凸輪軸新產品工藝開發

宋秀琴,史 磊

（中國重汽（香港）有限公司濟南動力部,濟南 250220）

凸輪軸新產品工藝開發

宋秀琴,史 磊

（中國重汽（香港）有限公司濟南動力部,濟南 250220）

基于我公司去年接到各種凸輪軸新產品的試制計劃，我們意識到凸輪軸新產品工藝開發的重要性。通過總結各種凸輪軸新產品工藝開發過程中的異同與經驗，以MT13凸輪軸新產品工藝開發為例，詳述了開發流程與方法，為后續凸輪軸新產品工藝開發提供支持與參考。

凸輪軸;新產品;工藝開發;開發流程

0 引言

隨著我公司發動機產品的多樣化，作為發動機里的關鍵零部件，凸輪軸新產品也在日益增多，如何在接到新產品試制計劃后，高效順利的完成新產品的試制任務，就使得凸輪軸新產品工藝開發顯得越加重要。在過去一年里我公司對多種凸輪軸新產品進行了工藝開發與試制生產，通過這一年的試制工作，總結了工藝開發過程中的異同與經驗，形成了一定的開發流程與方法，現以MT13凸輪軸為例，對工藝開發情況進行詳述。

1 可行性分析

每種新產品試制前都必須進行的工作就是可行性分析，即分析此新產品是否具有生產可行性。當然凸輪軸也不例外，在MT13凸輪軸新產品試制前，首先要進行可行性分析。

（1）總體分析。MT13凸輪軸與現階段生產的MC11凸輪軸類似，軸向尺寸及各軸頸尺寸一樣，主要區別是定位銷孔角度、凸輪型線及相位角不同，因此在原有MC11凸輪軸生產線上，涉及加工端面各孔、粗銑凸輪、精銑凸輪、粗精磨凸輪外圓、綜合檢測等工序的更改與生產可行性。

（2）工序分析。對涉及更改的工序進一步分析其可行性。1）加工端面各孔。因定位銷孔角度不同，可通過調整加工銷孔的程序實現，具有可行性。2）粗銑凸輪、綜合檢測。因凸輪型線及相位角不同，型線可以經過更改和驗證實現，角度可通過程序實現，因而本工序也具有可行性。3）精銑凸輪、粗精磨凸輪外圓。因凸輪型線及相位角不同，可通過更改程序中凸輪型線數據及角度實現；同時因為型線存在凹弧，還需考慮凹弧加工的可行性，要想加工出凹弧，需保證精銑刀盤有效半徑與小砂輪半徑均小于凸輪凹弧最小半徑，列出各參數如下表：

表1

由表1可知，精銑刀盤有效半徑與小砂輪半徑均小于凹弧最小半徑，因此凹弧可加工，工序具有可行性。

經過上述分析，確定了此MT13凸輪軸具有生產可行性。

2 開發過程

通過可行性分析知道了需要工藝開發的工序，下面對粗銑、精銑、磨削這三個主要工序的工藝開發過程進行介紹。（由于MT13凸輪進、排氣型線加工工藝均需開發，考慮到兩型線開發流程基本一致，因此主要以排氣型線為例說明。）

3 粗銑凸輪的工藝開發過程

（1）開發不帶凹弧的新型線。首先，需明確粗銑選用型線坐標必須是帶從動件的升程極坐標。其次，受粗銑刀具尺寸的影響，粗銑無法加工出帶有凹弧的凸輪，因此需將原凸輪型線（帶凹弧）轉換為不帶凹弧的型線，這就要將原型線凹弧部分在CAD中按角度描升程進行繪圖，在原型線上找到2點連直線替代凹弧且在新型線上完成平滑過渡。最后，將這段新型線間隔選取角度測繪升程，同時對數據進行優化，即可開發出粗銑需要的不帶凹弧的新型線。（2）將新型線開發為可識別形式。現有型線坐標中只有升程部分的坐標（0°-103.5°），但可識別的坐標必須是360°范圍內的，因此需要將現有坐標根據左右對稱的原理，開發為360°可識別形式。（3）開發粗銑工藝。對粗銑工藝中涉及到的機床設置、中心架、工步順序、加工參數、凸輪型線及相位角等參照現有MC11凸輪軸參數依次進行開發設置。（4）調試試制新產品。粗銑凸輪工藝開發完成后，開始試制新產品。首先將刀盤提到距工件一定距離的位置空走一遍，看運行路徑是否正確。然后可試加工1～2個凸輪，檢測后根據結果進行調試或補償，當試切的型線及角度均滿足要求后進行試制生產。

4 精銑凸輪的工藝開發過程

（1）將型線開發為可識別形式。首先，需明確精銑選用的型線坐標必須是凸輪輪廓極坐標。其次，將角度擴展到360°范圍。最后，將此輪廓極坐標轉化為可識別的笛卡爾坐標。

（2）開發精銑工藝。使用Total Engineer 軟件進行數據導入和參數設置，并對凸輪輪廓進行仿真，如圖1所示：

圖1

之后，對參數進行優化，導出凸輪輪廓加工子程序，同時設定主程序中各凸輪相位角度、凸輪基圓尺寸等，從而完成精銑工藝的開發。

（3）調試試制新產品。將生成的精銑程序導入設備，進行裝載和數據檢查，然后進行試制和檢測，同時根據檢測結果對參數進行優化，直到試制出合格產品。

5 粗精磨凸輪外圓的工藝開發過程

（1）將型線開發為可識別形式。首先，需明確磨削選用的型線坐標必須是帶從動件的升程極坐標。其次，將角度擴展到360°范圍。之后，在升程上增加基圓半徑和滾輪半徑。

（2）開發大、小砂輪磨削工藝。將開發的型線數據導入KOPP Datageneration 專用軟件進行仿真，對型線數據、砂輪半徑、滾輪半徑、加工余量、進給、C軸、X軸速度、加速度等參數進行設定及優化。

（3）調試試制新產品。將生成程序導入設備，并對HMI控制面板的參數進行設定，進而開始試制磨削及檢測，并逐步調試優化參數和程序，直至試制出合格的新產品。

6 結束語

本文以MT13凸輪軸新產品工藝開發為例，通過可行性分析，以及對粗銑、精銑、磨削工藝開發的詳述，具體分析了凸輪軸新產品工藝開發的流程與方法，也為后續新產品的工藝開發提供支持與參考。既提高了凸輪軸產品加工工藝的自主開發能力，又降低了研發成本，提高了產品和企業的市場竟爭力。

[1]王先逵等.機械加工工藝手冊.第2卷加工技術卷[S].北京：機械工業出版社,2006(12).

[2]劉潔.機械工程師簡明手冊[S].鄭州：河南科學技術出版社,1989：142l-l436.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.010