涡旋压缩机大批量生产的几个关键技术问题

司昌摘要 通过对涡旋压缩机零件分析司昌摘要 通过对涡旋压缩机零件分析,阐述了该压缩机大批量生产时需要解决的专用机床刀具检测分档、装配倒角去毛刺磷化性能测试等核心技术问题,为涡旋压缩机制造业提供参考。关键词 质量 大批量生产 涡旋压缩机偏心量,可用生产线专用检测设备测试,保证涡旋线良好的啮合状态。(4)机架的同轴度和垂直度机架的主要形位精度为主轴承孔与下轴承孔的同轴度以及两轴承孔对机架端面的垂直度,需要用专用生产线检测设备测试,保证主轴良好的运动性能。(5)壳体内径的精度 不论高压腔还是低压腔涡旋式空调压缩机,电动机的定子都是热套在管壳内的。了保证转子气隙的均匀性,壳体的内径一般都需要经过粗精整形才能达到要求的内径精度。前言涡旋压缩机兼具往复式压缩机与旋转式压缩机的点,具有体积小重量轻噪声振动低及结构简单等点,被公认为是技术最先进的第三代压缩机在我随着柜式空调器产量的增大,涡旋压缩机越来越受到空调器厂家的青睐,具有巨大的市场潜力。者结合多年对涡旋压缩机的工艺研究,以及在常大批量生产中遇到的问题,总结了涡旋压缩机大量生产需要解决的一些关键技术问题,才能保证稳定的大批量生产质量。1涡旋盘加工专机及刀具3保证零件的主要加工精度众所周知,涡旋压缩机零件精度一般要求微米级m),因为它对压缩机性能影响较大其零件的主要加工精度为:(1)涡旋线的精度涡旋线的精度是影响压缩机制冷量的最主要因素它主要包括涡旋型线轮廓度即际值与理论渐开线涡线(也有用其它线型构成涡旋线)的误差,型线端面型线底面的平面度及两者之间的平行度,涡壁表面粗糙度,上下倒角值,涡壁垂直度(垂直度已由涡旋线的轮廓度包括了,在生产中一般不测量)涡旋线的轮廓度要保证在10～1m以内,面度和平行度一般应控制在m以内涡旋型线精度可用日本东京测试株式会社(ookooraton)的涡线精度生产线检测仪。(2)键三度”键三度是指动盘机架上安装十字滑环的键槽两侧面的平面度平行度垂直度。它是影响压缩机运转性能的关键,一般都应控制在7m以内,需要用三坐标测量机在计量室检测或用大利马波斯(MAROS)专用检查装置在生产线检测。(3)曲轴的平行度和偏心量曲轴除了要保证主直径和偏心轴直径的尺寸公差各轴直径的圆柱度精度外,还要保证曲轴偏心部轴线与主轴线的平行度、32·231加工专机(1)机床的加工原理 通过大量的实践证明:靠加中心的XY轴圆弧插补很难加工出高精度涡旋壁(误差在微米级内),只适用于涡旋壁粗加工涡旋壁半精加工可以采用高精度的加工中心带数控回转工作台通过展成法完成而对于涡旋盘的精加工必须用专机来实现,它的加工原理是采用XYZC轴四轴联动和闭环控制,以展成法为基础的渐开线插补来完成涡旋盘的加工。专机的静态精度是涡(2)专机的主要精度要求盘加工动态精度的基础其主要静态精度有:主轴向跳动径向跳动,X轴运动的直线度,XYZC的重复定位精度,工件夹具定位面的跳动动态精度(参照日本kasfi株式会社提供K20专机的技资料):涡旋壁的外壁上下,内壁上下的渐开线曲误差MN为-0.0075mm,MAX为0.0075mm,FORM=MAX-MN0.0125mm,涡旋壁底面的平面度为0.005mm。(3)专机的主要生产厂家国外从80年代就开始旋压缩机制造技术的研究,经过了十多年的不懈努力,其中最关键的技术之一涡旋盘数控加工专机,大大提高了加工精度及加快了制造节拍,从而增加了零件的互换性能并大幅度提高了其经济性国外生制造技术与机床》2000年第5期涡旋盘加工专机的主要公司有德国的Eo公涡旋盘加工专机的主要公司有德国的Eo公司、本的东洋公司(ooadae)日本精工(itciii)坚藤公司(asfi)三井精机(itsiii)、美国的波士顿数字公司(otoniitlooraton)、瑞士的威力铭(lei)等公司我国还刚刚开始此方面的研制,仅有青海第二机床厂一家生产了涡旋盘专机。(4)涡旋盘专机的基本要求对于空调压缩机铸铁件的精加工,刀具主轴的转速一般为3000～10000r/in而对于涡旋式汽车空调压缩机的动定盘合金材料的精加工,如日本东洋的T-402CY专机,3个刀具主轴转速分别为200003000040000r/in,3个刀具主轴用于加工不同的部位,各轴的输出功率分别为111175kW;对于薄壁件的高速或超高速切削,容易保证零件的加工精度,但机床各运动部件也应适合高速运动,XYZ轴脉冲最小单位应为0001mm工件旋转C轴的最小旋转单位为000°(3.);机床的控制系统必须带RQ控制功能,可以实现展成法加工,具有渐开线插补功能,能用于手工编涡旋线加工程序;工件卡盘的外径要比工件法兰外小002～0.04mm,卡盘工件定位面的平面度应为m以内,夹具的夹紧力应有2级转换功能,最后一次精加工涡壁夹紧力应调低,减少夹持变形;机床要带恒温冷却装置和切削油雾收集装置。32加工刀具影响涡旋压缩机制造成本最主要的一项是涡旋盘线精铣铣刀使用好这些高精度的铣刀,对于降低涡旋压缩机制造成本至关重要。(1)加工刀具材质及精度要求材质为整体硬质金(内含特殊成分,耐磨性较好),主要精度要求:刃口直线度<m;径向跳动<m;底刃跳动<m;刃部锥度<m;硬度>60HRC;右刃右旋旋角3;刃口圆刃带表面粗糙度Ra0.m;短齿刃带表面粗糙度Ra0.m;齿数=6。(2)刀具的使用结合被加工材质,通过反复实践,对于型线半精加工型线精加工底面顶面精加工的不同工步铣刀的切削参数(转速和进给量)应合理选择,使刀具的寿命500件换一次,重磨后再使用;另外,装刀的质量对铣刀的寿命影响较大铣刀柄应选择如日本BIG牌高精度刀柄,装铣刀的弹性夹头夹持精度为AA级,即每次装夹铣刀后,在铣刀伸出量是铣刀直的2倍处测量铣刀的径向跳动应在m以内如果铣刀径向跳动大于m,刀具磨损加剧,寿命缩短。(3)刀具的重磨 涡旋压缩机主要靠铣削加工,铣刀较贵,用量大,易磨损因此,不但要重磨,也要解决制造技术与机床》2000年第5期磨精度的问题应进口一台高精度铣刀重磨机床,可选用瑞士cheerer公司的5轴数控工具磨床。(4)技术难点我们在使用日本专用铣刀的同时,了降低成本也试图用其它国家进口的铣刀替代,使用中存在的主要问题是刀具的精度不一致,磨损快,使用寿命较短国内目前还不能解决此类刀具的精度问题,刀具材质发脆且易磨损。零件精度在机检测和离机检测441在机检测(1)涡旋线精度的在机检测有些涡旋盘专机在工完型线后,可以自动检测出涡线精度,如日本东洋坚藤的涡旋盘专机就带有此功能。(2)涡旋壁深度磨床的自动检测涡旋壁轴向间隙引起的轴向泄漏要比径向间隙引起的切向泄漏大得多因此,在生产的控制过程中,涡旋壁深度要严格控制在一定范围内,不论磨削定盘型线端面的数控平面磨床,还是磨削动盘型线端面及端板面的数控旋转磨都需要用测量探头自动测量型线的高度,并由测量数据决定是否还需要磨削以及磨削量。(3)曲轴主轴颈偏心轴颈磨削的在机检测在机行业,数控内外圆磨床利用MAROSS在机测量技已相当成熟涡旋压缩机曲轴主轴颈偏心轴颈的控外圆磨床也都采用此技术,才能保证稳定的批质量。42离机检测(1)主要精度测量仪器在生产线的使用零件主最终精度的测试都需要用高精度快速检测仪器,如动电气测微仪等(利用MAROSS测头),保证零件的主要尺寸公差要求。(2)专用综合量仪在生产线的使用由于测试技术的发展,以前一些在实验室的检测项目也可以移到产现场进行快速检测如日本东测(ookoor2ton)的动定涡旋盘型线精度检查仪,当作一台检测工序使用。(3)三坐标测量机圆度仪的使用利用计量室高精度三坐标测量机圆度仪抽检零件的主要加工精度,并作为零件精度批合格的最终判断三坐标测量机还别用于检测涡旋线精度,也可作为操作者对涡旋线加工专机补偿的依据。重要装配尺寸公差分组了降低加工成本,提高压缩机装配精度以及批机性能的一致性,与活塞式旋转式压缩机一样,涡旋式压缩机也需要采用分组装配工艺。·33·5©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.(1)偏心套外径与滚针轴承内径选配 在涡旋式车空调压缩机中,冲压外(1)偏心套外径与滚针轴承内径选配 在涡旋式车空调压缩机中,冲压外圈滚针轴承是压入动盘轴孔里的,压入后的滚针轴承内径的公差范围很大。为了得到良好的压缩机性能,将内径的公差分为六组,用偏心套外径与之配对,保证每组有相同的间隙值。(2)型线深度配对分组 如果型线不采用端面密技术,动定盘型线深度就必须采用分组配对,每3～m为一组,共分5～6组,相同组别定盘型线深度比动盘型线深度深m大批量生产时也可以采用自动测量分组机完成。(3)动盘端板厚与机架分组涡旋压缩机机构部配后,要求手动确认曲轴的轴向间隙,旋转要顺畅,向可微动因此,动盘装配后端板面要低于机架端面一般为5～2m由于动盘端板厚度较难控制,为了保证以上高度差,动盘端板厚与机架要分组装配。压缩机性能的影响程度做过一次试验分析试验证明:机花纹面(花纹面即铸造的油槽,动盘与机的接触面十字滑环与机架的接触面均称花纹面)采用去毛刺工序后,压缩机平均输入功率会下降90W,制冷量会提高33W,性能系数(OP)会增加0062/W,噪声下降0588B(A),振动下降0175m/2另外,机构部装配有死点而下线的台数也大减少了去毛刺的方法:用带磨料的尼龙刷在台式钻床上转动刷子刷机架花纹面油槽断续的切削边毛刺。(2)定盘去毛刺工序定盘端面由螺栓座面密封面型线端面组成,它们之间用环形油槽隔开该油槽由车铣加工后还需要精磨平面,必然会产生毛刺,如果不除去毛刺会造成很大的隐患,因此,必须用带磨料的尼龙刷在台式钻床上转动刷除定盘端面的毛刺。(3)曲轴去毛刺工序曲轴也要经过车磨工序,会造成棱边毛刺,制造时用专用去毛刺设备(如日本新东)带磨料刷钢丝刷去除曲轴外表面吸油孔的毛刺及高频淬火的氧化皮。机构部装配时的自动定心装置采用径向柔性机构的涡旋压缩机,其动定涡旋盘佳啮合位置可以通过粗略找心后再用定位销(定位精度也要达到允许值)定位,运转时靠曲轴偏心量可以调的方式(即径向柔性机构),在离心力的作用下保证良好的啮合,因此,不需要高精度的自动定心装置。对于恒定曲轴偏心量的涡旋压缩机,机构部装时必须准确找出动定涡旋盘最佳啮合位置其自找心装置的原理是:为使装在压缩机机架的机构部零件之间顺畅运转,零件之间需跑合;首先用传感器检空运转时排气口的压力,再将曲轴加紧使之慢慢地转动,压缩机一边转动,工件压板一边从上部轻轻地压住定盘,定盘在动盘的啮合下产生微量移动,使定盘型线中心对机架准确定位,然后再对称紧固螺栓;最后通扭矩检测仪检测定盘对机架定位是否准确压缩机部机构零件负荷是否正确,最终再用手感确认曲轴运转是否顺畅有无死点。6动定盘磷化对压缩机可靠性的影响8(1)磷化的目的 为了防止涡旋壁轴向的泄漏,动盘在平动时,通过动盘背面的中间压力被推到定盘侧(高压腔结构),或在背压腔压力的作用下使定盘被推向动盘侧(低压腔结构),摩擦力较大如果将动盘定或动定盘均锰系磷化(磷化膜一般在3～1m),由于磷化膜具有存油作用,动定盘磷化处理后可使初期适应性好,不会造成异常磨损,对启动性能也有利。(2)磷化工艺参数与正交试验方法磷化处理要制的工艺参数有:总酸度游离酸度铁分酸比磷化温度和时间对于不同材质或材质相同但不同铸造厂家的涡旋盘,在相同的磷化工艺参数下,磷化处理的膜厚有可能不同因此,应根据不同的材质,利用统计技术的正交试验方法,通过多组试验,才能寻找出适合不同材质的工艺参数。倒角去毛刺工序对压缩机性能的影响771倒角于精铣涡旋壁及底面的铣刀会有一小刀尖半径因此涡旋壁底部会留下倒角,一般要求R<0.2mm或C<02mm;动定涡旋壁上倒角与其配对的定动涡旋壁的下倒角相啮合,如果不铣涡旋壁上倒角压缩机功率会增大100～150W,因此,涡旋壁精加时,必须精铣上倒角,要求为0.02～0.25mm,并需要用形状测量机放大测量其倒角值。72去毛刺(3)磷化膜的检查外观:均匀,致密,呈灰色或黑色,表面不应有未磷化的残余空白或锈迹;膜厚:31m,最多不超过1m,用磁性测厚仪测量;耐性:3的氯化钠溶液中,经2h后取出,表面无锈迹合格出现锈迹时间越迟,说明磷化膜的耐蚀性越好。性能测试及寿命试验9(1)性能测试综合反映压缩机制造的水平。(1)机架去毛刺工序34·我们对机架去毛刺工序对结构设计一定的前提下,测试每台压缩机的性能也制造技术与机床》2000年第5期©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.不可能在同一数值上,它反映压缩机零件精度电动机的制造水平和装配质量的状况。利用性能测试的数不可能在同一数值上,它反映压缩机零件精度电动机的制造水平和装配质量的状况。利用性能测试的数可分析发现问题通过测试压缩机的制冷量输入率振动噪声及对电动机绕组温度进行数据分析,可以发现压缩机存在的问题,以便进一步改进设计改进制造工艺,不断地提高压缩机性能指标。(2)寿命试验 加速寿命试验是通过在最恶劣工况下进行500h或1000h工作,来评判同一批压缩机的使用寿命是否达到设计的要求这属压缩机的持久性可靠性试验内容,是评判压缩机设计制造工艺材料改变时最有效的型式试验方法。(1)零件加工精度,特别是涡旋线精度,对压缩机性能影响至关重要(2)大批量生产涡旋压缩机的工艺装备技术已经相当成熟;(3)零件精度测试和性能测试是确保压缩机质量的必要手段;(4)未采用径向柔性机构的涡旋压缩机,机构部装配的关键技术在于动定涡旋盘自动定心装置;(5)倒角去毛刺工序对涡旋压缩机性能一致性影响较大,可以使性能得到较大的提高;(6)零件的表面处理是确保压缩机使用可靠性的关键技术之一。作者:谢利昌,珠海市九洲大道中段,凌达压缩机有限公司技术部,邮编:519015(编辑 周富荣)(期:19990811)10 结束语通过八个方面的论述,说明在大批量生产中需要决好以上几个关键技术问题,才能保证生产出质量稳定品质优良的涡旋压缩机主要总结如下:服务热线·目项目名称:组建微型汽车后桥齿轮生产线(山东)建设周期:2000年1年投资总额:2960万元RB进展阶段:正在报批项目建议书(立项)需设备:(1)等温退火生产线;(2)NC数控车床;(3)数控铣齿机;(4)淬火压床低温稀土渗碳技术;(5)数控研齿机等。设内容:引进关键设备,研制开发S4101020、S6480A等轻微形汽车后桥齿轮,使其精稳定地