曲轴是发动机的回转部件,其刚性差及部分结构区域应力集中的特点一直是设计开发的侧重点,如何实现曲轴关键部位的强化是加工工艺的关键技术。长期以来,我们沿用氮化热处理方式对曲轴进行强化,但此工艺效率低,耗能大,易出现氮化过程中发生氧化或变形。许多车用内燃机企业通过曲轴滚压作为提升曲轴的疲劳强度的方式并已实现应用,因此曲轴滚压推广至船用曲轴的加工中一样能实现曲轴局部强度的增加。但是,现阶段船用内燃机曲轴通过滚压实现圆角强化的案例在国内制造业中尚为稀缺,车铣复合加工中心匹配随动磨床的设备配置未在国内企业中普及应用,曲轴本身在切削加工中的变形因素可控性就较差,若进行滚压应用则不可控因素会大大增加,曲轴合格率不能得到有效控制,因此滚压技术的应用未在企业中形成成熟工艺。本文通过对企业精度丧失的老旧设备进行技术改造,实现船用柴油机曲轴圆角滚压。依据滚压试验所得数据分析及经验将曲轴原有工艺进行优化,在曲轴生产中实现曲轴氮化热处理的替代或补充,本文主要设计内容从以下各方面进行开展:(1)不同曲轴滚压方式在曲轴表面强化及应力分析中的案例比对,确认滚压强化的可行性。(2)依据曲轴工况下的受力状况确定曲轴所受应力集中部位,依据QT800-2曲轴在运转过程中工作参数,利用Ansys进行有限元分析并计算所受交变应力大小,确定曲轴圆角处形成所需要预置压应力的大小,为后续配置夹钳的输入压力提供理论参数,通过压力转换计算,提升应力传导的准确性。(3)确定曲轴改造项目所实现的基本结构设计,整个滚压设备改造中所包含的液压系统、控制系统、润滑系统以及滚压钳结构组成。(4)曲轴滚压过程控制,滚压前曲轴各项参数的确定,包括滚压圈数,压力,转速等。对滚压后的数据进行整理和对比,依据现场检测数据制定曲轴滚压后校直方案,使得滚压后的曲轴主轴径跳动不超出氮化曲轴要求,确保曲轴在机器中的运行状态。(5)曲轴在设备改造及滚压试验中出现的问题及应对措施,避免出现因滚压导致的曲轴缺陷的增大及或已加工表面的伤害,确保曲轴在滚压后表面硬度提升30%。