滚压校直技术

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1. 材料准备，选取合适的金属板材或带材作为原料。

1曲轴滚压校直原理曲轴滚压校直是根据曲轴的滚压变形规律，针对被校直曲轴的具体变形情况，在计算机专家系统指导下对该曲轴的轴颈圆角的某些部位施加适当的压力进行滚压，使其产生与原变形方向相反的变形，以达到校直的目的［1］。

实践证明，滚压校直后的工件基本上克服了变形回复的缺点，而且使被滚压的轴颈圆角部分得到了表面强化处理，提高了工件的疲劳强度和承载能力。

多缸发动机曲轴的轴颈和曲拐较多，弯曲刚度较低，而且在圆周方向上各向异性，加上材料的不均匀性，以及冷热加工中变形和残余应力等综合因素的影响，使得曲轴的弯曲变形十分复杂，其轴线是一条任意的空间曲线。

因而在应用滚压校直这一新技术时，建立科学的校直专家系统来指导滚压加工是问题的关键所在。

专家系统根据被测曲轴的具体情况，通过分析，解决如下问题：在曲轴的哪些轴颈、轴颈的哪个部位施加滚压力；施加滚压力的角度范围，以及在各角度下该施加多大的滚压力；施加滚压力的滚压圈数。

滚压校直后需要对曲轴再进行测量，如果仍然超差，则进行新一轮的滚压校直，直到合格为止。

22）滚压力和滚压圈数的影响。

在确定了需要滚压的轴颈及其角度范围后，还要确定在各滚压区域该施加多大的滚压力。

各主轴颈的径向跳动量与滚压力的大小有关，但两者之间并不成线性关系，而且存在较大的不确定性。

分析产生这一现象的原因，除了材料本身在塑性范围内的受力与变形不成线性比例外，还与工件的残余应力、缺陷、材质不均以及工件的结构尺寸偏差等因素有关。

因此，难以用简单的数学公式对滚压力与曲轴的弯曲变形之间的关系进行精确的表达。

另外，是用较大的滚压力、较少的滚压圈数，还是反之，二者之间为辨证关系。

从提高工效的角度考虑，前者为好；从减少回复变形量出发，后者为佳。

专家系统需要选择一个最优方案。

（3）曲轴结构尺寸的影响。

在其它条件固定的前提下，曲轴结构尺寸对曲轴滚压所产生的弯曲变形的总体影响趋势为：轴颈之间开档宽度越小，圆角尺寸越大，则弯曲变形就越大，并且轴颈开档尺寸对变形的影响大于轴颈圆角半径的影响。

曲轴滚压变形分析与滚压校直工艺研究摘要：曲轴是发动机的重要零件，曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的源动力。

本文通过分析曲轴的特点和作用，对提高曲轴疲劳强度的几种常见工艺进行比较，结合曲轴圆角液压的技术优势，对其强化与校直工艺进行探讨。

以期通过本文的阐述为有效提升曲轴的加工工艺及相关技术体系完善提供理论参考。

关键词：曲轴；疲劳强度；滚压强化方法；校直工艺一、曲轴的特点和作用曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。

一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数（直列式发动机）；v型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。

主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。

曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。

曲轴的形状和曲拐相对位置（即曲拐的布置）取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。

曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。

同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。

工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。

同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

二、提高曲轴疲劳强度常见的工艺曲轴服役工况条件恶劣，其失效形式一般是轴颈磨损和疲劳断裂。

疲劳断裂往往是破坏性的，涉及安全方面，必须高度重视。

提高曲轴疲劳强度常见的强化工艺大致有以下五种：1、氮化曲轴氮化包括气体软氮化、离子氮化和盐浴氮化等。

氮化能提高曲轴疲劳强度的20%-60%，适用于各类曲轴。

2、喷丸曲轴经喷丸处理后能提高疲劳强度的20%-40%，但因喷丸时须保护轴颈表面，故采用较少。

3、圆角与轴颈同时感应淬火该强化方式应用于球铁曲轴时，能提高疲劳强度的20%，而应用于钢轴时，则能提高100%以上，故在钢轴中应用比较普遍。

曲轴圆角滚压设备简介近几年来，各汽车发动机厂为降低成本，逐步以“球铁曲轴+ 圆角滚压”替代钢轴，因球铁曲轴生产成本不足钢轴的一半。

配件市场的球铁曲轴经圆角滚压后，其价格同样可递增50-90%，滚压的超强曲轴在配件市场中也逐渐受到推宠和青睐。

山东省滨州市某公司自1998年从湖北十堰以79.8万元购进圆角滚压机，由于技术工艺及设备存在一系列问题，三年内未能稳定滚压出合格的产品，后来的2003年又耗资110万元从青海购进所谓自动圆角滚压智能加工系统专机，其加工结果也颇不理想，不但不能滚压出合格产品，且故障率高，疲劳强度只是提高了20-40%，因废品率过高专家智能校直系统废除，现以他们自制的简易滚压机辅助校直，购进至今五年时间等同闲置。

这两家的滚压设备共同存在以下几大致命缺陷。

一、工作不稳定，按其设备说明不能稳定有效地滚压各型曲轴产品。

二、曲轴一经滚压弯曲变形大，校直非常困难，因无法校直或校不到图纸要求以内的废品率高达8%左右。

三、卖方只能提供设备硬件，没有一套完整、成熟的生产工艺和操作技术，不能较完善地指导生产。

为此他们在圆角滚压技术、工艺设备改进方面摸索了近五年多，成功解决了几大难题: 1、设备原设计缺陷的问题，（通过改进液压和电器控制系统得以彻底解决）。

2、针对滚压品种设置压力问题，（是通过多年的研究多品种变换总结出一套现场的经验数据）。

3、曲轴滚压前半成品准备的合理工艺。

4、避免因滚压导致轴颈跳动不能完全校正的问题。

5、克服因滚压造成曲轴侧面跳动，以及压槽两端肿胀即轴颈直线度差的问题。

6、沉割槽尺寸、形状及粗糙度差等六大难题。

仅二OO二年该公司滚压各类曲轴4250支投放配件市场试销，获纯利润达一百二十万，二OO三年投放市场22300支盈利4460000元。

至二OO五年底，公司滚压产品占总产量的1/4，达到四万多支，并配套朝柴、大柴、无锡斯达等主机厂。

朝柴2005年装机已达11400台，大柴则有2100台左右，其中朝柴的四缸曲轴疲劳强度达到2100以上，大柴的六缸曲轴更高达2400左右。

滚压技术( Trundle processing）滚压原理及效果滚压技术的实施主体是滚压刀，不同的加工表面及要求要用不同的滚压刀，更多技术可咨询：宁波精恒凯翔机械有限公司王军伟。

是一种无切屑加工，在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。

因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的，是磨削无法做到的。

无论用何种加工方法加工，在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕，出现交错起伏的峰谷现象，这为滚压技术的实施提供了先决条件。

加工原理滚压技术加工原理：它是一种压力光整加工，是利用金属在常温状态的冷塑性特点，利用滚压刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到工件表面粗糙值降低。

由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余应力层，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。

滚压是一种无切削的塑性加工方法。

优点滚压技术加工技术安全、方便，能精确控制精度，几大优点：1、提高表面粗糙度，粗糙度基本能达到Ra≤0.08uｍ左右。

2、修正圆度，椭圆度可≤0.01ｍｍ。

3、提高表面硬度，使受力变形消除，硬度提高HV≥40°4、加工后有残余应力层,提高疲劳强度提高30%。

5、提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用反而降低。

应用优势高效——几秒就可将表面加工至需要的表面精度，效率是磨削的5-20倍、车削的10-50倍以上。

优质——一次进给实现Ra0.05-0.1um的镜面精度；并使表面得到挤压硬化，耐磨性、疲劳强度提高；消除了表面受力塑性变形，尺寸精度能相对长期保持稳定。

经济——无需大型设备的资金、占地、耗电、废渣处理等投入；无需专业的技工投入。

方便——可装夹在任何旋转与进给设备上，无需专业培训就可加工出镜面精度。

环保——没有切屑（保护环境）、低能耗。

第24卷　第3期2002年3月武　汉　理　工　大　学　学　报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY V ol.24　N o.3　M a r.2002文章编号:1671-4431(2002)03-0024-03曲轴滚压校直专家系统的研究杨　光　冯迎春(武汉理工大学)　摘　要:　针对曲轴滚压校直过程中出现的问题,设计出指导曲轴滚压校直操作的专家系统。

该系统不仅能自动控制曲轴的测量和滚压校直的全过程,具有较强的状态监控能力,而且能够根据待加工曲轴的材料机械性能、疲劳强度要求和变形范围等输入参量,运用已有的工艺数据库,自动给出滚压校直加工工艺。

关键词:　曲轴;　滚压校直;　专家系统中图分类号:　T H 133.2文献标识码:　A收稿日期:2001-11-14.作者简介:杨　光(1955-),男,副教授;武汉,武汉理工大学机电学院(430070).在曲轴的加工过程中,由于各种因素的影响,难免产生弯曲变形,所以曲轴的校直是其机械加工中不可缺少的一道工序。

传统的校直工艺是在拱起处施加弯曲压力,这种校直方法存在两个缺点:一是校直效果不稳定,容易产生变形回复;二是校直过程中在轴颈圆角处产生较大的拉应力,降低了曲轴的承载能力。

20世纪80年代末,国外研究出了曲轴圆角滚压校直的新技术。

这一技术于20世纪90年代中后期在我国得到了研究和应用。

若要大量地应用于生产实践,该技术还有待于进一步完善。

1　曲轴滚压校直原理曲轴滚压校直是根据曲轴的滚压变形规律,针对被校直曲轴的具体变形情况,在计算机专家系统指导下对该曲轴的轴颈圆角的某些部位施加适当的压力进行滚压,使其产生与原变形方向相反的变形,以达到校直的目的[1]。

实践证明,滚压校直后的工件基本上克服了变形回复的缺点,而且使被滚压的轴颈圆角部分得到了表面强化处理,提高了工件的疲劳强度和承载能力。

多缸发动机曲轴的轴颈和曲拐较多,弯曲刚度较低,而且在圆周方向上各向异性,加上材料的不均匀性,以及冷热加工中变形和残余应力等综合因素的影响,使得曲轴的弯曲变形十分复杂,其轴线是一条任意的空间曲线。

汽车扭杆弹簧制造工艺汽车扭杆弹簧是利用杆的扭转弹性变形而起弹簧作用的零件，淬火和预扭是加工扭杆弹簧的重要工序。

生产厂家通常采用常规淬火和常温预扭，其缺点有：容易造成扭杆弯曲、硬度不均、耐疲劳性能减弱、松弛变形量大等。

本文利用滚动淬火和热预扭工艺解决了该类问题。

扭杆弹簧制造工艺现状汽车扭杆弹簧可分为实心扭杆和空心扭杆两类，其截面有圆、方、矩形、椭圆形及多边形等，而又以截面为圆形居多。

和螺旋弹簧及板簧相比，扭杆弹簧结构简单，工作时无摩擦，弹簧特性稳定，不产生颤振，单位体积储能大，弹簧体积较小，属于小型轻量化产品，在汽车、火车、坦克及装甲车等方面获得广泛应用。

生产厂家通常采用的扭杆弹簧的制造工艺路线：切料（→镦锻→退火）→端部加工→常规淬火→回火→常温预扭（强扭）处理→喷丸→检验→防锈。

工艺路线中常规淬火和常温预扭工序存在缺点：1）常规淬火通常有吊挂式竖直进入淬火液、横向水平进入淬火液和高频感应淬火三种方式。

吊挂式淬火，会出现工件上下面硬度不均，呈“S”形弯曲，很难校直；横向水平淬火，由于工件受冷却能力不同，易产生变形；高频感应淬火会出现扭杆心部淬不透的现象。

2）预扭（亦称强扭）是对扭杆弹簧强化处理最重要方法之一。

其目的是：提高扭杆表层的预压应力和开发利用心部材料的承载潜力，来提高其耐疲劳性能和最大允许剪应力。

其方法是扭杆热处理后在常温下沿其工作时的承载方向施加一扭角（大于使用时的最大工作扭角），使扭杆的表层应力超过材料的屈服极限而发生塑性变形，然后再卸载。

经过连续加载、卸载，使扭杆表层的塑性变形趋于稳定，并保证最后一次卸载后松弛变形小于规定值。

缺点是预扭次数多，一般要三次以上，延长了产品的制造周期，浪费人力、物力和财力，松弛变形量大，耐疲劳性能弱。

扭杆弹簧制造新工艺扭杆弹簧制造新工艺是用滚动淬火取代常规淬火，用热预扭取代常温预扭，其他工艺不变。

1.滚动校直淬火针对工艺路线中的扭杆弹簧常规淬火问题，提供了扭杆弹簧滚动校直淬火。

零件加工中的滚压加工技术在现代工业生产中，零件加工是一个非常关键的部分，而滚压加工技术则是其中的重要一环。

滚压加工技术与其他加工方法相比，具有高效、精度高也更加经济的优势，因此在工业生产中得到了广泛应用。

本篇文章将围绕着零件加工中的滚压加工技术展开探讨，从滚压加工技术的定义、优势、工艺流程、应用以及未来发展趋势等方面阐述其重要作用。

一、滚压加工技术的定义及优势滚压加工是一种利用辊压来变形金属坯料的加工工艺，通过滚轮辊压受力面，使得坯料发生塑性变形，进而达到改善材料性能、形状、尺寸等目的。

与其他加工方法相比，滚压加工具有以下优势：1.高效性：滚压加工速度快，操作简单，可进行批量生产，提高生产效率。

2.精度高：滚压加工可保证精度高、表面质量好，能够满足各种高精度工件的制造需求。

3.经济性：滚压加工可以最大限度地利用材料，减小损耗，降低成本。

二、滚压加工技术的工艺流程滚压加工是通过辊轮对金属坯料进行压制、变形和塑性加工来实现的。

具体工艺流程如下：1.制备金属坯料：如铜、铝、钢材、不锈钢等。

2.准备辊轮：根据加工需求，选择合适的滚辊和辊轮器具，进行安装和调整。

3.调整加工参数：根据不同的材料和压制方式，确定滚压加工的压力、速度、温度、冷却、润滑、辊轮和压力的加工量等参数。

4.进行滚压加工：将金属坯料放置在辊轮之间，利用辊轮压制样料，使金属坯料因受力而产生变形，达到所需的加工效果。

5.检查成品：通过形状测量、硬度测试和表面检查等方式对成品进行检查。

三、滚压加工技术的应用滚压加工技术广泛应用于制造业，其主要应用领域如下：1.汽车制造：应用于发动机轴承、传动轴各种曲柄、轮毂、传动齿轮及轴承等零件的加工。

2.机器制造：应用于各种大小齿轮的加工，还可制造相对简单的零件，如各种螺栓、螺母、楔形件、活塞等。

3.仪器仪表：应用于各种精密零件的生产制造，如电子仪表、精密机械部件、塑性降低、调整重量等。

4.航空制造：应用于涡轮机轮盘、轴、滑环、冷却孔加工等。