關(guān)于空調(diào)壓縮機(jī)用曲軸加工工藝的研究

籍冬梅 吳濤

摘 要：本文是對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)用曲軸部件工藝加工進(jìn)行分析，隨著壓縮機(jī)趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡單化、性能優(yōu)質(zhì)化，曲軸制造工藝發(fā)生了很大的變化。高速、高效、柔性、復(fù)合化是曲軸制造技術(shù)發(fā)展的主要方向。文章首先闡述了曲軸材料的選用方法和技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)曲軸加工的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了相關(guān)分析與說明。

關(guān)鍵詞：曲軸加工；曲軸材料；工藝方法；強(qiáng)化工藝

曲軸是壓縮機(jī)泵體中最重要、承受負(fù)荷最大的零件之一。曲軸在工作狀態(tài)下受著交變的扭矩和彎矩載荷，這就要求曲軸具有足夠的強(qiáng)度和剛度以及高精度。曲軸加工工藝水平不僅影響著整機(jī)的尺寸和重量，而且在很大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性與壽命。因此，改進(jìn)曲軸加工方法、提高加工精度顯得非常重要。

1.曲軸材料的選用和技術(shù)要求

1.1曲軸常用材料

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，曲軸常用材料有：球墨鑄鐵、調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼。由于球墨鑄鐵的力學(xué)性能接近調(diào)質(zhì)鋼，切削性能良好，且成本只有調(diào)質(zhì)鋼材質(zhì)成本的l/3左右，所以球墨鑄鐵曲軸在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材料的比例：美國為90%，英國為85%，日本為60%。國內(nèi)的汽油機(jī)曲軸，一般采用球墨鑄鐵制造，常用的牌號(hào)有：QT700-2、QT800-6、QT900-6、等溫淬火球墨鑄鐵等。

1.2曲軸的主要部位技術(shù)要求

其主要技術(shù)要求有以下一些。

（1）曲軸偏心外徑有較高的圓柱度、圓度等公差要求。

（2）中間三個(gè)主軸頸對(duì)兩端主軸頸有較高的圓跳動(dòng)公差要求。

（3）曲軸的連桿軸頸與主軸頸有偏心距要求，在加工時(shí)應(yīng)注意回轉(zhuǎn)平衡。

2.曲軸加工的關(guān)鍵技術(shù)問題探討

2.1曲軸定心模式的合理選用

曲軸定心工序采用的方法主要有幾何定心和質(zhì)量定心兩種。在業(yè)界內(nèi)，關(guān)于采用質(zhì)量定心還是幾何定心的問題，經(jīng)過多年的爭論，現(xiàn)逐漸形成以下共識(shí)：①如果曲軸毛坯質(zhì)量好，可以用幾何定心；如果毛坯質(zhì)量不高，才可能采用質(zhì)量定心方案。②如果毛坯質(zhì)量均衡性尚可，采用幾何定心方案就能保證曲軸不平衡量在合適的范圍內(nèi)，則不必采用質(zhì)量定心方案，以減少因質(zhì)量定心設(shè)備帶來的設(shè)備投資。大量的生產(chǎn)實(shí)際表明，伴隨我國曲軸毛坯制造水平的不斷提升，采用幾何定心將成為一種發(fā)展趨勢。

2.2曲軸粗加工方式的選擇與比較

曲軸的粗加工工藝先后經(jīng)歷了單刀車、多刀成型車、外圓磨床等工序加工，加工過程中要考慮產(chǎn)生徑向切削力，有效地減少了曲軸粗加工的切削變形，因而得到了廣泛的應(yīng)用。在具體工藝的選擇上，通常根據(jù)以下三個(gè)因素進(jìn)行合理選擇。①曲軸長度L。②毛坯余量δ的大小。③曲軸粗加工的變形問題。為有效減少變形，可以進(jìn)行工藝分析選擇最佳加工方式，去除大部分的余量，有效釋放應(yīng)力的工藝，從而獲得較高的軸向尺寸和軸頸尺寸精度。

2.3磨削工藝的合理選擇

國內(nèi)磨削工藝一般分為粗磨和精磨，而國外大多數(shù)廠家都是一次精磨到位。磨削工藝的選擇要兼顧以下兩個(gè)問題：一是如何保證曲軸質(zhì)量；二要有利于消除或減少磨削裂紋。眾所周知，磨削裂紋的產(chǎn)生是由磨削熱引起的，降低磨削熱是解決磨削裂紋的關(guān)鍵，在磨削工藝上可采取以下措施消除或減少磨削裂紋。

（1）采用濕磨法，用切削液冷卻磨削區(qū)，降低磨削區(qū)溫度。

（2）選用粒度較粗、硬度較軟的砂輪，磨削時(shí)可以降低磨削熱。

（3）選擇合適的磨削量，也可以降低磨削熱的產(chǎn)生。

（4）選擇合適磨削余量，在磨削過程中減小磨削佘量，降低磨削熱的產(chǎn)生。

（5）改善冷卻條件，提高冷卻噴射壓力，加大冷卻液流量等，以降低磨削熱。

2.4曲軸強(qiáng)化工藝

由于曲軸在交變應(yīng)力作用下工作，其軸頸面變化轉(zhuǎn)接圓角處發(fā)生應(yīng)力疲勞和應(yīng)變破壞的危險(xiǎn)性極大。目前，主要通過噴丸強(qiáng)化和圓角滾壓強(qiáng)化來改變曲軸抗疲勞性能。

2.5磷化涂鉬處理：

磷化作為重要的表面預(yù)處理技術(shù)，在耐蝕、涂裝、順滑、精飾燈方面得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，磷化膜的用途取決于膜層的性能，而耐蝕性又是評(píng)價(jià)磷化膜性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，磷化膜的耐蝕性與磷化膜的致密度有密切的關(guān)系，而膜層的致密度又取決于磷化膜上的磷酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)和尺寸。近年來，通過改變磷化前處理和磷化工藝來改善磷化膜耐蝕性的研究屢見報(bào)道，各種措施的直接目的是增大膜層的覆蓋率。

鉬酸鹽對(duì)鋅、鍍鋅鋼及其合金以及其他的金屬都具有很好的緩蝕效果，熱鍍鋅鋼表面的鉬酸鹽膜亦有報(bào)道，近年來，鉬酸鹽作為磷化添加劑的研究已見報(bào)道，但只能減小磷酸鹽晶體的晶粒尺寸，仍不能消除磷化膜的孔隙。

為了消除磷酸鹽晶體間的孔隙，磷化的金屬需進(jìn)行封閉后處理，硫鉀銘酸鹽可被作為磷化膜的封閉后處理，但硫鉀銘致癌、劇毒。今年來的使用硫鉀銘收到了嚴(yán)格的限制或禁止，本文研究采用無毒環(huán)境友好的鉬酸鹽溶液封閉后處理已磷化的熱鍍鋅鋼板，著重考察其在5%NaC1水溶液中的腐蝕電化學(xué)行為。

3.結(jié)語

要制定先進(jìn)合理的曲軸加工工藝必須做到以下幾點(diǎn)。

（1）根據(jù)曲軸零件的特點(diǎn)，采用合理的曲軸定心模式。

（2）磨削工藝參數(shù)的選取要有利于減少或消除磨削裂紋。

（3）適合于多品種、小批量的復(fù)合加工技術(shù)是今后曲軸加工的一個(gè)發(fā)展方向。

（4）注意曲軸強(qiáng)化工藝的推廣和應(yīng)用。[科]

參考文獻(xiàn)：

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