Page 76 - 《橡塑技术与装备》2017年10期（5月塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (Plastics)

2
2
σ 0 =4 F / ( π d 0 ) =4×392 000/ ( 3.14×80 ) =78 纹的一种方法。
MPa<σs=930 MPa 螺纹根部圆角滚压强化原理如图 3 所示。拉杆装
螺纹小径拉伸强度 ： 夹固定在普通车床上，滚压装置安装在车床的刀架上，
2
σ 1 =4F/(πd 1 )=4×392 000/ (3.14×72.72 )=94.5 其中的滚压轮可自由旋转，调整滚压轮的高度与角度，
MPa<σ s =930 MPa 使之与车削螺纹牙型吻合 ；开动机床，采用类似车螺
定模板卸载槽拉伸强度 ： 纹的方法， 对拉杆螺纹根部圆角进行滚压。
2
2
σ 2 =4 F / ( π d 2 ) =4×392 000/ ( 3.14x53 ) =177.8
MPa<σ s =930 MPa
由以上分析及校核计算可知 ：拉杆各截面的拉伸
强度均远小于拉杆材料的屈服极限 σ s ，由此认定拉杆
断裂不属于过载拉断。
另一方面，从断口宏观形态看，明显有光滑区与
粗糙区，光滑区是裂纹扩展但未断裂的区域，粗糙区
是瞬间断裂的区域，断口呈颗粒状。同时，在光滑区
内有个裂纹源的小区域。这是典型的疲劳失效的特征。
实际上，锁模时定模板和尾板的微量弯曲变形，
特别是前螺母和拉杆的螺纹联接处还承受着弯曲、剪
1— 拉杆 ； 2— 液压轮 ； 3— 滚压装置 ； 4— 车床刀架
切、挤压等附加作用 ；同时四拉杆偏载，将导致其中 图 3 纹根部圆角滚压强化原理图
的一根拉杆超过其余三根拉杆所受的应力。拉杆螺纹
其具体工艺是 ：当滚压轮开始接触到车削螺纹牙
与前螺母联接承载时，力是通过相接触的螺纹牙面传
型的牙底时，滚压轮开始给牙底施加压力进行滚压，
递的，由于拉杆和前螺母的刚度不同，旋合螺纹各圈
临近螺丝末端时，释放施加给牙底的压力并退出螺纹，
的载荷分布是不均匀的。从螺母受力面算起，第一牙
按设定的滚压次数循环操作。相对于切削螺纹，拉杆
受载最大，以后各圈递减。所以拉杆螺纹，特别是与
转速低很多 ；滚压轮对牙底施加压力有一个过程，因
前螺母联接承载的第一牙，是最容易发生疲劳失效的
而滚压螺纹的起始段均有 2~3 牙不能完全滚压，对于
区域。其次就是卸荷槽轴径变化的圆弧过渡处。
拉杆外侧螺纹，即近两端处，根据受力分析及联接时
综合以上分析，得出拉杆断裂属于疲劳失效，主
拉杆螺纹需要有一定长度的外露，此处对拉杆无影响；
要发生在拉杆螺纹，也就是说拉杆螺纹的抗疲劳强度
但是对于拉杆内侧的螺纹 2~3 牙，不管是定模板侧还
是拉杆断裂的主要因素，且其断裂位置位于拉杆与前
是尾板侧，由于其所受应力最大，也最容易疲劳失效，
螺母联接受载的第一牙。其次，卸荷槽表面包括轴径
对拉杆也是最重要的部位。处理方法是 ：拉杆车削载
变化的圆弧过渡处，如表面粗糙度差或原材料存在缺
荷槽时，螺纹预先加工长度比要求长 3 牙的长度，待
陷，在循环交变应力的作用下，有可能成为裂纹源并
螺纹根部圆角滚压强化工艺完成后，再按要求将多余
扩展而造成断裂。
的长度车削去除，保证拉杆内侧的螺纹，包括与载荷
槽过渡处的螺纹，均得到完全地滚压强化。
3 改进措施
在滚压轮滚压力的作用下，车削螺纹根部圆角金
从拉杆断裂的原因可知，主要提高拉杆螺纹的抗
属被压实，在表层产生残余压应力 ；同时可以使螺纹
疲劳强度，其次是卸荷槽的优化和表面质量，具体的
根部圆角的粗糙度提高，减小应力集中源，提升拉杆
改进措施如下 ：
车削螺纹的疲劳强度。
3.1 螺纹根部圆角滚压强化
3.2 滚压螺纹
螺纹根部圆角滚压强化是利用钢的弹塑性变形性
螺纹滚压加工就是用滚压工具进行挤压，使金属
质，使用一个与螺纹根部圆角形状与几何尺寸完全相
塑性变形而形成螺纹的方法。根据拉杆螺纹的尺寸规
同或相近的滚压轮，对其根部圆角施加一定的压力，
格，通常采用径向滚丝。在滚丝机上两个带螺纹牙形
使该处金属表面产生一个弹塑性变形层而达到强化螺

·56· 第 43 卷 第 10 期