[发明专利]一种曲轴摆动滚压装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种曲轴摆动滚压装置，属于曲轴机械加工技术领域。

背景技术

曲轴是发动机中的核心零件之一，其综合机械性能直接决定发动机的使用寿命。曲轴的失效形式一般有轴颈磨损和疲劳断裂两种类型。对于疲劳断裂，一般采用轴颈圆角滚压强化工艺来提高其疲劳强度，以达到曲轴延长使用寿命的要求。应用于圆角滚压工艺的滚压头，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，具体为两个滚柱支撑曲轴轴颈。

在具体实施过程中，由于滚轮与轴颈之间的角度目前尚无一定标准参考，不同产品规定的滚压角度不同，一般在45°-60°之间。在哪一个角度值滚压的效果如何也无理论依据，滚压后的曲轴疲劳强度也很难达到理想的效果，而且生产效率低下。究其原因，主要有三个方面的影响因素：①在某一角度下以一定压力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；②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；③下压头仅起支撑作用，对滚压效果无贡献。以上三个方面的原因造成曲轴圆角滚压后疲劳强度仅比原来提高40%-60%左右，无法达到理想的抗疲劳强度效果，而且滚压效率低下，这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种曲轴摆动滚压装置，该装置滚压效果好，而且滚压圈数仅为原装置的三分之一，且经滚压后的曲轴疲劳强度大大提高。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该曲轴摆动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，所述上滚压体上设置有上压头滚轮保持架，上压头滚轮保持架与上压头导轮之间安装有一组上压头滚轮，其特征是：所述下滚压头包括下滚压体和下压头导轮，所述下滚压体上设置有下压头滚轮保持架，下压头滚轮保持架与下压头导轮之间安装有下压头滚轮；所述上压头滚轮和下压头滚轮与曲轴之间的摆动滚压角为α。

上述下压头导轮的数量为两个，所述下滚压体上设置有两组下压头滚轮保持架，所述下压头滚轮保持架与相应的下压头导轮之间分别安装有一组下压头滚轮，且上压头滚轮和下压头滚轮与曲轴之间的摆动滚压角α的取值范围为45°～60°。

上述上压头导轮和下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。

上述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有偏心量e，且偏心量e的取值为上压头滚轮在摆动滚压角α内径向摆动距离的二分之一。

上述上压头导轮的轮毂中与上压头滚轮配合处的厚度，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之间的差值为单个上压头滚轮在摆动滚压角α内轴向摆动距离的两倍。

上述下压头导轮中两轴肩外圆的几何中心与下压头导轮的旋转中心之间有偏心量e，且偏心量e的取值为下压头滚轮在摆动滚压角α内径向摆动距离的二分之一。

上述下压头导轮的轮毂中与下压头滚轮配合处的厚度，沿下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之间的差值为单个下压头滚轮在摆动滚压角α内轴向摆动距离的两倍。

上述上滚压头和下滚压头中三组滚轮之间的夹角为120°。

上述上压头滚轮包括两个对称安装的滚轮，两组下压头滚轮分别包括两个对称安装的滚轮；所述上压头滚轮分别与上压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合，所述下压头滚轮分别与下压头导轮中两轴肩外圆和曲轴的轴颈圆角配合。

上述上滚压体上安装有上压头芯轴，所述上压头导轮通过上压头滚针轴承安装在上压头芯轴上；所述下滚压体上安装有下压头芯轴，所述下压头导轮通过下压头滚针轴承安装在下压头芯轴上。