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的制作方法

本发明涉及一种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，主要应用于柴油机部件加工技术领域。

背景技术：

曲轴圆角滚压强化技术在高速的小型发动机曲轴上应用广泛，特别是车用曲轴，为保证其性能往往和氮化、淬火等热处理工艺结合使用，以提高曲轴使用性能。中速、低速船用柴油机曲轴，材质包括球铁和锻钢，其长度、体积、重量较大，滚压力及滚压变形较难控制，也容易产生塑性变形，滚压强化工艺难度大于汽车曲轴；大型曲轴圆角滚压后与轴颈结合位置往往存在凸起，部分厂家通过改进工艺来改善，参见zl200310111575.2《一种曲轴滚压强化工艺》，这种方法存在的问题就是曲轴需要二次装夹加工，其加工后圆角沉割深度不易保证，特别是对于大型船用曲轴以及中小批量生产的曲轴来说，二次装夹偏差会使圆角深度差更大；还有的厂家设计了解决凸起的小装置，参见cn200320116338.0《一种减小曲轴圆角滚压凸起的装置》可以减少滚压凸起，但该装置与圆角滚压头为一体结构，受滚压力限制，其轴颈处因接触面积较大，故所受的滚压力比圆角要小很多，所以其滚压凸起的效果并不明显。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种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，不仅对曲轴圆角进行了强化，还通过滚压轴颈的方式提高轴颈强度，减少圆角滚压时造成的凸点现象，使曲轴整体性能得到提升。

本发明所述的中低速船用柴油机曲轴圆角与轴颈复合滚压强化装置，包括滚压设备，还包括滚压圆角压头组件和滚压轴颈压头组件，滚压圆角压头组件包括圆角滚压上压头和复合滚压下压头，滚压轴颈压头组件包括轴颈滚压上压头和复合滚压下压头，圆角滚压上压头包括圆角压头本体，圆角压头本体内设置圆角上压头轴承，圆角压头本体底部两侧设置圆角滚轮，圆角滚轮与圆角上压头轴承贴合。

所述的轴颈滚压上压头包括轴颈压头本体，轴颈压头本体内包括两轴颈上压头轴承，轴颈压头本体底部设置轴颈滚柱，轴颈滚柱径向面与两轴颈上压头轴承贴合。

所述的复合滚压下压头包括下压头本体，下压头本体内设置两下压头轴承，两下压头轴承外分别套装有圆柱滚轮。

所述的圆角压头本体包括上部的框架和下部的调节架，圆角上压头轴承安装在上部的框架内，圆角滚轮安装在下部的调节架上，框架和调节架之间设置调节松紧组件。

所述的调节松紧组件包括调节螺栓，调节螺栓连接框架和调节架，对应调节螺栓在调节架上设置调整孔。

本发明所述的中低速船用柴油机曲轴圆角与轴颈复合滚压强化工艺，其特征在于以下步骤：

(1)在滚压设备上装夹好曲轴后，用圆角滚压上压头和复合滚压下压头组成的滚压圆角压头组件夹紧于曲轴需要滚压的轴颈上，设定圆角滚压力后进行圆角滚压，滚压完成后泄压松开；

(2)用轴颈滚压上压头和复合滚压下压头组成的滚压轴颈压头组件夹紧于同一个轴颈，设定轴颈滚压力后进行轴颈滚压和凸起的修复。

该专利主要是针对中、低速船用柴油机球铁、锻钢曲轴的一种强化工艺；曲轴需要完成磨削加工并检验合格后，吊装于滚压设备上进行滚压，需要根据曲轴形状至少准备两套滚压组件：第一套用于曲轴圆角滚压，该滚压头上压头安装圆角滚轮，下压头为两个辅助滚轮，与上压头配合完成滚压钳的夹紧，该组件主要完成圆角滚压，但也同步实现了轴颈的初次滚压；第二套组件主要用于轴颈强化和减少凸起，上压头由一个主滚轮组成，下压头与第一套装置通用，也由两个辅助滚轮组成，两侧滚轮宽度比轴颈直线部分略大以保证轴颈全面滚压，但不得与圆角发生干涉；两个滚压头按先后顺序对曲轴圆角和轴颈的完成复合滚压强化；对于不同宽度和直径的曲轴可通过增加滚压头数量或者简单的更换压头来满足多种类柴油机曲轴的圆角和轴颈滚压。滚压圆角压头组件和滚压轴颈压头组件的安装方式为本领域技术人员常规选择的方式。

该滚压方法不仅对曲轴圆角进行了强化，还通过滚压轴颈的方式提高轴颈强度，减少圆角滚压时造成的凸点现象，使曲轴整体性能得到提升；这种曲轴强化技术可以降低滚压表面粗糙度、提高表面硬度、减少曲轴残余应力，从而达到提高曲轴疲劳强度的效果；其性能可以与中低速船用柴油机球铁曲轴氮化处理后的性能相媲美，但其加工成本只有氮化处理的十分之一左右，故在满足曲轴使用性能和加工质量的前提下，可大大降低加工成本。

本发明的有益效果是：

通过单独设计轴颈滚压头，将圆角滚压与轴颈滚压通过两套滚压组件将其分为两道工序来完成；滚压过程中，在控制曲轴变形的基础上，提高轴颈的滚压力，对曲轴轴颈强度和凸起的减少效果更加明显，达到圆角和轴颈的复合滚压，提升曲轴综合使用性能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是滚压圆角压头组件的结构示意图。

图3是图2的侧视结构示意图。

图4是滚压轴颈压头组件的结构示意图。

图5是图4的侧视结构示意图。

图6是复合滚压下压头的结构示意图。

图中：1、曲轴；2、圆角滚压上压头；3、轴颈滚压上压头；4、复合滚压下压头；5、圆角压头本体；6、圆角上压头轴承；7、圆角滚轮；8、调节螺栓；9、调节架；10、轴颈压头本体；11、轴颈上压头轴承；12、轴颈滚柱；13、圆柱滚轮；14、下压头轴承；15、下压头本体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

如图1-图6所示，本发明所述的中低速船用柴油机曲轴圆角与轴颈复合滚压强化装置，包括滚压设备，还包括滚压圆角压头组件和滚压轴颈压头组件，滚压圆角压头组件包括圆角滚压上压头2和复合滚压下压头4，滚压轴颈压头组件包括轴颈滚压上压头3和复合滚压下压头4，圆角滚压上压头2包括圆角压头本体5，圆角压头本体5内设置圆角上压头轴承6，圆角压头本体5底部两侧设置圆角滚轮7，圆角滚轮7与圆角上压头轴承6贴合。所述的轴颈滚压上压头3包括轴颈压头本体10，轴颈压头本体10内包括两轴颈上压头轴承11，轴颈压头本体10底部设置轴颈滚柱12，轴颈滚柱12径向面与两轴颈上压头轴承11贴合。复合滚压下压头4包括下压头本体15，下压头本体15内设置两下压头轴承14，两下压头轴承14外分别套装有圆柱滚轮13。圆角压头本体5包括上部的框架和下部的调节架9，圆角上压头轴承6安装在上部的框架内，圆角滚轮7安装在下部的调节架9上，框架和调节架9之间设置调节松紧组件。调节松紧组件包括调节螺栓8，调节螺栓8连接框架和调节架9，对应调节螺栓8在调节架9上设置调整孔。

本发明所述的中低速船用柴油机曲轴圆角与轴颈复合滚压强化工艺，其特征在于以下步骤：

(1)在滚压设备上装夹好曲轴1后，用圆角滚压上压头2和复合滚压下压头4组成的滚压圆角压头组件夹紧于曲轴1需要滚压的轴颈上，设定圆角滚压力后进行圆角滚压，滚压完成后泄压松开；

(2)用轴颈滚压上压头3和复合滚压下压头4组成的滚压轴颈压头组件夹紧于同一个轴颈，设定轴颈滚压力后进行轴颈滚压和凸起的修复。注意，滚压圆角的滚压力设定值要小于轴颈滚压力，这样才能更有效的将曲轴1凸起进行修复。

图2滚压圆角压头组件结构示意图中，圆角压头本体5这是压头的主要框架，内部装有圆角上压头轴承6与圆角滚轮7贴合并在滚压时带动两侧滚轮同步旋转，底部通过调节螺栓8和调节架9调整圆角滚轮7的角度和松紧，以便于圆角滚轮7更好的与曲轴圆角贴合。

图4滚压轴颈压头组件结构示意图中，轴颈压头本体10内部装有两组轴颈上压头轴承11，该轴承主要用于带动轴颈滚柱12在滚压过程中进行旋转，并使滚柱滚压过程中的受力更均匀；

图6复合滚压下压头4结构示意图中，包括两个支撑用圆柱滚轮13同样内部装有下压头轴承14，下压头轴承14布置在下压头本体15中相应位置，该压头在滚压过程中主要起到与上压头配合压紧的作用，图2、图4两个上压头在使用时都需要与图6下压头配合使用，故其稳定性要可靠些，所以布置了两个较大支撑用圆柱滚轮13，这两个圆柱滚轮13因滚压过程中同样也参与滚压，对轴颈的滚压质量都起到一定作用。