凸輪軸的楔橫軋工藝
• 介紹了一種多缸凸輪軸的楔橫軋工藝，討論了模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。該工藝具有高效、節(jié)材、鍛件質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益明顯。
一、引言
凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵傳動(dòng)部件，對(duì)其性能要求較高。目前，凸輪軸的生產(chǎn)工藝主要有三種，即切削加工、模鍛、楔橫軋軋制。機(jī)械切削加工方法存在生產(chǎn)效率低、材料利用率低、金屬纖維被切斷等缺點(diǎn)，但由于不需要大型的專用設(shè)備，工藝簡(jiǎn)單。模鍛方法可以保證鍛件金屬纖維連續(xù)、鍛件質(zhì)量有保證，且具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)效率，但是模鍛時(shí)存在飛邊，材料利用率不高，材料利用率大致和切削方法相同。國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家大多還在采用上述的兩種方法生產(chǎn)。
楔橫軋工藝是本世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種生產(chǎn)軸類鍛件的新工藝，它具有高效、節(jié)材等諸多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過眾多學(xué)者及生產(chǎn)廠家的努力，近年來在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。采用此工藝生產(chǎn)的鍛件品種已達(dá)百余種，在鍛造行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。
二、 6012 凸輪軸的楔橫軋工藝性分析
6102 凸輪軸軋制毛坯如圖 1 所示，該毛坯的斷面縮減率較大，最大斷面縮減率在 φ31 處， ηmax=1-
，已接近楔橫軋工藝一次軋制的極限斷面縮減率 75% 。軋件需軋制部分為窄檔內(nèi)直角臺(tái)肩，檔寬最窄處只有 15mm ，窄檔內(nèi)直角臺(tái)肩的截齊曲線的計(jì)算與常規(guī)的直角內(nèi)臺(tái)肩的截齊曲線的計(jì)算有著本質(zhì)上的區(qū)別，因此，窄檔內(nèi)直角臺(tái)肩的截齊曲線的設(shè)計(jì)計(jì)算則成為凸輪軸軋制的關(guān)鍵技術(shù)。凸輪軸毛坯總長達(dá) 770mm ，直線度要求為 1mm ，該件為超長的精密楔橫軋件。因此，該凸輪軸屬于楔橫軋件中難成形件，工藝難度較大。 5
三、楔橫軋模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1. 軋制方案的確定
軋件的最大直徑為 60mm ，但總長及需軋制的部分都較大，所以必須選用大規(guī)格的楔橫軋機(jī)，本工藝采用 H1000mm 的楔橫軋機(jī)。為保證模具設(shè)計(jì)時(shí)有足夠長的輥面利用，選用中心距為 1031.47mm 。該凸輪軸需軋制的凹檔臺(tái)肩總數(shù)為 18 個(gè)，為保證軋制時(shí)變形同步及兩側(cè)軋制力的平衡，起楔位置選在中間臺(tái)寬 17mm 處，以兩側(cè)同時(shí)起楔的方式軋制。
2. 工藝及模具參數(shù)的計(jì)算
由于需成形的凹檔達(dá) 18 個(gè)之多， H1000mm 楔橫軋機(jī)的輥面有限，為盡量減小各楔的長度，模具的成形角和楔展角取大值，成形角 α 取 30° ，楔展角 β 取 9.42° ，楔入段長度按公式 L1=0.5(d0-d1)cotαcotβ 計(jì)算，楔展段按 L2=Bcotβ 公式計(jì)算，經(jīng)計(jì)算模具展開總長為 2938.23mm ，其中送料段長度取 120mm 。模具簡(jiǎn)圖如圖 2 所示。
3. 送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
H1000mm 的楔橫軋機(jī)是分體式的，軋機(jī)沒有離合器與制動(dòng)器系統(tǒng)，軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)是靠萬向節(jié)帶動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。送料方式只能采用軸向送料，為此在上模具的最前段開有 75mm 寬 50mm 深的容料槽，送料機(jī)構(gòu)能否準(zhǔn)確及時(shí)的把坯料送到容料槽中，也是工藝能否順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題之一。由于設(shè)備及工藝條件的限制，送料段的長度不可能取得過大，送料段長度取 120mm ，軋輥轉(zhuǎn)速為 6r/min ，在此條件下，送料機(jī)構(gòu)很難將坯料準(zhǔn)確平穩(wěn)的送入容料槽中，有時(shí)容易出現(xiàn)卡料情況，嚴(yán)重時(shí)可將模具或設(shè)備損壞。而上模具中的卸料槽對(duì)卸料不起作用，所以可以考慮利用此段的長度來實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)送料。具體做法是將上模具中的卸料段用鋼板封上，使坯料不是直接送入容料槽中，而是在送入容料槽前在模具上有一段滑動(dòng)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)坯料的平穩(wěn)送進(jìn)。
4. 大斷面縮減率窄檔直內(nèi)角臺(tái)肩截齊曲線的設(shè)計(jì)
楔橫軋工藝成形直內(nèi)角臺(tái)肩時(shí)，必須在模具的相應(yīng)部位加工出一條特殊的曲線，稱為截齊曲線。檔寬足夠?qū)挼某Ｒ?guī)截齊曲線的計(jì)算方法有多種，雖然各種算法在計(jì)算時(shí)都有不同程度的簡(jiǎn)化，但計(jì)算結(jié)果大都能滿足工程上的要求。大斷面縮減率軸類件的楔橫軋工藝在軋制時(shí)很容易出現(xiàn)縮徑缺陷，因此實(shí)現(xiàn)大斷面縮減率的軋制，首先必須避免縮徑的產(chǎn)生，而消除縮徑的方法也直接影響到截齊曲線的設(shè)計(jì)計(jì)算。窄檔內(nèi)直角臺(tái)肩的截齊曲線若按常規(guī)的方法計(jì)算，截齊曲線將延伸到楔入段，甚至把楔尖削掉，實(shí)際不可能存在這種情況。因此，大斷面縮減率窄檔直內(nèi)角臺(tái)肩的成形規(guī)律與常規(guī)的直內(nèi)角臺(tái)肩成形規(guī)律有著本質(zhì)上的區(qū)別，截齊曲線的計(jì)算模型也完全不同。在模具的調(diào)試中，已找出截齊曲線較精確的計(jì)算方法。按此方法計(jì)算出的截齊曲線，只需少許修磨，就可得到滿意的效果，從而大大減少了修模時(shí)間，縮短了調(diào)試周期。
四、經(jīng)濟(jì)性分析
該工藝與機(jī)械切削方法相比，具有較明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。楔橫軋工藝所用毛坯規(guī)格為 Φ60×500 ，坯料重 11.1kg ，而切削工藝所采用坯料規(guī)格為 Φ60×770 ，坯料重 17.1kg ，楔橫軋工藝節(jié)材效果明顯，材料利用率較切削工藝提高 35% 。若按年產(chǎn) 50 萬只計(jì)算，年節(jié)材達(dá) 60 萬噸，合人民幣約 100 萬元。
由于凹檔部分直接軋出，小徑及臺(tái)階的寬度精度較高，機(jī)械加工時(shí)，小徑和臺(tái)階的側(cè)面都不需加工，節(jié)約了大量的機(jī)加工工時(shí)，省掉了大量的機(jī)加費(fèi)用。楔橫軋工藝的生產(chǎn)效率很高，可達(dá)每 min4 ～ 6 根，而車削方法一般要 8min 車一根，楔橫軋工藝的生產(chǎn)效率是車削方法的 32 ～ 48 倍。另外，切削工藝生產(chǎn)的凸輪軸，金屬纖維被切斷，在進(jìn)行熱處理時(shí)，棱角容易出現(xiàn)開裂，造成廢品。楔橫軋工藝生產(chǎn)的凸輪軸，金屬纖維是連續(xù)的，其熱處理性能大為改善，使熱處理時(shí)的成品率得到提高。
五、結(jié)論
(1) 采用楔橫軋工藝生產(chǎn)多缸凸輪軸毛坯，工藝合理，技術(shù)先進(jìn)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。
(2) 在理論和實(shí)踐上解決了大斷面縮減率窄檔直內(nèi)角臺(tái)肩的截齊曲線計(jì)算和修整，縮短了工藝的調(diào)試周期。
(3) 采用楔橫軋工藝生產(chǎn)凸輪軸毛坯，與切削工藝相比，節(jié)材效果明顯，生產(chǎn)效率得到較大的提高，經(jīng)濟(jì)效果顯著
| 本頁面的新聞和資訊的版權(quán)歸 http://www.m.kingmiss.cn 深圳凸輪加工廠所以。不得隨意轉(zhuǎn)載。主要的內(nèi)容包括：深圳凸輪加工,深圳加工凸輪,深圳凸輪加工廠,深圳機(jī)械凸輪,電腦凸輪加工,深圳凸輪！ |
|
