提高生产节拍及疲劳强度的滚压工艺与参数（二）

当曲轴运行到上止点及下止点区域时，由于受到混合气体燃烧产生的爆发压力等，使连杆颈在上下止点120°的范围内受到较大的作用力，该区域最容易产生断裂。通过机床内部的控制系统来控制比例阀，使得在对连杆轴颈的沉割圆角部位进行深滚压时压力的升高和减小能够得到精确的控制，将有断裂危险的区域的滚压力调节到最佳状态。

滚压跳动的控制

目前所有的曲轴加工线对节拍的要求较高，而滚压机的节拍与校直次数有关。采用变力3-6-3的滚压模式，若滚压后无需校直节拍一般为33s，若校直一次节拍增加11s，尽可能地避免曲轴校直是提高节拍的关键。

曲轴来料及滚压后主轴颈的跳动控制直接影响到滚压校直次数。滚压和校直工序中，对于不同型号的曲轴和加工过程，最大径向跳动量应在0.1~0.20mm内。在深滚压加工前，对来料要求下列部位的径向跳动不得超过：中央主轴颈0.5mm，与中央主轴颈相邻的主轴颈0.3mm，最外侧的主轴颈0.1mm。

以A型1.2L四缸FCD600曲轴为例，当来料各主轴颈跳动控制为0.1mm，滚压后跳动分别控制为0.12mm和0.15mm时，各测量10件曲轴平均节拍分别为43.1s和33.6s，相差9.5s。所以可以根据现场实际运行情况选择滚压前后轴颈跳动的控制范围。

滚压力对曲轴疲劳强度的影响

使用得多ECOROLL的滚压校直机，采用3-6-3的变力滚压工艺，对A型四缸铸铁曲轴施加9800N和11000N不同大小的滚压力，验证其对疲劳强度的影响。实验对象材质为铸铁FCD600，具体参数如表1所示。实验方法依据《QC/T637-2000汽车发动机曲轴弯曲疲劳实验方法》，采用升降法验证曲轴的疲劳强度。

曲轴名义工作弯矩计算方法如下：

式中，M-1为名义弯矩，R为支撑反力，P为爆发压力，D为气缸直径，L为相邻两主轴颈中心距离，L-1为曲拐中心至主轴颈中心距离，K为支撑因数。

成品曲轴上均截取第四拐用于实验结果测量，实验结果如下：

1. 施加9800N的力的疲劳

升降情况如表2所示。

经计算，50%存活率下的疲劳极限M-1（50%）为480N，存活率99.9%的疲劳极限M-1（99.9%）为444Nm，安全因数

2. 施加11000N的力疲劳升降情况如表3所示。

经计算，50%的存活率下的疲劳极限M-1（50%）=517N，存活率为99.9%的疲劳极限M-1（99.9%）=484Nm，安全因数n=2.49.

两组实验子样由6对试样构成，按照QC/T 637-2000查存活率50%、置信度≥95%，相对误差≤5%时的变异因数大于两次试验计算的变异因数，试验有效。

检测结果可以得出如下结论：当滚压力由9800N增至11000N时，99。9%的疲劳极限由111Nm增至484Nm，安全因数由2.29增至2.49，可见滚压力在一定范围内增大时，疲劳强度会随之增大。

滚压力对生产节拍的影响

曲轴校直原理如图3所示，图中绿线为曲轴弯曲情况，增大滚压力后会使连杆颈伸长，从而带动主轴颈向轴颈中心偏移，以达到校直目的。

对A型曲轴施加两组不同大小的滚压力，分别为9800N和11000N，各统计10件曲轴的加工节拍，数据如表4所示。

当滚压力由9800N增至11000N时，曲轴加工节拍由42.9s降为32.4s，减少加工节拍10.5s，加工节拍大幅提升。

在曲轴圆角过渡处采用深度滚压工艺，使工件表层金属产生塑性变形，形成内部残余应力，提高了曲轴的疲劳强度，避免曲柄与主轴颈、连杆颈的圆角过渡的应力集中处，发生疲劳破坏，生产效率高。采用变力滚压，使用3-6-3的滚压圈数，减少加工时间的同时，避免了上下止点120°范围内滚压力过大造成曲轴断裂。控制来料的跳动，滚压造成的轴颈跳动变化仍在工艺控制范围内，避免校直。

从滚压实验结果分析：在一定范围内增大滚压力，曲轴的疲劳强度增大，安全因数随之增大；滚压力增大，滚压后轴颈跳动减少，避免滚压后曲轴校直产生额外的加工节拍。因此，根据实际加工的情况，合理控制来料曲轴的跳动，采用合适的滚压工艺，设置合适的滚压参数，适当增大滚压力，可以有效提升曲轴的疲劳强度，避免或减少校直，提高生产节拍。