[發明專利]制造具有非圓外形的部件形狀的方法

有效

• 申請號: 201010105464.0
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101817085A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: S·G·瓦卡德;F·J·羅扎里奧;G·E·克萊弗;J·E·羅賓斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: B22F7/08
• 分類號: B22F7/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;曹若

技術領域

本發明總體涉及使用粉末冶金工藝對具有不規則外形的汽車發 動機部件的制造，更具體地，涉及使用改進的具有可變調節的加工工 具的動磁壓緊(DMC)工藝對這種部件的制造。

背景技術

汽車發動機凸輪軸凸角必需在高速、高溫、以及摩擦改變的情況 下忍受非常大的并且重復的機械負載。常規制造工藝(例如，鑄造、 鍛造等等)的使用傾向于生產滿足承載要求但導致了笨重且低效結構 的部件。同樣地，這種常規制造方式的使用并不利于將特定材料的期 望特性制作于凸輪軸凸角上被仔細考慮的位置處。此外，盡管在美國 專利5,405,574、5,611,139、5,611,230、和5,689,797(通過引用將這 些專利全部并入本文)中所教導的DMS的使用是一種對金屬粉末和 非金屬粉末進行壓緊以獲得高密度部件的有價值的方式，但是迄今為 止這種DMC的使用并沒有擴展至凸輪軸凸角、齒輪、或其它的非軸 對稱(即，非圓柱的)部件或另外形式的不規則形狀部件。

凸輪軸凸角通常被對齊成使得它們繞其被固定的軸的共同的縱 向軸線旋轉，其中凸輪凸角的數目依賴于發動機的配置而改變，該發 動機的配置包括汽缸的數目、每缸氣門數等等。實際上，凸輪軸的一 個值得注意的屬性是各種離心率和相關突出部沿該軸長度的大致重 復的性質。近年來，凸輪凸角還設計為成組地在一起(公知為多凸角 組合件)，以便有利于用來改善燃料效率的可變氣門正時，其中三凸 角組合件是最常見的。在這些多凸角組合件中，各個凸角的旋轉取向 可以是交錯的，使得一個凸角的突出部可以相對于其軸向緊鄰的凸角 的突出部徑向偏置，從而當該組合件耦接至軸并放置于發動機內時， 在最終得到的凸輪軸中的凸角取向確保了發動機氣門的打開和關閉 的正確正時。這種偏置配置傾向于使用來制造凸角組合件的加工工具 的已經很復雜的布置更為復雜，其中材料另外需要被有策略地放置在 凸角內以便最好地利用該材料在輕重量和成本效益方面的特殊結構 特性。有利的是開發出將DMC有效的制造屬性擴展至多部件組合件 (例如，凸輪軸凸角組合件和相關的重復配置的部件)的非軸對稱形 狀的方法，以便改善生產所制造部分的質量并且減少生產所制造部分 的成本。

發明內容

這些優點通過本發明得以實現，其中公開了改善的發動機部件和 制造這種部件的方法。根據本發明的第一方面，公開了一種將DMC 與可變取向的堆疊式加工工具協同使用來加工能被用在凸輪軸上的 凸角組合件的方法。這樣，該方法即包括了凸角外部輪廓的不規則形 狀，以及沿公共軸旋轉軸線相繼布置且大致相似的兩個或更多個部件 的徑向取向，能成為多部件組或多部件組合件的一部分。該方法包括 使用DMC對用于凸輪軸的一個或多個凸角組合件進行加工。許多加 工模具(tooling?die)(也稱為構件)布置成彼此沿其各自基本上軸向 的尺寸相互配合，并且每個加工模具均具有外部和內部，其中它們的 內部在形狀上與凸角組合件的外部形狀相同。通過將粉末材料放置在 加工模具內部并且使電流通過圍繞在該模具周圍的導電線圈，磁壓脈 沖施加至模具以實現包含在該模具內的粉末材料的動磁壓緊(DMC)。 在上下文中，術語“基本上”涉及元件或零件的布置，雖然在理論上 預計該布置表現出精確的一致性或行為，但是實際上該布置具體體現 出的結果卻稍微不那么精確。同樣，該術語表示了在不導致待決主題 基本功能發生變化的情況下，數量值、測量值或其它相關表述從所規 定的基準可以變化的程度。