凸轮轴花键铣床夹具的优化改进
2019-11-5 来源：BPW（梅州）车轴有限公司 作者：廖子润
摘要：凸轮轴是鼓式车轴制动系统中传递制动力的主要部件之一，凸轮轴的长短直接影响车轴的长度选型，也影响车轴的安装。介绍凸轮轴花键的现有加工方法，并对其进行分析，根据现实应用中遇到的问题对凸轮轴花键进行改造及评价，旨在让读者了解凸轮轴花键的重要性。
关键词：凸轮轴；花键；铣床；夹具；改进
BPW（梅州）车轴有限公司（以下称为该司）是一家专注于半挂车车轴生产的企业，产品涵括各种规格的鼓式车轴、盘式车轴等。其中，鼓式车轴是该司的核心产品，也是中国半挂车市场需求最多的一款产品。由于车轴产品需要，该司自行生产花键式的制动凸轮轴。受该司现有的凸轮轴花键铣床导轨的限制，无法加工长度在 600mm 以外的凸轮轴产品。如重新采购新设备，则投资成本较大。通过对花键铣床夹具的优化改进，可实现长款凸轮轴产品的兼容加工，大大丰富了该司的产品系列，可更好地满足市场需求。汽车制动器的重要部件是制动凸轮，制动凸轮的对称度、尺寸精度和表面粗糙度对于使用功能至关重要。传统方法加工制动凸轮主要在模铣床上进行，其精度低，加工慢，而且需要长时间的准备工作。随着社会需求的增加，各企业所生产的工艺品种也大大增加，尤其是大工业时代背景下对于大型仪器设备的需求日益增多。因此，研究生产大型仪器设备的机器是时代发展的必然。
1、凸轮轴花键的主要加工方法
目前，凸轮轴花键的主要加工方法有：一是采用滚切、铣削和磨削等切削加工的方法；二是采用冷打、冷轧等塑性变形的加工方法。与切削加工相比，塑性变形的加工方法效率高，但加工设备的采购成本极高。经该司综合评估，加工凸轮轴的花键主要采用滚切的方法，即用花键滚刀在花键轴铣床或滚齿机上按展成法加工。此种加工方法的工件装夹简单、设备价格便宜、精度稳定，是一种经济性好、适宜批量生产的加工方法。
2、凸轮轴花键铣床夹具的优化改进
该司在花键加工过程中，一直以来采用的是双顶尖的形式对工件进行固定（如图 1 所示），由于受到铣床设备的导轨限制，只能加工长度在 600mm 以内的凸轮轴产品。
随着国内运输市场的快速发展，半挂车的车型设计变得多样化，而且对鼓式车轴的长度、安装位置需求也不一致，这就导致对于凸轮轴的长度需求不一。根据该司统计，对于鼓式车轴长度大于 600mm 的凸轮轴需求量约占市场销量的 20%。
图1 工件固定图
为了满足这些产品的需求，就需要具备可以生产鼓式车轴长度大于 600mm 的凸轮轴的机器，如果更换现有的设备及加工工艺，则生产成本过高，现实可行性低。于是我们选择在现有的设备基础上进行优化改进。
本人及团队对现有设备进行长期研究探讨，提出了对原有的凸轮轴头部夹具进行优化改造的设计方案，具体方案如下：在原有的设备基础上增加轴套、三爪卡盘，这样就可以实现对长款凸轮轴的花键加工。
图2 花键加工图
3、对凸轮轴花键铣床夹具优化改造的评价
通过对花键铣床夹具的优化改进，实现了长款凸轮轴产品的兼容加工，不仅大大丰富了该司的产品系列，还节约了购买新机器的成本，可以更好地满足市场需求。
4、结语
经优化改造后的花键铣床夹具可以加工长款凸轮轴产品，不仅扩大了该司的设备使用范围，为该司解决了设备不足问题，还因成本低、结构简单、制造方便等提高了产品的质量，为产品的快速升级及更新换代奠定了技术基础。
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