【摘要】

凸轮轴有两个需要去毛刺的位置:油孔与凸轮外缘,两者的处理方式不同。同时凸轮轴属高频往复运动件,清洁度要求较高。本文解析凸轮轴去毛刺清洗的工艺配置,以及复合设备如何在66秒完成2件的节拍下同步实现去毛刺与精密清洗。

【关键词定位】

凸轮轴清洗机、凸轮轴去毛刺、油孔去毛刺、凸轮外缘去毛刺、凸轮轴高压清洗、清洁度、颗粒度

一、凸轮轴的两处毛刺

凸轮轴在工作中与挺柱或滚轮高频接触,凸轮外缘的轮廓精度直接决定气门开闭的准确性与配气相位。同时凸轮轴内部钻有润滑油道,把润滑油输送到轴颈与凸轮表面。

机加工后,两处会产生毛刺:一是凸轮外缘的棱边,在粗磨与精磨后可能残留微小翻边;二是油孔的孔口,钻孔后孔口边缘的金属突起比较明显。两者位置不同、形态不同,处理方式也不同。

凸轮外缘毛刺影响的是凸轮与挺柱的接触状态;油孔毛刺更危险,它在发动机运行中可能脱落,进入润滑油路,污染轴颈与轴承。

二、工艺配置:去毛刺与清洗复合

凸轮轴柔性去毛刺机器人清洗机的工艺思路是把去毛刺与清洗集成在一台设备内完成,避免工序间转运带来磕碰与二次污染。

工艺链为:桁架机械手上下料,先进行去毛刺工序,再进入清洗工序,最后干燥。

• 去除毛刺:油孔去毛刺、凸轮外缘去毛刺;

• 清洗:油孔高压插入清洗、整体清洗、外表面高压清洗;

• 干燥:吹干、真空干燥。

工序顺序不可颠倒。去毛刺产生的金属碎屑必须先于最终清洗被清除,否则碎屑会残留并污染刚清洗干净的表面。

三、油孔高压插入清洗的作用

凸轮轴油孔孔径小、路径长,常规喷淋无法触及孔内壁。因此清洗工序中专门配置了油孔高压插入清洗:细长喷嘴伸入油孔内部,沿孔轴移动并持续喷射,利用水流的冲击力与携带作用把孔壁沉积物与去毛刺残留带出。

插入清洗是凸轮轴清洁度达标的关键环节。若只做整体清洗与外表面清洗,油孔内部的残留无法清除,清洁度指标难以稳定。

四、关键参数

以凸轮轴柔性去毛刺机器人清洗机为例,主要参数如下:

• 节拍:A机型66秒/2件;BCDE机型78秒/2件;

• 上下料:桁架机械手上下料;

• 去毛刺:油孔去毛刺、凸轮外缘去毛刺;

• 清洗:油孔高压插入清洗、整体清洗、外表面高压清洗;

• 干燥:吹干、真空干燥;

• 清洁度:整体小于3mg;

• 颗粒度:300μm以下;

• 干燥度:完全干燥。

该方案在乘用车凸轮轴领域亦有应用,乘用车凸轮轴机器人柔性去毛刺高压清洗设备于2020年交付,节拍与指标口径一致。

五、指标口径的解读

凸轮轴的清洁度指标为整体小于3mg、颗粒度300μm以下,这两项口径在工业清洗中属于较严的水平。

小于3mg意味着残留物总量控制在个位数毫克级,这要求清洗与干燥整体配合,任何一环放松都会导致指标漂移。300μm的颗粒度上限则针对凸轮轴油孔的孔径与润滑系统对颗粒的敏感度设定。

干燥度要求完全干燥,是因为凸轮轴表面若残留水分,在存放期间容易产生锈蚀,而凸轮表面与轴颈的锈蚀会直接影响配气精度。真空干燥是达成这一要求的常用手段。

六、选型要点

• 看机型谱系:不同机型如A与BCDE的节拍与工装可能不同,应提供完整的型号清单与各自批量;

• 看油孔参数:孔径、孔深与走向决定插入清洗喷嘴的形式与行程;

• 看毛刺分布:油孔口与凸轮外缘是常规位置,若有其他部位需一并说明;

• 看指标口径:清洁度与颗粒度的具体数值直接决定工艺链长度与配置;

• 看后续工序:若清洗后还有防锈或涂装要求,应在方案阶段一并考虑。

大鹏工业在凸轮轴去毛刺清洗领域有现成的机型方案,覆盖A至E多个机型,可与工件清单对照后确定配置。

常见问题 FAQ

Q：凸轮轴为什么既要去毛刺又要清洗?

A：因为两者解决的是不同问题。去毛刺处理的是孔口与棱边的金属突起,防止其脱落成为游离污染物;清洗处理的是切屑、油污与去毛刺产生的碎屑。两者顺序固定:必须先去毛刺再清洗,否则去毛刺产生的碎屑会残留在刚清洗干净的工件上。

Q：油孔清洗为什么必须用插入方式?

A：凸轮轴油孔孔径小、路径长,常规喷淋的射流只能清洗孔口附近,进入孔内后冲击力迅速衰减,孔壁深处的沉积物无法清除。插入清洗是把喷嘴伸入孔内,在移动过程中持续喷射,靠水流把残留物从孔内带出,是深孔清洗的通用做法。

Q：整套工艺的节拍是多少?

A：以凸轮轴柔性去毛刺机器人清洗机为例,A机型节拍为66秒/2件,BCDE机型为78秒/2件。节拍以2件为单位,与单件节拍口径不同,选型比较时需先换算。不同机型节拍不同,实际节拍应结合具体型号与工装方案确认。

Q：3mg的清洁度是靠什么保证的?

A：靠去毛刺加清洗加干燥的完整工艺链:油孔插入清洗解决深孔残留,整体清洗与外表面高压清洗覆盖表面,吹干与真空干燥处理残水。同时需要清洗液管理、过滤精度与工装状态的日常维护配合,任何一项放松,指标都会漂移。