[发明专利]一种曲轴连杆颈滚压方法与使用该方法加工的曲轴连杆颈

说明书

【技术领域】

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种曲轴连杆颈可变滚压力的滚压方法与使用该方法加工的曲轴连杆颈。

【背景技术】

曲轴是发动机中最关键的零件之一，由于曲轴承受着爆发压力、往复惯性力和离心惯性力，承载情况非常复杂，曲轴上应力集中最严重的部位在连杆轴颈与曲柄臂的过渡圆角处，该过渡区域的疲劳强度较低，从而影响到整个曲轴的疲劳寿命，因此，良好的滚压工艺能够很好地延长曲轴连杆颈的使用寿命，提高曲轴的性能。

现有曲轴的连杆颈与曲柄臂连接的过渡圆角处的滚压工艺，一般是在整个圆周区域，采用固定不可变的滚压力进行滚压，由于滚压后，在连杆滚压处形成的残余应力一致，但在曲轴往复运动中，连杆轴颈与曲柄臂的过渡圆角部位受到的应力不一致，故整体应力不一致，这种整体上不一致的应力更容易造成工件的损坏，不利于曲轴应力集中处疲劳强度的提高，不利于延长整根曲轴的使用寿命与工作效果。

【发明内容】

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种曲轴连杆颈滚压方法，所述的方法包括如下步骤：

对连杆颈毛坯进行粗加工，控制毛坯尺寸略大于实际工件尺寸要求；

定义连杆颈的主要受力θ角度部位，并作好标记，该θ角度大小为10度至350度；

在θ角度范围内采用大小为5000牛顿至8000牛顿的滚压力F1进行滚压；

在θ角度范围外采用滚压力F2，其大小为F1的50％至80％的滚压力进行滚压；

作为本发明的进一步改进，所述的主要受力θ角度部位可以细分为至少两个区域，分别为θ1与θ2。

本发明提供了一种曲轴连杆，所述曲轴连杆采用所述的曲轴连杆颈的滚压方法进行加工。

本发明的有益效果是：在工件滚压处，形成一种残余压应力，该残余应力与工件在运转过程中形成的拉应力相抵消，整体上内应力达到平衡，采用可变滚压力的滚压工艺的连杆颈能够最大化地提高曲轴的疲劳强度，延长曲轴的使用寿命，另一方面，设置不同大小滚压力进行滚压，也平衡了曲轴的整体内应力，也提高了曲轴的工作效果。

【附图说明】

图1是本发明提供的可变滚压力滚压方法示意图；

图2是本发明提供的使用所述滚压方法加工的曲轴连杆在曲轴上的设置示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示为本发明提供的可变滚压力滚压方法示意图：

曲轴连杆为柱形，其截面为圆形，预先对需要进行滚压加工的连杆的部位进行标记。作为本发明的一实施例，连杆轴颈与曲柄臂的过渡圆角处在曲轴运动中受到不一致的应力，为损坏容易发生的区域。

如图，在连杆轴颈与曲柄臂的过渡圆角处截面上，如果采用固定不可变的滚压力进行滚压，该种工艺滚压后，在连杆滚压处形成一致的残余应力，另一方面，在曲轴的往复工作中，在该截面的θ角度范围之内，受到比较大并且不一致的拉应力，由于拉应力得不到消减，该区域更容易损坏。在截面θ角度范围之外，工件受到的拉应力较小，并不需要太大的滚压应力进行抵消。

该可变滚压力的滚压方法在于在θ角度范围之内采用相对较大的滚压力F1，在θ角度范围之外采用相对较小的滚压力F2对该曲轴连杆颈的国度圆角处进行滚压加工，使得滚压后残留的应力能够与曲轴运动中的应力相互抵消，内应力达到平衡，整体上提高了连杆的刚性，降低了曲轴连杆颈损坏的速度。

在角度Ф范围之内，采用滚压力F1来滚压，该滚压力的峰值Fmax采用5000N～8000N范围内的一个数值，记为Fmax；角度Ф范围之外，采用滚压力F2进行滚压，其峰值大小为Fmax的50％～80％的一个数值，记为Fmin。

在整个滚压过程中，又分为三步：

第一步：滚压力增大阶段。当力从设备的预夹紧力到Fmax这个过程中，要求工件在在2～5圈内匀加速完成：

a、在滚压力匀加速过程中，当滚压力F小于Fmin时，整个区域的滚压力仍然按照匀加速过程增加，至Fmin为止。

b、当滚压力F大于Fmin时，在角度Ф范围之外，保持Fmin滚压力不变，在角度Ф范围之内仍然按照匀速加速过程继续增加，至Fmax为止。在该过程中，设备设置在20ms之内完成滚压力的跳变。

第二步、当滚压力达到在最大峰值Fmax时的滚压。

曲轴在设置的角度Ф范围之内，在滚压力Fmax的情况下，将Ф区域内滚压5～10次。

第三步、管压力匀减小阶段：这一过程中，要求在2～5圈内匀减速完成。