阅读说明：本技术 发动机摇臂轴塑料隔套及其制造方法 (Plastic spacer bush of engine rocker shaft and manufacturing method thereof ) 是由 刘伟 杨丹 李鲲 马华跃 徐亚东 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：发动机摇臂轴塑料隔套,为圆管状结构,塑料隔套由玻纤增强的热塑性材料PA6T经注塑成型、热处理和机加工等工序制造而成,经本发明方法所制成的塑料隔套在发动机冷热工况下,其轴向长度和内径尺寸精度的稳定性很好,可完全替代钢制隔套,且相比传统钢制隔套具有价格低、重量小、刚度好的优势。(The plastic spacer bush of the rocker arm shaft of the engine is of a circular tubular structure, is manufactured by the procedures of injection molding, heat treatment, machining and the like of a glass fiber reinforced thermoplastic material PA6T, has good stability of dimensional accuracy of axial length and inner diameter under the working conditions of cold and heat of the engine, can completely replace a steel spacer bush, and has the advantages of low price, light weight and good rigidity compared with the traditional steel spacer bush.)

发动机摇臂轴塑料隔套及其制造方法

技术领域

本发明涉及重型柴油发动机摇臂轴的隔套及隔套的制造方法，属于发动机摇臂轴隔套技术领域技术领域。

背景技术

商用车柴油发动机进排气整体式摇臂轴上套隔套，隔套与摇臂座形成转动摩擦副，并起到对进排气摇臂的定位、防止轴向窜动的作用。由于关系到进排气门的开闭动作，隔套轴向长度和内径尺寸精度高，热胀冷缩时轴向长度变化小。目前发动机摇臂轴隔套采用的钢制隔套，而钢制隔套重量较大，制约了发动机的轻量化。

以某型大马力柴油发动机整体式进气摇臂轴隔套为例，隔套轴向长度公差49±0.05mm，内径Ф31.08mm～Ф31.18mm，要求耐受-40℃～+150℃油湿气环境，25℃～150℃的热膨胀量≤0.10mm，1000小时发动机强化台架隔套磨损量≤0.06mm。

目前尚未发现有摇臂轴有采用塑料隔套的案例或报道，其原因在于：1、一般塑料(如PA6、PA66)的尺寸精度和冷热环境下尺寸稳定性与钢制件差距太大，无法替代钢制件；2、某些尖端的特种塑(如PEEK、PI)，材料价格又太过昂贵，商品化应用的价值极低。

中国发明专利申请“申请号：201811592842，名称：破碎机轴套的加工方法”提出了一种破碎机塑料轴套的加工方法，这种轴套是套在破碎机转轴上的筒状机械零件，对设备运行起到调整作用。这种零件是通过已内酰胺聚合、热处理、机加而成，适于加工大型轴套(俗称MC尼龙套、铸型尼龙套)，所述热处理是对铸型尼龙的毛坯件进行油浴处理，将油温保持在175℃～180℃，然后让毛坯件缓慢冷却，热处理时间为每1mm厚度油浴15分钟，优先的还包括油浴后在95℃的水中进行水浴处理，热处理时间为每1mm厚度水浴15分钟，采用这利方法提高了铸型尼龙的质量、使其几何尺寸稳定，提高尼龙的强度、降低其摩擦系数、提高润滑性能。但是，这种塑料套刚度低、线性热膨胀量大，价格高，不适于替代钢制摇臂轴隔套。其油浴和水浴热处理工艺主要是对铸型尼龙零件充油、充水，改善铸型尼龙的吸水性达到使其零件几何尺寸稳定的目的，并改善零件机械性能和润滑性。这种工艺对于像发动机隔套这种冷热反复交替的零件不适合，高温促使隔套内部水份、油气的蒸发，内径尺寸波动依然过大，不满足发动机隔套此项性能的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有柴油发动机摇臂轴隔套技术的上述缺陷，提供了一种由塑料制成的隔套及制造该隔套的方法，该塑料隔套在发动机冷热工况下，其轴向长度和内径尺寸精度的稳定性很好，可完全替代钢制隔套，且相比传统钢制隔套具有价格低、重量小、刚度好的优势。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

发动机摇臂轴塑料隔套，为圆管状结构；隔套由玻纤增强的热塑性材料PA6T经注塑成型、热处理和机加工等工序制造而成。

优选的，隔套前后端的外圈分别设置有环形侧挡边，隔套的侧壁上设置有轴向贯穿的开口，此时隔套的截面为“C”形，开口的角度为60°～120°；或者，隔套的侧壁上沿圆周面等分布置有多道轴向条形减重孔。

优选的，隔套的原材料可采用热塑性材料PA4T、PA9T、PA10T、PPS、PEEK、PI、LCP和PSU进行替换。

一种制造上述塑料隔套的方法，具体包括如下步骤：

a、准备原料，准备密度为1.40～1.80、材料流动方向线性膨胀系数≤3×10ˉ5、垂直流动方向线性膨胀系数≤8×10ˉ5的玻纤增强的热塑性材料PA6T；

b、注塑成型，所采用模具的浇口位于隔套其中一环形端面的正前方，注塑时，使PA6T熔体由浇口从隔套的一端沿轴线方向流动另一端，这样的做法可以使隔套轴向长度膨胀量达到最小；

c、热处理，将注塑成型的隔套放在150℃～240℃的热空气中静置处理2小时～16小时，从而使PA6T材料晶形稳定，并消除制品内部残余应力；然后自然冷却，使隔套获得理想的尺寸稳定效果；

d、机加工，采用常规的塑料零件机械加工的方式对隔套的两侧端面和内孔进行微量的车、磨削机加工。

优选的，步骤a中所采用的热塑性材料为密度为1.65、材料线性膨胀系数流动方向1.3×10ˉ5、垂直流动方向4.2×10ˉ5的玻纤增强的热塑性树脂PA6T。

优选的，所述隔套环形端面的正前方沿圆周均布有3个浇口，所述3个浇口所形成的圆与环形端面为同轴圆。

优选的，步骤c中热处理的温度为210℃±5℃，持续时间为2.5小时±0.5小时。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1.本发明塑料隔套在发动机冷热工况下，其轴向长度和内径尺寸精度的稳定性很好，可完全替代钢制隔套，且相比传统钢制隔套具有价格低、重量小、刚度好的优势。

2.本发明塑料隔套在侧壁上设置有轴向贯穿的开口，不仅节省材料，降低了重量，还方便了隔套的装配和更换。

3.本发明塑料隔套的侧壁上设置有轴向条形减重孔，更进一步节省材料，降低重量。

附图说明

图1为本发明隔套第一种结构的示意图；

图2为本发明隔套第二种结构的示意图；

图3是本发明隔套第三种结构的示意图。

图中：侧壁1，环形侧挡边2，开口3，条形减重孔4。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

参见图1至图3，发动机摇臂轴塑料隔套，为圆管状结构；所述的隔套由玻纤增强的热塑性材料PA6T经注塑成型、热处理和机加工等工序制造而成。

作为优选的技术方案，所述隔套的侧壁1上设置有轴向贯穿的开口3，此时隔套的截面为“C”形，所述开口3的角度为60°～120°；或者，所述隔套的侧壁1上沿圆周面等分布置有多道轴向条形减重孔4。

作为优选的技术方案，所述隔套前后端的外圈分别设置有环形侧挡边2。

作为优选的技术方案，所述隔套的原材料可采用热塑性材料PA4T、PA9T、PA10T、PPS、PEEK、PI、LCP和PSU进行替换。

一种制造上述塑料隔套的方法，具体包括如下步骤：

a、准备原料，准备密度为1.40～1.80、材料流动方向线性膨胀系数≤3×10ˉ5、垂直流动方向线性膨胀系数≤8×10ˉ5的玻纤增强的热塑性材料PA6T；

b、注塑成型，所采用模具的浇口位于隔套其中一环形端面的正前方，隔套环形端面的正前方沿圆周均布有3个浇口，所述3个浇口所形成的圆与环形端面为同轴圆；如此，PA6T熔体可以沿3个点浇口从隔套的一侧沿轴线向另一侧流动，这样的做法可以使隔套轴向长度膨胀量达到最小；前述浇口的布置位置为隔套前后端未设置环形侧挡边的情况，当隔套前后端设置环形侧挡边时，浇口具体则位于隔套环形端面的正前方靠近隔套内孔壁的位置。

c、热处理，将注塑成型的隔套放在150℃～240℃的热空气中静置处理2小时～16小时，从而使PA6T材料晶形稳定，并消除制品内部残余应力；然后自然冷却，使隔套获得理想的尺寸稳定效果；

d、机加工，采用常规的塑料零件机械加工的方式对隔套的两侧端面和内孔进行微量的车、磨削机加工。

作为优选的技术方案，步骤a中所采用的热塑性材料为密度为1.65、材料线性膨胀系数流动方向1.3×10ˉ5、垂直流动方向4.2×10ˉ5的玻纤增强的热塑性树脂PA6T。

作为优选的技术方案，步骤c中热处理的温度为210℃±5℃，持续时间为2.5小时±0.5小时。

实施例1：

以图1所示隔套为例，采用密度为1.65，材料线性膨胀系数流动方向1.3×10ˉ5，垂直流动方向4.2×10ˉ5的玻纤增强的热塑性树脂PA6T注塑方式成型，注塑时模具浇口选择在一环形侧挡边与内孔交汇处，浇口为沿圆周均布的3个点浇口，PA6T熔体沿3个点浇口从隔套的一端沿轴线向另一端流动，以使隔套轴向长度膨胀量达到最小值。对成型后的隔套进行热处理，隔套的后处理温度为210℃±5℃，时间为2.5±0.5小时。隔套再采用常规的塑料零件机械加工的方式对隔套的两侧端面和内孔进行微量车削机加修整，车削时注意避免零件接触水分。车削机加修整以使轴向长度及内孔直径尺寸达标。

下面以图1所示结构的进气摇臂轴隔套为例，对比说明热处理对PA6T隔套尺寸稳定性的影响。

第1组按注塑成型后的再车削机加修整的工艺方式生产，第2组按注塑成型后210℃±5℃时间为2.5±0.5小时热处理，之后再车削机加修整的工艺方式进行生产，两组零件尺寸稳定性及性能对比如表1和表2所示：

表1

表2

从表1和表2可以看出，热处理改善后，PA6T隔套的轴向尺寸、内径尺寸稳定性非常好，反复冷热交变对其影响几乎不计，尺寸稳定性改善效果显著。

表3

表3以图1所示结构的进气摇臂轴隔套为例，对比了钢制隔套、按普通注塑工艺制造的玻纤增强PA66材料的隔套和本专利技术制造的PA6T隔套的部分指标对比,可以看出本专利隔套相比传统钢制隔套具有价格低、重量小、刚度好的优势，而轴向的膨胀量接近，完全可以替代钢制隔套，进一步减轻发动机重量整机整机降重0.65kg。

以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于本发明的保护范围。