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1 組合式（裝配式）凸輪軸工藝流程

    組合式（裝配式）凸輪軸工藝流程為校直→加工兩端面中心孔、螺紋孔、驅動孔(2臺加工中心并行加工)→車軸頸、齒輪毛坯、前止端面及導向輪轂→磨軸頸及導向輪轂→滾齒→壓銷→磨凸輪(3臺磨床并行加工)→凸輪淬火→去毛刺→校直軸頸→凸輪軸頸及凸輪拋光→清洗→綜合檢測。

    組合式（裝配式）凸輪軸內凸輪、軸套、偏心環(huán)、齒輪等零部件先后聯(lián)成完整凸輪軸。裝配過程是人工將所有凸輪軸組裝。部件包括凸輪、主軸頸、齒坯放到安裝上料盒中，鋼管穿到各部件孔中，在安裝上料盒中進行初定位。啟動設備后，該上料盒進入設備中，首先用工裝測頭進行部件到位檢測，并驗證凸輪放置位置是否正確。驗證通過后，使用機械手將凸輪軸上料到凸輪軸壓球工位，然后各部件定位塊啟動以精確定位凸輪、軸頸、齒輪。到位后同時夾緊各部件，并伸出頂桿將直徑超過管子內徑的鋼球穿過整個鋼管內徑，鋼管外的凸輪軸部件在受到鋼管膨脹伸展作用力下和鋼管相互彈性變形最終形成裝配式凸輪軸，這種凸輪軸組合工藝稱為管內滾壓擴張法。

2 凸輪軸裝配工藝方法

2．1 熱套法

    常溫下，外部零件的孔和內部鋼管的外徑之間有過盈，裝配之前先對外部零件(凸輪、軸套)進行加熱，對內部鋼管進行冷卻，借以消除過盈。這種工藝方法在短暫時間內完成聯(lián)接過程，在軸向尺寸和角度位置方面都有很高精度。

2．2 內部高壓成形法(IHU)

    已經淬硬的凸輪圈與利用內部的高壓力，使鋼管變形形成軸向聯(lián)接。通過在凸輪旁將鋼管材料往外壓出1／10 mm左右而達到凸輪的軸向定位。這種IHU工藝制成的裝配式凸輪軸已成功應用在奧迪公司2003年投入批量生產的V6TDI轎車柴油機中。IHU裝配式凸輪軸是由壁厚為2．5 mm或3．0 mm精密鋼管上安裝等溫淬火的凸輪和鋼管堵頭組成。

    整個周長上等壁厚的凸輪被置入一臺專門的設備中，這臺設備可保證軸向對準凸輪中心線和凸輪轉角位置。鋼管穿過如此定位好的凸輪推入，一臺真空抓取機將預先定位好的各個零件放到帶IHU工具的液壓機上，IHU工具的模腔形狀正好與制好的毛坯軸的外形輪廓相一致。將液體介質注入管內后，鋼管兩端用軸向塞頭封死。通過將管內壓力提高，使整個鋼管發(fā)生塑性變形，直到貼合在IHU工具上。此時，鋼管和凸輪之間接產生了力聯(lián)接和形狀聯(lián)接。

2．3 管內滾壓擴張法

    利用滑動滾壓原理使得薄壁鋼管在帶孔的外部零件中發(fā)生局部的擴張�？梢岳�用帶有滾壓過盈量，穿過內管的滾壓工具，使內管發(fā)生塑性擴張。上海通用汽車有限公司發(fā)動機裝配式凸輪軸就采用鋼球在鋼管內部擴張方式。

2．4 凸輪壓力套裝定位法

    這種工藝首次在鋼管外面滾壓加工出圓周方向的槽子，凸輪的孔內加工出軸向的線槽，然后從軸向將加工好的凸輪套上鋼管并推入，由于鋼管外徑和凸輪孔之間有過盈，所以當凸輪推入到鋼管上面以后就會發(fā)生塑性變形，鋼管表面和凸輪孔都有一些錐度，推入之后非常牢固。蒂森克虜伯集團在大連的裝配式凸輪軸的裝配工藝就是采取這種方法。

3 裝配式凸輪軸制造工藝特點

    a．省略了毛坯件粗加工，工藝流程簡單。裝配式凸輪軸的各個零件加工余量小，精度高，不像整體式凸輪軸要從毛坯件(鑄件或鍛件)開始進行大量的毛坯粗加工和繁雜的工藝后，才能達到所要求的形狀。裝配式凸輪軸只需要在裝配后進行半精加工和精加工，從而縮短了整個工藝流程。

    b．加工余量小，便于高效率生產。各凸輪采用精鑄部件，因而加工余量小。設備加工單件時間短，產能高，有利于規(guī)�；�生產。如凸輪按最終形狀精鑄，減少了磨削余量，從而縮短了磨削時間。

    c．不同的零件可使用不同的材料，以提高產品性能和加工性能。發(fā)動機對不同零件(軸套、凸輪、齒輪)有著不同的性能要求，裝配式凸輪軸可在不同零件上采用不同材料。如凸輪采用粉末冶金或鑄鋼，凸輪軸采用冷拔鋼管。這不僅有利于優(yōu)化產品性能，也有利于改善凸輪軸加工性能和優(yōu)化成本。

    d．適應產品多品種柔性化要求。通過更換不同的軸頸和磨削不同的凸輪型線即可生產出多品種的凸輪軸。該系列產品的基本參數(shù)是一致的，包括軸頸、凸輪基圓半徑、鋼管直徑、軸方向、長度間距等，生產線只需通過更換安裝盒中的軸頸模具和切換磨床程序即可。

4 裝配式凸輪軸加工工藝發(fā)展方向

    a．柔性化的生產線布局。生產線布置采用單元自動化模塊。單元內有龍門架式機械手上、下料，在瓶頸單元內預留位置便于擴展。單元問輸送可采用自動化或人工運輸，這樣有利于生產線開動率的提高。

    b．柔性化的產品。凸輪軸的材料和結構可根據產品設計需要靈活變化，以更多地滿足市場要求，通過軸頸和凸輪型線的變化提供多品種產品。

    c．高速磨削、高速磨削CBN(氮化硼)工具的使用�？梢源蠓�度提高磨削效率，減少設備使用臺數(shù)。磨削力小，零件加工精度高，工件表面粗糙度降低。砂輪壽命延長，生產成本降低。

    d．多砂輪磨削和兩個砂輪頭架的使用。在提高砂輪轉速的同時采用多砂輪磨削是另一種減少加工節(jié)拍的方法，如多砂輪磨削凸輪的同時磨軸頸外徑，一臺磨床使用兩個砂輪頭架同步加工凸輪等。

    e．在線量儀的使用。為保證尺寸穩(wěn)定性，裝配式凸輪軸加工的關鍵設備越來越多地使用在線檢測自動補償功能。

    f．粉末冶金等材料的使用。

    g．工序集中方式加工。該方式就是將車、銑、鉆、磨削的工序內容分別集中在一起，采用柔性設備組成的制造單元集中式加工。這樣，將最大限度地減少工件裝夾次數(shù)和上下料輸送等輔助時間，有利于減少誤差和提高生產效率。

    h．設備單元可采用雙主軸或雙機床來減少加工節(jié)拍，如一個磨削單元可組合兩臺磨床，共用一套控制系統(tǒng)，并通過內置的龍門架式上下料裝置輸送工件。與采用兩臺獨立的機床相比，不但節(jié)省了設備費用，而且大大減小了占地面積，并且每臺磨床可使用多主軸完成磨床組合。車床和加工中心也都可以采用雙主軸的方式來提高效率。蒂森克虜伯集團在大連建立了組合式凸輪軸工廠，為發(fā)動機制造企業(yè)提供裝配式凸輪軸。

    采用組合式凸輪軸，發(fā)動機性能得到提高，明顯改善了燃油經濟性，降低了排放，減少了振動，同時也降低了制造成本。目前，組合式凸輪軸已越來越受到發(fā)動機制造企業(yè)的歡迎。