CN102010972A

CN102010972A - 频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法

Info

Publication number: CN102010972A
Application number: CN 201010611164
Authority: CN
Inventors: 张劲柯
Original assignee: GUILIN FUDA CRANKSHAFT CO Ltd
Current assignee: GUILIN FUDA CRANKSHAFT CO Ltd
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明的在发动机曲轴制造中使用频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法，通过对装夹方式优化设计、试验谐波频率的调整选择、震源位置(激振器位置)合理放置、对噪音污染有效控制、对夹具支撑方式合理选取，达到最佳的去应力效果，满足曲轴氮化处理后跳动变形量要求。通过采用频谱谐波时效处理，消除曲轴内应力，替代热时效，提高生产效率，降低时效成本，实现节能减排。经对振动时效处理曲轴氮化后跳动量的检测统计，曲轴跳动变形合格率指标完全达到设计要求，满足曲轴氮化处理技术要求。

Description

频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造，具体是汽车零部件热应力消除，更具体是频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法。

背景技术

曲轴采用离子氮化强化工艺，在曲轴粗加工后要进行去应力回火（热时效）处理，以消除内应力，保证离子氮化后曲轴跳动变形要求。由于采用电炉加热，存在能耗高、效率低、工件氧化等弊端。

振动时效工艺是利用共振原理均化和消除曲轴内部残余应力的一种工艺方式，是一项可以取代传统热时效的新技术。北京翔博科技有限责任公司的专利（ZL200510092985.6）公开了一种利用频谱分析对工件进行全自动振动处理的方法，是目前国际领先技术，该产品融合了计算机技术、通讯和信号处理技术、自动控制技术等多项高新技术，它采用先进的频谱谐波振动时效处理方法，实现了多维消除、均化残余应力，使处理效果趋于最佳。该技术在航天军工及大型装备制造领域以获得成功应用，但在发动机曲轴制造中使用却未见有报道。

发明内容

本发明的目的是提供在发动机曲轴制造中使用频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法。通过对试验装夹方式优化设计、试验谐波频率的调整选择、震源位置（激振器位置）合理放置、对噪音污染有效控制、对夹具支撑方式合理选取，达到最佳的去应力效果，满足曲轴氮化处理后跳动变形量要求。通过采用频谱谐波时效处理，消除曲轴内应力，替代热时效，提高生产效率，降低时效成本，实现企业节能减排。

本发明的频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法，包括频谱谐波时效专家系统，，弓形夹，按照如下步骤：(1)用弹性支撑物支撑在将被振动处理的工件下面，保持工件平稳；(2)在工件上安装激振器、传感器，并将激振器、传感器与控制器相连；(3)启动步骤(2)中的仪器，自动对工件进行傅立叶频谱分析，获取工件的固有频率及其谐振频率分布；(4)对步骤(3)中获取的频率自动进行选取、分类和排序；(5)确定步骤(4)中所选取频率需要的处理时间；(6)顺序处理步骤(4)中选取的频率；(7)记录处理结果，具体是：

A、频谱谐波时效前测量主轴颈跳动量并作好记录；

B、装夹时，把曲轴放至V型块上，然后把所有夹板夹紧，确定曲轴与平台为刚性连接、连接螺杆无松动，记录每根曲轴在平台上的位置；

C、过程控制与调试中，用沙型法判断振型，确定主要的频率以避免平台上出现盲区，确定振型的波峰、波节位置，根据振型并参考动应力值变化情况确定六个频率进行处理；

D、选择专家系统屏幕中的振动时效频谱谐振选项，在其操作界面下选择采集数据选项，同时把感应器安置到工装夹具上，经过30S的数据采集及分析后得到6个振动时效有效频率；

E、按获取的有效频率依次进行振动时效；

F、在进行完每个频率的振动后又重新搜索加速度在30m/s²以上的频率进行振动。

该方法最好采用平台辅助装夹，在一个方形平台上装夹曲轴共34件，每个曲轴由四套由螺杆、螺母、V型块和压板组成的固定件固定于平台，橡胶减震垫位于平台下的四个角部，激振器由弓形夹刚性地固定在平台的一条边的中间的边缘部分。

附图说明

图1是现场支撑、装夹示意图；

图2是图1的A向视图。

具体实施方式

1、频谱谐波时效设备：领航者频谱谐波时效专家系统一套；LH6505激振器一台；弓形夹一套。

2、工艺流程：毛坯——粗加工（钻中心孔，车主轴和连杆轴颈、留余量单边0.40mm）——频谱谐波时效——精加工（车钻、磨削）——氮化——抛光。

3、该种工件采用平台辅助装夹，用4个橡胶垫将平台平稳的支撑起来，每次装夹曲轴34件，将激振器用弓形夹刚性的装夹在平台上进行处理。

4、现场支撑、装夹。见图1、图2。在一个方形平台5上装夹曲轴7共34件，每个曲轴由四套由螺杆1、螺母2、V型块3和压板4组成的固定件固定于平台，橡胶减震垫6位于平台下的四个角部，其支撑稳定减震作用，激振器9由弓形夹8固定在平台5的一条边的中间的边缘部分。

5、连接激振器9与领航者频谱谐波时效专家系统。

实施过程如下：

1)频谱谐波时效前测量主轴颈跳动量并作好记录。

2)每次装夹34件BYD473时效前曲轴，把曲轴放至V型块上，然后用扳手把所有夹板夹紧，确定曲轴与平台为刚性连接、连接螺杆无松动，记录每根曲轴在平台上的位置。

3)过程控制与调试中，用沙型法判断振型，确定主要的频率以避免平台上出现盲区，确定振型的波峰、波节位置，根据振型并参考动应力值变化情况确定六个频率进行处理。

4)开启领航者振动消除应力专家系统，选择屏幕中的振动时效频谱谐振选项，在其操作界面下选择采集数据选项，同时把感应器安置到工装夹具上，经过30S左右的数据采集及分析后可得到6个振动时效有效频率。

5)按获取的有效频率依次进行振动时效。

6)由于振动时效频谱谐振技术要求有2个频率下的加速度在30m/s2 以上，故在进行完每个频率的振动后又重新搜索加速度在30m/s2 以上的频率进行振动，因为振动时效时加速度是个变化值，所以记录各振动频率下的振动转速和时间，详见下表：

表一不同振动频率下的转速与激振力大小

实施效果：

通过氮化后检测轴颈跳动量进行效果验证：氮化完成后，测量主轴颈跳动量，精度要求为主轴0.03mm，大小头为0.02mm，目前热时效合格率在95-97%，要求频谱谐波时效效果等于或大于热时效效果。以上振动时效处理曲轴分4炉进行离子氮化处理，数据统计汇总如下：

第一炉氮化：主轴最大跳动量0.045、最小跳动量0.002

合格率为98.4%。

第二炉氮化：主轴最大跳动量0.027、最小跳动量0.002

合格率为100%。

第三炉氮化：主轴最大跳动量0.039、最小跳动量0.003

合格率为97%。

第四炉氮化：主轴最大跳动量0.025、最小跳动量0.002

合格率为100%。

经对振动时效处理曲轴氮化后跳动量的检测统计，曲轴跳动变形合格率指标完全达到设计要求，满足曲轴氮化处理技术要求。

Claims

1.频谱谐波振动时效处理消除曲轴内应力的方法，包括频谱谐波时效专家系统，，弓形夹，按照如下步骤：(1)用弹性支撑物支撑在将被振动处理的工件下面，保持工件平稳；(2)在工件上安装激振器、传感器，并将激振器、传感器与控制器相连；(3)启动步骤(2)中的仪器，自动对工件进行傅立叶频谱分析，获取工件的固有频率及其谐振频率分布；(4)对步骤(3)中获取的频率自动进行选取、分类和排序；(5)确定步骤(4)中所选取频率需要的处理时间；(6)顺序处理步骤(4)中选取的频率；(7)记录处理结果，其特征在于：

A、频谱谐波时效前测量主轴颈跳动量并作好记录；

E、按获取的有效频率依次进行振动时效；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用平台辅助装夹，在一个方形平台上装夹曲轴共34件，每个曲轴由四套由螺杆、螺母、V型块和压板组成的固定件固定于平台，橡胶减震垫位于平台下的四个角部，激振器由弓形夹刚性地固定在平台的一条边的中间的边缘部分。