CN204603697U - 一种曲轴强化滚压装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及曲轴加工技术领域，具体地涉及一种曲轴强化滚压装置，包括上滚压头和下滚压头，所述上滚压头包括上滚压体和上压头导轮，上滚压体上设有上压头滚轮保持架，上压头滚轮保持架上设置有一组滚轮，滚轮的两端分别与上压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合，所述滚轮与曲轴之间为摆动滚压角α，摆动滚压角α的取值范围为50°～55°，下滚压头包括支撑滚柱，所述支撑滚柱包括位于中部的圆柱部分和位于端部的回转曲面部分，滚压过程中端部的回转曲面部分与曲轴轴颈滚压凸起线接触。本实用新型具有能够将曲轴轴颈圆角附近因塑性变形造成的滚压凸起予以修正、并能够增大曲轴滚压后的疲劳强度、提高滚压效率的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及曲轴加工技术领域，具体地涉及一种曲轴强化滚压装置。
背景技术
目前，全球汽车业关注的焦点是汽车发动机排放标准，低排放、少污染已成为汽车发动机的发展趋势。由此，出现了发动机增压技术，随着发动机增压技术的发展，对发动机曲轴疲劳强度的要求逐渐提高。通常，曲轴的失效形式有轴颈磨损和疲劳断裂两种类型。对于疲劳断裂，一般采用曲轴圆角滚压强化工艺来提高其疲劳强度，以满足曲轴的使用要求。
曲轴圆角滚压工艺分主要分为圆角沉割滚压和圆角不沉割滚压两种，滚压头一般分为上滚压头和下滚压头，上滚压头负责对曲轴圆角进行滚压加工，具体为两个滚轮对曲轴轴颈圆角实施滚压加工，滚轮与轴颈成一定角度；下滚压头承担对上滚压头产生的滚压力平衡支撑作用。
现有的曲轴圆角滚压工艺主要存在以下问题：一、滚压大多是在某一角度下以一定压力进行的，滚压产生的塑性变形区域较小，形成的压应力有限，很难完全或大部分抵消曲轴在发动机中运转时产生的拉应力；二、滚压角度固定，圆角滚压时滚轮与轴颈圆角接触面小，滚压后圆角光亮带窄，不成形；三、采用曲轴圆角不沉割滚压工艺时，由于圆角滚压工序之前曲轴轴颈已经过精磨，轴颈圆柱度已经成型，而曲轴在后续的滚压过程中圆角处会受到极大的滚压力，该滚压力会使曲轴圆角附近产生塑性变形，该塑性变形会产生滚压凸起，从而使已经成型的曲轴轴颈直线度、圆度、锥度等遭到破坏，导致曲轴圆角滚压工艺的应用受到极大限制。而现有的支撑滚柱大多呈圆柱形，如图4所示，当滚压凸起随着曲轴旋转到支撑滚柱位置处时，圆柱形的支撑滚柱与滚压凸起只是点接触，支撑滚柱作用在滚压凸起上的力很小，只能起支撑作用，并不能对滚压凸起起到修正校直的作用，只能再对滚压凸起做校直处理，但是校直处理时经常会对滚压强化带产生不利影响，从而会削弱滚压强化效果。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种曲轴强化滚压装置，其能够将曲轴轴颈圆角附近因塑性变形造成的滚压凸起予以修正，并能够增大曲轴滚压后的疲劳强度，提高滚压效率。
本方案是通过如下技术措施来实现的：一种曲轴强化滚压装置，包括上滚压头和下滚压头，所述上滚压头包括上滚压体和上压头导轮，上滚压体上设有上压头滚轮保持架，上压头滚轮保持架上设置有一组滚轮，滚轮的两端分别与上压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合，所述滚轮与曲轴之间为摆动滚压角α，摆动滚压角α的取值范围为50°～55°，下滚压头包括支撑滚柱，所述支撑滚柱包括位于中部的圆柱部分和位于端部的回转曲面部分，滚压过程中端部的回转曲面部分与曲轴轴颈滚压凸起线接触。
优选地，所述支撑滚柱端部的回转曲面部分的曲率半径Rl是200.01mm，回转曲面部分的弦高t是0.04mm。
更进一步地，所述支撑滚柱总长度B1比圆柱部分长度B2长16mm。
优选地，所述上压头导轮的旋转中心与曲轴的轴颈圆角之间的距离为恒定值a，上压头导轮中两轴肩外圆的几何中心与上压头导轮的旋转中心之间设置有偏心量e，偏心量e为滚轮在摆动滚压角α内径向摆动距离的二分之一。
更进一步地，所述上压头导轮的轮毂中与滚轮配合处的厚度沿上压头导轮的圆周方向由最大值L2向最小值L1连续过渡，且最大值L2与最小值L1之间的差值为滚轮在摆动滚压角α内轴向摆动距离的两倍。
优选地，所述上滚压体上安装有上压头芯轴，上压头导轮通过上压头滚针安装在上压头芯轴上。
本实用新型的有益效果是：滚压时曲轴旋转带动两个滚轮在50°～55°范围内摆动滚压，使得滚压圆角光亮饱满，塑性变形带大大增加；另外，端部是回转曲面的支撑滚柱在滚压过程中与轴颈的素线直接接触，可逐渐将轴颈圆角附近因塑性变形造成的滚压凸起予以修正，从而实现边滚压、边修正，进而可避免后续对滚压凸起校直处理时削弱滚压强化效果，能够提高曲轴圆角滚压后的疲劳强度和滚压效率，可减少滚压机床的数量，经滚压后的曲轴疲劳强度可提高90%以上。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为上滚压头摆动滚压示意图。
图3为本实用新型支撑滚柱的结构示意图。
图4为现有支撑滚柱的结构示意图。
图中，1、上滚压体，2、上压头端盖，3、上压头导轮，4、上压头滚针，5、上压头芯轴，6、滚轮，7、上压头滚轮保持架，8、曲轴，9、支撑滚柱，91、圆柱部分，92、回转曲面部分。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
如图1和图2所示，本实用新型的一种曲轴强化滚压装置，包括上滚压头和下滚压头，上滚压头包括上滚压体1和上压头导轮3，上滚压体1上设有上压头滚轮保持架7，上压头滚轮保持架7上设置有一组滚轮6，滚轮6的两端分别与上压头导轮3中两轴肩外圆和曲轴8的轴颈圆角配合，滚轮6与曲轴8之间为摆动滚压角α，摆动滚压角α的取值范围为50°～55°，上滚压体1上通过螺栓固定连接有上压块，上压头滚轮保持架7固定在上压块上，上滚压体1上安装有上压头芯轴5，上压头导轮3通过上压头滚针4安装在上压头芯轴5上。
下滚压头包括支撑滚柱9，如图3所示，该支撑滚柱9包括位于中部的圆柱部分91和位于端部的回转曲面部分92，滚压过程中端部回转曲面部分与曲轴轴颈滚压凸起线接触，可以增大支撑滚柱与滚压凸起的接触面积，从而能够增大支撑滚柱对滚压凸起的作用力，在高接触应力作用下支撑滚柱随曲轴轴颈滚压过程连续旋转，逐渐将轴颈圆角附近因塑性变形造成的滚压凸起予以修正，可实现边滚压边修正，既能够简化工艺步骤，又能够提高滚压强化效果。
本实用新型的实施例中，为了尽量增大支撑滚柱与滚压凸起的接触面积，将支撑滚柱端部回转曲面部分92的弦高t设计成0.04mm，将其曲率半径Rl设计成200.01mm，从而使端部曲面部分的素线与滚压凸起的素线尽可能接近，以得到较大的作用力获得对滚压凸起较好的修正效果。
本实用新型的实施例中，支撑滚柱9中部圆柱部分91的长度B2的长度比支撑滚柱总长度B1短16mm，即支撑滚柱总长度与中部圆柱部分长度的差值是16mm，以便提高支撑滚柱的强度和满足安装要求。
本实用新型的实施例中，为保证滚压过程的稳定性，上压头导轮3的旋转中心与曲轴8的轴颈圆角之间的距离为恒定值a。为保证上压头导轮3的旋转中心与曲轴8的轴颈圆角之间的距离为恒定值a，在上压头导轮3中两轴肩外圆的几何中心与上压头导轮3的旋转中心之间设置有偏心量e，且偏心量e为滚轮6在摆动滚压角α内径向摆动距离的二分之一；为保证滚轮6能够正常的摆动，上压头导轮3的轮毂中与滚轮6配合处的厚度沿上压头导轮3的圆周方向由最大值L2向最小值L1连续过渡，且最大值L2与最小值L1之间的差值为单个滚轮在摆动滚压角α内轴向摆动距离的两倍。
本实用新型的实施例中，安装在上滚压滚轮保持架7的滚轮是两个对称安装的滚轮6，以对曲轴8进行等压力滚压。
对曲轴进行滚压作业时，先将曲轴的左侧法兰端与滚压机床的床头箱相连，用卡盘（或其它夹紧方式）夹紧，再用机床顶尖顶紧曲轴小头端的中心孔，将上滚压头和下滚压头分别安装在上下夹钳上，用上滚压头和下滚压头夹紧曲轴的圆角，开动机床即可对曲轴进行滚压加工。
本实用新型中未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述实施方式，本领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种曲轴强化滚压装置，包括上滚压头和下滚压头，所述上滚压头包括上滚压体（1）和上压头导轮（3），上滚压体（1）上设有上压头滚轮保持架（7），上压头滚轮保持架（7）上设置有一组滚轮（6），滚轮（6）的两端分别与上压头导轮（3）中两轴肩外圆和曲轴（8）的轴颈圆角配合，其特征在于：所述滚轮（6）与曲轴（8）之间为摆动滚压角α，摆动滚压角α的取值范围为50°～55°，下滚压头包括支撑滚柱（9），所述支撑滚柱（9）包括位于中部的圆柱部分（91）和位于端部的回转曲面部分（92），滚压过程中端部的回转曲面部分（92）与曲轴（8）轴颈滚压凸起线接触。
2.如权利要求1所述的一种曲轴强化滚压装置，其特征在于：所述支撑滚柱（9）端部的回转曲面部分（92）的曲率半径Rl是200.01mm，回转曲面部分（92）的弦高t是0.04mm。
3.如权利要求2所述的一种曲轴强化滚压装置，其特征在于：所述支撑滚柱（9）总长度B1比圆柱部分（91）长度B2长16mm。
4.如权利要求1至3任一所述的一种曲轴强化滚压装置，其特征在于：所述上压头导轮（3）的旋转中心与曲轴（8）的轴颈圆角之间的距离为恒定值a，上压头导轮（3）中两轴肩外圆的几何中心与上压头导轮（3）的旋转中心之间设置有偏心量e，偏心量e为滚轮（6）在摆动滚压角α内径向摆动距离的二分之一。
5.如权利要求4所述的一种曲轴强化滚压装置，其特征在于：所述上压头导轮（3）的轮毂中与滚轮（6）配合处的厚度沿上压头导轮（3）的圆周方向由最大值L2向最小值L1连续过渡，且最大值L2与最小值L1之间的差值为滚轮（6）在摆动滚压角α内轴向摆动距离的两倍。
6.如权利要求1所述的一种曲轴强化滚压装置，其特征在于：所述上滚压体（1）上安装有上压头芯轴（5），上压头导轮（3）通过上压头滚针（4）安装在上压头芯轴（5）上。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109108572A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-01 | 淄柴动力有限公司 | 中低速船用柴油机曲轴圆角与轴颈复合滚压强化装置及工艺 |
| CN110769972A (zh) * | 2017-06-14 | 2020-02-07 | 阿尔芬·凯斯勒机械制造有限责任公司 | 用于曲轴的过渡半径的冲击处理的方法和装置 |
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2015
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