专利名称：一种凸轮轴的内高压成形套接方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及凸轮轴制造设备技术领域，更具体地说，涉及一种凸轮轴的内高压成形套接方法及其装置。
背景技术：
凸轮轴主要应用于发动机，其作用是控制气门的开启和闭合动作。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴是发动机的重要部件之一。目前，凸轮轴主要采用组合式结构，将整体加工难度大的凸轮轴分解为加工比较容易的凸轮单元和轴管，再通过不同的方法将凸轮单元和轴管连接起来构成凸轮轴。根据连接方法的不同，凸轮轴组合式的制造方法主要为热装法、粘接法或者键连接法。但是，热装法和粘接法对凸轮轴的装配间隙要求较严格，例如轴管、定位环的内孔和凸轮单元内孔需要精确加工，使得轴管、定位环和凸轮单元的加工工序较复杂，凸轮轴的制造时间较长，导致凸轮轴的生产效率较低；键连接法的制造工序也较复杂，需要在轴管上铣出键槽，使得凸轮轴的加工工序较复杂，导致凸轮轴的生产效率较低。同时，热装法、粘接法和键连接法在组合成凸轮轴时，一次只能组合一个轴管、一个定位环和一个凸轮单元或者若干轴管、若干定位环和若干凸轮单元，需要组合多次才能组合成完整的凸轮轴，使得凸轮轴的生产过程较繁琐，生产工序较多，最终导致凸轮轴的生产效率较低。另外，应用热接法在组合凸轮轴的过程中，凸轮轴的相位角不易控制，导致凸轮轴的扭矩可靠性较低；同时，键连接法需要的设备造价较高。综上所述，如何简化凸轮轴的生产工序，进而提高凸轮轴的生产效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种凸轮轴的内高压成形套接方法，简化了凸轮轴的生产工序，进而提高凸轮轴的生产效率。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案一种凸轮轴的内高压成形套接方法，包括I)将凸轮单元和定位环套设在轴管上，形成凸轮轴初体；2)将所述凸轮轴初体放入凸轮轴模具中，并将所述凸轮轴模具合模；3)将缸体内的液体注入到所述轴管内；4)通过高压源自所述轴管的两端对所述轴管内的液体加压，通过高压源的控制器控制所述轴管内的液体压力，使所述轴管发生塑性膨胀直至所述轴管的外壁与所述定位环的内壁和所述凸轮单元的内壁接触，继续对所述轴管内的液体加压，使得所述定位环和所述凸轮单元发生弹性变形；5)停止对所述轴管内的液体加压，并卸去所述轴管内液体的压力，所述轴管、所述定位环和所述凸轮单元发生弹性回复，即获得所需的凸轮轴。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接方法中，所述轴管外伸于所述凸轮轴模具。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接方法中，采用冲头机构将所述缸体内的液体注入所述轴管内部。基于上述提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，本发明还提供了一种凸轮轴的内高压成形套接装置，该内高压成形套接装置包括工作台；设置于所述工作台上的凸轮轴模具；设置于所述凸轮轴模具顶部的滑块；设置在所述凸轮轴模具外部，且与所述凸轮轴的轴管相连通的缸体，所述缸体内存储有液体；能够与所述轴管的两端均相连通，且用于向所述轴管内部加压的高压源，所述高压源设置有用于控制加压压力的控制器。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接装置中，所述凸轮轴模具包括下模块和与所述下模块密封相连的上模块，所述上模块和所述下模块之间形成与所述凸轮轴相配合的型腔；设置于所述工作台上，用于安装所述上模块和所述下模块的上模座和下模座。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接装置中，所述上模座与所述上模块以及所述下模座与所述下模块分别通过定位键固定相连。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接装置中，所述缸体的数目具体为两个，相对设置于所述凸轮轴模具的两侧。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接装置中，所述高压源为增压泵，控制器为设置在增压泵出口的阀门。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接装置中，所述缸体通过冲头机构与所述轴管相连；所述冲头机构包括设置有通孔并与所述轴管相连通的冲头，和用于支撑所述冲头的冲头座。优选的，上述凸轮轴的内高压成形套接装置中，所述冲头与所述冲头座通过法兰相连。本发明提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，采用凸轮轴模具，通过内高压成形的方法将凸轮单元和定位环固定在轴管上，获得所需的凸轮轴，与现有的热装法和粘接法相比，对于凸轮单元和定位环的内孔、轴管的外径加工精度要求较低；与现有的键连接法相t匕，无需在轴管上设置键槽，从而减少了加工工序，即减少了生产工序，进而提高了凸轮轴的生产效率。同时，本发明提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，将所有的凸轮单元和定位环一起固定在轴管上，同一个凸轮轴无需在进行多次套接，即凸轮轴整体一次完成套接，简化了凸轮轴的生产工序，进而提高了凸轮轴的生产效率。同时，本发明提供凸轮轴的内高压成形套接方法，凸轮轴整体一次完成套接，通过凸轮轴模具来控制凸轮轴的相位角，可较好的控制凸轮轴的相位角，进而提高了凸轮轴的扭矩可靠性；而且，凸轮轴模具的造价较低，与现有的键连接法所需的设备相比，设备造价、较低，降低了凸轮轴的生产成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置的结构示意图。上图1-2 中缸体支架I、缸体2、冲头座3、冲头压板4、法兰5、冲头6、滑块7、上模座8、上模块9、定位键10、凸轮轴11、下模块12、下模座13、工作台14。
具体实施例方式本发明提供了一种凸轮轴的内高压成形套接方法，简化了凸轮轴的生产工序，进而提高凸轮轴的生产效率。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参考附图1-2，图I为本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置的结构示意图。本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，包括步骤SOl :将凸轮单元和定位环套设在轴管上，形成凸轮轴初体；凸轮轴11包括轴管，套设在轴管上的凸轮单元，和用于对凸轮单元轴向限位的定位环。分别将准备好的凸轮单元和定位环套设在轴管上，形成凸轮轴初体，此时，凸轮单元和定位环未与轴管固定相连，凸轮单元和定位环分别与轴管之间预留初始间隙。步骤S02 :将凸轮轴初体放入凸轮轴模具中，并将凸轮轴模具合模；将凸轮轴初体放入与该凸轮轴初体相配合的凸轮轴模具中，由凸轮轴模具的内部结构限制凸轮单元和定位环的轴向位移，然后将该凸轮轴模具合模，在合模过程中一般采用合模压力机进行合模。步骤S03 :将缸体2内的液体注入到轴管内；在凸轮轴模具的外部设置有缸体2，该缸体2内存储有液体，将该液体注入到轴管内。缸体2内的液体可为润滑油，本发明对缸体2内的液体不做具体的限定。步骤S04:自轴管的两端对轴管内的液体加压，调节轴管内的液体压力，使得轴管、定位环和凸轮单元均发生弹性变形；通过高压源自轴管的两端对轴管内的液体加压，轴管内的液体压力的大小通过高压源的控制器来控制、调节，使轴管发生塑性膨胀直至轴管的外壁与定位环的内壁和凸轮单元的内壁接触，继续对轴管内的液体加压，使得定位环和凸轮单元发生弹性变形。
步骤S05 :停止对轴管内的液体加压，并卸去轴管内的液压力，轴管、定位环和凸轮单元发生弹性回复，即获得所需的凸轮轴11。停止对轴管内的液体加压，并将轴管内的液压力卸去,使得轴管、定位环和凸轮单元发生弹性回复，由于轴管的弹性模量与定位环的弹性模量的比值大于轴管的流动应力与定位环的流动应力比值，轴管的弹性模量与凸轮单元的弹性模量的比值大于轴管的流动应力与凸轮单元的流动应力比值，即定位环和凸轮单元的弹性回复量均大于轴管的弹性回复量，使得轴管、定位环和凸轮单元发生弹性回复结束后，凸轮单元和定位环不能完全恢复原状，保留了部分弹性变量，使得凸轮单元与轴管过盈固定相连，定位环与轴管过盈固定相连，即获得所需的凸轮轴11，凸轮单元与轴管之间的残余接触压力以及定位环与轴管之间的残余接触压力使得该凸轮轴11能够承受一定的扭矩和拉脱力，使得凸轮轴11满足使用要求。本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，通过采用内压成形的方法将凸轮单元和定位环固定在轴管上，获得所需的凸轮轴11，与现有的热装法和粘接法相比，对 于凸轮单元和定位环的内孔、轴管的外径加工精度要求较低；与现有的键连接法相比，无需在轴管上设置键槽，从而减少了加工工序，即减少了生产工序，进而提高了凸轮轴11的生
产效率。同时，本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，将所有的凸轮单元和定位环一起固定在轴管上，同一个凸轮轴11无需在进行多次套接，即凸轮轴11整体一次完成套接，简化了凸轮轴11的生产工序，进而提高了凸轮轴11的生产效率。同时，本发明实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，凸轮轴11整体一次完成套接，通过凸轮轴模具来控制凸轮轴11的相位角，可较好的控制凸轮轴11的相位角，进而提高了凸轮轴11的扭矩可靠性；而且，凸轮轴模具的造价较低，与现有的键连接法所需的设备相比，设备造价较低，降低了凸轮轴11的生产成本。上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法中，轴管正好和凸轮轴模具的长度相同，为了便于向轴管内注入高压液体，优先选择轴管外伸于凸轮轴模具，自轴管的伸出端向轴管内注入高压液体。向轴管内注入高压液体有多种方式，上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法中，优先采用冲头机构将缸体2内的液体注入轴管内部。冲头机构应用范围较广，造价较低，且购买方便。当然，也可采用其他部件来实现将高压液体注入轴管，本发明对此不做具体地限定。基于上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接方法，本发明还提供了一种凸轮轴的内高压成形套接装置，该套接装置包括工作台14 ;设置于工作台14上的凸轮轴模具；设置于凸轮轴模具顶部的滑块7 ;设置在凸轮轴模具外部，且与凸轮轴11的轴管相连通的缸体2，缸体2内存储有液体；能够与轴管的两端均相连通，且用于向轴管内部加压的高压源，高压源设置有用于控制加压压力的控制器。上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置中，为了缸体2的稳定，一般采用缸体支架I支撑缸体2，本发明对于缸体支架I的具体形状和结构不做具体地限定。上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置中，凸轮轴模具根据所需凸轮轴11的结构而定，本发明对凸轮轴模具具体形状不做具体地限定。凸轮轴模具有多种形式，优选的，凸轮轴模具包括下模块12和与下模块12密封相连的上模块9，上模块9和下模块12之间形成与凸轮轴11相配合的型腔；设置于工作台14上，用于安装上模块9和下模块12的上模座8和下模座13。上模座8用于支撑上模块9，下模座13用于支撑下模块12，便于该凸轮轴模具的安装。上模座8与上模块9以及下模座13与下模块12相连有多种方式，优先选择，上模座8与上模块9、下模座13与下模块12分别通过定位键10固定相连。当然也可通过定位销固定相连，本发明对此不做具体地限定。为了便于向轴管内注入液体，上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置中，缸体2的数目具体为两个，相对设置于凸轮轴模具的两侧。其他相关设备也根据缸体2的数目发生变化，这样，自轴管的两端分别注入液体，便于液体注满轴管，也加快了生产。上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置中，高压源有多种形式，优选的，高压源为增压泵，通过增压泵对轴管内的液体加压，可在增压泵的出口处设置阀门，用于调节增加泵对液体加压的压力。当然，高压源也可为液压缸，本发明对此不做具体地限定。上述实施例提供的凸轮轴的内高压成形套接装置中，缸体2与轴管相连可通过管 道直接相连，也可通过喷嘴相连，优选的，缸体2通过冲头机构与轴管相连；冲头机构包括与凸轮轴11的轴管相连通的冲头6，和用于支撑冲头6的冲头座3。本发明对缸体2和轴管的相连方式不做具体地限定。冲头6与冲头座3可直接焊接相连，也可通过法兰5相连。为了便于法兰5的安装，便于冲头6的固定，在法兰5和冲头座3之间设有冲头压板4。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种凸轮轴的内高压成形套接方法，其特征在于，包括 1)将凸轮单元和定位环套设在轴管上，形成凸轮轴初体； 2)将所述凸轮轴初体放入凸轮轴模具中，并将所述凸轮轴模具合模； 3)将缸体(2)内的液体注入到所述轴管内； 4)通过所述高压源自所述轴管的两端对所述轴管内的液体加压，通过高压源的控制器控制所述轴管内的液体压力，使所述轴管发生塑性膨胀直至所述轴管的外壁与所述定位环的内壁和所述凸轮单元的内壁接触，继续对所述轴管内的液体加压，使得所述定位环和所述凸轮单元发生弹性变形； 5)停止对所述轴管内的液体加压,并卸去所述轴管内液体的压力,所述轴管、所述定位环和所述凸轮单元发生弹性回复，即获得所需的凸轮轴(11)。
2.根据权利要求I所述的凸轮轴的内高压成形套接方法，其特征在于，所述轴管外伸于所述凸轮轴模具。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的凸轮轴的内高压成形套接方法，其特征在于，采用冲头机构将所述缸体(2)内的液体注入所述轴管内。
4.一种凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，包括 工作台(14)； 设置于所述工作台(14)上的凸轮轴模具； 设置于所述凸轮轴模具顶部的滑块(7)； 设置在所述凸轮轴模具外部，且与所述凸轮轴(11)的轴管相连通的缸体(2)，所述缸体(2)内存储有液体； 能够与所述轴管的两端均相连通，且用于向所述轴管内部加压的高压源，所述高压源设置有用于控制加压压力的控制器。
5.根据权利要求4所述的凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，所述凸轮轴模具包括下模块(12)和与所述下模块(12)密封相连的上模块(9)，所述上模块(9)和所述下模块(12)之间形成与所述凸轮轴(11)相配合的型腔； 设置于所述工作台(14)上，用于安装所述上模块(9)和所述下模块(12)的上模座(8)和下模座(13)。
6.根据权利要求5所述的凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，所述上模座(8)与所述上模块(9)以及所述下模座(13)与所述下模块(12)分别通过定位键(10)固定相连。
7.根据权利要求4所述的凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，所述缸体(2)的数目具体为两个，相对设置于所述凸轮轴模具的两侧。
8.根据权利要求4所述的凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，所述高压源为增压泵，控制器为设置在增压泵出口的阀门。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，所述缸体(2)通过冲头机构与所述轴管相连；所述冲头机构包括设置有通孔并与所述轴管相连通的冲头￠)，和用于支撑所述冲头￠)的冲头座(3)。
10.根据权利要求9所述的凸轮轴的内高压成形套接装置，其特征在于，所述冲头(6)与所述冲头座(3)通过法兰(5)相连。
全文摘要
本发明提供了一种凸轮轴的内高压成形套接方法，包括将凸轮单元和定位环套设在轴管上形成凸轮轴初体；将凸轮轴初体放入凸轮轴模具中，并将凸轮轴模具合模；将缸体内的液体注入轴管内；通过高压源自所述轴管的两端对轴管内的液体加压，通过高压源的控制器控制轴管内的液体压力，使轴管、定位环和凸轮单元发生弹性变形；停止加压，卸去轴管内的液压力，轴管、定位环和凸轮单元发生弹性回复，获得所需的凸轮轴。上述凸轮轴的内高压成形套接方法，降低了部件精度要求，减少了加工工序；凸轮轴整体一次完成固定套接，简化了凸轮轴的生产工序，提高了凸轮轴的生产效率。本发明还提供了一种凸轮轴的内高压成形套接装置。
文档编号B21D39/00GK102615202SQ20121007826
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者于晓明, 刘韬, 单国利, 张磊, 王中, 王伟, 王金成, 陈佳闻 申请人:吉林省元隆达工装设备有限公司