一種曲軸擺動滾壓裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種曲軸擺動滾壓裝置，它包括上滾壓頭和下滾壓頭，其中，上滾壓頭包括上滾壓體和上壓頭導(dǎo)輪，上滾壓體上設(shè)置有上壓頭滾輪保持架，上壓頭滾輪保持架與上壓頭導(dǎo)輪之間安裝有一組上壓頭滾輪；下滾壓頭包括下滾壓體和下壓頭導(dǎo)輪，所述下滾壓體上設(shè)置有下壓頭滾輪保持架，下壓頭滾輪保持架與下壓頭導(dǎo)輪之間安裝有下壓頭滾輪，且上壓頭滾輪和下壓頭滾輪與曲軸之間的擺動滾壓角為α。曲軸旋轉(zhuǎn)帶動上壓頭滾輪和兩組下壓頭滾輪共六個滾輪在45°～60°范圍內(nèi)擺動滾壓，滾壓圓角光亮飽滿，塑性變形帶增加，滾壓效率高，滾壓過程穩(wěn)定，滾壓后曲軸的疲勞強(qiáng)度提高80%以上。
【專利說明】一種曲軸擺動滾壓裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種曲軸擺動滾壓裝置，屬于曲軸機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]曲軸是發(fā)動機(jī)中的核心零件之一，其綜合機(jī)械性能直接決定發(fā)動機(jī)的使用壽命。曲軸的失效形式一般有軸頸磨損和疲勞斷裂兩種類型。對于疲勞斷裂，一般采用軸頸圓角滾壓強(qiáng)化工藝來提高其疲勞強(qiáng)度，以達(dá)到曲軸延長使用壽命的要求。應(yīng)用于圓角滾壓工藝的滾壓頭，一般分為上滾壓頭和下滾壓頭，上滾壓頭負(fù)責(zé)對曲軸圓角進(jìn)行滾壓加工，具體為兩個滾輪對曲軸軸頸圓角實(shí)施滾壓加工，滾輪與軸頸成一定角度；下滾壓頭承擔(dān)對上滾壓頭產(chǎn)生的滾壓力平衡支撐作用，具體為兩個滾柱支撐曲軸軸頸。
[0003]在具體實(shí)施過程中，由于滾輪與軸頸之間的角度目前尚無一定標(biāo)準(zhǔn)參考，不同產(chǎn)品規(guī)定的滾壓角度不同，一般在45° -60°之間。在哪一個角度值滾壓的效果如何也無理論依據(jù)，滾壓后的曲軸疲勞強(qiáng)度也很難達(dá)到理想的效果，而且生產(chǎn)效率低下。究其原因，主要有三個方面的影響因素:①在某一角度下以一定壓力滾壓產(chǎn)生的塑性變形區(qū)域較小，形成的壓應(yīng)力有限，很難完全或大部分抵消曲軸在發(fā)動機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的拉應(yīng)力滾壓角度固定，圓角滾壓時滾輪與軸頸圓角接觸面小，滾壓后圓角光亮帶窄，不成形；③下壓頭僅起支撐作用，對滾壓效果無貢獻(xiàn)。以上三個方面的原因造成曲軸圓角滾壓后疲勞強(qiáng)度僅比原來提高40%-60%左右，無法達(dá)到理想的抗疲勞強(qiáng)度效果，而且滾壓效率低下，這就是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種曲軸擺動滾壓裝置，該裝置滾壓效果好，而且滾壓圈數(shù)僅為原裝置的三分之一，且經(jīng)滾壓后的曲軸疲勞強(qiáng)度大大提高。
[0005]本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:該曲軸擺動滾壓裝置包括上滾壓頭和下滾壓頭，所述上滾壓頭包括上滾壓體和上壓頭導(dǎo)輪，所述上滾壓體上設(shè)置有上壓頭滾輪保持架，上壓頭滾輪保持架與上壓頭導(dǎo)輪之間安裝有一組上壓頭滾輪，其特征是:所述下滾壓頭包括下滾壓體和下壓頭導(dǎo)輪，所述下滾壓體上設(shè)置有下壓頭滾輪保持架，下壓頭滾輪保持架與下壓頭導(dǎo)輪之間安裝有下壓頭滾輪；所述上壓頭滾輪和下壓頭滾輪與曲軸之間的擺動滾壓角為α。
[0006]上述下壓頭導(dǎo)輪的數(shù)量為兩個，所述下滾壓體上設(shè)置有兩組下壓頭滾輪保持架，所述下壓頭滾輪保持架與相應(yīng)的下壓頭導(dǎo)輪之間分別安裝有一組下壓頭滾輪，且上壓頭滾輪和下壓頭滾輪與曲軸之間的擺動滾壓角α的取值范圍為45°?60°。
[0007]上述上壓頭導(dǎo)輪和下壓頭導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)中心與曲軸的軸頸圓角之間的距離為恒定值a。
[0008]上述上壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓的幾何中心與上壓頭導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)中心之間有偏心量e，且偏心量e的取值為上壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)徑向擺動距離的二分之一。
[0009]上述上壓頭導(dǎo)輪的輪轂中與上壓頭滾輪配合處的厚度，沿上壓頭導(dǎo)輪的圓周方向由最大值I2向最小值I1連續(xù)過渡，且最大值I2與最小值I1之間的差值為單個上壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)軸向擺動距離的兩倍。
[0010]上述下壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓的幾何中心與下壓頭導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)中心之間有偏心量e，且偏心量e的取值為下壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)徑向擺動距離的二分之一。
[0011]上述下壓頭導(dǎo)輪的輪轂中與下壓頭滾輪配合處的厚度，沿下壓頭導(dǎo)輪的圓周方向由最大值I2向最小值I1連續(xù)過渡，且最大值I2與最小值I1之間的差值為單個下壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)軸向擺動距離的兩倍。
[0012]上述上滾壓頭和下滾壓頭中三組滾輪之間的夾角為120°。
[0013]上述上壓頭滾輪包括兩個對稱安裝的滾輪，兩組下壓頭滾輪分別包括兩個對稱安裝的滾輪；所述上壓頭滾輪分別與上壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓和曲軸的軸頸圓角配合，所述下壓頭滾輪分別與下壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓和曲軸的軸頸圓角配合。
[0014]上述上滾壓體上安裝有上壓頭芯軸，所述上壓頭導(dǎo)輪通過上壓頭滾針軸承安裝在上壓頭芯軸上；所述下滾壓體上安裝有下壓頭芯軸，所述下壓頭導(dǎo)輪通過下壓頭滾針軸承安裝在下壓頭芯軸上。
[0015]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，該曲軸擺動滾壓裝置中，滾壓時，曲軸旋轉(zhuǎn)帶動上壓頭滾輪(共兩個滾輪)和兩組下壓頭滾輪(共四個滾輪)在45° -60°范圍內(nèi)擺動滾壓，使得滾壓圓角光亮飽滿，塑性變形帶增加，而且滾壓圈數(shù)僅為現(xiàn)有技術(shù)的三分之一，效率提高三倍以上，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中曲軸圓角滾壓后疲勞強(qiáng)度提高有限和滾壓效率低的問題，且滾壓過程穩(wěn)定，經(jīng)滾壓后的曲軸疲勞強(qiáng)度可提高80%以上，達(dá)到了比較理想的目標(biāo)值。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1中A-A剖視圖。
[0018]圖3為圖1中B-B剖視圖。
[0019]圖4為圖1中C-C剖視圖。
[0020]圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中六輪擺動滾壓的工藝原理圖。
[0021]圖6為圖5的右視圖。
[0022]圖7為上壓頭滾輪的擺動狀態(tài)示意圖。
[0023]圖中，I 一上壓頭導(dǎo)輪，2 —曲軸,3 —上壓頭滾輪，4 一下壓頭導(dǎo)輪，5 —上壓頭芯軸，6 —上壓頭滾針軸承，7 —上滾壓體，8 —上壓頭端蓋，9 一下壓頭端蓋，10 —下滾壓體，11 一大壓塊，12 一下壓頭滾針軸承，13 一下壓頭芯軸，14 一下壓頭滾輪保持架，15 一壓塊，16 一上壓頭滾輪保持架，17 一下壓頭滾輪。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對本方案進(jìn)行闡述。
[0025]一種曲軸擺動滾壓裝置，如圖所示，它包括上滾壓頭和下滾壓頭。其中，上滾壓頭包括上滾壓體7和上壓頭導(dǎo)輪I，上滾壓體7上安裝有上壓頭芯軸5，所述上壓頭導(dǎo)輪I通過上壓頭滾針軸承6安裝在上壓頭芯軸5上。所述上滾壓體7上還設(shè)置有上壓頭滾輪保持架16，上壓頭滾輪保持架16與上壓頭導(dǎo)輪I之間安裝有一組上壓頭滾輪3，上壓頭滾輪3包括兩個對稱安裝的滾輪，上壓頭滾輪3中的兩個滾輪分別與上壓頭導(dǎo)輪I中兩軸肩外圓和曲軸2的軸頸圓角配合。
[0026]下滾壓頭包括下滾壓體10和下壓頭導(dǎo)輪4，所述下壓頭導(dǎo)輪4的數(shù)量優(yōu)選采用兩個，下滾壓體10上安裝有下壓頭芯軸13，所述下壓頭導(dǎo)輪4通過下壓頭滾針軸承12安裝在下壓頭芯軸13上。所述下滾壓體10上還設(shè)置有下壓頭滾輪保持架14，優(yōu)選下滾壓體10上設(shè)置有兩組下壓頭滾輪保持架14，實(shí)際使用中要保持下壓頭導(dǎo)輪4的數(shù)量與下壓頭滾輪保持架14的數(shù)量相等，每組下壓頭滾輪保持架14與相應(yīng)的下壓頭導(dǎo)輪4之間分別安裝有一組下壓頭滾輪17，兩組下壓頭滾輪17分別包括兩個對稱安裝的滾輪，每組下壓頭滾輪17中的兩個滾輪分別與下壓頭導(dǎo)輪4中兩軸肩外圓和曲軸2的軸頸圓角配合。
[0027]為了確保上滾壓頭和下滾壓頭中的六個滾輪在滾壓時能夠?qū)崿F(xiàn)等壓力滾壓，必須使上滾壓頭和下滾壓頭中三組滾輪之間的夾角為120°，即上壓頭滾輪3和兩組下壓頭滾輪17在曲軸2軸頸圓角外側(cè)面均勻布置，以保證滾輪的滾壓力能夠均勻的施加到曲軸2軸頸圓角上，使曲軸2軸頸圓角得到均勻的滾壓。
[0028]上壓頭滾輪3和下壓頭滾輪17與曲軸2之間的擺動滾壓角為α，具體來說，是上壓頭滾輪3和下壓頭滾輪17與曲軸2軸頸之間的擺動滾壓角為α，擺動滾壓角α的取值范圍為45°?60°，具體可以采用46°?60°，且上壓頭導(dǎo)輪I和下壓頭導(dǎo)輪4的旋轉(zhuǎn)中心與曲軸2的軸頸圓角之間的距離為恒定值a，以保證滾壓過程的穩(wěn)定性，具體可通過如下結(jié)構(gòu)形式來保證上壓頭導(dǎo)輪I和下壓頭導(dǎo)輪4的旋轉(zhuǎn)中心與曲軸2的軸頸圓角之間的距離為恒定值a:
上壓頭導(dǎo)輪I中兩軸肩外圓的幾何中心與上壓頭導(dǎo)輪I的旋轉(zhuǎn)中心之間有偏心量e，即上壓頭導(dǎo)輪I中內(nèi)徑D和外徑Cl1的中心線與兩軸肩外圓d2的中心線之間有一定的偏心量e，且偏心量e的取值為上壓頭滾輪3在擺動滾壓角α內(nèi)徑向擺動距離的二分之一，為了保證上壓頭滾輪3能夠正常擺動，使上壓頭導(dǎo)輪I的輪轂中與上壓頭滾輪3配合處的厚度，沿上壓頭導(dǎo)輪I的圓周方向由最大值I2向最小值I1連續(xù)過渡，且最大值I2與最小值I1之間的差值為單個上壓頭滾輪3在擺動滾壓角α內(nèi)軸向擺動距離的兩倍，這種結(jié)構(gòu)形式既可以為上壓頭滾輪3的擺動預(yù)留出足夠的空間，還可以保證上壓頭滾輪3擺動的穩(wěn)定性，以保證滾壓過程的穩(wěn)定性；
下壓頭導(dǎo)輪4中兩軸肩外圓的幾何中心與下壓頭導(dǎo)輪4的旋轉(zhuǎn)中心之間有偏心量e，即下壓頭導(dǎo)輪4中內(nèi)徑和外徑的中心線與兩軸肩外圓的中心線之間有一定的偏心量e，且偏心量e的取值為下壓頭滾輪17在擺動滾壓角α內(nèi)徑向擺動距離的二分之一，為了保證下壓頭滾輪17能夠正常擺動，下壓頭導(dǎo)輪4的輪轂中與下壓頭滾輪17配合處的厚度，沿下壓頭導(dǎo)輪4的圓周方向由最大值I2向最小值I1連續(xù)過渡，且最大值I2與最小值I1之間的差值為單個下壓頭滾輪17在擺動滾壓角α內(nèi)軸向擺動距離的兩倍，這種結(jié)構(gòu)形式既可以為下壓頭滾輪17的擺動預(yù)留出足夠的空間，還可以保證下壓頭滾輪17擺動的穩(wěn)定性，以保證滾壓過程的穩(wěn)定性。
[0029]進(jìn)行曲軸2的滾壓作業(yè)時，先將曲軸2的左側(cè)法蘭端與滾壓機(jī)床的床頭箱相連，用卡盤(或其它夾緊方式)夾緊，再用機(jī)床頂尖頂緊曲軸2小頭端的中心孔，將上滾壓頭和下滾壓頭分別安裝在上下夾鉗上，用上滾壓頭和下滾壓頭夾緊曲軸2的圓角，開動機(jī)床即可對曲軸2進(jìn)行滾壓加工。
[0030]三組滾輪的滾壓原理相同，既保證了滾輪的擺動滾壓，又保證了滾壓過程的穩(wěn)定性和高生產(chǎn)效率，圖5中上壓頭導(dǎo)輪I和上壓頭滾輪3的兩個極限位置分別用實(shí)線和雙點(diǎn)劃線標(biāo)示出。
[0031]滾壓時，曲軸2旋轉(zhuǎn)帶動上壓頭滾輪3 (共兩個滾輪)和兩組下壓頭滾輪17 (共四個滾輪)在45°?60°范圍內(nèi)擺動滾壓，使得滾壓圓角光亮飽滿，塑性變形帶較現(xiàn)有技術(shù)增力口，而且滾壓圈數(shù)僅為現(xiàn)有技術(shù)的三分之一，滾壓效率較現(xiàn)有技術(shù)提高了三倍以上，有效地解決了曲軸2的圓角滾壓后疲勞強(qiáng)度提高有限和滾壓效率低的問題，可減少滾壓機(jī)床的數(shù)量，并且滾壓過程穩(wěn)定。經(jīng)滾壓后的曲軸2的疲勞強(qiáng)度可提高80%以上，達(dá)到了比較理想的目標(biāo)值。
[0032]滾壓后曲軸2的疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)方法采用中華人民共和國氣車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中汽車發(fā)動機(jī)曲軸彎曲疲勞試驗(yàn)方法(QC/T 637-2000)。
[0033]本發(fā)明中未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不僅限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種曲軸擺動滾壓裝置，它包括上滾壓頭和下滾壓頭，所述上滾壓頭包括上滾壓體和上壓頭導(dǎo)輪，所述上滾壓體上設(shè)置有上壓頭滾輪保持架，上壓頭滾輪保持架與上壓頭導(dǎo)輪之間安裝有一組上壓頭滾輪，其特征是:所述下滾壓頭包括下滾壓體和下壓頭導(dǎo)輪，所述下滾壓體上設(shè)置有下壓頭滾輪保持架，下壓頭滾輪保持架與下壓頭導(dǎo)輪之間安裝有下壓頭滾輪；所述上壓頭滾輪和下壓頭滾輪與曲軸之間的擺動滾壓角為α。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述下壓頭導(dǎo)輪的數(shù)量為兩個，所述下滾壓體上設(shè)置有兩組下壓頭滾輪保持架，所述下壓頭滾輪保持架與相應(yīng)的下壓頭導(dǎo)輪之間分別安裝有一組下壓頭滾輪，且上壓頭滾輪和下壓頭滾輪與曲軸之間的擺動滾壓角α的取值范圍為45°?60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述上壓頭導(dǎo)輪和下壓頭導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)中心與曲軸的軸頸圓角之間的距離為恒定值a。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述上壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓的幾何中心與上壓頭導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)中心之間有偏心量e，且偏心量e的取值為上壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)徑向擺動距離的二分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述上壓頭導(dǎo)輪的輪轂中與上壓頭滾輪配合處的厚度，沿上壓頭導(dǎo)輪的圓周方向由最大值I2向最小值I1連續(xù)過渡，且最大值I2與最小值I1之間的差值為單個上壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)軸向擺動距離的兩倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述下壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓的幾何中心與下壓頭導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)中心之間有偏心量e，且偏心量e的取值為下壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)徑向擺動距離的二分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述下壓頭導(dǎo)輪的輪轂中與下壓頭滾輪配合處的厚度，沿下壓頭導(dǎo)輪的圓周方向由最大值I2向最小值I1連續(xù)過渡，且最大值I2與最小值I1之間的差值為單個下壓頭滾輪在擺動滾壓角α內(nèi)軸向擺動距離的兩倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述上滾壓頭和下滾壓頭中三組滾輪之間的夾角為120°。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述上壓頭滾輪包括兩個對稱安裝的滾輪，兩組下壓頭滾輪分別包括兩個對稱安裝的滾輪；所述上壓頭滾輪分別與上壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓和曲軸的軸頸圓角配合，所述下壓頭滾輪分別與下壓頭導(dǎo)輪中兩軸肩外圓和曲軸的軸頸圓角配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的曲軸擺動滾壓裝置，其特征是:所述上滾壓體上安裝有上壓頭芯軸，所述上壓頭導(dǎo)輪通過上壓頭滾針軸承安裝在上壓頭芯軸上；所述下滾壓體上安裝有下壓頭芯軸，所述下壓頭導(dǎo)輪通過下壓頭滾針軸承安裝在下壓頭芯軸上。
【文檔編號】B23P9/02GK104259737SQ201410388331
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張立平, 李海國, 趙小立 申請人:濱州海得曲軸有限責(zé)任公司