排放也会降低。为了使发动机轻量化、高速化、高功率化，并且有较高的耐久性，最好的办法是使用铝缸体(见图 1)。35363637铝缸体的优点：铝的导热性好，提高发动机的压缩比，对提高功率也十分有利。缸体和缸盖的膨胀率相同，减少热应力，同时提高缸体和缸盖结合面的刚性。重量轻。 37381.2 缸盖结构 缸盖的结构一般是凸轮轴轴承孔一体的整体式铝缸盖，为了工艺加工方便，将整体缸盖一分为二或分成三个部分(见图 2)。凸轮轴不放置在缸盖上，而装在罩壳内。 383939401.3 凸轮轴 凸轮轴的作用就是控制气门的开启和关闭。第一个变化是，四气门和五气门的
12、凸轮轴为了去重，采用轻量化中空凸轮轴(见图 3)。 40414142第二个变化，按常规而言，凸轮轴的毛坯一般是一根铸件或锻件，再进行粗加工、热处理，最后磨削而成。而新的凸轮轴制造方法，就是用了组合式毛坯件 (见图 4)，增加了柔性、缺点是成本高。 42434344二、工艺刀具方面 2.1 产品变化引起工艺的变化 有缸套的铝缸体，将表面有锯齿形的缸套放好，然后进行浇铸，铸铁部分离上平面24mm，为了有利于缸体上平面加工。铸铁缸套粗加工在毛坯厂完成，留 1mm 余量。4445缸盖变成一个长方体以后，使得缸盖加工比以前容易。因为没有凸轮轴轴承孔的加工，可以用专用的简易加工中心机床，实现高速和柔性变化
13、。用装配式凸轮轴以后，凸轮的热处理，装配都在供货厂家进行，提供半成品给制造厂家。45462.2 三个重要趋势一 高速化： 高速加工可以提高生产率，缩短交货时间。措施： 机床要能实现高速的主轴。 采用液压夹头，定位精度高，同时刚性也较好。 采用涂层硬质合金刀具，金属陶瓷，陶瓷刀具。 4647二 硬质件加工：可以简化工艺方法、工艺环节、节约成本、具有柔性。例如，凸轮轴加工，过去在加工轴颈时，用车削磨削，现在改用 CBN 刀具一次完成，达到要求的表面光洁度，不经过磨削，可减少大量投资。 4748三 干式加工：优点是可以满足环保的要求，降低总成本。例如，缸体缸孔粗加工，采用陶瓷刀片不加乳化液。目前国外
14、很重视在干式加工采用喷雾准干式加工。 48492.3 柔性化 发动机制造业生产柔性化是未来趋势之一，主要适合家族类的产品。 49502.4 高效率 曲轴和凸轮轴的孔加工，为了提高效率，采用内冷的硬质合金钻头，代替过去的高速钢钻头。攻丝也采用硬质合金丝锥来提高速度，甚至曲轴攻丝也采用无切削丝锥。 50512.5 涨断工艺连杆大头孔切断采用涨断工艺，可大大提高生产率。国外工厂已很好掌握了此项工艺。 51522.6 曲轴平衡不平衡量校正采用极坐标优化高速钻削校正方法。曲轴的钻削采用整体硬质合金钻头。钻头芯部有冷却孔液。这种钻头能进行大进给量钻削。 52532.7 缸孔的激光珩磨 近年来表面激光造型珩磨加工正在渐渐使用，为了同时达到缸孔表面的粗糙度和储油性能，需要通过特殊的加工技术，也就是用激光造型珩磨才能达到加工要求，同时还不会影响缸孔表面的加工质量。5354谢谢！54
