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装配式凸轮轴技术是近年来迅速发展并得到广泛应用的一种新型凸轮轴生产技术,其连接技术是核心技术。这种技术较好的将产品设计、材料匹配和性能优化结合起来,具有轻量化、材料优化、精密制造、柔性化生产等优势,符合现代汽车技术发展的要求。目前,装配式凸轮轴的联接技术种类很多,各具优缺点。本文以某汽车公司的V348装配式凸轮轴为典型样件,进行硬质钢球扩管联接技术的研究,结合试验和数值模拟对联接工艺参数和联接强度进行分析,并进行优化设计和可靠性研究;创新性提出和研究了多道次硬质钢球扩管联接工艺(Multi-Pass TubeExpanding Process);并对梯形键径向联接和电磁扩管联接技术在装配式凸轮轴的应用原理及可行性进行了初步探讨。由于机械工业对于节能和环保的高要求,随着对汽车性能要求的不断提高,汽车零部件的加工技术也向着柔性化加工、轻量化、性能可靠等趋势发展。而凸轮轴作为发动机中的关键构件,因此,研究和发展装配式凸轮轴技术已成为重要的课题。本文的主要工作及取得的成果如下:(1)对比分析了装配式凸轮轴的几种联接技术,根据V348装配式凸轮轴技术参数和要求,分析了硬质钢球扩管联接过程;对凸轮和轴管进行材料匹配研究,以及平面应变状态下扩管联接弹塑性力学解析。(2)对V348凸轮轴钢球扩管联接过程进行数值模型创建;对材料模型进行分析和优化选择等关键技术问题的处理,并进行了钢球扩管联接实验及扭转实验,对实验结果和数值模拟结果对比,表明数值模拟的有效性,可较好反应冷挤压扩管联接过程。(3)利用数值模拟方法对钢球扩管联接技术进行工艺分析、工艺参数优化设计。系统分析了凸轮内孔边倒角半径、初始装配间隙、过盈量、轴管壁厚和加载速度等主要参数对联接强度的影响;对其联接扭转强度和疲劳强度进行理论分析。(4)对多道次加载扩管联接进行理论和数值模拟分析,选用双道次加载方式可以优化扩管联接工艺,具有较好的联接可靠性。(5)对滚花法联接凸轮轴进行疲劳可靠性分析,结果表明滚花压配联接技术对材料许用疲劳应力σ要求较高;初步探索了高能率电磁成形装配式凸轮轴技术及可行性。本文对扩管工艺装配凸轮轴进行了径向平面内的扩管力学分析;理论分析硬质钢球扩管装配凸轮轴联接原理;通过数值模拟分析了装配式凸轮轴的工艺参数对联接质量的影响,并为V348凸轮轴的扩管装配联接提供了依据。