一、項目基本情況

青海第二機床制造有限責任公司承擔了數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直裝備及其關(guān)鍵技術(shù)（“國家高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專(zhuān)項2011ZX4002-021）課題，總目標是研制開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)先進(jìn)的適合轎車(chē)發(fā)動(dòng)機曲軸的數控曲軸圓角滾壓與滾壓校直設備和相關(guān)輔助設備與工具，并在用戶(hù)生產(chǎn)實(shí)現應用。開(kāi)展曲軸頸圓角滾壓強化機理研究和圓角滾壓強化工藝試驗，進(jìn)行曲軸滾壓變形規律及校直工藝過(guò)程的研究。改變我國高檔數控曲軸軸頸圓角滾壓設備需要進(jìn)口的現狀。該課題以青海第二機床有限責任公司為牽頭承擔單位，武漢理工大學(xué)為參與承擔單位，并由東風(fēng)汽車(chē)工藝研究所專(zhuān)家馮美斌先生形成“產(chǎn)、學(xué)、研”結合的高水平研究開(kāi)發(fā)團隊，共同開(kāi)展本課題整體方案的制定和協(xié)同攻關(guān)，確保課題技術(shù)路線(xiàn)的科學(xué)制定和目標的圓滿(mǎn)完成。

二、新技術(shù)應用情況

（1）曲軸滾壓校直技術(shù)（校直理論與模型、數據結構）。

（2）開(kāi)發(fā)具有自學(xué)功能的智能專(zhuān)家系統。

（3）精密定位和在線(xiàn)精密測量。

（4）計算機實(shí)時(shí)控制和多通路壓力控制液壓伺服系統；

三、主要突破

設計制造出新一代數控曲軸圓角滾壓機床，主要研究?jì)热荩?/P>

（1）滾壓工藝參數與曲軸強度的關(guān)系研究

（2）曲軸滾壓參數與滾壓變形規律研究及校直工藝過(guò)程研究

同時(shí)解決了曲軸圓角滾壓過(guò)程中以下問(wèn)題：

（1）滾壓過(guò)程中滾壓輪變壓力進(jìn)行滾壓。

（2）對滾壓后曲軸伸長(cháng)及曲軸彎曲變形進(jìn)行有效控制。

（3）規范控制系統抗干擾能力差的問(wèn)題。

四、產(chǎn)品性能與水平分析

機床一次裝夾可實(shí)現曲軸所有主軸頸、連桿頸上的沉割槽圓角滾壓、在線(xiàn)測量、滾壓校直的自動(dòng)加工全過(guò)程，工作效率高，勞動(dòng)強度低，調整方便，機床采用懸掛式九鉗結構系國內外首創(chuàng )，突破了導軌式曲軸圓角滾壓機床目前只設置5個(gè)滾壓鉗的局限。

項目已達到國內同類(lèi)機床技術(shù)領(lǐng)先水平，填補了國內空白。

五、推廣及服務(wù)舉措

數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床（廠(chǎng)內產(chǎn)品型號QH2-042，產(chǎn)品名稱(chēng)：數控曲軸圓角滾壓機床）已經(jīng)于2012年8月研制完成，并根據與四川宜賓普什汽車(chē)零部件有限公司簽訂的合同交付用戶(hù)，在用戶(hù)處得到示范應用。

六、合作方、知識產(chǎn)權情況

課題的合作方為武漢理工大學(xué)。

目前課題已形成以下標準、專(zhuān)利及科技論文。

1、標準

數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直裝備

包括：（1）術(shù)語(yǔ)

（2）數控曲軸軸頸圓角滾壓與校直機床 技術(shù)條件

（3）數控曲軸軸頸圓角滾壓與校直機床 精度檢驗

（4）數控曲軸車(chē)床 技術(shù)條件

（5）數控曲軸車(chē)床 精度檢驗

2、專(zhuān)利

（1）發(fā)明專(zhuān)利： 曲軸圓角滾壓機床的滾壓頭

（2）實(shí)用新型專(zhuān)利：一種多柱塞加壓油缸

3、科技論文

（1）數控曲軸圓角滾壓機床的設計

七、專(zhuān)項對企業(yè)技術(shù)的影響以及成果在用戶(hù)單位的應用情況

近年來(lái)，我國的汽車(chē)制造行業(yè)的不斷發(fā)展，引進(jìn)、消化、吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，行業(yè)的整體水平有了長(cháng)足的進(jìn)步。但是，雖然國內汽車(chē)行業(yè)花費大量資金從國外引進(jìn)了先進(jìn)的制造設備，但部分技術(shù)被國外廠(chǎng)家封鎖，致使很多設備只應用于少數型號的曲軸加工。多數企業(yè)無(wú)力支付高昂的進(jìn)口設備和轉讓技術(shù)費用。

曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備及其關(guān)鍵技術(shù)正是幾項被國外控制的先進(jìn)制造設備和先進(jìn)制造技術(shù)之一。曲軸是內燃機的關(guān)鍵零件之一，其質(zhì)量好壞直接影響內燃機的工作性能和運行安全性。由于曲軸在高轉速下工作，承受交變載荷，工作情況惡劣。因此，必須對曲軸軸頸圓角進(jìn)行強化處理，以增強曲軸在高轉速工況和交變載荷作用下的抗疲勞損傷能力，提高其可靠性和使用壽命。目前，國內外對曲軸強化處理的工藝主要有：氮化、噴丸、感應淬火、圓角滾壓、復合強化等。研究和實(shí)驗表明:與其他強化處理工藝相比，圓角滾壓處理可顯著(zhù)提高曲軸的耐疲勞性，可使球鐵曲軸的壽命提高120%-300%、鋼曲軸的壽命提高70%-150%。另一方面，圓角滾壓工藝還具有生產(chǎn)效率高和節能、節約成本、環(huán)保的特性。在國外，對曲軸強化處理幾乎全部采用圓角滾壓工藝，這已成為曲軸生產(chǎn)企業(yè)提高曲軸性能和市場(chǎng)競爭力的重要手段。

在國內，發(fā)動(dòng)機曲軸圓角滾壓與滾壓校直高檔機床目前全靠進(jìn)口，單臺進(jìn)口價(jià)格在120萬(wàn)美元左右。這極大的制約了我國發(fā)動(dòng)機曲軸圓角滾壓處理工藝的推廣應用。數控曲軸圓角滾壓校直機床的開(kāi)發(fā)與推廣應用可為我國汽車(chē)工業(yè)和內燃機行業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益與社會(huì )效益。同時(shí)，該項目的實(shí)施對提高我國機床行業(yè)制造裝備的自主研發(fā)能力和生產(chǎn)能力都有著(zhù)重大意義。

本機床是針對汽車(chē)發(fā)動(dòng)機曲軸容易產(chǎn)生疲勞斷裂失效的問(wèn)題，開(kāi)展曲軸頸圓角滾壓工藝技術(shù)的研究，并在此基礎上研制開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的數控曲軸軸頸圓角滾壓機床，解決曲軸的殘余壓應力等問(wèn)題，并在用戶(hù)生產(chǎn)中實(shí)現應用。

該課題總體目標為研制開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)先進(jìn)的適合轎車(chē)發(fā)動(dòng)機曲軸的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備和相關(guān)輔助設備與工具，并在用戶(hù)生產(chǎn)中實(shí)現應用，填補國內空白。開(kāi)展曲軸頸圓角滾壓強化機理研究和圓角滾壓強化工藝試驗，進(jìn)行曲軸滾壓變形規律及校直工藝過(guò)程的研究。改變我國高檔數控曲軸軸頸圓角滾壓設備需要進(jìn)口的現狀。本課題完全遵照重大專(zhuān)項的指導思想進(jìn)行研究，以自主創(chuàng )新和集成創(chuàng )新相結合的方式加快掌握核心技術(shù)，加速產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)進(jìn)程，盡快實(shí)現產(chǎn)品應用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

通過(guò)課題的實(shí)施，青海第二機床制造有限責任公司形成高水平曲軸軸頸圓角滾壓工藝技術(shù)及裝備的研究開(kāi)發(fā)團隊。以本課題的研究為契機，開(kāi)展數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備所急需的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究，解決數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備開(kāi)發(fā)過(guò)程中若干重大技術(shù)問(wèn)題，形成一套完整的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備的技術(shù)開(kāi)發(fā)路線(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)研究成果，為數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。

我公司技術(shù)中心具有較高研發(fā)水平，技術(shù)中心也被評為“省級技術(shù)中心”。該項目課題的實(shí)施形成了專(zhuān)業(yè)研發(fā)數控曲軸軸頸圓角滾壓工藝研發(fā)以及裝備研究的研發(fā)隊伍，形成一套完整的曲軸類(lèi)專(zhuān)用機床研發(fā)體系，充分帶動(dòng)了企業(yè)技術(shù)研發(fā)水平并且強化了我公司技術(shù)中心的技術(shù)力量，培養了8-10名機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)設計人才。開(kāi)展相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究，建立相關(guān)的工藝技術(shù)規范與標準，并形成以“產(chǎn)、學(xué)、研”結合的高水平專(zhuān)業(yè)機床的研究開(kāi)發(fā)團隊。

本課題的成功實(shí)施，不僅可以為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機行業(yè)提供數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備，滿(mǎn)足相關(guān)發(fā)動(dòng)機曲軸的批量產(chǎn)業(yè)化需求，而且將在相關(guān)重大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得一批成果，促進(jìn)曲軸強化裝備的設計與制造水平，進(jìn)而提升相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)水平、精度穩定性、可靠性，增強市場(chǎng)競爭能力。

課題合作單位武漢理工大學(xué)，將在本課題中承擔理論部分和實(shí)驗部分的任務(wù)，其學(xué)術(shù)力量雄厚。汽車(chē)零部件及裝備設計制造、性能測試、機電系統檢測與控制等多個(gè)方向形成了鮮明的特色和優(yōu)勢，尤其在曲軸圓角滾壓工藝與裝備、滾壓校直、曲軸復合車(chē)削加工基礎理論，以及機床運行狀態(tài)在線(xiàn)檢測和控制等關(guān)鍵技術(shù)方面，開(kāi)展了長(cháng)期的研究，積累了豐富的經(jīng)驗和成果，并承諾為本課題的研究提有力的技術(shù)支持。青海第二機床制造有限責任公司與武漢理工大學(xué)商定，本課題實(shí)施后形成的科技資源和技術(shù)成果，為雙方共同的知識產(chǎn)權。此課題成功后，產(chǎn)生的市場(chǎng)效益和經(jīng)濟效益，由雙方屆時(shí)另行商定。

八、課題解決的重大問(wèn)題

（1）設計并研制適合轎車(chē)發(fā)動(dòng)機曲軸的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床：完成該設備的軟、硬件設計，專(zhuān)用數控系統和專(zhuān)用液壓伺服系統的開(kāi)發(fā)試驗，樣機的機械零部件的加工、裝配、調試，開(kāi)發(fā)適合轎車(chē)發(fā)動(dòng)機曲軸的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備，接近或達到國際先進(jìn)水平，并形成示范應用。

（2）設計并研制相關(guān)輔助設備：完成與數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備相關(guān)的輔助設備的設計和制造，主要包括用于加工曲軸軸頸與沉割槽的機床，為保證數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床的普及應用提供可靠保證。

（3）曲軸圓角滾壓強化機理研究與曲軸圓角滾壓及滾壓校直工藝過(guò)程研究：在已有的成果的基礎上，進(jìn)一步通過(guò)對曲軸疲勞斷裂的原因分析，研究滾壓技術(shù)對增強曲軸軸頸圓角硬度，在曲軸軸頸圓角處預加壓應力以抵消曲軸工作時(shí)軸頸過(guò)渡處的部分拉應力，提高曲軸疲勞壽命的理論基礎和原理；研究曲軸材料、曲軸結構、曲軸滾壓工藝過(guò)程和工藝參數與曲軸變形規律之間的關(guān)系，為提高滾壓和校直的正確性和工作效率，為開(kāi)發(fā)出技術(shù)先進(jìn)的曲軸滾壓專(zhuān)用數控系統和專(zhuān)用液壓伺服系統提供理論依據。

（4）曲軸圓角滾壓強化工藝試驗：通過(guò)對曲軸圓角滾壓不同工藝過(guò)程和不同工藝類(lèi)型的分析，進(jìn)行不同曲軸圓角滾壓工藝參數對疲勞強度影響的工藝試驗，優(yōu)化工藝參數，并對樣機加工的試件進(jìn)行全面的工藝試驗，為數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床的優(yōu)化和改進(jìn)提供試驗數據。

（5）開(kāi)展曲軸滾壓技術(shù)規范或技術(shù)標準研究，提出曲軸圓角滾壓質(zhì)量標準及評定方法：針對曲軸頸圓角滾壓，提出適合國產(chǎn)曲軸的曲軸頸圓角滾壓的技術(shù)規范、標準和工藝規范，制定出曲軸圓角滾壓圓角的檢驗和評定規范及質(zhì)量標準。針對數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床和相關(guān)輔助設備制定出相應標準與加工、裝配制造工藝規范。

目前，該項目樣機已經(jīng)研制成功，發(fā)至用戶(hù)試用，得到用戶(hù)一致好評，在用戶(hù)處得到示范應用。同時(shí)，該機床也將繼續進(jìn)行相關(guān)測試，從而在加工精度以及穩定性等方面達到更高水平。