椭形凸轮片的镦锻设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108057828A(43)申请公布日2018.05.22(21)申请号201711310059.0(22)申请日2017.12.11(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人兰箭全权毛华杰华林钱东升(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣汪玮华(51)Int.Cl.B21J5/00(2006.01)B21K1/28(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称椭形凸轮片的镦锻设计方法(57)摘要本发明提出一种椭形凸轮片的镦锻设计方法，该椭形凸轮片的圆形大端和圆形小端之间通过切线过渡连接构成椭形的外观，在大端有一个同心通孔，其镦锻工艺主要通过圆柱坯料的一次镦锻预成形出预锻件，然后第二次镦锻就能完成充型得到终锻件，最后冲孔去连皮，完成短流程制造。本发明能够保证椭形凸轮片的高效高精度连续大批量生产，达到每分钟120件以上。CN108057828ACN108057828A权利要求书1/2页1.椭形凸轮片的镦锻设计方法，其特征在于，椭形凸轮片的圆形大端和圆形小端之间通过切线过渡连接构成椭形的外观，在大端有一个同心通孔，包括如下步骤：S1)镦锻工艺设计优化，包括如下步骤：S11)预锻件形状设计：根据椭形类凸轮片零件形状，确定预锻件形状为带锥台的椭形基底，椭形基底的尺寸根据如下公式确定：R2＝83％～93％R2零R1＝85％～95％R1零L1＝60％～70％L1零；其中，R2、R2零分别是预锻件和零件的圆形大端的半径，R1、R1零分别是预锻件和零件的圆形小端的半径，L1、L1零分别是预锻件和零件的圆形小端与圆形大端的圆心距；设定锥台锥度为45°，锥台高度为H，锥台底部到椭形基底顶面之间有一个平台，圆形小端平台宽度D1，圆形大端平台宽度D2；S12)预锻件尺寸与位置优化：选取预锻件圆形小端半径R1、圆形大端半径R2、大端与小端圆心距L1、锥台高度H、小端平台宽度D1、大端平台宽度D2作为预锻件尺寸参数，选取预锻件圆形大端圆心与终锻模圆形大端圆心之间的距离L2作为位置参数，靠近小端为正，选取终锻充型结束时的载荷和毛刺，作为预锻件尺寸和位置的评价指标，统一构成如下优化函数优化中调整预锻件尺寸和位置参数，使最小化得到将此时的预锻件尺寸和位置作为优化后的结果；S13)圆柱坯料尺寸位置优化：选取圆柱毛坯半径R3作为坯料的尺寸参数，选取圆柱毛坯圆心与预锻模圆形大端圆心之间的距离L3作为位置参数，选取预锻充型结束时的载荷和毛刺，作为预锻件尺寸和位置的评价指标，统一构成如下优化函数其中，L3的初始值设为L3＝25％～40％(R2-R1)，优化中调整圆柱坯料尺寸和位置参数，使最小化得到将此时的圆柱坯料尺寸和位置作为优化后的结果；S14)圆柱坯料定位方式优化：为了保证圆柱坯料在预锻模中的定位精度，找到圆柱坯料底部金属流动速度最小的位置，在预锻模底部对应于该处的位置增设第一椭圆锥槽；S15)预锻件定位方式优化：为了保证预锻件在终锻模中的定位精度，找到预锻件底部金属流动速度最小的位置，在终锻模底部对应于该处的位置增设第二椭圆锥槽，第二椭圆锥槽与第一椭圆锥槽尺寸相同；S2)制备圆柱坯料，整体连续加热圆柱型材到锻造温度，热剪切得到圆柱坯料；S3)预锻加工，将圆柱坯料移至热镦锻机的第一个工位进行预锻成形，得到预锻件；S4)终锻加工，将预锻件移至热镦锻机的第二个工位进行终锻成形，得到终锻件；S5)零件成形，将终锻件移至热镦锻机的第三个工位进行去连皮，得到零件。2.根据权利要求1所述的椭形凸轮片的镦锻设计方法，其特征在于，所述步骤S15)中所述第一、第二椭圆锥槽尺寸为长轴为3～5mm、短轴为1～3mm、深度为1～3mm、锥台斜度为2CN108057828A权利要求书2/2页15°。3CN108057828A说明书1/4页椭形凸轮片的镦锻设计方法技术领域[0001]本发明属于椭形凸轮片的技术领域，尤其涉及一种椭形凸轮片的镦锻设计方法。背景技术[0002]凸轮轴是发动机的三大关键摩擦副之一，是发动机配气机构中气门传动最关键的零部件，其关系到发动机运转的精度和平稳性，进而影响汽车的性能。因此，凸轮轴的设计和制造在汽车工业的发展中有着重要的地位。传统的整体式凸轮轴多采用铸造或者锻造的方法加工而成，凸轮轴各部分材料性能一致，很难满足不同部位对其材料性能的要求。与传统的整体式凸轮轴制造工艺相比，在满足其对抗扭强度、耐磨性和运动平稳性的要求的前提下，装配式凸轮轴在柔性设计、材料的合理选择利用、轻量化以及低生产成本等方面的优势逐渐显现出来。因此，装配式凸轮轴有很大的市场竞争力，是凸轮轴制造技术的新进展。[0003]凸轮