滚压校直技术
柔性滚压成型工艺流程
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1. 材料准备，选取合适的金属板材或带材作为原料。
曲轴滚压校直原理
1曲轴滚压校直原理曲轴滚压校直是根据曲轴的滚压变形规律，针对被校直曲轴的具体变形情况，在计算机专家系统指导下对该曲轴的轴颈圆角的某些部位施加适当的压力进行滚压，使其产生与原变形方向相反的变形，以达到校直的目的［1］。
实践证明，滚压校直后的工件基本上克服了变形回复的缺点，而且使被滚压的轴颈圆角部分得到了表面强化处理，提高了工件的疲劳强度和承载能力。
多缸发动机曲轴的轴颈和曲拐较多，弯曲刚度较低，而且在圆周方向上各向异性，加上材料的不均匀性，以及冷热加工中变形和残余应力等综合因素的影响，使得曲轴的弯曲变形十分复杂，其轴线是一条任意的空间曲线。
因而在应用滚压校直这一新技术时，建立科学的校直专家系统来指导滚压加工是问题的关键所在。
专家系统根据被测曲轴的具体情况，通过分析，解决如下问题：在曲轴的哪些轴颈、轴颈的哪个部位施加滚压力；施加滚压力的角度范围，以及在各角度下该施加多大的滚压力；施加滚压力的滚压圈数。
滚压校直后需要对曲轴再进行测量，如果仍然超差，则进行新一轮的滚压校直，直到合格为止。
22）滚压力和滚压圈数的影响。
在确定了需要滚压的轴颈及其角度范围后，还要确定在各滚压区域该施加多大的滚压力。
各主轴颈的径向跳动量与滚压力的大小有关，但两者之间并不成线性关系，而且存在较大的不确定性。
分析产生这一现象的原因，除了材料本身在塑性范围内的受力与变形不成线性比例外，还与工件的残余应力、缺陷、材质不均以及工件的结构尺寸偏差等因素有关。
因此，难以用简单的数学公式对滚压力与曲轴的弯曲变形之间的关系进行精确的表达。
另外，是用较大的滚压力、较少的滚压圈数，还是反之，二者之间为辨证关系。
从提高工效的角度考虑，前者为好；从减少回复变形量出发，后者为佳。
专家系统需要选择一个最优方案。
（3）曲轴结构尺寸的影响。
在其它条件固定的前提下，曲轴结构尺寸对曲轴滚压所产生的弯曲变形的总体影响趋势为：轴颈之间开档宽度越小，圆角尺寸越大，则弯曲变形就越大，并且轴颈开档尺寸对变形的影响大于轴颈圆角半径的影响。
曲轴圆角滚压工艺
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滚压被加工曲轴的连杆颈的 圆 角 # 调 整 油 缸 供 油 管 路 压 力可调节曲轴圆角滚压压力 " 从 而 可 控 制 曲 轴 圆 角 滚 压 变形量 # 主 轴 颈 的 圆 角 由 固 定 在 支 承 架 上 的 滚 压 头 滚 压 " 并作稳定支撑作用 " 防止 曲 轴 弯 曲 变 形 " 标 准 曲 轴 还起到滚压校正作用 # 通过多次试验 " 我们总结出 以 下 曲 轴 圆 角 滚 压 经 验 数据 * & "’ 滚压次数 ! 滚压次 数 较 少 时 " 达 不 到 应 有 的 塑 性变 形 % 次 数 过 多 时 " 容 易 破 坏 塑 性 变 形 带 # 在 生 产 中 " 以滚压 -%" , 圈为佳 # & #’ 滚压速度 (! 滚 压 速 度 过 快 " 容 易 引 起 较 大 的
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曲轴圆角滚压工艺
扬动股份有限公司 ! ! 江苏 !! " ! 刘秋鹏 ! " " # #
!! 曲轴圆角滚压对曲轴提高疲劳强度有显著作用 " 曲轴 圆角滚压强化工艺已成为提高产品竞争力的重要手段# 常见的曲轴圆角滚压主要有以下三种类型 $ % "& 切线滚压 ! 切线滚压 就 是 在 精 磨 主 轴 颈 和 连 杆 颈时 用 砂 轮 磨 出 与 滚 轮 半 径 大 小 相 同 的 圆 角 % 偏差 见图 " & # 该方法易在轴颈 表 面 ! , **& 进行滚压 % J #, 和侧表面挤出一线凸台 " 需 在 后 续 工 序 中 进 行 磨 削 # 另 外 " 在轴颈感应淬火后进行 滚 压 " 容 易 引 起 很 大 的 弯 曲 变形 " 需进行滚压校直处理 # % #& 半精加工后滚压 ! 半 精 加 工 后 滚 压 就 是 在 曲 轴 精磨成形之前进行滚压强 化 " 这 样 可 避 免 滚 压 起 台 " 但 在后续工序中需将塑性变形 带 磨 去 一 部 分 " 这 就 大 大 削 弱了滚压强化效果 " 故目前很少采用 # % && 圆角沉割滚压 ! 即在 过 渡 圆 角 处 沉 割 出 与 滚 轮 半径大小相 同 的 圆 角 % 偏 差 #, ! , **& 进 行 滚 压 " 见 图" \# 圆角沉割滚压 消 除 了 以 上 两 种 滚 压 方 法 的 缺 陷 " 还可以使应力分散 # 目前国外 发 动 机 曲 轴 几 乎 全 部 采 用 圆角沉割滚压方法 # 能及正常使用 # 半精加工后滚 压 的 精 加 工 会 减 少 滚 压 层 的深度 " 严重影响曲轴的使 用 寿 命 " 导 致 柴 油 机 的 大 修 时间缩短 # 圆角沉割滚压虽然 避 免 了 上 述 两 种 滚 压 方 式 的缺陷 " 但对前道工序要求 较 高 " 必 须 有 专 用 的 精 密 机 床保证才能达到 " 资金投入 较 大 # 为 了 克 服 切 线 滚 压 及 半精加工后滚 压 存 在 的 缺 陷 " 同 时 又 不 增 加 资 金 投 入 " 我公司曲轴的圆角滚压采用 上 ’ 下 滚 压 头 夹 紧 后 进 行 圆 角滚压的方法 % " 曲 轴 滚 压 圆 角 为. 如图 # 所 示& + **" 将两只! " , ** 的 钢 球 嵌 进 纯 铜 衬 内 " 固 定 在 上 滚 压 头 上进行圆角滚压 " 下滚压头 为 嵌 进 两 只 ! " ’ ** 的 滚 柱 " 作为固定支承 #
曲轴滚压变形分析与滚压校直工艺研究
曲轴滚压变形分析与滚压校直工艺研究摘要：曲轴是发动机的重要零件，曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的源动力。
本文通过分析曲轴的特点和作用，对提高曲轴疲劳强度的几种常见工艺进行比较，结合曲轴圆角液压的技术优势，对其强化与校直工艺进行探讨。
以期通过本文的阐述为有效提升曲轴的加工工艺及相关技术体系完善提供理论参考。
关键词：曲轴；疲劳强度；滚压强化方法；校直工艺一、曲轴的特点和作用曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数（直列式发动机）；v型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。
曲轴的形状和曲拐相对位置（即曲拐的布置）取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。
曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。
工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。
同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
二、提高曲轴疲劳强度常见的工艺曲轴服役工况条件恶劣，其失效形式一般是轴颈磨损和疲劳断裂。
疲劳断裂往往是破坏性的，涉及安全方面，必须高度重视。
提高曲轴疲劳强度常见的强化工艺大致有以下五种：1、氮化曲轴氮化包括气体软氮化、离子氮化和盐浴氮化等。
氮化能提高曲轴疲劳强度的20%-60%，适用于各类曲轴。
2、喷丸曲轴经喷丸处理后能提高疲劳强度的20%-40%，但因喷丸时须保护轴颈表面，故采用较少。
3、圆角与轴颈同时感应淬火该强化方式应用于球铁曲轴时，能提高疲劳强度的20%，而应用于钢轴时，则能提高100%以上，故在钢轴中应用比较普遍。
滚压校直机简介
曲轴圆角滚压设备简介近几年来，各汽车发动机厂为降低成本，逐步以“球铁曲轴+ 圆角滚压”替代钢轴，因球铁曲轴生产成本不足钢轴的一半。
配件市场的球铁曲轴经圆角滚压后，其价格同样可递增50-90%，滚压的超强曲轴在配件市场中也逐渐受到推宠和青睐。
山东省滨州市某公司自1998年从湖北十堰以79.8万元购进圆角滚压机，由于技术工艺及设备存在一系列问题，三年内未能稳定滚压出合格的产品，后来的2003年又耗资110万元从青海购进所谓自动圆角滚压智能加工系统专机，其加工结果也颇不理想，不但不能滚压出合格产品，且故障率高，疲劳强度只是提高了20-40%，因废品率过高专家智能校直系统废除，现以他们自制的简易滚压机辅助校直，购进至今五年时间等同闲置。
这两家的滚压设备共同存在以下几大致命缺陷。
一、工作不稳定，按其设备说明不能稳定有效地滚压各型曲轴产品。
二、曲轴一经滚压弯曲变形大，校直非常困难，因无法校直或校不到图纸要求以内的废品率高达8%左右。
三、卖方只能提供设备硬件，没有一套完整、成熟的生产工艺和操作技术，不能较完善地指导生产。
为此他们在圆角滚压技术、工艺设备改进方面摸索了近五年多，成功解决了几大难题: 1、设备原设计缺陷的问题，（通过改进液压和电器控制系统得以彻底解决）。
2、针对滚压品种设置压力问题，（是通过多年的研究多品种变换总结出一套现场的经验数据）。
3、曲轴滚压前半成品准备的合理工艺。
4、避免因滚压导致轴颈跳动不能完全校正的问题。
5、克服因滚压造成曲轴侧面跳动，以及压槽两端肿胀即轴颈直线度差的问题。
6、沉割槽尺寸、形状及粗糙度差等六大难题。
仅二OO二年该公司滚压各类曲轴4250支投放配件市场试销，获纯利润达一百二十万，二OO三年投放市场22300支盈利4460000元。
至二OO五年底，公司滚压产品占总产量的1/4，达到四万多支，并配套朝柴、大柴、无锡斯达等主机厂。
朝柴2005年装机已达11400台，大柴则有2100台左右，其中朝柴的四缸曲轴疲劳强度达到2100以上，大柴的六缸曲轴更高达2400左右。
滚压技术原理
滚压技术( Trundle processing）滚压原理及效果滚压技术的实施主体是滚压刀，不同的加工表面及要求要用不同的滚压刀，更多技术可咨询：宁波精恒凯翔机械有限公司王军伟。
是一种无切屑加工，在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。
因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的，是磨削无法做到的。
无论用何种加工方法加工，在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕，出现交错起伏的峰谷现象，这为滚压技术的实施提供了先决条件。
加工原理滚压技术加工原理：它是一种压力光整加工，是利用金属在常温状态的冷塑性特点，利用滚压刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到工件表面粗糙值降低。
由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余应力层，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。
滚压是一种无切削的塑性加工方法。
优点滚压技术加工技术安全、方便，能精确控制精度，几大优点：1、提高表面粗糙度，粗糙度基本能达到Ra≤0.08uｍ左右。
2、修正圆度，椭圆度可≤0.01ｍｍ。
3、提高表面硬度，使受力变形消除，硬度提高HV≥40°4、加工后有残余应力层,提高疲劳强度提高30%。
5、提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用反而降低。
应用优势高效——几秒就可将表面加工至需要的表面精度，效率是磨削的5-20倍、车削的10-50倍以上。
优质——一次进给实现Ra0.05-0.1um的镜面精度；并使表面得到挤压硬化，耐磨性、疲劳强度提高；消除了表面受力塑性变形，尺寸精度能相对长期保持稳定。
经济——无需大型设备的资金、占地、耗电、废渣处理等投入；无需专业的技工投入。
方便——可装夹在任何旋转与进给设备上，无需专业培训就可加工出镜面精度。
环保——没有切屑（保护环境）、低能耗。
曲轴加工工艺
（2） 造型
气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。目前，国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
（1） 熔炼
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
曲轴制造技术/工艺的进展
1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术
球墨铸铁曲轴的生产继QT800-2、QT900-2等几种牌号后，广西玉柴等经过攻关已能稳定生产QT800-6牌号的曲轴，为曲轴“以铁代钢”奠定了基础。
（1） 熔炼
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
国外的曲轴砂带抛光机可同时抛光主轴颈、连杆轴颈、圆角、轴肩及止推面。其结构均采用对夹式，每个轴颈上用4片垫块（中凹型）压紧砂带；垫块和砂带宜根据工件材质和硬度选择；机床上的卷带机能保证每个轴颈都有一段新砂带（长度可调）参加工作；抛光的方式以超精加工的原理进行。其效率和效果都远远优于油石。
对于球铁曲轴的抛光与磨削，由于球铁内的铁素体磨削后会形成突起毛刺，所以应使轴的磨削转向与工作转向相反，抛光转向与工作转向相同。这样才能在抛光中有效地去除毛刺，避免工作时刮伤轴瓦。(end)本类相关文章
曲轴滚压校直专家系统的研究
第24卷 第3期2002年3月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY V ol.24 N o.3 M a r.2002文章编号:1671-4431(2002)03-0024-03曲轴滚压校直专家系统的研究杨 光 冯迎春(武汉理工大学) 摘 要: 针对曲轴滚压校直过程中出现的问题,设计出指导曲轴滚压校直操作的专家系统。
该系统不仅能自动控制曲轴的测量和滚压校直的全过程,具有较强的状态监控能力,而且能够根据待加工曲轴的材料机械性能、疲劳强度要求和变形范围等输入参量,运用已有的工艺数据库,自动给出滚压校直加工工艺。
关键词: 曲轴; 滚压校直; 专家系统中图分类号: T H 133.2文献标识码: A收稿日期:2001-11-14.作者简介:杨 光(1955-),男,副教授;武汉,武汉理工大学机电学院(430070).在曲轴的加工过程中,由于各种因素的影响,难免产生弯曲变形,所以曲轴的校直是其机械加工中不可缺少的一道工序。
传统的校直工艺是在拱起处施加弯曲压力,这种校直方法存在两个缺点:一是校直效果不稳定,容易产生变形回复;二是校直过程中在轴颈圆角处产生较大的拉应力,降低了曲轴的承载能力。
20世纪80年代末,国外研究出了曲轴圆角滚压校直的新技术。
这一技术于20世纪90年代中后期在我国得到了研究和应用。
若要大量地应用于生产实践,该技术还有待于进一步完善。
1 曲轴滚压校直原理曲轴滚压校直是根据曲轴的滚压变形规律,针对被校直曲轴的具体变形情况,在计算机专家系统指导下对该曲轴的轴颈圆角的某些部位施加适当的压力进行滚压,使其产生与原变形方向相反的变形,以达到校直的目的[1]。
实践证明,滚压校直后的工件基本上克服了变形回复的缺点,而且使被滚压的轴颈圆角部分得到了表面强化处理,提高了工件的疲劳强度和承载能力。
多缸发动机曲轴的轴颈和曲拐较多,弯曲刚度较低,而且在圆周方向上各向异性,加上材料的不均匀性,以及冷热加工中变形和残余应力等综合因素的影响,使得曲轴的弯曲变形十分复杂,其轴线是一条任意的空间曲线。
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曲轴滚压校直
第六图书馆
曲轴滚压校直工艺是计算机辅助修正技术的典型应用。
本文就该工艺的特点、工作原理、实施方法等作了较全面的论述,并通过对实例的介绍,以求给读者一个较完整的印象。
曲轴滚压校直工艺是计算机辅助修正技术的典型应用。
本文就该工艺的特点、工作原理、实施方法等作了较全面的论述,并通过对实例的介绍,以求给读者一个较完整的印象。
曲轴 滚压 校直 计算机辅助修正技术上海机床朱正德上海大众汽车有限公司2000第六图书馆。