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CN106181273B - 一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法 - Google Patents

一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法 Download PDF

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CN106181273B CN201610567877.8A CN201610567877A CN106181273B CN 106181273 B CN106181273 B CN 106181273B CN 201610567877 A CN201610567877 A CN 201610567877A CN 106181273 B CN106181273 B CN 106181273B
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孙军
倪培相
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Tianrun Industrial Technology Co Ltd
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Tianrun Crankshaft Co Ltd
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    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/07—Crankshafts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法，其在曲轴曲柄销钻完斜油孔后，首先利用风枪和砂轮对斜油孔内壁进行修整，沿斜油孔中心线由外向内依次修整，使斜油孔内壁达到内表面光滑无刀痕和毛刺；而后，利用旋转锉对斜油孔口进行倒角，倒角角度为40°，并去除倒角时产生的尖角，使斜油孔口过渡圆滑，实现高抗扭转疲劳强度曲轴的加工。本发明加工简便，通过改善曲轴曲柄销斜油孔内壁的油孔粗糙度，大大改善了曲轴在扭转载荷下的应力集中，减少和避免了曲轴从斜油孔处断裂，提高了曲轴扭转疲劳强度，曲轴抗扭转疲劳强度提高了约40%以上。

Description

一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法
技术领域
本发明涉及一种曲轴斜油孔加工方法，具体地说是通过修整曲轴曲柄销斜油孔来提高扭转疲劳强度的曲轴加工方法。
背景技术
曲轴是内燃机中最重要的零部件之一，其强度直接关系到整机的可靠性。曲轴失效模式主要有弯曲疲劳失效和扭转疲劳失效两种，近年来随着内燃机向着高速化、轻量化的发展，内燃机功率不断增大，机械负荷不断增加，扭转疲劳失效在曲轴失效中的比例不断上升。
某型号发动机曲轴按图纸要求加工至成品，经可靠性扭转疲劳试验检测，发现曲轴扭转疲劳强度较低，达不到发动机设计要求。因此，如何提高曲轴的扭转疲劳强度成为提高曲轴可靠性的最急迫的问题。
经失效分析发现，曲轴扭转疲劳失效位置均在斜油孔处，裂纹源在斜油孔内壁距离轴颈表面10mm左右，此处油孔内壁有明显的钻削加工刀痕。曲柄销斜油孔内壁加工刀痕容易引起应力集中，在扭转交变应力的作用下斜油孔处容易形成裂纹，造成曲轴早期扭转疲劳失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种加工简便，通过改善曲轴曲柄销斜油孔内壁的油孔粗糙度，能够改善曲轴在扭转载荷下的应力集中，减少和避免曲轴从斜油孔处断裂的高扭转疲劳强度曲轴的加工方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法，其特征在于：在曲轴曲柄销钻完斜油孔后，首先，利用风枪和砂轮对斜油孔内壁进行修整，沿斜油孔中心线由外向内依次修整，使斜油孔内壁达到内表面光滑无刀痕和毛刺；而后，利用旋转锉对斜油孔口进行倒角，倒角角度为40°，并去除倒角时产生的尖角，使斜油孔口过渡圆滑，实现高抗扭转疲劳强度曲轴的加工。
本发明在曲轴曲柄销钻完斜油孔后，通过斜油孔内壁修整、斜油孔口倒角、改善曲轴曲柄销斜油孔内壁的粗糙度。对照现有技术，其加工简便，通过改善曲轴曲柄销斜油孔内壁的油孔粗糙度，大大改善了曲轴在扭转载荷下的应力集中，减少和避免了曲轴从斜油孔处断裂，提高了曲轴扭转疲劳强度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明修整油孔内壁的加工示意图。
图2是本发明油孔口倒角的加工示意图。
图中：1.风枪，2.砂轮，3.曲柄销，4.旋转锉。
具体实施方式
在曲轴的生产使用过程中，经失效分析研究发现，曲轴扭转疲劳失效位置均在斜油孔处，裂纹源在斜油孔内壁距离轴颈表面10mm左右，此处油孔内壁有明显的钻削加工刀痕。曲柄销斜油孔内壁加工刀痕容易引起应力集中，在扭转交变应力的作用下斜油孔处容易形成裂纹，造成曲轴早期扭转疲劳失效。经有限元模拟分析发现，在扭转交变载荷作用下，曲柄销斜油孔处本身就是曲轴承受应力最高的位置。本发明通过提高曲轴曲柄销斜油孔处的扭转应力承受能力，实现高扭转疲劳强度曲轴的的生产。
一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法，在曲轴曲柄销3钻完斜油孔后，首先，利用风枪1和砂轮2对斜油孔内壁进行修整，沿斜油孔中心线由外向内依次修整，使斜油孔内壁达到内表面光滑无刀痕和毛刺，如图1所示。具体是用风枪1夹持直径为斜油孔内径90%大小的砂轮2对斜油孔内壁进行修整，修整深度从斜油孔薄臂处的轴颈表面到油孔内部深40mm，去除加工刀痕，保证油孔内壁光滑。而后，利用旋转锉对斜油孔口进行倒角，倒角角度为40°，并去除倒角时产生的尖角，使斜油孔口过渡圆滑，如图2所示。具体是用风枪1夹持旋转锉4对斜油孔口进行倒角，并对倒角处进行修整，去除倒角产生的尖角，保证过渡圆滑。而后进行扭转疲劳试验，用曲轴扭转疲劳试验机对曲轴进行扭转疲劳试验，检测其扭转疲劳强度，包括检测修整前后的油孔内壁粗糙度，修整油孔前后的油孔内壁照片。经用粗糙度仪对修整前后的油孔内壁进行粗糙度检测，发现修整后油孔内壁粗糙度提高了5倍以上。通过扭转疲劳试验验证得出，修整油孔后的曲轴抗扭转疲劳强度明显提高，提高了约40%以上。本发明在曲轴曲柄销钻完斜油孔后，通过斜油孔内壁修整、斜油孔口倒角、改善曲轴曲柄销斜油孔内壁的粗糙度。实现了高抗扭转疲劳强度曲轴的加工。

Claims (1)

1.一种高扭转疲劳强度曲轴的加工方法，其特征在于：在曲轴曲柄销钻完斜油孔后，首先，利用风枪和砂轮对斜油孔内壁进行修整，沿斜油孔中心线由外向内依次修整，使斜油孔内壁达到内表面光滑无刀痕和毛刺，其中采用风枪夹持直径为斜油孔内径90%大小的砂轮对斜油孔内壁进行修整，修整深度从斜油孔薄臂处的轴颈表面到斜油孔内部深40mm，去除加工刀痕，保证斜油孔内壁光滑；而后，利用旋转锉对斜油孔口进行倒角，倒角角度为40°，并去除倒角时产生的尖角，使斜油孔口过渡圆滑，实现高抗扭转疲劳强度曲轴的加工。
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