曲軸單側(cè)圓角滾壓工藝及裝置研究

李海國(guó)　張小菊

(濱州海得曲軸有限責(zé)任公司，山東256606)

?

曲軸單側(cè)圓角滾壓工藝及裝置研究

李海國(guó)張小菊

(濱州海得曲軸有限責(zé)任公司，山東256606)

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件之一，其力學(xué)性能直接決定發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。曲軸失效的形式一般有軸頸磨損和疲勞斷裂兩種。對(duì)于疲勞斷裂，一般采用軸頸圓角滾壓的方式提高其疲勞強(qiáng)度。圖1所示的是曲軸圓角滾壓裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其核心部件是上滾壓頭和下滾壓頭，下滾壓頭主要對(duì)上滾壓頭的壓力起支撐作用。工作原理為通過(guò)液壓缸加壓，上下滾壓頭夾緊曲軸進(jìn)行滾壓加工。由于是兩個(gè)大小相同的滾輪對(duì)雙側(cè)圓角同時(shí)滾壓，其軸向力相互抵消。但大多數(shù)曲軸第一主軸頸只有單側(cè)圓角，如圖2所示，滾壓時(shí)兩個(gè)滾輪只有一個(gè)滾壓，另一個(gè)無(wú)落腳點(diǎn)，滾壓無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡，因此，曲軸單側(cè)圓角滾壓實(shí)施起來(lái)比較困難。

本文根據(jù)曲軸第一主軸頸特點(diǎn)以及滾壓機(jī)床的結(jié)構(gòu)，考慮從曲軸加工工藝和增加輔助裝置方面探索解決辦法。共介紹了3種解決方案，實(shí)踐證明，效果較好。

1曲軸第一主軸頸增加滾壓工藝凸臺(tái)

如圖3所示，在曲軸第一主軸頸右側(cè)增加工藝凸臺(tái)，其圓角與滾輪圓角配套，單側(cè)圓角轉(zhuǎn)換為兩個(gè)圓角，待滾壓完畢后再將工藝凸臺(tái)加工去除掉，這樣可解決滾壓平衡問(wèn)題。

1—下壓鉗　2—下滾壓頭　3—工件曲軸　4—上滾壓頭　5—上壓鉗　6—液壓缸　7—吊板　8—滾壓體　9—導(dǎo)輪 10—端蓋　11—芯軸　12—滾針軸承　13—滾輪　14—滾輪保持架　15—支撐滾柱　16—左支架　17—右支架圖1　曲軸圓角滾壓裝置簡(jiǎn)圖Figure 1　Illustrate of crankshaft fillet rolling device

圖2　曲軸第一主軸頸示意圖Figure 2　Schematic sketch of the first main journal for crankshaft

1—滾輪　2—平衡套　3—壓緊套 4—頂尖　5—支撐滾柱　6—工件曲軸圖4　曲軸增加輔助平衡套簡(jiǎn)圖Figure 4　Schematic sketch of auxiliary balance sleeve added to crankshaft

該方案的優(yōu)點(diǎn)是滾壓過(guò)程穩(wěn)定可靠，滾壓效果非常好，無(wú)論簡(jiǎn)易滾壓機(jī)還是全自動(dòng)滾壓機(jī)都非常適合。缺點(diǎn)一是在曲軸毛坯鑄造時(shí)就必須考慮預(yù)留凸臺(tái)；二是增加了額外的加工工時(shí)，加工成本增加。

2曲軸第一主軸頸安裝輔助平衡套

為解決曲軸第一主軸頸滾壓平衡問(wèn)題，目前采用了一種輔助平衡套模式，如圖4所示。

該滾壓模式是在滾壓前將平衡套套在曲軸小頭軸頸上，然后套上壓緊套，再用頂尖頂緊。由于增加了輔助平衡套，單側(cè)圓角轉(zhuǎn)換為兩個(gè)圓角，滾壓平衡問(wèn)題得以解決。

1—滾壓體　2—端蓋　3—導(dǎo)輪　4—推力軸承架 5—芯軸　6—滾針軸承　7—支撐塊　8—滾輪保持架 9—滾輪　10—工件曲軸　11—支撐滾柱圖5　曲軸滾壓平衡專(zhuān)用裝置1Figure 5　Crankshaft rolling balance special device 1

1—滾壓體　2—端蓋　3—導(dǎo)輪　4—推力軸承架 5—芯軸　6—滾針軸承　7—支撐軸　8—滾輪保持架 9—滾輪　10—工件曲軸　11—支撐滾柱圖6　曲軸滾壓平衡專(zhuān)用裝置2Figure 6　Crankshaft rolling balance special device 2

該方案的優(yōu)點(diǎn)是不增加任何曲軸加工成本即可完成滾壓，是目前應(yīng)用最多的滾壓形式，滾壓效果較好，適用于多頭滾壓機(jī)床。缺點(diǎn)是滾壓壓力大、機(jī)床頂尖頂緊力不夠時(shí)，平衡套可能會(huì)打滑。

3曲軸第一主軸頸滾壓平衡專(zhuān)用裝置

該滾壓平衡專(zhuān)用裝置是集成在機(jī)床尾座系統(tǒng)上，上滾壓頭也有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改變。

有兩種結(jié)構(gòu)方式，這兩種方式一般都應(yīng)用在全自動(dòng)曲軸滾壓機(jī)床上。圖5所示的液壓平衡專(zhuān)用裝置是在端蓋上制作出一臺(tái)肩，尾座頂尖頂緊曲軸后，滾壓頭夾緊曲軸時(shí)，尾座上的支撐塊順勢(shì)支撐起滾壓頭端蓋上臺(tái)肩，從而平衡滾壓頭。由于缺少一滾輪，另一滾輪的滾壓力傳遞給導(dǎo)輪形成較大的軸向力，為避免導(dǎo)輪側(cè)面與端蓋干摩擦，在導(dǎo)輪和端蓋側(cè)面各加工一溝槽，安裝推力軸承架，有效地解決了干摩擦帶來(lái)的負(fù)面作用。圖6的結(jié)構(gòu)幾乎與圖5相同，只是改用一平衡軸作支撐用，效果相同。以上兩種方案均需控制曲軸軸向上料位置精度。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是不增加任何曲軸加工成本和輔助平衡套即可完成滾壓，滾壓效果較好，是全自動(dòng)曲軸滾壓機(jī)應(yīng)用最多的滾壓形式。缺點(diǎn)是滾壓頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合于簡(jiǎn)易滾壓機(jī)。

4結(jié)論

(1)曲軸第一主軸頸單側(cè)圓角滾壓加工時(shí)，因存在非常大的軸向力直接滾壓無(wú)法正常運(yùn)行。

(2)曲軸第一主軸頸增加滾壓工藝凸臺(tái)的方案穩(wěn)定可靠，滾壓效果非常好，但加工成本增加。

(3)曲軸第一主軸頸滾壓增加輔助平衡套是目前應(yīng)用最廣的方案，滾壓效果較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

(4)曲軸滾壓平衡專(zhuān)用裝置適用于全自動(dòng)曲軸圓角滾壓機(jī)，滾壓過(guò)程穩(wěn)定，效果好，但滾壓頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

參考文獻(xiàn)

[1]吳淑霞.數(shù)控曲軸圓角滾壓機(jī)床的設(shè)計(jì).機(jī)床與液壓，2013(22).

[2]何軍.滾壓工藝在曲軸生產(chǎn)中問(wèn)題解決實(shí)例.裝備制造技術(shù)，2013(11).

[3]劉秋鵬.曲軸圓角滾壓工藝.金屬加工，2008(15).

[4]王三武.轎車(chē)曲軸圓角滾壓機(jī)構(gòu)的一種方案設(shè)計(jì).制造技術(shù)與機(jī)床，2008(10).

[5]徐慶杰.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸圓角滾壓工藝與常用刀具.現(xiàn)代零部件，2011(07).

工藝

摘要：從曲軸加工工藝和增加輔助裝置方面考慮，介紹了幾種曲軸單側(cè)圓角滾壓加工方案。

關(guān)鍵詞：曲軸；圓角滾壓；平衡套

Research on Crankshaft One Sided Fillet Rolling Process and Appliance

Li Haiguo, Zhang Xiaoju

Abstract：Regarding to crankshaft processing technique and added auxiliary appliance, several processing projects of crankshaft one sided fillet rolling have been described.

Key words：crankshaft; fillet rolling; balance sleeve

收稿日期：2014—05—21

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B