凸轮轴与缸盖的组装方法与流程

本发明涉及一种凸轮轴与缸盖的组装方法，属于发动机的组装技术领域。

背景技术：

凸轮轴作为发动机的配气相位机构，是发动机的重要零件之一。现有技术的凸轮轴分为一体化结构和组合式结构。其中一体化凸轮轴由于其结构和形状比较复杂，而其中的凸轮又属于较为精密的零件，不仅加工精度高，对其力学性能的要求也较高，如果零件某个局部结构加工不好则会造成整个零件报废。尤其是具备可变气门升程技术的凸轮轴，由于其在工作过程中需要改变气门升程，在一体化制造时难度更大。采用一体化的凸轮轴结构增加了机加工和热处理难度，提高了生产成本，难以保证产品质量的稳定性。为克服前述问题，现在通常采用分体机构组合式凸轮轴。

组合式凸轮轴的特点就是轴与凸轮片、信号盘等部件是分体的，其各自单独加工，最终再组装到一起形成凸轮轴。由于组合凸轮轴的原材料浪费少，在运用于汽车时具有较高的性价比。

组合式凸轮轴的关键工艺是组装轴与凸轮片、信号盘等部件，目前较为先进的组装方法是，在淬火的同时，利用凸轮片等部件较热的时候插入轴，当凸轮片冷却后自然收缩从而牢固的连接在轴上，从而成为强度较高的组合凸轮轴。这种组合方式虽然组成的凸轮轴强度较高，但是其工艺较为复杂，在强度要求不大的情况下成本较高，同时需要较长的时间进行加热和冷却，这使得整个加工效率较低。

此外，现有技术的凸轮轴不管是采用一体化结构，还是组合式结构，凸轮轴与缸盖的装配方式是：凸轮轴组装并精加工完毕后，置于缸盖的相对应位置上，将瓦盖盖在凸轮轴的轴径位置上并用螺钉压紧；该种装配方式的缺点是结构相对较复杂，零件较多，单个零件的加工较复杂；同时，在车辆修理时较为复杂，需要将凸轮轴、瓦盖和螺钉都装配到位后才能装配到缸体上；整体生产效率较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种凸轮轴与缸盖的组装方法，能够有效提高生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：凸轮轴与缸盖的组装方法，采用组合式凸轮轴，凸轮轴包括空心轴、凸轮片、信号盘；凸轮片根据与空心轴的相对位置不同，分为多组；组装时包括以下步骤：

a、缸盖用于装配凸轮轴的孔为整体式结构；每一组凸轮片分别配设有夹具，信号盘配设有定位机构；空心轴从缸盖上的装配孔、信号盘的内孔、凸轮片的内孔穿过，凸轮轴预装在缸盖上，

b、空心轴的一端配设有用于驱动空心轴旋转的旋转工装，空心轴的另一端配设有涨紧驱动机构；每一组凸轮片分别通过夹具进行固定，然后在空心轴设置有涨紧驱动机构的这一端放置涨紧件，并进行第一组凸轮片对应位置的涨紧操作，利用涨紧件穿过空心轴，使得空心轴膨胀，进而使得第一组凸轮片固定在空心轴上；

c、松开第一组凸轮片的夹具，启动旋转工装，第一组凸轮片及空心轴整体转动，转动至第二组凸轮片与空心轴之间的相对位置为设定位置时，继续驱动涨紧件，进行第二组凸轮片对应位置的涨紧操作，实现第二组凸轮片与空心轴的固定；

d、松开第二组凸轮片的夹具，启动旋转工装，前两组凸轮片及空心轴整体转动，转动至第三组凸轮片与空心轴之间的相对位置为设定位置时，继续驱动涨紧件，进行第三组凸轮片对应位置的涨紧操作，实现第三组凸轮片与空心轴的固定；

e、参照上述方式，完成所有凸轮片与空心轴的固定；

f、对于布置有信号盘的空心轴，在步骤e之后，继续驱动涨紧件，完成信号盘的涨紧固定；

g、涨紧件从空心轴的尾端取出。

进一步的是：涨紧件为球体。

进一步的是：涨紧驱动机构包括定位件、推杆及推杆驱动机构，定位件具有轴向设置的导向孔，定位件与推杆同轴线设置，推杆能够插入定位件的导向孔。

进一步的是：在步骤g之后，还包括如下步骤:在空心轴设置有涨紧驱动机构的这一端重新放置涨紧件，并对空心轴整体进行第二次或者更多次的涨紧操作。

进一步的是：在步骤g之后，还包括如下步骤:对涨紧后的空心轴两端装配端头组件。

进一步的是：旋转工装包括驱动电机、传动机构及驱动盘，驱动盘与空心轴的尾端固定连接，驱动电机的输出端通过传动机构与驱动盘连接。

本发明的有益效果是：采用涨紧件膨胀空心轴，使得凸轮片和信号盘等部件固定在空心轴上，这种方式可以快速的组合空心轴与凸轮片，相对于传统的组合工艺，其步骤非常少，同时由于空心轴整体变形膨胀，使得凸轮片与信号盘等部件更加可靠的卡在空心轴上，整个凸轮轴的强度也较高。同时，本发明中的缸盖用于装配凸轮轴的孔为整体式结构，空心轴为插入式预装结构，无需设置瓦盖和固定螺钉，将所有的零件加工到成品尺寸，采用一次将零件全部装配到位即可，避免了大量螺钉的锁紧固定工作；同时车辆维修时也十分简单，直接将凸轮轴和缸盖构成的整体单元换掉就行。无论是组装生产，还是维修更换都较为方便，大大地提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明中凸轮轴和缸盖的装配结构示意图；

图2是图1的a-a示意图；

图3是图1的b-b示意图；

图4是本发明组装时的整体结构示意图；

图5是图4的主视图；

图6是图5的左视图；

图7是本发明组装时的局部结构示意图；

图8是图7的主视图；

图9是图8的左视图。

图中零部件、部位及编号：空心轴1，凸轮片2，信号盘3，缸盖4，夹具5，旋转工装6，驱动盘601，涨紧驱动机构7，定位件701，推杆702，涨紧件8，油封9，进气端头件10，轴承11，排气端头件12，尾端件13，尾端油封14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图9所示，本发明采用组合式凸轮轴，凸轮轴包括空心轴1、凸轮片2、信号盘3；凸轮片2根据与空心轴1的相对位置不同，分为多组，在附图所示的实施例中，每件空心轴1设置有四组凸轮片2，每组设有两件凸轮片2；组装时包括以下步骤：

a、缸盖4用于装配凸轮轴的孔为整体式结构；每一组凸轮片2分别配设有夹具5，信号盘3配设有定位机构；空心轴1从缸盖4上的装配孔、信号盘3的内孔、凸轮片2的内孔穿过，凸轮轴预装在缸盖4上；在组装前，空心轴1、凸轮片2、信号盘3、缸盖4按照设计精度要求加工成成品即可；零配件加工精度直接影响到后续的组装，在同等条件下，精度越高，最终组装出的凸轮轴强度越好；因此，零配件的精度应根据最终产品的要求而定；

b、空心轴1的一端配设有用于驱动空心轴1旋转的旋转工装6，空心轴1的另一端配设有涨紧驱动机构7；每一组凸轮片2分别通过夹具5进行固定，然后在空心轴1设置有涨紧驱动机构7的这一端放置涨紧件8，并进行第一组凸轮片2对应位置的涨紧操作，利用涨紧件8穿过空心轴1，使得空心轴1膨胀，进而使得第一组凸轮片1固定在空心轴1上；

c、松开第一组凸轮片2的夹具，启动旋转工装6，第一组凸轮片2及空心轴1整体转动，转动至第二组凸轮片2与空心轴1之间的相对位置为设定位置时，继续驱动涨紧件8，进行第二组凸轮片2对应位置的涨紧操作，实现第二组凸轮片2与空心轴1的固定；

d、松开第二组凸轮片2的夹具，启动旋转工装6，前两组凸轮片2及空心轴1整体转动，转动至第三组凸轮片2与空心轴1之间的相对位置为设定位置时，继续驱动涨紧件8，进行第三组凸轮片2对应位置的涨紧操作，实现第三组凸轮片2与空心轴1的固定；

e、参照上述方式，完成所有凸轮片2与空心轴1的固定；

f、对于布置有信号盘3的空心轴1，在步骤e之后，继续驱动涨紧件8，完成信号盘3的涨紧固定；

g、涨紧件8从空心轴1的尾端取出。

在组装过程中，所采用的涨紧件8最好为旋转体，推荐为锥体或球体，其最大直径略大于空心轴1的内径，本实施例中优选采用的是球体。当涨紧件8穿过空心轴1时就使得空心轴1膨胀，直径变大，最终使得已经定位好的凸轮片2和信号盘3固定在空心轴1上，形成组合式凸轮轴。空心轴1一般为钢管，涨紧件8优选采用钢球。

上述方法的优点就是工序少，加工效率非常高，其成本也非常低廉；同时，空心轴1整体得到膨胀，使得空心轴1的外径大于凸轮片2和信号盘3的内径，这使得凸轮片2与空心轴1的组合非常牢固。此外，本发明中的缸盖4用于装配凸轮轴的孔为整体式结构，空心轴1为插入式预装结构，无需设置瓦盖和固定螺钉，将所有的零件加工到成品尺寸，采用一次将零件全部装配到位即可，同时车辆维修时也十分简单，直接将凸轮轴和缸盖4构成的整体单元换掉就行。无论是组装生产，还是维修更换都较为方便，大大地提高了生产效率。

为使得工装结构简单可靠，涨紧驱动机构7包括定位件701、推杆702及推杆驱动机构，定位件701具有轴向设置的导向孔，定位件701与推杆702同轴线设置，推杆702能够插入定位件701的导向孔。定位件701对涨紧件8起导向作用，使得涨紧件8能够更顺畅地进入空心轴1的内孔中。具体实施时，推杆驱动机构可采用常规的气缸驱动方式即可。

为使得工装结构简单可靠，旋转工装6包括驱动电机、传动机构及驱动盘601，驱动盘601与空心轴1的尾端固定连接，驱动电机的输出端通过传动机构与驱动盘601连接。具体实施时，传动机构可选用常规的齿轮传动机构实现，驱动盘601与空心轴1的连接可通过键连接实现。

在步骤g之后，还包括如下步骤:在空心轴1设置有涨紧驱动机构7的这一端重新放置涨紧件8，并对空心轴1整体进行第二次或者更多次的涨紧操作。在有需求的情况下，可通过多次涨紧的方式提高可靠性。

在步骤g之后，还包括如下步骤:对涨紧后的空心轴1两端装配端头组件。端头组件按照常规方式组装即可，具体组装结构可参见图1至图3。在空心轴1的头端，端头组件通常包括油封9、轴承11和端头件，根据安装位置不同，端头件分为进气端头件10和排气端头件12；在空心轴1的尾端，端头组件通常包括尾端件13和尾端油封14。

本发明相对于传统的分体式缸盖装配方式，实施对比情况如下表所示：