化工机器制造工艺

1、“化工机器制造工艺化工机器制造工艺”专题讲座专题讲座主讲人：张颖3 3 活塞压缩机典型零部件的加工活塞压缩机典型零部件的加工4 4 活塞压缩机的装配活塞压缩机的装配“化工机器制造工艺化工机器制造工艺”专题讲座专题讲座1 1 概述概述2 2 压缩机的基本类型及典型压缩机结构压缩机的基本类型及典型压缩机结构1 1 概述概述1.1 1.1 何为化工机器何为化工机器1.2 1.2 化工机器制造工艺过程化工机器制造工艺过程1.3 1.3 本次讲座的重点内容本次讲座的重点内容在石油、化学工业的生产过程中，需要采用在石油、化学工业的生产过程中，需要采用各种各样的机器。如各种类型的压缩机、离各种各样的机器。如

2、各种类型的压缩机、离心机和泵等等。通常我们心机和泵等等。通常我们把化工生产过程中把化工生产过程中，采用的运动机械统称为化工机器，采用的运动机械统称为化工机器。同一切。同一切机器一样，化工机器也是由一些基本的单元机器一样，化工机器也是由一些基本的单元零件所组成，如机座零件所组成，如机座( (机身机身) )、机壳、轴承、机壳、轴承，轴、曲轴、连杆、活塞，叶轮、转鼓、螺，轴、曲轴、连杆、活塞，叶轮、转鼓、螺旋、盘、套、齿轮，皮带轮、联轴节、杠杆旋、盘、套、齿轮，皮带轮、联轴节、杠杆、销钉，键、螺钉、螺帽、销钉，键、螺钉、螺帽等。等。1.1 1.1 何为化工机器何为化工机器制造一台化工机器必须经过一系

3、列的劳动过程，这些劳制造一台化工机器必须经过一系列的劳动过程，这些劳动过程包括：原材料的运输和储存，生产的准备工作，动过程包括：原材料的运输和储存，生产的准备工作，毛坯的制造，零件的机械加工，零件装配成机器，机器毛坯的制造，零件的机械加工，零件装配成机器，机器的检验、试车、油漆和包装等。的检验、试车、油漆和包装等。从原材料从原材料( (或半成品或半成品) )到制到制成成品，整个相互联系的各个劳动过程的总和称为机器成成品，整个相互联系的各个劳动过程的总和称为机器的生产过程的生产过程。其中最主要的包括三个大的阶段：。其中最主要的包括三个大的阶段： 1.2 1.2 化工机器制造工艺过程化工机器制造工

4、艺过程一、毛坯的制造一、毛坯的制造二、零件的机械加工二、零件的机械加工三、机器的装配三、机器的装配将制造机器的原材料将制造机器的原材料铸锭或型材，通过铸造、铸锭或型材，通过铸造、压力加工或焊接的方法制成毛坯的过程称为毛压力加工或焊接的方法制成毛坯的过程称为毛坯的制造过程。坯的制造过程。一般情况下，由于毛坯的表面一般情况下，由于毛坯的表面比较粗糙，尺寸和形状都不很准确，因而对于比较粗糙，尺寸和形状都不很准确，因而对于要求较高的表面，都预先将毛坯的尺寸增大，要求较高的表面，都预先将毛坯的尺寸增大，留下一层多余的金属作为加工余量。也就是说留下一层多余的金属作为加工余量。也就是说毛坯制造阶段，只是在保

5、证材料的材质和一定毛坯制造阶段，只是在保证材料的材质和一定的机械性能的条件下，获得与零件近似的形状的机械性能的条件下，获得与零件近似的形状和尺寸。和尺寸。随着科学技术的发展，生产水平的提高，铸、压、焊的制造精度有了明显随着科学技术的发展，生产水平的提高，铸、压、焊的制造精度有了明显的提高，特别是精密铸造，精密锻造和精密轧制等的某些制品，只需对部的提高，特别是精密铸造，精密锻造和精密轧制等的某些制品，只需对部分表面进行机械加工，甚至不需要机械加工即可作为零件。分表面进行机械加工，甚至不需要机械加工即可作为零件。 一、毛坯的制造一、毛坯的制造 现代化工机器都朝着大功率、高转速和高精度现代化工机器都

6、朝着大功率、高转速和高精度的方向发展，对零件工作表面的尺寸、形状和表面的方向发展，对零件工作表面的尺寸、形状和表面质量都提出了愈来愈高的要求，因此，大多数零件质量都提出了愈来愈高的要求，因此，大多数零件都需要进行机械加工。都需要进行机械加工。常见的机械加工方法有车削常见的机械加工方法有车削、刨削，铣削、钻削、镗削、磨削加工等、刨削，铣削、钻削、镗削、磨削加工等。在机器。在机器制造中，制造中，机械加工是保证获得高精度零件的主要手机械加工是保证获得高精度零件的主要手段段。无论从制造机器所耗费的劳动量，还是从机器。无论从制造机器所耗费的劳动量，还是从机器成本的组成来看，机械加工都占了很大的比重。为成

7、本的组成来看，机械加工都占了很大的比重。为了保证零件的某些机械和物理性能，或为了易于进了保证零件的某些机械和物理性能，或为了易于进行切削加工，零件在机械加工过程中，常常还需要行切削加工，零件在机械加工过程中，常常还需要进行热处理。进行热处理。二、零件的机械加工二、零件的机械加工 将各种合格的零件，按照一定的技术要求、将各种合格的零件，按照一定的技术要求、方法和步骤，经过组件装配、部件装配和总体装方法和步骤，经过组件装配、部件装配和总体装配，互相连接或组合成一台完整的机器的过程称配，互相连接或组合成一台完整的机器的过程称为机器的装配过程。为机器的装配过程。只有零件在加工时，达到了只有零件在加工时

8、，达到了设计要求，而且合理地进行装配，所制成的机器设计要求，而且合理地进行装配，所制成的机器才能符合设计时所预定的质量及性能要求。装配才能符合设计时所预定的质量及性能要求。装配质量在一定程度上对机器的工作性能有着决定性质量在一定程度上对机器的工作性能有着决定性的影响。即机器装配得正确与否，将直接影响机的影响。即机器装配得正确与否，将直接影响机器的负荷和功率消耗的大小，振动和磨损的严重器的负荷和功率消耗的大小，振动和磨损的严重程度，以及机器使用寿命的长短。程度，以及机器使用寿命的长短。三、机器的装配三、机器的装配1.3 1.3 本次讲座的重点内容本次讲座的重点内容 上述化工机器制造工艺过程的三个

9、阶段，涉及上述化工机器制造工艺过程的三个阶段，涉及的内容十分广泛。本次讲座以化工机器中常用的活的内容十分广泛。本次讲座以化工机器中常用的活塞压缩机为研究对象，重点讲述活塞压缩机的基本塞压缩机为研究对象，重点讲述活塞压缩机的基本结构、典型零部件的加工工艺，最后讲述一下活塞结构、典型零部件的加工工艺，最后讲述一下活塞压缩机的装配和试车。压缩机的装配和试车。 力求在有限的时间里，通力求在有限的时间里，通过本次讲座，使同学们对化工机器的制造过程、装过本次讲座，使同学们对化工机器的制造过程、装配过程和调试过程，以及所涉及的一些基本概念、配过程和调试过程，以及所涉及的一些基本概念、基本常识有一定的认识和了

10、解。基本常识有一定的认识和了解。2 2 压缩机的基本类型及压缩机的基本类型及 典型压缩机结构典型压缩机结构2.1 2.1 压缩机的分类压缩机的分类2.2 2.2 活塞压缩机的基本结构活塞压缩机的基本结构2.3 2.3 活塞压缩机的命名活塞压缩机的命名按所用流体的种类分按所用流体的种类分（一）（一）流体机械流体机械泵泵压气机压气机通风机通风机鼓风机鼓风机压缩机压缩机真空机真空机（按压力分）（p3x105Pa）（0.15x105p3x105Pa）（p0.15x105Pa）真空机（进气压力小于环境大气压力）2.1 2.1 压缩机的分类压缩机的分类压缩机压缩机容积式容积式离心式（透平式）离心式（透平式

11、）混流式混流式轴流式轴流式径流式径流式（按流动方向）（按流动方向）回转式回转式往复式往复式泵泵其它型式其它型式容积式容积式离离心心泵泵轴轴流流泵泵混混流流泵泵旋旋涡涡泵泵活活塞塞或或柱柱塞塞泵泵螺螺杆杆泵泵齿齿轮轮泵泵滑滑板板泵泵喷喷射射泵泵真真空空泵泵叶片式叶片式2.2 2.2 活塞压缩机的基本结构活塞压缩机的基本结构1-1-连杆；连杆；2-2-曲轴；曲轴；3-3-中间冷却器；中间冷却器；4-4-活塞杆；活塞杆；5-5-气阀；气阀；6-6-气缸；气缸；7-7-活塞；活塞；8-8-活塞环；活塞环；9-9-填料；填料；1010十字头；十字头；11-11-平衡重；平衡重；1212机身。机身。3LC

12、-4.5/25空压机空压机2.3 2.3 活塞压缩机的命名（活塞压缩机的命名（JB25-89JB25-89）3 3 压缩机典型零部件的加工压缩机典型零部件的加工3.1 3.1 曲轴的加工曲轴的加工3.2 3.2 活塞的加工活塞的加工3.3 3.3 连杆的加工连杆的加工3.4 3.4 机身的加工机身的加工3.1 3.1 曲轴的加工曲轴的加工一、曲轴的功用和结构特点一、曲轴的功用和结构特点三、曲轴的加工工艺过程及安排三、曲轴的加工工艺过程及安排二、曲轴的技术要求二、曲轴的技术要求一、曲轴的功用和结构特点一、曲轴的功用和结构特点曲轴是活塞式压缩机中接受电动机以扭矩形式曲轴是活塞式压缩机中接受电动机以

13、扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的一输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的一个重要零件，它在个重要零件，它在工作过程中将承受周期性的、工作过程中将承受周期性的、复杂的交变载荷复杂的交变载荷。 曲轴常用材料有优质碳素结构钢曲轴常用材料有优质碳素结构钢(35(35、4040、4545号号钢钢) )和球墨铸铁和球墨铸铁(QT60(QT602) 2)等，因此曲轴毛坯也等，因此曲轴毛坯也就有锻造曲轴和铸造曲轴两大类。就有锻造曲轴和铸造曲轴两大类。图图1 1是单拐曲轴组件图。可以看出，曲轴具有如下的结构特点：整是单拐曲轴组件图。可以看出，曲轴具有如下的结构特点：整个曲轴是由主轴、与连杆大头配合

14、的曲柄销，联结主轴和曲柄销的个曲轴是由主轴、与连杆大头配合的曲柄销，联结主轴和曲柄销的曲柄组成。主轴上有与轴承、皮带轮、轴承盖等相配合的几个部分。曲柄组成。主轴上有与轴承、皮带轮、轴承盖等相配合的几个部分。此外，为了保证连杆大头瓦与曲柄销之间通油润滑，在曲轴上要求此外，为了保证连杆大头瓦与曲柄销之间通油润滑，在曲轴上要求钻出细长的交叉油孔；以及固定平衡铁的螺孔、堵油孔的螺孔等。钻出细长的交叉油孔；以及固定平衡铁的螺孔、堵油孔的螺孔等。二、曲轴的技术要求（一）二、曲轴的技术要求（一） 为了满足曲轴在机器中的功用，设计时对它提出了如为了满足曲轴在机器中的功用，设计时对它提出了如下的主要技术要求。与

15、轴承配合的主轴颈规定为下的主要技术要求。与轴承配合的主轴颈规定为2 2级精度级精度基孔制的第三种过渡配合基孔制的第三种过渡配合gcgc，以保证一定的配合特性，提，以保证一定的配合特性，提高其旋转精度，并要求具有高其旋转精度，并要求具有 7 7的光洁度。曲柄销与连杆的光洁度。曲柄销与连杆大头瓦的配合常用大头瓦的配合常用2 2级精度基孔制第三种动配合级精度基孔制第三种动配合D/dcD/dc，以，以及及 8 8的光洁度，以获得良好的油膜润滑条件。为了保证的光洁度，以获得良好的油膜润滑条件。为了保证皮带轮对曲轴具有较高的对中性，将曲轴的主轴与皮带轮皮带轮对曲轴具有较高的对中性，将曲轴的主轴与皮带轮配合

16、部分采用配合部分采用2 2级精度基孔制的第四种过渡配合级精度基孔制的第四种过渡配合gdgd，或第，或第一种动配合一种动配合d d，或采用，或采用1 1：1010的锥度配合，以及的锥度配合，以及 7(7(或或 6)6)光洁度。与轴承端盖配合部分规定为光洁度。与轴承端盖配合部分规定为4 4级精度的第三种动级精度的第三种动配合配合dc4dc4和和 7 7光洁度，或光洁度，或 6 6级精度第四种动配合级精度第四种动配合dd6dd6和和 6 6光洁度。曲柄与平衡铁配合面规定为光洁度。曲柄与平衡铁配合面规定为4 4级精度第一种动配级精度第一种动配合合d4d4和和 5 5一一 4 4光洁度。其余表面的加工光

17、洁度都不得低光洁度。其余表面的加工光洁度都不得低于于 4 4。二、曲轴的技术要求（二）二、曲轴的技术要求（二） 为了保证配合的均匀性，为避免曲柄销与连杆大头瓦配合的间为了保证配合的均匀性，为避免曲柄销与连杆大头瓦配合的间隙不均，破坏了油膜的形成而加剧磨损，必须限制配合部分的不柱隙不均，破坏了油膜的形成而加剧磨损，必须限制配合部分的不柱度和椭圆度的形状误差，一般规定这两项误差不得超过该配合部分度和椭圆度的形状误差，一般规定这两项误差不得超过该配合部分直径公差之半。要求主轴颈对中心线具有较严的径向跳动，各配合直径公差之半。要求主轴颈对中心线具有较严的径向跳动，各配合部分之间要求较高的同轴度。对于尺

18、寸在部分之间要求较高的同轴度。对于尺寸在8080180mm180mm范围内的直径，范围内的直径，径向跳动和不同轴度规定不得大于径向跳动和不同轴度规定不得大于0.03mm0.03mm，以提高曲轴组件的装配，以提高曲轴组件的装配精度和旋转精度。要求限制曲柄销对主轴颈的不平行度，保证活塞精度和旋转精度。要求限制曲柄销对主轴颈的不平行度，保证活塞往复运动的方向与主轴颈的旋转轴心线垂直，即与气缸镜面轴心线往复运动的方向与主轴颈的旋转轴心线垂直，即与气缸镜面轴心线方向一致，以减少活塞部件在气缸镜面中往复运动时接触的不均匀方向一致，以减少活塞部件在气缸镜面中往复运动时接触的不均匀性而带来的磨损不均匀，甚至咬

19、死的可能性。一般规定不平行度不性而带来的磨损不均匀，甚至咬死的可能性。一般规定不平行度不得大于得大于100100：0.02mm0.02mm。最后，曲轴在工作状态下承受交变载荷，因。最后，曲轴在工作状态下承受交变载荷，因此为了避免应力集中，提高疲劳强度，要求曲轴表面不得有凹痕、此为了避免应力集中，提高疲劳强度，要求曲轴表面不得有凹痕、碰伤、毛刺、裂纹和夹杂物等缺陷，且要求在粗精加工后，分别进碰伤、毛刺、裂纹和夹杂物等缺陷，且要求在粗精加工后，分别进行超声波探伤和磁粉探伤；同时要求轴颈与曲柄连接的过渡圆角应行超声波探伤和磁粉探伤；同时要求轴颈与曲柄连接的过渡圆角应光洁圆滑。光洁圆滑。 技术要求：技

20、术要求：1 1曲轴锻造比用铸钢时不小于曲轴锻造比用铸钢时不小于2 2，用轧制钢料时不小于，用轧制钢料时不小于1.51.5。2 2曲轴锻后正火处理，粗加工后退火处理，曲轴锻后正火处理，粗加工后退火处理，HBl70HBl70217217。3 3粗加工后进行超声波探伤，精加工后进行磁粉探伤，不得有任粗加工后进行超声波探伤，精加工后进行磁粉探伤，不得有任何影响强度的缺陷。何影响强度的缺陷。4 4各配台部分各配台部分llOgcllOgc，110dc110dc、106dc4106dc4、105gd105gd的椭圆度和的椭圆度和不柱度不得大于直径公差之半。不柱度不得大于直径公差之半。5 5曲柄销轴心线对主轴

21、颈轴心线的不平行度不得大于曲柄销轴心线对主轴颈轴心线的不平行度不得大于100100：0.020.02mmmm。6 6106dc4106dc4、105gd105gd历配合部分对主轴颈历配合部分对主轴颈llOgcllOgc的不同轴度不的不同轴度不得大于得大于0.030.03mmmm。7 7主轴颈主轴颈1lOgc1lOgc对轴心线的径向跳动不得大于对轴心线的径向跳动不得大于0.030.03mmmm。8 8键槽轴线对曲轴轴心线的偏移不大于键槽轴线对曲轴轴心线的偏移不大于0.2mm0.2mm，歪斜不大于，歪斜不大于.045.045mmmm。9 94 4个配重螺孔个配重螺孔M27M27的轴心线对端面的不垂

22、直度不大于的轴心线对端面的不垂直度不大于100:0.1100:0.1mmmm。三、曲轴的机械加工工艺三、曲轴的机械加工工艺 从机械加工工艺上看，曲轴属于轴类零件，主从机械加工工艺上看，曲轴属于轴类零件，主要是外圆表面的加工。但由于曲轴呈拐状，曲柄销要是外圆表面的加工。但由于曲轴呈拐状，曲柄销与主轴颈偏离了一定的距离，不在同一轴心线上，与主轴颈偏离了一定的距离，不在同一轴心线上，形状较复杂，刚性不足，余量较大等结构上的特点，形状较复杂，刚性不足，余量较大等结构上的特点，因此，在制订曲轴机械加工工艺过程时，应着重考因此，在制订曲轴机械加工工艺过程时，应着重考虑下述几个问题：虑下述几个问题：基准的选

23、择；加工曲柄销对偏心基准的选择；加工曲柄销对偏心装夹而引起的不平衡；粗加工后内应力重新分布引装夹而引起的不平衡；粗加工后内应力重新分布引起的变形等起的变形等。 ( (一一) )基准的选择及零件的安装基准的选择及零件的安装 1粗基准的选择粗基准的选择 在单件、小批生产的条件厂，通常都是采取划线找正。在单件、小批生产的条件厂，通常都是采取划线找正。所以曲轴加工的第一道工序是钳工划线，划出主轴颈端面所以曲轴加工的第一道工序是钳工划线，划出主轴颈端面的十字中心线以及待加工表面的轮廓线，然后按划线找正的十字中心线以及待加工表面的轮廓线，然后按划线找正将曲轴安装在机床上进行加工。将曲轴安装在机床上进行加工

24、。 2精基准的选择精基准的选择 （1）主轴颈加工精基准的选择）主轴颈加工精基准的选择 加工曲轴的主轴颈止以及与主轴颈同旋转轴心线的其它加工曲轴的主轴颈止以及与主轴颈同旋转轴心线的其它配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时，同轴类零件外圆表配合部分和曲柄外圆弧面、外端面时，同轴类零件外圆表面加工一样，采用辅助精基准顶针孔。用顶针孔作为精面加工一样，采用辅助精基准顶针孔。用顶针孔作为精基准，符合基面同一的原则，从而可以保证一次安装中加基准，符合基面同一的原则，从而可以保证一次安装中加工的各表面的同轴度或垂直度。工的各表面的同轴度或垂直度。 （2 2）加工曲柄销时，精基准的选择）加工曲柄销时，精基准的选择

25、 1 1）对于主轴颈较大而偏心距又较小的曲轴，可以在曲轴两端面上）对于主轴颈较大而偏心距又较小的曲轴，可以在曲轴两端面上分别各打出两个顶针孔分别各打出两个顶针孔A A及及B B，两顶针孔在端面上的距离即等于曲柄，两顶针孔在端面上的距离即等于曲柄销对主轴颈的偏心距。以顶针孔销对主轴颈的偏心距。以顶针孔A A为基准加工主轴为基准加工主轴 颈，以顶针孔颈，以顶针孔B B为基准加上曲柄销，这样加工曲柄销就不需要专用夹具。为基准加上曲柄销，这样加工曲柄销就不需要专用夹具。 2 2）当偏心距较大，曲柄销的轴心线在主轴颈外圆的端面之外时，）当偏心距较大，曲柄销的轴心线在主轴颈外圆的端面之外时，需借助于专用偏

26、心夹具来定位。这时又有两种不同的方案。需借助于专用偏心夹具来定位。这时又有两种不同的方案。(a)(a)采用附加精基准采用附加精基准 使用偏心夹具，工件两端装在夹具开口孔中，在平板上找正曲柄使用偏心夹具，工件两端装在夹具开口孔中，在平板上找正曲柄销轴心线同顶针孔同轴销轴心线同顶针孔同轴( (角向定位角向定位) )后夹紧，然后以夹具上的顶针孔后夹紧，然后以夹具上的顶针孔在机床上定位加工。这时曲轴的曲柄销对主轴颈的偏心距，以及轴在机床上定位加工。这时曲轴的曲柄销对主轴颈的偏心距，以及轴心线间的平行度是靠附加精基准心线间的平行度是靠附加精基准顶针孔在偏心夹具上的加工精度顶针孔在偏心夹具上的加工精度来保

27、证的。来保证的。(b)(b)采用基本精基准采用基本精基准 （二）加工阶段的划分及主要表面的加工（二）加工阶段的划分及主要表面的加工 曲轴的主要加工表面是主轴颈和曲柄销的外圆柱表面，曲轴的主要加工表面是主轴颈和曲柄销的外圆柱表面，其次是曲柄平面，再则是各润滑油孔和紧固螺孔。其次是曲柄平面，再则是各润滑油孔和紧固螺孔。 由于曲轴的结构形状复杂，自由锻造曲轴毛坯余量大由于曲轴的结构形状复杂，自由锻造曲轴毛坯余量大且不均匀，金属的大量切除，剧烈的内应力的重新分布，且不均匀，金属的大量切除，剧烈的内应力的重新分布，势必引起较大的变形。为了避免由于主要表面粗精加工势必引起较大的变形。为了避免由于主要表面粗

28、精加工交叉，使某主要表面精加工后所获得的精度，因下道工交叉，使某主要表面精加工后所获得的精度，因下道工序粗加工后的变形而遭到破坏，通常都希望各主要表面序粗加工后的变形而遭到破坏，通常都希望各主要表面的加工严格划分为不同的加工阶段。即主轴颈，曲柄销的加工严格划分为不同的加工阶段。即主轴颈，曲柄销和曲柄都完成了粗加工后，再分别进行半精加工，最后和曲柄都完成了粗加工后，再分别进行半精加工，最后对主轴颈和曲柄销进行精加工。对主轴颈和曲柄销进行精加工。 ( (三三) )加工工艺过程及基本安排加工工艺过程及基本安排 单件、小批生产条件下，中、小型曲轴的机械加工工单件、小批生产条件下，中、小型曲轴的机械加工

29、工艺过程的安排可作如下考虑。艺过程的安排可作如下考虑。 1 1加工过程中的划线工序加工过程中的划线工序 曲轴加工过程中通常需要安排两次划线工序，即毛曲轴加工过程中通常需要安排两次划线工序，即毛坯划线和确定次要表面位置的划线。坯划线和确定次要表面位置的划线。 毛坯划线就是对毛毛坯划线就是对毛坯进行坯进行“剪裁剪裁”，确定辅助精基准，确定辅助精基准主轴颈顶针孔的位主轴颈顶针孔的位置，合理地分配各主要表面的加工余量。油孔、螺孔、置，合理地分配各主要表面的加工余量。油孔、螺孔、键槽等需要别的表面加工到一定程度后才能加工，因此键槽等需要别的表面加工到一定程度后才能加工，因此为确定这些次要表面的位置，加工

30、过程中还需要安排一为确定这些次要表面的位置，加工过程中还需要安排一次划线工序。次划线工序。 2 2准备工序准备工序 曲拐开挡未锻出的自由锻毛坯，在进入主要表面加曲拐开挡未锻出的自由锻毛坯，在进入主要表面加工之前，需根据划线，钻排孔，将余块切除。其次就是工之前，需根据划线，钻排孔，将余块切除。其次就是基准的准备，即车基准的准备，即车( (铣铣) )端面、钻顶针孔。端面、钻顶针孔。 3 3主要表面的加工阶段主要表面的加工阶段 将主轴颈，曲柄销两个主要表面的加工划分为粗加工将主轴颈，曲柄销两个主要表面的加工划分为粗加工( (粗车粗车) )、半、半精加工精加工( (精车精车) )、精加工、精加工 (

31、(磨削磨削) )三个阶段。与主轴颈、曲柄销同旋转三个阶段。与主轴颈、曲柄销同旋转轴心线的表面，如其它配合部分、曲柄的外圆弧，曲柄端面等则分轴心线的表面，如其它配合部分、曲柄的外圆弧，曲柄端面等则分别安排在主要表面加工的同一工序中。别安排在主要表面加工的同一工序中。4 4次要表面加工的安排次要表面加工的安排 余量较大精度要求稍高的次要表面，如曲柄两侧面最好同主要表余量较大精度要求稍高的次要表面，如曲柄两侧面最好同主要表面一样划分为不同的加工阶段，将大部分余量在粗加工阶段切除。面一样划分为不同的加工阶段，将大部分余量在粗加工阶段切除。铣键槽工序的安排有两种不同的方案。一种是把铣键槽工序安排在铣键槽

32、工序的安排有两种不同的方案。一种是把铣键槽工序安排在外圆表面车削之后，磨削之前。另一种方案是外圆磨削后再铣键槽。外圆表面车削之后，磨削之前。另一种方案是外圆磨削后再铣键槽。当键槽对轴心线的相互位置精度要求较高时，宜采取第二方案：外当键槽对轴心线的相互位置精度要求较高时，宜采取第二方案：外圆磨削后再铣键槽。圆磨削后再铣键槽。 油孔、螺孔加工工序的安排也有两种可供选择的方案。一个方案油孔、螺孔加工工序的安排也有两种可供选择的方案。一个方案是：将油孔、螺孔的加工安排在主要表面的半精加工和精加工之间。是：将油孔、螺孔的加工安排在主要表面的半精加工和精加工之间。另一方案是安排在主要表面精加工之后，工艺过

33、程的末尾。为了避另一方案是安排在主要表面精加工之后，工艺过程的末尾。为了避免由于主要表面加工不合格，工件报废而带来的次要表面加工工时免由于主要表面加工不合格，工件报废而带来的次要表面加工工时不必要的损失，宜于将油孔、螺孔的加工安排在主要表面精加工后，不必要的损失，宜于将油孔、螺孔的加工安排在主要表面精加工后，工艺过程的末尾。工艺过程的末尾。 5 5热处理工序的安排热处理工序的安排 曲轴在粗加工时，切除了毛坯表层的大量金属，由于内应力重新曲轴在粗加工时，切除了毛坯表层的大量金属，由于内应力重新分布将引起较大的变形；且粗加工时切削用量较大，切削过程又会分布将引起较大的变形；且粗加工时切削用量较大，

34、切削过程又会带来新的内应力。因此为了消除内应力，使变形稳定，避免精加工带来新的内应力。因此为了消除内应力，使变形稳定，避免精加工所获得的精度受到影响，一般在曲轴主要表面粗加工后安排人工时所获得的精度受到影响，一般在曲轴主要表面粗加工后安排人工时效处理。效处理。 某些曲轴为了提高主轴颈和曲柄销的耐磨性，常在轴颈精加工某些曲轴为了提高主轴颈和曲柄销的耐磨性，常在轴颈精加工磨削之前进行局部的表面淬火，以提高表面的硬度。表面淬火方法磨削之前进行局部的表面淬火，以提高表面的硬度。表面淬火方法可采用火焰表面淬火或高频表面淬火。可采用火焰表面淬火或高频表面淬火。6 6检验工序的安排检验工序的安排 检验包括加

35、工阶段的精度检验和无损检验。在曲轴粗加工和半精检验包括加工阶段的精度检验和无损检验。在曲轴粗加工和半精加工完了后，应对主要表面的工序间尺寸进行检验，加工终了，对加工完了后，应对主要表面的工序间尺寸进行检验，加工终了，对整个零件的尺寸、几何形状和相互位置精度进行全面检验。为了及整个零件的尺寸、几何形状和相互位置精度进行全面检验。为了及早发现缺陷，避免大量工时不必要的浪费，主要表面粗加工后，须早发现缺陷，避免大量工时不必要的浪费，主要表面粗加工后，须进行超声波探伤。整个零件加工终了，或主要表面精加工结束，应进行超声波探伤。整个零件加工终了，或主要表面精加工结束，应进行磁粉探伤，以检查有无裂纹等缺陷

36、的存在，以保证曲轴的质量进行磁粉探伤，以检查有无裂纹等缺陷的存在，以保证曲轴的质量要求。要求。表表1 1 小型自由锻造曲轴的典型加工工艺过程小型自由锻造曲轴的典型加工工艺过程表表1 1 小型自由锻造曲轴的典型加工工艺过程（续）小型自由锻造曲轴的典型加工工艺过程（续）3.2 3.2 活塞的加工活塞的加工一、活塞的功用和结构特点一、活塞的功用和结构特点二、活塞的加工工艺过程及安排二、活塞的加工工艺过程及安排一、活塞的功用和结构特点一、活塞的功用和结构特点 曲轴的旋转运动通过连杆、十字头、活塞杆带动活塞曲轴的旋转运动通过连杆、十字头、活塞杆带动活塞( (或连杆直接带动活塞或连杆直接带动活塞) )在气

37、缸内作连续的往复运动，以压在气缸内作连续的往复运动，以压缩气体，提高气体的压力。活塞在工作过程中承受的是交缩气体，提高气体的压力。活塞在工作过程中承受的是交变载荷，首先变载荷，首先要求活塞具有一定的机械强度，同时为了减要求活塞具有一定的机械强度，同时为了减小惯性力，应尽可能地减轻活塞的重量小惯性力，应尽可能地减轻活塞的重量。在一定程度上，。在一定程度上，保证压缩机的性能，提高气缸的工作寿命与活塞的制造质保证压缩机的性能，提高气缸的工作寿命与活塞的制造质量有着密切的关系。量有着密切的关系。 活塞的结构和材质根据压缩机的型式、结构方案、承活塞的结构和材质根据压缩机的型式、结构方案、承受压力的大小以

38、及压缩气体种类的不同而有所差异。在中、受压力的大小以及压缩气体种类的不同而有所差异。在中、低压段的双作用气缸中一般都采用盘形低压段的双作用气缸中一般都采用盘形( (鼓形鼓形) )活塞。图活塞。图2 2系系立式或立式或L L型压缩机垂直列气缸中的盘形活塞零件简图。水型压缩机垂直列气缸中的盘形活塞零件简图。水平列气缸中的盘形活塞与垂直列的结构上的区别在于水平平列气缸中的盘形活塞与垂直列的结构上的区别在于水平列盘形活塞浇有巴氏合金托瓦，常见的活塞的另一种结构列盘形活塞浇有巴氏合金托瓦，常见的活塞的另一种结构型式为筒形活塞。型式为筒形活塞。盘形活塞是带有中心孔盘形活塞是带有中心孔( (锥孔或圆孔锥孔或

39、圆孔) )，腹腔中空的鼓，腹腔中空的鼓形零件。中心孔系活塞的装配基面，以它与活塞杆相形零件。中心孔系活塞的装配基面，以它与活塞杆相配合。活塞外圆表面是它同气缸的配合表面，为了防配合。活塞外圆表面是它同气缸的配合表面，为了防止气体从气缸的一侧漏到另一侧，活塞外圆表面上开止气体从气缸的一侧漏到另一侧，活塞外圆表面上开有环槽，用以安装活塞环。为了减轻活塞的重量，以有环槽，用以安装活塞环。为了减轻活塞的重量，以减小往复惯性力，它的腹腔通常都作成中空的。活塞减小往复惯性力，它的腹腔通常都作成中空的。活塞的顶盖端面是它在气缸中压缩气体的工作表面，为了的顶盖端面是它在气缸中压缩气体的工作表面，为了加强平面顶

40、盖的强度，增加结构的刚性，根据活塞的加强平面顶盖的强度，增加结构的刚性，根据活塞的大小，设计有大小，设计有3-83-8片筋片，以连接活塞的两端面。为片筋片，以连接活塞的两端面。为了铸造时支承型芯和清除活塞内腔的型砂，在活塞端了铸造时支承型芯和清除活塞内腔的型砂，在活塞端面上开有与筋片数目相应的圆孔，待型砂清除干净，面上开有与筋片数目相应的圆孔，待型砂清除干净，并经水压试验合格后用丝堵堵塞，再加工平整。并经水压试验合格后用丝堵堵塞，再加工平整。根据活塞的功用及结构特点，对活塞提出了如下的主要技根据活塞的功用及结构特点，对活塞提出了如下的主要技术要求：活塞的外圆表面与气缸术要求：活塞的外圆表面与气

41、缸( (或缸套或缸套) )镜面配合，对于镜面配合，对于垂直列气缸中的盘形活塞，其外圆表面还是它的导向面，垂直列气缸中的盘形活塞，其外圆表面还是它的导向面，为了保证活塞的轴心线对气缸的同轴度，要求两者间具有为了保证活塞的轴心线对气缸的同轴度，要求两者间具有小而稳定的环隙，最后，不允许活塞有任何砂眼、气孔等小而稳定的环隙，最后，不允许活塞有任何砂眼、气孔等缺陷，为此，要求对活塞进行水压试验，缺陷，为此，要求对活塞进行水压试验， 在一定的规范在一定的规范条件下，不得有渗漏现象。同时要求它的壁厚均匀，成品条件下，不得有渗漏现象。同时要求它的壁厚均匀，成品的重量误差必须在一定的范围内。的重量误差必须在一

42、定的范围内。活塞的常用材料为灰铸铁，牌号为活塞的常用材料为灰铸铁，牌号为HT20HT204040、HT25HT254747，一般采用砂型铸造。少数高速轻负荷的压缩机或某些特殊一般采用砂型铸造。少数高速轻负荷的压缩机或某些特殊气体的压缩机采用铸造铝合金，批量较大时，可采用硬模气体的压缩机采用铸造铝合金，批量较大时，可采用硬模铸造。中、大型压缩机也有用铸钢、低碳钢板焊接的活塞。铸造。中、大型压缩机也有用铸钢、低碳钢板焊接的活塞。二、活塞的加工工艺过程及安排二、活塞的加工工艺过程及安排 ( (一一) )活塞机械加工的工艺特点活塞机械加工的工艺特点 活塞的主要加工表面是外圆柱面、顶盖端面，以及内孔活塞

43、的主要加工表面是外圆柱面、顶盖端面，以及内孔表面。属于典型的盘套类零件的表面。属于典型的盘套类零件的 加工，即回转体零件的加工，即回转体零件的内、外圆表面及端面的加工。加工盘套类零件的基本方法内、外圆表面及端面的加工。加工盘套类零件的基本方法是车削。在中、小批生产条件下，通常都是采用普通车床是车削。在中、小批生产条件下，通常都是采用普通车床来完成工件主要表面的加工。来完成工件主要表面的加工。 活塞壁薄刚性差而又要求壁厚均匀，工作表面的加工精活塞壁薄刚性差而又要求壁厚均匀，工作表面的加工精度，以及表面间的相互位置精度要求都较严。为了保证加度，以及表面间的相互位置精度要求都较严。为了保证加工质量，

44、在拟订工艺过程时，就必须正确地选择基准，合工质量，在拟订工艺过程时，就必须正确地选择基准，合理地安排加工顺序。理地安排加工顺序。 ( (二二) )基准的选择基准的选择1 1粗基准的选择粗基准的选择 根据粗基准的选择原则，为了保证壁厚均匀，最好选择零件上不根据粗基准的选择原则，为了保证壁厚均匀，最好选择零件上不需要机械加工的表面作为粗基面。对于盘形活塞内腔是不进行机械需要机械加工的表面作为粗基面。对于盘形活塞内腔是不进行机械加工的毛面，但呈封闭形内腔，无法直接用内腔作粗基面定位安装，加工的毛面，但呈封闭形内腔，无法直接用内腔作粗基面定位安装，通常都是根据内腔控制壁厚均匀对活塞划线，然后夹持外圆，

45、按划通常都是根据内腔控制壁厚均匀对活塞划线，然后夹持外圆，按划线找正定位。线找正定位。2 2精基准的选择精基准的选择 生产实践中，加工活塞的精基准常用的有下述二种不同的方案。生产实践中，加工活塞的精基准常用的有下述二种不同的方案。 (1)(1)采用工艺止口，即采用辅助精基准。该方法最大特点是符合基面采用工艺止口，即采用辅助精基准。该方法最大特点是符合基面同一的原则，可以在一次安装中加工出活塞的外圆表面、端面，活同一的原则，可以在一次安装中加工出活塞的外圆表面、端面，活塞环槽、内孔及活塞杆支承端面，从而可以较可靠地保证这些表面塞环槽、内孔及活塞杆支承端面，从而可以较可靠地保证这些表面间的相互位置

46、精度。间的相互位置精度。(2)(2)采用盘形活塞内孔表面，即采用基本精基准。盘形活塞的圆柱孔采用盘形活塞内孔表面，即采用基本精基准。盘形活塞的圆柱孔或圆锥孔，是活塞装在活塞杆上的装配基面，用它来在心轴上定位或圆锥孔，是活塞装在活塞杆上的装配基面，用它来在心轴上定位安装，最终精加工外圆、活塞环槽、顶盖端面，从而保证这些加工安装，最终精加工外圆、活塞环槽、顶盖端面，从而保证这些加工表面对内孔轴心线的位置精度，也就是说它符合基面重合的原则。表面对内孔轴心线的位置精度，也就是说它符合基面重合的原则。( (三三) )机械加工工序顺序的安排机械加工工序顺序的安排在拟订活塞机械加工工序顺序时，主要考虑如下一

47、些问题。在拟订活塞机械加工工序顺序时，主要考虑如下一些问题。 1 1工艺过程一开始宜于利用内腔作为粗基准加工出精工艺过程一开始宜于利用内腔作为粗基准加工出精基准。对于盘形活塞则是按照控制壁厚均匀根据内腔划的基准。对于盘形活塞则是按照控制壁厚均匀根据内腔划的线作为粗基准找正安装。如采用辅助精基准的方案，即在线作为粗基准找正安装。如采用辅助精基准的方案，即在第一个机械加工工序加工出工艺止口，采用基本精基准的第一个机械加工工序加工出工艺止口，采用基本精基准的方案，则首先加工出过渡精基准方案，则首先加工出过渡精基准外圆表面。外圆表面。 2 2将粗、精加工阶段分开。划分粗加工和精加工阶段，将粗、精加工阶

48、段分开。划分粗加工和精加工阶段，把切除余量较多的机械加工都集中在粗加工阶段，以减小把切除余量较多的机械加工都集中在粗加工阶段，以减小由于加工变形而引起的尺寸和形状误差。由于加工变形而引起的尺寸和形状误差。 3 3在加工阶段内采用工序集中的方案。在一个工序，在加工阶段内采用工序集中的方案。在一个工序，甚至在一次安装中，加工尽可能多的表面。例如外圆表面，甚至在一次安装中，加工尽可能多的表面。例如外圆表面，顶盖端面、活塞环槽等集中在一次安装中加工，这样有利顶盖端面、活塞环槽等集中在一次安装中加工，这样有利于缩短辅助时间，保证加工精度。于缩短辅助时间，保证加工精度。 4 4热处理工序的安插。对于铸铁活

49、塞，为了消除铸造内热处理工序的安插。对于铸铁活塞，为了消除铸造内应力，宜于在机械加工前进行退火处理。为了进一步消除应力，宜于在机械加工前进行退火处理。为了进一步消除内应力，粗加工后可安排一次人工时效处理。如果铸件质内应力，粗加工后可安排一次人工时效处理。如果铸件质量比较稳定，也可以只考虑一次热处理工序。对于焊接活量比较稳定，也可以只考虑一次热处理工序。对于焊接活塞，焊后需进行低温退火。塞，焊后需进行低温退火。5 5盘形活塞水压试验工序的安排。生产实践中，水压试盘形活塞水压试验工序的安排。生产实践中，水压试验工序安排的顺序有两个可取的方案：即将水压试验工序验工序安排的顺序有两个可取的方案：即将水

50、压试验工序安排在粗加工之后精加工之前；或者安排在工件全部加工安排在粗加工之后精加工之前；或者安排在工件全部加工完毕之后。采取第一个方案的特点是：粗加工已将毛坯上完毕之后。采取第一个方案的特点是：粗加工已将毛坯上大部分余量切去，毛坯上的缺陷大部分余量切去，毛坯上的缺陷( (缩孔、气孔等缩孔、气孔等) )通过水压通过水压试验可以早期暴露，并及时淘汰废品，从而避免了精加工试验可以早期暴露，并及时淘汰废品，从而避免了精加工时的浪费，同时还可起到将粗、精加工分开，消除粗加工时的浪费，同时还可起到将粗、精加工分开，消除粗加工中产生的内应力的作用。采取第二个方案，工件全部加工中产生的内应力的作用。采取第二个

51、方案，工件全部加工完毕后进行水压试验，可以避免工件在车间内外的往返搬完毕后进行水压试验，可以避免工件在车间内外的往返搬运，使机械加工工序集中进行，这对于质量比较稳定的铸运，使机械加工工序集中进行，这对于质量比较稳定的铸件，也是可取的。件，也是可取的。 表表2 盘形铸铁活塞机械加工工艺过程盘形铸铁活塞机械加工工艺过程4 4 活塞压缩机的装配活塞压缩机的装配4.1 4.1 装配工艺过程的基本概念装配工艺过程的基本概念4.2 4.2 典型化工机器的装配典型化工机器的装配4.3 4.3 化工机器的试车化工机器的试车4.1 4.1 装配工艺过程的基本概念装配工艺过程的基本概念一、基本概念一、基本概念二、

52、装配工艺规程二、装配工艺规程一、基本概念一、基本概念 任何机器任何机器( (制品制品) )都是由许多零件和部件组成。都是由许多零件和部件组成。根据规根据规定的技术要求和一定的顺序，将若干个零件结合成部件或定的技术要求和一定的顺序，将若干个零件结合成部件或将若干个零件和部件结合成机器将若干个零件和部件结合成机器( (成制品成制品) )的过程，称为装的过程，称为装配；前者称为部件装配，后者称为总装配。配；前者称为部件装配，后者称为总装配。 装配是机器制造过程中最后的一个阶段。装配是机器制造过程中最后的一个阶段。装配包括准装配包括准备工作和现场施工两个部分备工作和现场施工两个部分。根据原始资料、生产

53、纲领和。根据原始资料、生产纲领和生产条件编制装配顺序、选择装配方法及确定与装配有关生产条件编制装配顺序、选择装配方法及确定与装配有关的其它一系列工作都属于准备工作。原始资料一般指装配的其它一系列工作都属于准备工作。原始资料一般指装配工作的原始依据，如图纸、规范、零件、部件的准备情况工作的原始依据，如图纸、规范、零件、部件的准备情况等。生产纲领即制造机器的年产量和批量。生产条件一般等。生产纲领即制造机器的年产量和批量。生产条件一般指工具、夹具、设备、吊具，运输装置，场地等的状况，指工具、夹具、设备、吊具，运输装置，场地等的状况，以及制造工艺的技术水平。以及制造工艺的技术水平。根据准备情况在现场进

54、行装配根据准备情况在现场进行装配部件、机器及试车，验收等一系列工作，通称为现场施工部件、机器及试车，验收等一系列工作，通称为现场施工。零件是部件、机器零件是部件、机器( (制品制品) )的最基本单元的最基本单元。对装配来说，一个零件的。对装配来说，一个零件的各个部分不能再拆装，并由一整块材料制成的。特殊情况下，一个各个部分不能再拆装，并由一整块材料制成的。特殊情况下，一个零件也不一定是由一种材质制成。如图零件也不一定是由一种材质制成。如图3 3所示的压缩机薄壁瓦就是所示的压缩机薄壁瓦就是由锡锑铜合金和由锡锑铜合金和1010号钢两种材质制成的。号钢两种材质制成的。装配过程中，若干零件装配在一起时

55、，以某装配过程中，若干零件装配在一起时，以某零件的零件的些点、线、些点、线、面为基准来保证各个零件间的相互位置的那个零件，称为基准零件面为基准来保证各个零件间的相互位置的那个零件，称为基准零件。如图如图4 4所示，活塞杆的凸肩平面所示，活塞杆的凸肩平面K K和圆柱面和圆柱面F F保证了活塞的轴向和径保证了活塞的轴向和径向位置，以及活塞对活塞杆的同轴度，所以向位置，以及活塞对活塞杆的同轴度，所以活塞杆是活塞组件的活塞杆是活塞组件的 基准零件。基准零件。 套件是由几个零件和一个基准零件所组成。套件是由几个零件和一个基准零件所组成。如果组如果组成套件的部分零件是经过选择装配或修配，那么这部分成套件的

56、部分零件是经过选择装配或修配，那么这部分零件就失去了互换性。如果套件中的某些零件是采用过零件就失去了互换性。如果套件中的某些零件是采用过盈配合或铆接等不可拆卸方法装配在一起的，那么，一盈配合或铆接等不可拆卸方法装配在一起的，那么，一般情况下，套件装配好后也就不再拆装。般情况下，套件装配好后也就不再拆装。 组件是由若干个零件、套件和一个基准零件结合而组件是由若干个零件、套件和一个基准零件结合而成。成。直接进入部件装配的组件称为一级组件，进入一级直接进入部件装配的组件称为一级组件，进入一级组件装配的称为二级组件，依次类推，机器越复杂，级组件装配的称为二级组件，依次类推，机器越复杂，级数越多。数越多

57、。 部件是由若干个零件、套件和组件结合而成的，直部件是由若干个零件、套件和组件结合而成的，直接安装在机器上的组成部分。它可以多次从机器的其它接安装在机器上的组成部分。它可以多次从机器的其它单元上拆装。单元上拆装。 例如图例如图5 5所示的活塞式压缩机传动部件示意图，压缩所示的活塞式压缩机传动部件示意图，压缩机传动部件是由机身组件、曲轴组件、连杆组件、十字机传动部件是由机身组件、曲轴组件、连杆组件、十字头组件、以及其它连接零件所组成。头组件、以及其它连接零件所组成。 当以某一部件上的点、当以某一部件上的点、线、面作为机器其它线、面作为机器其它零件、部件的定位基零件、部件的定位基准时，则该部件称为

58、准时，则该部件称为机器的基准部件。机器的基准部件。如如图图5 5所示，气缸部件的所示，气缸部件的气缸组件、活塞组件气缸组件、活塞组件都以传动部件的轴线都以传动部件的轴线oooo和和F F面作基准，面作基准，所以，所以，传动部件是活塞式压传动部件是活塞式压缩机的基准部件。缩机的基准部件。 同理，机身组件是传动部件的基准组件。同理，机身组件是传动部件的基准组件。通常，将通常，将装配成的产品装配成的产品( (部件或机器部件或机器) )称为制品，称为制品，而而整体直接进整体直接进入制品装配的零件，套件、组件或部件称为装配单元入制品装配的零件，套件、组件或部件称为装配单元。制品总。制品总是由装配单元所组

59、成。是由装配单元所组成。 为了保证装配的现场施工正常进行，应将施工中的具体要求和为了保证装配的现场施工正常进行，应将施工中的具体要求和装配的组织工作预先编写成文件，这些文件通常称为装配工艺规程。装配的组织工作预先编写成文件，这些文件通常称为装配工艺规程。 制订装配工艺规程时，应遵循下列原则，制订装配工艺规程时，应遵循下列原则，在保证装配质量的前提在保证装配质量的前提下，尽量减少装配工作量。缩短装配周期，提高场地、工具、设备下，尽量减少装配工作量。缩短装配周期，提高场地、工具、设备等的利用率，以获得尽可能高的装配生产率等的利用率，以获得尽可能高的装配生产率。 装配工艺规程的制订是装配准备工作的重

60、要组成部分。它包括下装配工艺规程的制订是装配准备工作的重要组成部分。它包括下列主要内容：列主要内容： ( () )规定装配顺序和装配方法，从而确定合理的装配方案，编制规定装配顺序和装配方法，从而确定合理的装配方案，编制装配工艺系统图。装配工艺系统图。 ( (二二) )规定装配的组织形式，中小批生产中，一般采用固定式集中规定装配的组织形式，中小批生产中，一般采用固定式集中装配。装配。 ( (三三) )按装配组织形式和制品的装配方案，划分装配工序。按装配组织形式和制品的装配方案，划分装配工序。 ( (四四) )选择或设计装配所需的工具和设备。选择或设计装配所需的工具和设备。 二、装配工艺规程二、装