一、項(xiàng)目基本情況

青海第二機(jī)床制造有限責(zé)任公司承擔(dān)了數(shù)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(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)2011ZX4002-021）課題，總目標(biāo)是研制開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)先進(jìn)的適合轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的數(shù)控曲軸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備和相關(guān)輔助設(shè)備與工具，并在用戶生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。開展曲軸頸圓角滾壓強(qiáng)化機(jī)理研究和圓角滾壓強(qiáng)化工藝試驗(yàn)，進(jìn)行曲軸滾壓變形規(guī)律及校直工藝過程的研究。改變我國高檔數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓設(shè)備需要進(jìn)口的現(xiàn)狀。該課題以青海第二機(jī)床有限責(zé)任公司為牽頭承擔(dān)單位，武漢理工大學(xué)為參與承擔(dān)單位，并由東風(fēng)汽車工藝研究所專家馮美斌先生形成“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的高水平研究開發(fā)團(tuán)隊(duì)，共同開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)路線的科學(xué)制定和目標(biāo)的圓滿完成。

二、新技術(shù)應(yīng)用情況

（1）曲軸滾壓校直技術(shù)（校直理論與模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。

（2）開發(fā)具有自學(xué)功能的智能專家系統(tǒng)。

（3）精密定位和在線精密測(cè)量。

（4）計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制和多通路壓力控制液壓伺服系統(tǒng)；

三、主要突破

設(shè)計(jì)制造出新一代數(shù)控曲軸圓角滾壓機(jī)床，主要研究?jī)?nèi)容：

（1）滾壓工藝參數(shù)與曲軸強(qiáng)度的關(guān)系研究

（2）曲軸滾壓參數(shù)與滾壓變形規(guī)律研究及校直工藝過程研究

同時(shí)解決了曲軸圓角滾壓過程中以下問題：

（1）滾壓過程中滾壓輪變壓力進(jìn)行滾壓。

（2）對(duì)滾壓后曲軸伸長及曲軸彎曲變形進(jìn)行有效控制。

（3）規(guī)范控制系統(tǒng)抗干擾能力差的問題。

四、產(chǎn)品性能與水平分析

機(jī)床一次裝夾可實(shí)現(xiàn)曲軸所有主軸頸、連桿頸上的沉割槽圓角滾壓、在線測(cè)量、滾壓校直的自動(dòng)加工全過程，工作效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，調(diào)整方便，機(jī)床采用懸掛式九鉗結(jié)構(gòu)系國內(nèi)外首創(chuàng)，突破了導(dǎo)軌式曲軸圓角滾壓機(jī)床目前只設(shè)置5個(gè)滾壓鉗的局限。

項(xiàng)目已達(dá)到國內(nèi)同類機(jī)床技術(shù)領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

五、推廣及服務(wù)舉措

數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機(jī)床（廠內(nèi)產(chǎn)品型號(hào)QH2-042，產(chǎn)品名稱：數(shù)控曲軸圓角滾壓機(jī)床）已經(jīng)于2012年8月研制完成，并根據(jù)與四川宜賓普什汽車零部件有限公司簽訂的合同交付用戶，在用戶處得到示范應(yīng)用。

六、合作方、知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(biāo)準(zhǔn)、專利及科技論文。

1、標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直裝備

包括：（1）術(shù)語

（2）數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與校直機(jī)床 技術(shù)條件

（3）數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與校直機(jī)床 精度檢驗(yàn)

（4）數(shù)控曲軸車床 技術(shù)條件

（5）數(shù)控曲軸車床 精度檢驗(yàn)

2、專利

（1）發(fā)明專利： 曲軸圓角滾壓機(jī)床的滾壓頭

（2）實(shí)用新型專利：一種多柱塞加壓油缸

3、科技論文

（1）數(shù)控曲軸圓角滾壓機(jī)床的設(shè)計(jì)

七、專項(xiàng)對(duì)企業(yè)技術(shù)的影響以及成果在用戶單位的應(yīng)用情況

近年來，我國的汽車制造行業(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)的整體水平有了長足的進(jìn)步。但是，雖然國內(nèi)汽車行業(yè)花費(fèi)大量資金從國外引進(jìn)了先進(jìn)的制造設(shè)備，但部分技術(shù)被國外廠家封鎖，致使很多設(shè)備只應(yīng)用于少數(shù)型號(hào)的曲軸加工。多數(shù)企業(yè)無力支付高昂的進(jìn)口設(shè)備和轉(zhuǎn)讓技術(shù)費(fèi)用。

曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備及其關(guān)鍵技術(shù)正是幾項(xiàng)被國外控制的先進(jìn)制造設(shè)備和先進(jìn)制造技術(shù)之一。曲軸是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零件之一，其質(zhì)量好壞直接影響內(nèi)燃機(jī)的工作性能和運(yùn)行安全性。由于曲軸在高轉(zhuǎn)速下工作，承受交變載荷，工作情況惡劣。因此，必須對(duì)曲軸軸頸圓角進(jìn)行強(qiáng)化處理，以增強(qiáng)曲軸在高轉(zhuǎn)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(nèi)外對(duì)曲軸強(qiáng)化處理的工藝主要有：氮化、噴丸、感應(yīng)淬火、圓角滾壓、復(fù)合強(qiáng)化等。研究和實(shí)驗(yàn)表明:與其他強(qiáng)化處理工藝相比，圓角滾壓處理可顯著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(jié)能、節(jié)約成本、環(huán)保的特性。在國外，對(duì)曲軸強(qiáng)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(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

在國內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸圓角滾壓與滾壓校直高檔機(jī)床目前全靠進(jìn)口，單臺(tái)進(jìn)口價(jià)格在120萬美元左右。這極大的制約了我國發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸圓角滾壓處理工藝的推廣應(yīng)用。數(shù)控曲軸圓角滾壓校直機(jī)床的開發(fā)與推廣應(yīng)用可為我國汽車工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)行業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。同時(shí)，該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)提高我國機(jī)床行業(yè)制造裝備的自主研發(fā)能力和生產(chǎn)能力都有著重大意義。

本機(jī)床是針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸容易產(chǎn)生疲勞斷裂失效的問題，開展曲軸頸圓角滾壓工藝技術(shù)的研究，并在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓機(jī)床，解決曲軸的殘余壓應(yīng)力等問題，并在用戶生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

該課題總體目標(biāo)為研制開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)先進(jìn)的適合轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備和相關(guān)輔助設(shè)備與工具，并在用戶生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，填補(bǔ)國內(nèi)空白。開展曲軸頸圓角滾壓強(qiáng)化機(jī)理研究和圓角滾壓強(qiáng)化工藝試驗(yàn)，進(jìn)行曲軸滾壓變形規(guī)律及校直工藝過程的研究。改變我國高檔數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓設(shè)備需要進(jìn)口的現(xiàn)狀。本課題完全遵照重大專項(xiàng)的指導(dǎo)思想進(jìn)行研究，以自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新相結(jié)合的方式加快掌握核心技術(shù)，加速產(chǎn)品研究開發(fā)進(jìn)程，盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

通過課題的實(shí)施，青海第二機(jī)床制造有限責(zé)任公司形成高水平曲軸軸頸圓角滾壓工藝技術(shù)及裝備的研究開發(fā)團(tuán)隊(duì)。以本課題的研究為契機(jī)，開展數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備所急需的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究，解決數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備開發(fā)過程中若干重大技術(shù)問題，形成一套完整的數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備的技術(shù)開發(fā)路線和關(guān)鍵技術(shù)研究成果，為數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備開發(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(píng)為“省級(jí)技術(shù)中心”。該項(xiàng)目課題的實(shí)施形成了專業(yè)研發(fā)數(shù)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(duì)伍，形成一套完整的曲軸類專用機(jī)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(qiáng)化了我公司技術(shù)中心的技術(shù)力量，培養(yǎng)了8-10名機(jī)械類專業(yè)設(shè)計(jì)人才。開展相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究，建立相關(guān)的工藝技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，并形成以“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的高水平專業(yè)機(jī)床的研究開發(fā)團(tuán)隊(duì)。

本課題的成功實(shí)施，不僅可以為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)提供數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備，滿足相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)化裝備的設(shè)計(jì)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(wěn)定性、可靠性，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

課題合作單位武漢理工大學(xué)，將在本課題中承擔(dān)理論部分和實(shí)驗(yàn)部分的任務(wù)，其學(xué)術(shù)力量雄厚。汽車零部件及裝備設(shè)計(jì)制造、性能測(cè)試、機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)與控制等多個(gè)方向形成了鮮明的特色和優(yōu)勢(shì)，尤其在曲軸圓角滾壓工藝與裝備、滾壓校直、曲軸復(fù)合車削加工基礎(chǔ)理論，以及機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)在線檢測(cè)和控制等關(guān)鍵技術(shù)方面，開展了長期的研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)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(jī)床制造有限責(zé)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(shí)產(chǎn)權(quán)。此課題成功后，產(chǎn)生的市場(chǎng)效益和經(jīng)濟(jì)效益，由雙方屆時(shí)另行商定。

八、課題解決的重大問題

（1）設(shè)計(jì)并研制適合轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機(jī)床：完成該設(shè)備的軟、硬件設(shè)計(jì)，專用數(shù)控系統(tǒng)和專用液壓伺服系統(tǒng)的開發(fā)試驗(yàn)，樣機(jī)的機(jī)械零部件的加工、裝配、調(diào)試，開發(fā)適合轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備，接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，并形成示范應(yīng)用。

（2）設(shè)計(jì)并研制相關(guān)輔助設(shè)備：完成與數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設(shè)備相關(guān)的輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，主要包括用于加工曲軸軸頸與沉割槽的機(jī)床，為保證數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機(jī)床的普及應(yīng)用提供可靠保證。

（3）曲軸圓角滾壓強(qiáng)化機(jī)理研究與曲軸圓角滾壓及滾壓校直工藝過程研究：在已有的成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過對(duì)曲軸疲勞斷裂的原因分析，研究滾壓技術(shù)對(duì)增強(qiáng)曲軸軸頸圓角硬度，在曲軸軸頸圓角處預(yù)加壓應(yīng)力以抵消曲軸工作時(shí)軸頸過渡處的部分拉應(yīng)力，提高曲軸疲勞壽命的理論基礎(chǔ)和原理；研究曲軸材料、曲軸結(jié)構(gòu)、曲軸滾壓工藝過程和工藝參數(shù)與曲軸變形規(guī)律之間的關(guān)系，為提高滾壓和校直的正確性和工作效率，為開發(fā)出技術(shù)先進(jìn)的曲軸滾壓專用數(shù)控系統(tǒng)和專用液壓伺服系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

（4）曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝試驗(yàn)：通過對(duì)曲軸圓角滾壓不同工藝過程和不同工藝類型的分析，進(jìn)行不同曲軸圓角滾壓工藝參數(shù)對(duì)疲勞強(qiáng)度影響的工藝試驗(yàn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，并對(duì)樣機(jī)加工的試件進(jìn)行全面的工藝試驗(yàn)，為數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機(jī)床的優(yōu)化和改進(jìn)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（5）開展曲軸滾壓技術(shù)規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，提出曲軸圓角滾壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)定方法：針對(duì)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(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范，制定出曲軸圓角滾壓圓角的檢驗(yàn)和評(píng)定規(guī)范及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)數(shù)控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機(jī)床和相關(guān)輔助設(shè)備制定出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)與加工、裝配制造工藝規(guī)范。

目前，該項(xiàng)目樣機(jī)已經(jīng)研制成功，發(fā)至用戶試用，得到用戶一致好評(píng)，在用戶處得到示范應(yīng)用。同時(shí)，該機(jī)床也將繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，從而在加工精度以及穩(wěn)定性等方面達(dá)到更高水平。