CN112453115A - 一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法 - Google Patents

Abstract

一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，在常温状态下，利用金属塑性变形的特点，通过施加外部负载力，使所述连杆的变形部位恢复原状，达到技术要求；具体先在样板件试验中获得外部负载力与变形校正量的变化数据，确定所要校正的工件的最终外部负载力，然后对各工件进行机械冷压校正作业。本发明克服了传统校正方法对温度、作用力要求高，且对金属材料特性有所破坏的缺陷，保证了零部件的互换性，具有操作方便、维修作业周期短、工艺成本低的优点，能够广泛适合大型机械零部件的冷压校正作业，同时适合大批量生产。

Description

一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法

技术领域

本发明涉及大型机械零部件的加工，具体涉及一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，属于机械加工工艺技术领域。

背景技术

在机械生产制造过程中，经常有零部件发生结构变形的现象，此时需要对该变形的零部件进行校正，以满足其技术要求。以船用柴油机制造领域为例，连杆组件是船用柴油机主要的受力运动件，它们在柴油机内进行往复和旋转运动，并承受着复杂的高强度机械负荷，因而连杆本体经常发生结构变形的现象。如何高效率、高质量地对连杆的变形部位进行校正，成为了制造技术研究的重点。

目前对大型弯曲变形连杆进行校正的常规做法有两种，一种是对这两个连杆孔进行重新镗孔，但这样所有的轴瓦就需要重新做单配处理；另外一种是对连杆进行红校处理，即把连杆加热后施加压力对弯曲变形部位进行校正，但这种方法对温度、作用力等要求较高，而且对金属材料的特性具有一定的破坏性。

综上所述，常规的连杆校正方法存在有如下问题：

1)常规的重新镗孔加工方法需要重新单配相关的配合零部件，不具有互换性，只能应用于单件生产，不适合大批量生产；

2)常规重新加工结合单配零件的方法成本比较高，维修时间长，费用较高，不利于快速维修和降低成本；

3)红校处理方法的效果受温度和作用力的影响比较大，因而其对温度和作用力都有严格的要求，不便操作；

4)红校处理过程中，加热受零部件的结构和加热方法的影响比较大，容易产生零部件各部位受热不均的现象；

5)常规红校处理所采用的加热方式有气割龙头加热、热油加热、电磁加热等，但这些加热方法对环境都会造不良成影响。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中的上述不足，提供一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，在常温状态下，利用金属塑性变形的特点，通过施加外部负载力，使连杆的变形部位恢复原状，具有操作方便、见效迅速、成本费用低的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，所述连杆设有大端孔和小端孔，其特征在于：在常温状态下，利用金属塑性变形的特点，通过施加外部负载力，使所述连杆的变形部位恢复原状，达到技术要求。

作为进一步改进，所述的机械冷压校正法包括如下步骤：

1)选取一弯曲变形超差较大的连杆工件作为样板件，对该连杆工件进行三坐标测量，以得到该连杆工件的大端孔轴线和小端孔轴线相对符合技术要求的正确状态的弯曲方向；

2)以所述连杆工件弯曲变形的凸面向上，将该连杆工件放置于工作平台上两支撑垫铁之上，调整所述支撑垫铁使所述连杆工件与所述工作平台处于平行状态；

3)布置压力设备，在所述连杆工件的居中位置选定外部负载力的施压作用点；

4)在所述工作平台上布置百分表，表头指向所述连杆工件上施压作用点的下侧面，将该百分表的指针调整至零位；

5)通过压力设备在所述施压作用点上对所述连杆工件缓缓递增地施加外部负载力，过程中分别记录外部负载力达到不同数值时，小端孔轴线和大端孔轴线相应的偏移值；

6)外部负载力保持30秒后，压力设备慢慢释放压力，过程中分别记录外部负载力逐步递减达到不同数值时，小端孔轴线和大端孔轴线相应的回弹值，进而得到所述连杆工件小端孔轴线与大端孔轴线的平行度相应的偏移值；

7)根据作为样板件的连杆工件的外部负载力与小端孔轴线和大端孔轴线的平行度的变化数据，确定所要校正的各连杆工件的最终施加的外部负载力，重复步骤1)—6)分别对各连杆工件进行机械冷压校正作业，使所述连杆工件的小端孔轴线与大端孔轴线的平行度满足标准要求；

8)将校正后的连杆工件恒温静置一周时间，以完成应力释放，之后对该连杆工件进行三坐标复测，验证所述连杆工件的小端孔轴线与大端孔轴线的平行度已满足标准要求；

9)对所述连杆工件进行磁粉探伤和力学性能检测，验证该连杆工件无任何裂纹且符合技术要求。

作为进一步改进，所述的步骤9)中，所述力学性能检测包括冲击试验、拉伸试验和硬度检测。

与传统的机械校形技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明在常温下就可以进行作业，对温度没有明确的要求，对外界环境没有污染，克服了采用加热校正方法对温度、作用力要求高且对金属材料特性有所破坏的缺点。

2)本发明不需要重新单配相关配合的零部件，可以保证零部件具有互换性，适合大批量生产。

3)本发明具有操作方便、维修作业周期短、工艺成本低的优点，能够广泛适合各种大型机械零部件的冷压校正作业。

附图说明

图1是连杆的俯视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明的原理示意图。

图4是工件变形偏差示意图。

图5是本发明负载力-变形位移关系曲线示意图。

图中：

1—工作平台，2—支撑垫铁，3—百分表，4—外部负载力，5—连杆工件；

AB—校正后正确状态下的小端孔轴线的位置，

CD—校正后正确状态下的大端孔轴线的位置，

AB＇—校正前弯曲状态下的小端孔轴线的位置，

CD＇—校正前弯曲状态下的大端孔轴线的位置，

L1—小端孔轴线弯曲状态位置与正确状态位置的偏移值，

L2—大端孔轴线弯曲状态位置与正确状态位置的偏移值，

L1＇—外部负载力释放后小端孔轴线的回弹值，

L2＇—外部负载力释放后大端孔轴线的回弹值，

F1、F2、F3、F4—外部负载力施压过程中达到的不同数值，

L11、L12、L13、L14—小端孔轴线分别与外部负载力F1、F2、F3、F4相应的偏移值，

L21、L22、L23、L24—大端孔轴线分别与外部负载力F1、F2、F3、F4相应的偏移值，

L＇11、L＇12、L＇13、L＇14—小端孔轴线分别与外部负载力F1、F2、F3、F4相应的回弹值，

L＇21、L＇22、L＇23、L＇24—大端孔轴线分别与外部负载力F1、F2、F3、F4相应的回弹值，

ΔL—弯曲状态位置与正确状态位置之间小端孔轴线与大端孔轴线的平行度的偏移值，ΔL＝L1+L2，

ΔL＇—外部负载力释放后小端孔轴线与大端孔轴线的平行度的回弹值，ΔL＇＝L1＇+L2＇。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作详细说明，以求更为清楚地理解本发明的结构和使用过程，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明涉及到一种机械冷压校正法，该方法是为了解决现有在工业生产制造过程中，经常有零部件发生结构变形的问题。本发明以连杆(但不限于此)作为研究对象，验证冷压校正法在实际生产应用中的可行性。

实施例

请结合参阅图1和图2，本实施例所采用的校正工件为大型船用柴油机的连杆，该连杆设有大端孔和小端孔，校正之前，该连杆工件有一定的变形量，即，使所述连杆工件的小端孔轴线与大端孔轴线的平行度超差，其变形影响正常的使用，且连杆材的料具有一定的弹性模量。

请参阅图3，本发明对所述连杆工件5进行冷压校正需要使用工作平台1、支撑垫铁2、百分表3和压力设备。

所述工作平台1的尺寸略大于连杆工件5，以保证该连杆工件5能够很好地安放在所述工作平台1上，对该工作平台1的平面度有一定的要求，以保证测量的精确性。

所述支撑垫铁2为两块等高的平台，其主要起到对所述连杆工件5的支撑作用，因而对该支撑垫铁2的刚度和平面度同样具有很高的精度要求。

所述百分表3是用来测量所述连杆工件5的变化量的，要求其精度值较高。

所述压力设备为所述连杆工件5的校正提供外部负载力4，其压力可调而且压力精度响度比较高。

对于已弯曲变形的连杆工件5进行机械冷压校正的操作如下：

1)选取一根弯曲变形数据超差较大的连杆工件5作为样板件，首先对该连杆工件5进行三坐标测量，以得到所述连杆工件5的大端孔轴线和小端孔轴线相对正确状态(符合技术要求的状态)的弯曲方向。

2)如图1所示，在工作平台1上相隔一距离放置两支撑垫铁2，以所述连杆工件5发生弯曲变形的凸面向上，将该连杆工件5放置在两支撑垫铁2上，通过调整所述支撑垫铁2的位置和高度来使所述连杆工件5与所述工作平台1基本处于平行状态。

3)布置压力设备，为所述连杆工件5的校正提供动力源，在该连杆工件5的居中位置区域内选定外部负载力4的施压作用点；

4)在所述工作平台1上布置百分表3，该百分表3的磁性支座吸固在所述工作平台1的台面上，表头指向所述连杆工件5上施压作用点的下侧面，将所述百分表3的指针调整至0位。

5)所述压力设备在所述施压作用点上对所述连杆工件5缓缓施加外部负载力4；请参阅图4，AB为所述连杆工件5校正后正确状态下的小端孔轴线的位置，AB＇为所述连杆工件5校正前弯曲状态下的小端孔轴线的位置，当压力设备施加外部负载力4后，所述小端孔轴线的位置由AB＇恢复至AB，校正偏移值为L1；同样，CD＇为所述连杆工件5校正前弯曲状态下的大端孔轴线的位置，当压力设备施加外部负载力4后，所述大端孔轴线的位置由CD＇恢复至CD，校正偏移值为L2；

在施加外部负载力4的过程中，分别记录外部负载力4达到不同数值F1、F2、F3和F4时，小端孔轴线AB＇的偏移值L11、L12、L13和L14；同时记录大端孔轴线CD＇的偏移值L21、L22、L23和L24。

6)外部负载力4保持30秒后，压力设备慢慢释放压力；释放压力过程中，分别记录外部负载力4逐步达到不同数值F4、F3、F2和F1时，小端孔轴线AB＇的回弹值L＇14、L＇13、L＇12和L＇11；同时记录大端孔轴线CD＇的回弹值L＇24、L＇23、L＇22和L＇21。

进而得到所述连杆工件5小端孔轴线AB＇与大端孔轴线CD＇的平行度的偏移值ΔL＝L1+L2和回弹值ΔL＇＝L1＇+L2＇，其中，L1和L1＇分别为小端孔轴线AB＇的偏移值和回弹值，L2和L2＇分别为大端孔轴线CD＇的偏移值和回弹值；

7)根据作为样板件的连杆工件5的外部负载力4与大小端孔轴线平行度的变化数据，确定所要校正的各连杆工件5的最终施加的外部负载力4，分别对各连杆工件5进行机械冷压校正作业，使所述连杆工件5的小端孔轴线AB＇与大端孔轴线CD＇的平行度满足标准要求，即所述小端孔轴线AB＇与大端孔轴线CD＇的平行度的回弹值ΔL＇在技术要求规定的偏差范围之内；

绘制不同外部负载力4作用下，所述连杆工件5小端孔轴线AB＇与大端孔轴线CD＇的平行度的偏移值和回弹值的曲线，见图5，为之后的机械冷压校正作业提供依据。

8)将校正后的各连杆工件5恒温静置一周时间，以完成应力释放；之后对该连杆工件5进行三坐标复测，验证所述连杆工件5的小端孔轴线AB＇与大端孔轴线CD＇的平行度已满足标准要求。

9)机械冷压校正作业结束后，对所述连杆工件5进行磁粉探伤，验证该连杆工件5本体无任何裂纹，然后对该连杆工件5进行力学性能检测(冲击试验、拉伸试验、硬度检测)，验证结果符合技术要求。

经试验验证，本发明所述机械冷压校正法对弯曲变形连杆恢复大小端孔轴线平行度有效可行，能够进行推广。

上述仅为本发明的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明申请的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，所述连杆设有大端孔和小端孔，其特征在于：在常温状态下，利用金属塑性变形的特点，通过施加外部负载力，使所述连杆的变形部位恢复原状，达到技术要求。

2.根据权利要求1所述的用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，其特征在于：所述的机械冷压校正法包括如下步骤：

1)选取一弯曲变形超差较大的连杆工件作为样板件，对该连杆工件进行三坐标测量，以得到该连杆工件的大端孔轴线和小端孔轴线相对符合技术要求的正确状态的弯曲方向；

2)以所述连杆工件弯曲变形的凸面向上，将该连杆工件放置于工作平台上两支撑垫铁之上，调整所述支撑垫铁使所述连杆工件与所述工作平台处于平行状态；

3)布置压力设备，在所述连杆工件的居中位置选定外部负载力的施压作用点；

4)在所述工作平台上布置百分表，表头指向所述连杆工件上施压作用点的下侧面，将该百分表的指针调整至零位；

5)通过压力设备在所述施压作用点上对所述连杆工件缓缓递增地施加外部负载力，过程中分别记录外部负载力达到不同数值时，小端孔轴线和大端孔轴线相应的偏移值；

6)外部负载力保持30秒后，压力设备慢慢释放压力，过程中分别记录外部负载力逐步递减达到不同数值时，小端孔轴线和大端孔轴线相应的回弹值，进而得到所述连杆工件小端孔轴线与大端孔轴线的平行度相应的偏移值；

7)根据作为样板件的连杆工件的外部负载力与小端孔轴线和大端孔轴线的平行度的变化数据，确定所要校正的各连杆工件的最终施加的外部负载力，重复步骤1)—6)分别对各连杆工件进行机械冷压校正作业，使所述连杆工件的小端孔轴线与大端孔轴线的平行度满足标准要求；

8)将校正后的连杆工件恒温静置一周时间，以完成应力释放，之后对该连杆工件进行三坐标复测，验证所述连杆工件的小端孔轴线与大端孔轴线的平行度已满足标准要求；

9)对所述连杆工件进行磁粉探伤和力学性能检测，验证该连杆工件无任何裂纹且符合技术要求。

3.根据权利要求2所述的用于弯曲变形连杆的机械冷压校正法，其特征在于：所述的步骤9)中，所述力学性能检测包括冲击试验、拉伸试验和硬度检测。

Images