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CN111809138A - 用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装及使用方法 - Google Patents

用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装及使用方法 Download PDF

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CN111809138A
CN111809138A CN202010596176.3A CN202010596176A CN111809138A CN 111809138 A CN111809138 A CN 111809138A CN 202010596176 A CN202010596176 A CN 202010596176A CN 111809138 A CN111809138 A CN 111809138A
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thickness
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pressing plate
plates
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赵德
孙献凯
姚旭
杨泽嵩
郭建超
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Henan Diesel Engine Industry Co Ltd
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Henan Diesel Engine Industry Co Ltd
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Abstract

本发明的目的在于提供一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装及使用方法，包括至少两组设置在曲轴上的固定机构；其中，所述固定机构包括平行设置的两个压板；所述压板通过螺栓设置在曲轴平衡重面上。本发明所述的工装，通过压板、螺栓连接同一连杆轴颈两侧平衡重面，对曲轴连杆轴颈开档起到一定的支撑作用，增加了曲轴刚度，防止其在氮化过程中发生变形。同时上述工装在使用中，根据曲轴的摆动量确定压板的厚度，提升抗变形能力。本发明量化过程指标，能够有效防止细长曲轴氮化后轴向跳动较大的问题，解决了细长曲轴氮化变形问题。

Description

用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装及使用方法
技术领域
本发明属于曲轴热处理技术领域，主要涉及一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装及使用方法。
背景技术
气体氮化热处理是指在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表面的化学热处理方法。经过气体氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性及耐高温的特性。气体氮化作为氮化曲轴最终热处理工序，曲轴气体氮化前后基本没有机加工余量(仅有抛光余量)，对变形要求比较高。
曲轴为异形件，整体结构强度不高，而气体氮化时间较长，气体氮化后容易产生变形，直接导致零件报废，造成巨大损失。因此需要一种防止细长曲轴气体氮化变形的方法，避免出现此类现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装及使用方法，能够在曲轴氮化过程中，保护曲轴，防止曲轴变形。
本发明的具体技术方案为：一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装，其特征在于：包括至少两组设置在曲轴上的固定机构；
其中，所述固定机构包括平行设置的两个压板；所述压板通过螺栓设置在曲轴平衡重面上；两个所述压板的厚度一致且厚度δ＝{N×L×S×(1-m)}/Q；
其中，N为压板的个数；L为压板的长度；S为曲轴开档尺寸；m为摆动系数；Q为曲轴长度。
一种如权利要求1所述工装的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.利用V型铁三点支撑并将待气体氮化的曲轴调平，得到调平后曲轴；
S2.在不转动S1步骤所述调平后曲轴的前提下，取标准厚度的压板，并将每一组压板上的螺栓预拧紧，得到预拧紧曲轴；
S3.转动S2步骤所述预拧紧曲轴，使所述预拧紧曲轴的平衡重面保持水平，将每一组压板上的螺栓拧紧，得到拧紧曲轴；
S4.再通过S1步骤所述的V型铁两点支撑检查拧紧曲轴的轴向跳动X，根据轴向跳动X，获得所述压板的最终厚度；
S5.根据S2～S3步骤一致的安装方法安装S4步骤获得的最终厚度的压板，得到待氮化曲轴；
S6.对非氮化区域进行防护；
S7.将S5步骤中的待氮化曲轴以多接触点的方式在台车式氮化炉中放平或于井式炉中吊挂，完成氮化过程。
有益效果：本发明所述的工装，通过压板、螺栓连接同一连杆轴颈两侧平衡重面，对曲轴连杆轴颈开档起到一定的支撑作用，增加了曲轴刚度，防止其在氮化过程中发生变形。同时上述工装在使用中，根据曲轴的摆动量确定压板的厚度，提升抗变形能力。本发明量化过程指标，能够有效防止细长曲轴氮化后轴向跳动较大的问题，解决了细长曲轴氮化变形问题。
附图说明
图1为工装原理图。
图2为带有横梁的工装原理图。
图3为压板结构示意图。
图4为本发明所述的两点支撑简图。
图1中，1—压板，1A—横梁；2—螺栓，3—曲轴平衡重面。
需要明确的是：图4中的A,B,C,D四个位置分别用于连接两个所述压板，A,B两处连接一个压板，C,D两处连接另一个压板，从而形成固定机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1～3，一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装，其特征在于：包括至少两组设置在曲轴上的固定机构；
其中，所述固定机构包括平行设置的两个压板1；每个压板1横跨两个平衡重面3，用螺栓2将曲轴和压板1连接压紧。其中，两个所述压板1的厚度一致且厚度δ＝{N×L×S×(1-m)}/Q；
其中，N为压板1的个数；L为压板1的长度；S为曲轴开档尺寸；m为摆动系数；Q为曲轴长度。
其中，所述压板1的两端设置用于通过螺栓2的光孔2A；所述曲轴平衡重面上设置有与所述螺栓2匹配的螺纹孔。
在使用中，为了保证两个所述压板1的整体性，还可以在两个所述压板1之间设置与所述压板1厚度一致的横梁1A。
优选的，所述压板1的材质选用45钢。
如图4，一种如上述工装的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.利用V型铁三点支撑并将待气体氮化的曲轴调平，得到调平后曲轴；
S2.在不转动S1步骤所述调平后曲轴的前提下，取标准厚度的压板1，并将每一组压板1上的螺栓2预拧紧，得到预拧紧曲轴；其中，每组螺栓2利用扭力扳手采用十字交叉的方式预拧紧；
其中，所述标准厚度的压板1为经验数值，其数值为5mm，也可以根据生产情况自行设定。
S3.转动S2步骤所述预拧紧曲轴，使所述预拧紧曲轴的平衡重面保持水平，将每一组压板1上的螺栓2拧紧，得到拧紧曲轴；其中，拧紧过程是：按顺序用扭力扳手将每一组压板1上的螺栓2拧紧，每组工装螺栓2采用十字交叉的方式拧紧；
其中，扭力扳手扭矩根据曲轴大小调节。以拧紧过程中出现一次“咔哒”声判断螺栓2拧紧。使用扭力扳手拧紧可保证每个螺栓2拧紧时采用相同力矩，保证紧固效果；
S4.再通过S1步骤所述的V型铁两点支撑检查拧紧曲轴的轴向跳动X，根据轴向跳动X，获得所述压板1的最终厚度；
其中，如果轴向跳动满足小于0.02mm，进行S5步骤；
如果轴向跳动满足大于0.02mm，则说明标准厚度的压板1的厚度不合适，则通过厚度公式获得压板1的最终厚度，然后进入步骤S5；
由于在实际生产中，压板1的宽度在保证其强度的情况下均可使用，决定压板1作用的主要因素是压板的长度和压板的厚度。所以，厚度公式δ＝{N×L×S×(1-m)}/Q，从而获得压板1的厚度；
其中，N为压板1的个数；L为压板1的长度；S为曲轴开档尺寸；m为摆动系数；Q为曲轴长度；L＝S+2d+E；其中，d为固定压板1的螺栓2直径；m＝(X-Y)/(X+Y)；其中，X为安装标准厚度的压板1后的曲轴跳动数据；Y为预设最大曲轴跳动数据；其中，E为螺栓2靠近压板1长度方向边沿的最小距离，一般为10mm。
S5.获根据S2～S3步骤一致的安装方法安装S4步骤获得的最终厚度的压板1，得到待氮化曲轴；
S6.对非氮化区域进行防护；
S7.将S6步骤中的待氮化曲轴以多接触点的方式在台车式氮化炉中放平或于井式炉中吊挂，完成氮化过程。
如果压板1上连接横梁1A，则同时安装A,B,C,D四处的螺丝，同样遵循十字交叉的拧紧方式。
具体实施例：通过对某型V16曲轴生产验证：根据厚度公式：δ＝{N×L×S×(1-m)}/Q；其中，N为4；压板1的长度L＝S+2d+10；S为50mm；摆动系数m＝(X-Y)/(X+Y)；Q为800mm；其中，d为20mm；其中，X为安装标准厚度的压板1后的曲轴跳动数据，即S2～S4步骤，测量的结果为0.05mm；Y为预设最大曲轴跳动数据，设定为0.02mm。
需要明确的是：厚度公式中的N、S、Q均可以测量获得。
最终得到压板1的厚度应该为10.1mm；然后进行步骤S5～S7，完成最终的氮化过程。
经过多次产品氮化的结果，本发明能够有效解决曲轴氮化变形问题，保证曲轴氮化质量。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (6)

1.一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装，其特征在于：包括至少两组设置在曲轴上的固定机构；
其中，所述固定机构包括平行设置的两个压板(1)；所述压板(1)通过螺栓(2)设置在曲轴平衡重面上；
其中，两个所述压板(1)的厚度一致且厚度δ＝{N×L×S×(1-m)}/Q；
其中，N为压板(1)的个数；L为压板(1)的长度；S为曲轴开档尺寸；m为摆动系数；Q为曲轴长度。
2.根据权利要求1所述的一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装，其特征在于：所述压板(1)的两端设置用于通过螺栓(2)的光孔；所述曲轴平衡重面上设置有与所述螺栓(2)匹配的螺纹孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于在曲轴气体氮化时使用的增加刚度的工装，其特征在于：两个所述压板(1)之间还设置有与所述压板(1)厚度一致的横梁(1A)。
4.一种如权利要求1所述工装的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.利用V型铁三点支撑并将待气体氮化的曲轴调平，得到调平后曲轴；
S2.在不转动S1步骤所述调平后曲轴的前提下，取标准厚度的压板(1)，并将每一组压板(1)上的螺栓(2)预拧紧，得到预拧紧曲轴；
S3.转动S2步骤所述预拧紧曲轴，使所述预拧紧曲轴的平衡重面保持水平，将每一组压板(1)上的螺栓(2)拧紧，得到拧紧曲轴；
S4.再通过S1步骤所述的V型铁两点支撑检查拧紧曲轴的轴向跳动X，根据轴向跳动X，获得所述压板(1)的最终厚度；
S5.根据S2～S3步骤一致的安装方法安装S4步骤获得的最终厚度的压板(1)，得到待氮化曲轴；
S6.对非氮化区域进行防护；
S7.将S6步骤中的待氮化曲轴以多接触点的方式在台车式氮化炉中放平或于井式炉中吊挂，完成氮化过程。
5.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于：所述S4步骤中获得所述压板(1)厚度的方法是：
通过厚度公式δ＝{N×L×S×(1-m)}/Q，获得压板(1)的厚度；
其中，N为压板(1)的个数；L为压板(1)的长度；S为曲轴开档尺寸；m为摆动系数；Q为曲轴长度；L＝S+2d+E；d为固定压板(1)的螺栓(2)直径；E为螺栓(2)靠近压板(1)长度方向边沿的最小距离；m＝(X-Y)/(X+Y)；其中，X为安装标准压板(1)后的曲轴跳动数据；Y为预设最大曲轴跳动数据。
6.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于：所述标准厚的压板的厚度为5mm。
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