凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)

宋秀琴,史 磊

（中國重汽（香港）有限公司濟(jì)南動力部,濟(jì)南 250220）

凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)

宋秀琴,史 磊

（中國重汽（香港）有限公司濟(jì)南動力部,濟(jì)南 250220）

基于我公司去年接到各種凸輪軸新產(chǎn)品的試制計(jì)劃，我們意識到凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)的重要性。通過總結(jié)各種凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)過程中的異同與經(jīng)驗(yàn)，以MT13凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)為例，詳述了開發(fā)流程與方法，為后續(xù)凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)提供支持與參考。

凸輪軸;新產(chǎn)品;工藝開發(fā);開發(fā)流程

0 引言

隨著我公司發(fā)動機(jī)產(chǎn)品的多樣化，作為發(fā)動機(jī)里的關(guān)鍵零部件，凸輪軸新產(chǎn)品也在日益增多，如何在接到新產(chǎn)品試制計(jì)劃后，高效順利的完成新產(chǎn)品的試制任務(wù)，就使得凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)顯得越加重要。在過去一年里我公司對多種凸輪軸新產(chǎn)品進(jìn)行了工藝開發(fā)與試制生產(chǎn)，通過這一年的試制工作，總結(jié)了工藝開發(fā)過程中的異同與經(jīng)驗(yàn)，形成了一定的開發(fā)流程與方法，現(xiàn)以MT13凸輪軸為例，對工藝開發(fā)情況進(jìn)行詳述。

1 可行性分析

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

（1）總體分析。MT13凸輪軸與現(xiàn)階段生產(chǎn)的MC11凸輪軸類似，軸向尺寸及各軸頸尺寸一樣，主要區(qū)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(chǎn)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(chǎn)可行性。

（2）工序分析。對涉及更改的工序進(jìn)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(diào)整加工銷孔的程序?qū)崿F(xiàn)，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(jīng)過更改和驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)，角度可通過程序?qū)崿F(xiàn)，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(shù)據(jù)及角度實(shí)現(xiàn)；同時(shí)因?yàn)樾途€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(shù)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(jīng)過上述分析，確定了此MT13凸輪軸具有生產(chǎn)可行性。

2 開發(fā)過程

通過可行性分析知道了需要工藝開發(fā)的工序，下面對粗銑、精銑、磨削這三個主要工序的工藝開發(fā)過程進(jìn)行介紹。（由于MT13凸輪進(jìn)、排氣型線加工工藝均需開發(fā)，考慮到兩型線開發(fā)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(fā)過程

（1）開發(fā)不帶凹弧的新型線。首先，需明確粗銑選用型線坐標(biāo)必須是帶從動件的升程極坐標(biāo)。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(zhuǎn)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(jìn)行繪圖，在原型線上找到2點(diǎn)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(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，即可開發(fā)出粗銑需要的不帶凹弧的新型線。（2）將新型線開發(fā)為可識別形式?，F(xiàn)有型線坐標(biāo)中只有升程部分的坐標(biāo)（0°-103.5°），但可識別的坐標(biāo)必須是360°范圍內(nèi)的，因此需要將現(xiàn)有坐標(biāo)根據(jù)左右對稱的原理，開發(fā)為360°可識別形式。（3）開發(fā)粗銑工藝。對粗銑工藝中涉及到的機(jī)床設(shè)置、中心架、工步順序、加工參數(shù)、凸輪型線及相位角等參照現(xiàn)有MC11凸輪軸參數(shù)依次進(jìn)行開發(fā)設(shè)置。（4）調(diào)試試制新產(chǎn)品。粗銑凸輪工藝開發(fā)完成后，開始試制新產(chǎn)品。首先將刀盤提到距工件一定距離的位置空走一遍，看運(yùn)行路徑是否正確。然后可試加工1～2個凸輪，檢測后根據(jù)結(jié)果進(jìn)行調(diào)試或補(bǔ)償，當(dāng)試切的型線及角度均滿足要求后進(jìn)行試制生產(chǎn)。

4 精銑凸輪的工藝開發(fā)過程

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

（2）開發(fā)精銑工藝。使用Total Engineer 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入和參數(shù)設(shè)置，并對凸輪輪廓進(jìn)行仿真，如圖1所示：

圖1

之后，對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)出凸輪輪廓加工子程序，同時(shí)設(shè)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(fā)。

（3）調(diào)試試制新產(chǎn)品。將生成的精銑程序?qū)朐O(shè)備，進(jìn)行裝載和數(shù)據(jù)檢查，然后進(jìn)行試制和檢測，同時(shí)根據(jù)檢測結(jié)果對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，直到試制出合格產(chǎn)品。

5 粗精磨凸輪外圓的工藝開發(fā)過程

（1）將型線開發(fā)為可識別形式。首先，需明確磨削選用的型線坐標(biāo)必須是帶從動件的升程極坐標(biāo)。其次，將角度擴(kuò)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(fā)大、小砂輪磨削工藝。將開發(fā)的型線數(shù)據(jù)導(dǎo)入KOPP Datageneration 專用軟件進(jìn)行仿真，對型線數(shù)據(jù)、砂輪半徑、滾輪半徑、加工余量、進(jìn)給、C軸、X軸速度、加速度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定及優(yōu)化。

（3）調(diào)試試制新產(chǎn)品。將生成程序?qū)朐O(shè)備，并對HMI控制面板的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)而開始試制磨削及檢測，并逐步調(diào)試優(yōu)化參數(shù)和程序，直至試制出合格的新產(chǎn)品。

6 結(jié)束語

本文以MT13凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)為例，通過可行性分析，以及對粗銑、精銑、磨削工藝開發(fā)的詳述，具體分析了凸輪軸新產(chǎn)品工藝開發(fā)的流程與方法，也為后續(xù)新產(chǎn)品的工藝開發(fā)提供支持與參考。既提高了凸輪軸產(chǎn)品加工工藝的自主開發(fā)能力，又降低了研發(fā)成本，提高了產(chǎn)品和企業(yè)的市場竟?fàn)幜Α?/p>

[1]王先逵等.機(jī)械加工工藝手冊.第2卷加工技術(shù)卷[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006(12).

[2]劉潔.機(jī)械工程師簡明手冊[S].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社,1989：142l-l436.

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