空調(diào)壓縮機畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　空調(diào)壓縮機簡介</b></p><p><b>　　空調(diào)壓縮機簡介</b></p><p>　　空調(diào)壓縮機是空調(diào)系統(tǒng)的核心部件。隨著人們對生活舒適性的要求越來越高，各種新式空調(diào)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，這也推動了空調(diào)壓縮機制造技術(shù)的不斷進(jìn)步。從目前空調(diào)壓縮機的發(fā)展趨勢來看，結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能以及微振低噪等特點是空調(diào)壓縮機制造技術(shù)

2、不斷追求的目標(biāo)。</p><p>　　1.1.1 空調(diào)壓縮機功能</p><p>　　空調(diào)壓縮機的功能是借助外力（例如發(fā)動機動力）維持制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)，吸入來自蒸發(fā)器的低溫、低壓的制冷劑蒸氣，壓縮制冷劑蒸氣使其溫度和壓力升高，并將制冷劑蒸氣送往冷凝器，在熱量吸收和釋放的過程中，就實現(xiàn)了熱交換。簡單的說，空調(diào)壓縮機相當(dāng)于一個冷熱源的交換工具。</p><p>

3、;　　1.1.2 空調(diào)壓縮機種類</p><p>　　壓縮機的主要分類如下圖所示：</p><p>　　空調(diào)壓縮機一般采用容積式結(jié)構(gòu)，容積式又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式，往復(fù)式制冷壓縮機作為一種傳統(tǒng)的制冷壓縮機,適用于制冷量較廣范圍內(nèi)的制冷系統(tǒng)。雖然目前它的應(yīng)用還比較廣泛,但市場份額正逐漸減小。 　　旋轉(zhuǎn)式壓縮機具有較少的機械部件，且其馬達(dá)直接固定于殼體，與傳統(tǒng)的往復(fù)式壓縮機相比，尺寸緊湊，重量

4、輕。其尺寸和重量幾乎只有后者的一半，這就使房間空調(diào)器有可能做得更輕巧，旋轉(zhuǎn)式壓縮機的價格也低于往復(fù)式。</p><p>　　1.2 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機結(jié)構(gòu)及工作過程滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機，氣缸工作容積的變化，是依靠一個偏心裝置的圓筒形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)的滾動來實現(xiàn)的。</p><p>　　1.2.1滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的結(jié)構(gòu)及特點</p><p>　　目前，

5、生產(chǎn)和使用中的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機基本上可分為中等容量的開啟式壓縮機和小容量的全封閉式壓縮機，其中，大中型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機適用于冷庫，小型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機多用于冰箱和家用空調(diào)器中。下面主要介紹小容量的全封閉滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的結(jié)構(gòu)和特點。 1) 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的結(jié)構(gòu)：目前廣泛使用的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機主要是小型全封閉式，通常有臥式和立式兩種，如(圖a和圖b)所示，前者多用于冰箱，后者在空調(diào)器中常見。</p><p&g

6、t;　　1) 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的特點：滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機與往復(fù)活塞式相比，具有下列特點：① 零部件少，結(jié)構(gòu)簡單② 易損零件少，運行可靠③ 沒有吸氣閥片，余隙容積小，輸氣系數(shù)較高④ 在相同的冷量情況下，壓縮機體積小、重量輕、運轉(zhuǎn)平衡⑤ 加工精度要求較高⑥ 密封線較長，密封性能較差，泄漏損失較大</p><p>　　1.2.2滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的工作原理及過程</p><p>　　滾動

7、轉(zhuǎn)子式壓縮機主要由汽缸、轉(zhuǎn)子、滑片、偏心軸、和汽缸端蓋等部件組成，其工作原理及過程如下圖所示：</p><p>　　由上述的工作過程可以看出：轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周，將完成上一工作循環(huán)的壓縮和排氣過程及下一工作循環(huán)的吸氣過程；由于不設(shè)進(jìn)汽閥，吸氣開始的時機和汽缸上吸氣孔口位置有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不隨工況的變化而變動；由于設(shè)置了排汽閥，壓縮終了的時機將隨排氣管中壓力的變化而變動。</p><p>&l

8、t;b>　　上蓋零件的設(shè)計</b></p><p>　　借助電子計算機對壓縮機工作過程的性能仿真，主要部件結(jié)構(gòu)如軸承、滑片、滾動轉(zhuǎn)子、排氣閥等結(jié)構(gòu)的特性分析，以及噪聲和振動的仿真?？蓪嚎s機的經(jīng)濟性和可靠性、噪聲和振動進(jìn)行預(yù)測，對滿足各種要求的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　　2.1 上蓋零件的功能： 如下圖所示：上蓋與下蓋用來支承壓縮機主軸的旋轉(zhuǎn)運動

9、，同時還安裝有排氣閥組件。上蓋、下蓋端面與汽缸連接形成密閉壓縮腔，并與轉(zhuǎn)子及滑片的端面形成運動副；其內(nèi)孔與偏心軸的長、短軸徑形成壓縮機運轉(zhuǎn)的主、輔軸承，并與偏心軸的長、短軸形成運動副。</p><p>　　2.2 上蓋零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計：</p><p>　　上、下蓋在壓縮機中起到靜壓軸</p><p>　　承的作用，作用在滾動轉(zhuǎn)子上的氣體力</p>&l

10、t;p>　　及滑片作用在轉(zhuǎn)子上法向力通過滾動轉(zhuǎn)</p><p>　　子傳遞到偏心軸上，再加上偏心軸本身</p><p>　　的旋轉(zhuǎn)慣性力F，作用在偏心軸上的粘</p><p>　　性摩擦力矩有：偏心軸與滾動轉(zhuǎn)子間的</p><p>　　力矩Mc；偏心軸與上、下蓋軸承間的</p><p>　　力矩Mj，一般計算時，

11、都認(rèn)為偏心軸</p><p>　　以角速度做勻速轉(zhuǎn)動，</p><p>　　于是旋轉(zhuǎn)慣性力F為 F=meeω2 （1） </p><p>　　式中me—————偏心輪的質(zhì)量（kg）</p><p>　　Mj= （2）</p><p>　　式中

12、rm-------------軸承的半徑（m） lm-------------軸承的長度（m）</p><p>　　cm-------------軸承的間隙（m）</p><p>　　利用上式求出作用在偏心軸上所有力的合力即為上下蓋軸承的載荷。在壓縮機主軸一轉(zhuǎn)內(nèi)，軸承載荷變化較大，因此其偏心率也變化很大，在某些轉(zhuǎn)角，其油膜厚度很小，軸承潤滑狀態(tài)除流體動壓潤滑外，還會出現(xiàn)混合潤滑和邊界

13、潤滑。這就要求上下蓋不但要有足夠的強度和剛性，而且還要有高的尺寸精度和形位精度，以及較低的表面粗糙度。考慮到潤滑，上下蓋內(nèi)表面上設(shè)有螺旋油槽，有利于完全潤滑。</p><p>　　2.2.1 外形結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　外圓尺寸的確定：上蓋外圓與筒體焊接，將整個機芯固定在筒體上，保證壓縮機的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，采用三點焊接結(jié)構(gòu)將機芯牢固的固定在筒體上，焊接上蓋避免了焊接汽缸帶來的汽缸易變形的缺

14、陷，從振動和噪聲方面入手，保證壓縮機與機殼的連接?？紤]到焊接強度，外圓需有一定的高度和厚度，通常以經(jīng)驗數(shù)據(jù)方式確定外徑的尺寸及精度。</p><p>　　高度及內(nèi)孔尺寸的確定：根據(jù)上蓋所承受的載荷，依據(jù)公式（1）、（2）計算出內(nèi)孔直徑及上蓋高度尺寸；在滿足軸承載荷的前提下，上蓋高度還需考慮與裝配在偏心軸上的電機轉(zhuǎn)子的軸向間隙。根據(jù)本次設(shè)計機型的具體結(jié)構(gòu)上蓋高度設(shè)計為50mm；內(nèi)徑尺寸為φ20。</p>

15、<p>　　減輕孔及連接孔部分設(shè)計：為了減輕上蓋自重，在保證強度的前提下設(shè)計一些減輕孔。減輕孔在徑向分布需避開焊接部位，保證上蓋足夠的支撐強度。連接孔主要考慮連接強度及確定上蓋排氣孔與氣缸吸、排氣腔的角向位置。 </p><p>　　2.2.2 排氣腔部分的設(shè)計：壓縮機的排氣孔設(shè)計在上蓋上，排氣口的角向位置的設(shè)計要考慮對吸氣回流、余隙容積和吸、排氣封閉容積的影響，一般設(shè)在滑片兩側(cè)35度的轉(zhuǎn)角范圍；排

16、氣閥座一般設(shè)計為圓弧形凹槽，減少與排氣閥片的接觸面積，且要有高的平面度和低的粗糙度，以保證氣密性。為了氣體流動順暢，排氣槽一側(cè)一般設(shè)計成斜面。</p><p>　　2.2.3與其它零件配合尺寸的設(shè)計：為了使機器平穩(wěn)可靠地運轉(zhuǎn)，機芯零件間有相對運動的表面必須有一定的間隙，但間隙過大必然導(dǎo)致內(nèi)部泄露，間隙過小又會導(dǎo)致卡死、噪音大等故障。由于配合表面之間不能安裝任何密封材料，全靠精加工后金屬件自身和摩擦面上保持有8-2

17、5μm的油膜來潤滑和密封，因此要有非常高的加工精度</p><p>　　內(nèi)孔尺寸精度的設(shè)計：內(nèi)孔主要與偏心軸配合，內(nèi)孔尺寸與偏心軸長軸直徑相等，兩者間隙的計算如下：</p><p>　　根據(jù)軸承間隙計算公式：</p><p><b>　　σ=C*d</b></p><p>　　C=0.8* *10</p>

18、<p><b>　　v=πdn/60</b></p><p>　　g---雙面間隙（單位：m） d---軸徑（單位：m）</p><p>　　v---外徑、軸孔相對滑動速度 （單位：m/sec）</p><p>　　n---軸的轉(zhuǎn)速 （單位：rpm） C--------間隙系數(shù)</p><p&g

19、t;　　對于該機型：d=20mm=0.02m n=2800rpm</p><p>　　因此： v=3.14*0.02*2800/60</p><p><b>　　=2.93</b></p><p>　　C=0.8* *10=0.8**10=0.0010 </p><p>　　σ=0.0010*0.02

20、=2.6*10m=20um</p><p>　　根據(jù)以上的計算實際使用經(jīng)驗，選用配合間隙為18-24um.</p><p>　　配合間隙公差為6μm，孔徑公差按一半取值為3μm，考慮到孔加工的工藝性及經(jīng)濟性，將孔的公差選為IT5---9μm，在加工中采用分3組加工，每組3μm，同組配套保證配合間隙18-24μm，同時為保證潤滑性及密封性，內(nèi)孔表面粗糙度不大于Ra0.2，形狀和位置公差小于5

21、μm。</p><p>　　端面尺寸精度的設(shè)計：上下蓋端面與汽缸端面緊密切合，形成密閉的腔體，同時 保證汽缸與滑片及轉(zhuǎn)子的高度有一定的高度差，使滑片及轉(zhuǎn)子在密閉腔體的靈活運動，所以上蓋端面必須要有高的平面度和低的表面粗糙度；一般平面度不大于4μm，表面粗糙度不大于Ra0.32，考慮到承受氣體的壓力、慣性力等，端面必須要有相當(dāng)?shù)暮穸?，一般設(shè)計為9-12。</p><p>　　2

22、.3上蓋零件的材料：上蓋零件一般選用粉末冶金材料或鑄鐵材料，具體采用哪種材料要根據(jù)壓縮機的類型具體分析。</p><p>　　2.3.1粉末冶金材料：粉末冶金材料又稱燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。能承受拉伸、壓縮、扭曲等載荷，通過在材料孔隙中浸潤滑油或在材料成分中加減摩劑或固體潤滑劑，材料表面間的摩擦系數(shù)小，在有限潤滑油條件下，使用壽命長、可靠性高；在干摩擦條件下，依靠自身或表層含有的潤滑劑，即具有自潤滑效果。廣泛用于制造軸承、

23、支承襯套或作端面密封等。 但由于材料內(nèi)部有殘余孔隙存在，其延展性和沖擊值比化學(xué)成分相同的鑄鍛件低，從而使其應(yīng)用范圍受限。</p><p>　　2.3.2鑄鐵材料：鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性要比碳鋼低。雖然鑄鐵的機械性能不如鋼，但由于石墨的存在，卻賦予鑄鐵許多為鋼所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及優(yōu)良的切削加工性能。此外，鑄鐵的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此鑄鐵的熔點低，約為1200℃左

24、右，鐵水流動性好，由于石墨結(jié)晶時體積膨脹，所以傳送收縮率小，其鑄造性能優(yōu)于鋼，因而通常采用鑄造方法制成鑄件使用，故稱之為鑄鐵。 其中灰口鑄鐵中的碳主要以片狀石墨的形式存在，斷口呈灰色?；铱阼T鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，且價格低廉，制造方便，因而應(yīng)用比較廣泛。 2.3.3上蓋材料的確定：從上蓋零件需要的良好的潤滑性及耐磨性相比較，粉末冶金與鑄鐵材料均能滿足要求，但由于本設(shè)計上蓋外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還需承擔(dān)整個機芯的固定

25、任務(wù)，對材料的強度及焊接性要求較高，從材料的強度及焊接性考慮，鑄鐵材料優(yōu)于粉末冶金材料，所以上蓋零件的材料選用鑄鐵材料HT250。</p><p>　　2.4上蓋毛坯設(shè)計：由于上蓋零件為法蘭類零件，工作中要承受較大的交變載荷，工件的材料為鑄鐵HT250，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，零件的長徑比比較大，因此，從以上各個方面考慮，應(yīng)采用鑄造毛坯。</p><p>　　毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表

26、面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達(dá)到減少機械加工的勞動量，力求達(dá)到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達(dá)到零件的技術(shù)要求。</p><p>　　通過以上對上蓋的結(jié)構(gòu)尺寸及各表面的精度分析，設(shè)計上蓋零件的零件圖及毛圖。</p><p&g

27、t;<b>　　具體結(jié)構(gòu)見下圖</b></p><p><b>　　工藝路線的確定</b></p><p>　　3.1 上蓋零件圖分析：零件圖是制訂零件工藝的主要依據(jù)，對零件圖進(jìn)行工藝分析，了解零件的功用及工作位置，分析技術(shù)要求，以便更好的掌握構(gòu)造特點和工藝關(guān)鍵。</p><p>　　3.1.1、零件的功用及結(jié)構(gòu)分析<

28、;/p><p>　　上蓋零件的主要作用是壓縮機旋轉(zhuǎn)的支撐軸承，受到的軸承載荷變化較大。 上蓋零件屬于盤類零件，主要由最大外圓、一個內(nèi)孔和平面組成。其中軸向設(shè)計基準(zhǔn)為端面S，徑向設(shè)計基準(zhǔn)為φ20孔的軸線C，兩基準(zhǔn)之間有位置精度要求，內(nèi)孔的精度要求最高，可用于做定位基準(zhǔn)。根據(jù)各個面之間的形狀及尺寸可知要用到普通銑床、數(shù)控銑床、立式加工中心等設(shè)備。工件材料鑄鐵HT250，具有較高的綜合力學(xué)性能（即強度、硬度、塑性、韌性有良

29、好的配合）；結(jié)構(gòu)工藝性較好，設(shè)計合理。</p><p>　　3.1.2 分析零件的各項精度</p><p><b>　　1） 配合表面</b></p><p>　　圖3-1所示，零件主要配合表面為φ20的內(nèi)孔及設(shè)計基準(zhǔn)端面S，φ20的內(nèi)孔的尺寸公差只有0.009mm,圓度、圓柱度也只有0.003mm,粗超度要求Ra0.32；而且為了保證配合間隙

30、的要求，在加工時還需要分為三個組別進(jìn)行加工，每組公差0.003mm，這樣可以使配合精度更高，壓縮機在轉(zhuǎn)動時更加平穩(wěn)、噪音更?。煌瑫r也更好的防止了壓縮時氣體的泄露，提高了整個壓縮機的效率。</p><p>　　由于主要配合表面，精度要求相對比較高，而且零件的精度、材料的加工性等都會在主要表面的加工中反映出來，主要配合表面的加工質(zhì)量，對零件工作的可靠性與工作壽命有很大的影響。因此上，對主要配合表面的加工方法選擇如下：

31、</p><p>　　零件的設(shè)計基準(zhǔn)端面最后加工均采用磨削加工方法；φ20的內(nèi)孔最后工序應(yīng)采用光整加工的方式保證精度要求，在此之前，為了去除大部分余量及保證的精度，必須有粗加工、半精加工階段，這兩個階段采用車削加工方法就能滿足要求，內(nèi)孔于端面之間的位置精度要求較高，最好能在一次裝夾下加工出來。</p><p><b>　　2）非主要表面</b></p>

32、<p>　　非主要配合表面及輔助部分根據(jù)加工表面的要求，采用一般的加工方法即可滿足要求：內(nèi)孔油槽、排氣門座型腔采用數(shù)控銑床加工，其他表面一次加工就能達(dá)到要求。</p><p>　　3.2 工藝路線的確定：根據(jù)對零件的分析情況，除一些非主要表面粗加工一次加工到要求外。配合表面必須分階段加工，加工過程劃分為----粗加工—半精加工----精加工----光整加工---輔助加工。</p><

33、p>　　3.2.1加工方案確定： 零件各表面加工方法的選擇，不但會影響零件的加工質(zhì)量，而且也會影響加工效率的發(fā)揮；由于各表面精度和表面質(zhì)量要求的不同，應(yīng)根據(jù)不同的加工表面的不同要求選擇不同的加工方法。</p><p>　　根各個加工表面的加工要求和加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟精度，方案確定如下：</p><p><b>　　方案{I}</b></p>

34、<p>　　設(shè)計S的加工方法：粗車→精車→磨削</p><p>　　Φ121的上表面A、C和Φ32的外圓面D、Φ32的端面B的加工方法：粗車</p><p>　　孔的加工方法：鉆→擴→粗鉸→精鉸</p><p>　　Φ121外圓面E的加工方法：粗車</p><p>　　弧形凹槽的加工方法：粗銑→精銑</p><p

35、><b>　　方案{II}</b></p><p>　　（1）設(shè)計S的加工方法：粗車→精車→磨削</p><p>　?。?）Φ121的上表面A、C和Φ32的外圓面D、Φ32的端面B的加工方法：粗車</p><p>　?。?）孔的加工方法：鉆→→粗車→磨削</p><p>　?。?）Φ121外圓面E的加工方法：粗車&

36、lt;/p><p>　　（6）弧形凹槽的加工方法：粗銑→精銑</p><p><b>　　方案{III}</b></p><p>　?。?）設(shè)計S的加工方法：粗車→精車→磨削→研磨</p><p>　?。?）Φ121的上表面A、C和Φ32的外圓面D、Φ32的端面B的加工方法：粗車</p><p>　　

37、（3）孔的加工方法：鉆→→粗車→磨削→珩磨</p><p>　?。?）Φ121外圓面E的加工方法：粗車</p><p>　?。?）弧形凹槽的加工方法：粗銑→精銑 </p><p><b>　　方案的論證：</b></p><p>　　比較前面的三個方案，其中最為明顯的就是（3）的加工方法的不同。</p>

38、<p>　　方案{I}中孔的加工采用了：鉆→擴→粗鉸→精鉸的方法，雖然能夠達(dá)到零件圖上的精度要求，但是增加了刀具的數(shù)量，使加工過程更為復(fù)雜，降低了工作效率。</p><p>　　方案{II}中孔的加工采用了：鉆→粗車→磨削的加工方法，雖然也能夠保證其精度要求，刀具的數(shù)量也比方案{I}中有所減少，但是他的加工孔的表面狀態(tài)不利于上蓋內(nèi)孔的儲油的要求；</p><p>　　設(shè)計基準(zhǔn)面S

39、的加工采用了：粗車→精車→磨削的方法，磨削表面質(zhì)量能夠保證其精度要求，但由于上蓋磨削平面較大，加工平面度保證能力較差，不能滿足0.004的精度要求。</p><p>　　方案{III}中孔采用了：鉆→→粗車→磨削→珩磨的加工方法，對方案{II}中孔的表面增加珩磨工序，利用珩磨加工表面的網(wǎng)狀紋路增加上蓋內(nèi)孔的儲油要求；</p><p>　　設(shè)計基準(zhǔn)面S的加工采用了：粗車→精車</p&g

40、t;<p>　　→磨削→研磨的方法，對磨削表面通過研</p><p>　　磨進(jìn)一步修整，表面質(zhì)量及加工平面度保</p><p>　　證能力大大增強，滿足0.004平面度的精</p><p><b>　　度要求。</b></p><p>　　綜上所述，選擇最佳方案{III}。</p><p

41、>　　右圖為工件的簡圖,與上述方案相對應(yīng)，如圖中的設(shè)計基準(zhǔn)面S，Φ121外圓的上表面A、C及外圓面E,Φ32外圓面D、上表面B，Φ20內(nèi)孔共七個表面均為加工表面，為了使書寫簡便和讀圖簡明，所以用英文字母表示。 表3-1上蓋零件加工方案</p><p>　　3.2.2、基準(zhǔn)的選擇</p><p><b&

42、gt;　　1）粗基準(zhǔn)的確定</b></p><p>　　本應(yīng)以底面S為粗基準(zhǔn)加工其他表面，以求得各個表面之間的余量均勻。但是S面是分模面，在鑄造中表面缺陷多、誤差大，所以應(yīng)選用毛坯余量小的C、D面為粗基準(zhǔn)，可使工件定位可靠，夾緊方便。</p><p><b>　　2）精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　零件的底面S為工件的設(shè)計

43、基準(zhǔn)，為避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，且遵循“基準(zhǔn)重合”原則，故采用了設(shè)計基準(zhǔn)S面為精基準(zhǔn)同時也避免了基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，提高了各加工表面之間的位置精度，同時也簡化了夾具的設(shè)計和制造工作量。</p><p>　　3.2.3 擬訂加工方案</p><p>　　各個表面的加工方法及粗精基準(zhǔn)已經(jīng)基本確定，現(xiàn)在就按照“先主后次”、“先面后孔”、“基準(zhǔn)先行”的原則，考慮壓縮機生產(chǎn)批

44、量大，節(jié)拍快的特點，將上蓋的加工分為粗加工、精加工兩部分，初步擬訂上蓋的工藝過程方案如下：</p><p>　　表3-2加工方案的擬訂（藍(lán)色表示本工序加工表面）</p><p>　　3.3 加工工序卡片</p><p><b>　　工序卡片見附錄1</b></p><p>　　內(nèi)孔的光整加工-----珩磨</p&g

45、t;<p>　　4.1本工序的技術(shù)要求：上蓋內(nèi)孔與偏心軸長短軸徑配合，相當(dāng)于壓縮機機芯的旋轉(zhuǎn)軸承，內(nèi)孔與偏心軸長短軸徑的配合間隙、實際接觸面積及配合面表面質(zhì)量是影響配合效果的主要因素，因此上蓋內(nèi)孔的尺寸精度、形位精度及表面粗糙度要求很高：尺寸公差0.003；圓度、圓柱度0.003；內(nèi)孔對端面垂直度0.004；表面粗糙度Ra0.16。為保證內(nèi)孔的精度要求，必須通過光整加工來提高內(nèi)孔精度。</p><p&g

46、t;　　4.2 內(nèi)孔珩磨加工原理：　珩磨是低速大面積接觸的磨削加工，與磨削原理基本相同。珩磨所用的磨具是由幾根粒度很細(xì)的油石條組成的珩磨頭。珩磨時，珩磨頭的油石有三種運動：旋轉(zhuǎn)運動、往復(fù)直線運動和施加壓力的徑向運動，如圖a所示。旋轉(zhuǎn)和往復(fù)直線運動是珩磨的主要運動，這兩種運動的組合，使油石上的磨粒在孔的內(nèi)表面上的切削軌跡成交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋，如圖b所示。徑向加壓運動是油石的進(jìn)給運動，施加壓力愈大，進(jìn)給量就愈大。</p>&l

47、t;p>　　在珩磨時，工件固定不動，珩磨頭由機床主軸帶動旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)直線運動。在相對運動過程中，磨條以一定壓力作用于工件表面，從工件表面上切除一層極薄的材料，其切削軌跡是交叉的網(wǎng)紋。加工中，油石與孔壁的接觸面積較大，參加切削的磨粒很多，因而加在每顆磨粒上的切削力很小（磨粒的垂直載荷僅為磨削的1/50~1/100），珩磨的切削速度較低（一般在100m/min以下，僅為普通磨削的1/30~1/100），在珩磨過程中又施加大量的冷卻液，

48、所以在珩磨過程中發(fā)熱少，孔的表面不易燒傷，而且加工變形層極薄，從而被加工孔可獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。</p><p>　　4.3 珩磨的工藝特點</p><p>　　1）珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度，加工精度為IT7～I(xiàn)T6級，孔的圓度和圓柱度誤差可控制在3～5μm的范圍之內(nèi)，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。</p><p>　　2）珩磨能獲

49、得較高的表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra為0.2～0.025μm，表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微（2.5～25μm）。</p><p>　　3）與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度雖不高，但由于砂條與工件的接觸面積大，往復(fù)速度相對較高，所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率。</p><p>　　4.4基準(zhǔn)的選用：珩磨頭與機床主軸是浮動連接，因此珩磨不能修正孔的位置精度和孔的直線度，孔的位置精度應(yīng)在珩磨前的工序給予保

50、證。上蓋零件的位置精度要求為內(nèi)孔對端面φ0.003的垂直度要求，該精度在珩磨前的內(nèi)孔磨工序已得到保證。內(nèi)孔磨加工中以端面為軸向基準(zhǔn)，以外圓面徑向定位，為盡量減少基準(zhǔn)誤差，珩磨加工中也以端面為軸向基準(zhǔn)，而徑向則選用兩個螺釘孔作為基準(zhǔn)，一是為了提高對中性，二是為了限制旋轉(zhuǎn)自由度。</p><p>　　4.5珩磨夾具設(shè)計：為了提高加工精度，珩磨頭與夾具兩者需有一個浮動。從結(jié)構(gòu)形式上，珩磨夾具可分為固定式和浮動式兩種。前

51、者適于加工重量大、大孔、多孔工件；后者適于加工輕而小，外形對稱的工件。浮動式又分為平面游動（兩個移動自由度）、球面浮動（具有兩個轉(zhuǎn)動自由度）和萬向浮動（兩個轉(zhuǎn)動和兩個移動自由度）三種。</p><p>　　珩磨夾具的設(shè)計應(yīng)注意如下幾點：</p><p>　　1） 珩磨夾具為了不阻礙珩磨頭的運動，定位部分設(shè)計成能夠平面游動或球面游動的。浮動量取決于機床主軸、珩磨頭、夾具的同軸度誤差，浮動量不

52、宜過大，一般不超過0.4-0.5mm。</p><p>　　2） 珩磨夾具需有上引導(dǎo)或下引導(dǎo)，還需設(shè)計冷卻潤滑液的管道。</p><p>　　3）珩磨夾具高度應(yīng)在機床規(guī)定的工作行程范圍內(nèi)，既能滿足被珩磨工件孔的全部長度，又能滿足珩磨頭退出夾具。</p><p>　　4） 珩磨夾具不能設(shè)計成封閉的，上引導(dǎo)下端面距工件上端面，要留一段空開距離，以便于調(diào)整珩磨頭和觀察油石

53、的變形，以及加工過程中的情況。</p><p>　　4.6珩磨頭設(shè)計：珩磨加工中，工件能夠得到多高的幾何形狀精度和切削效率，很大程度取決于珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計的合理性。珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式取決于被加工孔的尺寸、形狀和精度要求，以及所使用機床的進(jìn)給方式、油石的種類及夾具的結(jié)構(gòu)等。</p><p>　　對珩磨頭的一般要求是：結(jié)構(gòu)剛性好，制造容易，油石漲縮均勻，切削液便于進(jìn)入，切屑易于排出等。&l

54、t;/p><p>　　4.7珩磨頭的調(diào)整：工件在珩磨夾具中夾緊后，被加工孔的軸線必須對準(zhǔn)主軸的旋轉(zhuǎn)中心線，稱為對中，若對中不好，將影響孔的垂直度、圓度和圓柱度等。在夾具浮動、珩磨頭剛性聯(lián)結(jié)的情況下，允許對中偏差應(yīng)符合如下原則：主軸的旋轉(zhuǎn)中心線與和油石面軸心線的同軸度誤差與對中偏差之和應(yīng)小于夾具允許的最大浮動量。一般對中偏差為0.05-0.2mm，但應(yīng)根據(jù)夾具和工件的具體情況，確定合理的對中偏差值。</p>

55、<p>　　第5章 珩磨的加工及編程 </p><p>　　5.1珩磨設(shè)備結(jié)構(gòu)：根據(jù)上蓋零件批量大，精度高的特點，選用日本進(jìn)口的自動程控珩磨機，該設(shè)備為雙軸立式結(jié)構(gòu)，加工物最大直徑Φ40，最大高度80mm，主軸回轉(zhuǎn)速度800-1200rpm，往復(fù)速度25m/min。該設(shè)備設(shè)有兩個主軸，可同時加工兩個工件，主軸與珩磨頭剛性聯(lián)結(jié)。設(shè)備工作臺設(shè)計有四個加工工位，珩磨夾具安裝在可平面游動的浮動定位體上，加工

56、過程自動控制。</p><p>　　工作時，手動將工件放置在夾具上，工作臺旋轉(zhuǎn)，帶動工件進(jìn)入加工位置，主軸切入對工件作旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，對工件進(jìn)行加工，自動定寸裝置對加工尺寸進(jìn)行控制，加工完成后，工作臺旋轉(zhuǎn)將工件帶出加工區(qū)，加工完成。</p><p>　　該珩磨機珩磨液具有溫度相對控制裝置，保證珩磨液溫度比環(huán)境溫度低2～6℃，減少了珩磨溫度對工件造成的影響，有利于提高孔的加工精度。</

57、p><p>　　根據(jù)上蓋零件的特點及加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)，依據(jù)設(shè)計原則，設(shè)計了專用的珩磨夾具及珩磨頭，具體結(jié)構(gòu)見附圖一、二。</p><p>　　5.1.1工件出入：工作臺可分度旋轉(zhuǎn)，工件的上下料采用手動形式，工件放置在夾具上，工作臺式旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)零件的進(jìn)、出料。</p><p>　　5.1.2工件夾緊：按上蓋零件的要求，在夾具底部設(shè)計有可更換的定位夾緊件，夾具上部采用壓緊引導(dǎo)

58、確定工件的方向，起壓緊作用的導(dǎo)套內(nèi)錐孔用來引進(jìn)珩磨頭順利進(jìn)入工件的孔中。</p><p>　　5.1.3加工尺寸控制：珩磨尺寸的控制主要有四種方法：手動控制、時間控制、定程控制和自動控制。上蓋零件尺寸精度高，加工節(jié)拍快的特點，采用自動控制形式。自動控制形式一般有氣動量儀式和機械量規(guī)式兩種，為了使測量儀結(jié)構(gòu)簡單，成本低，選用機械量規(guī)式珩磨塞規(guī)測量，塞規(guī)安裝在珩磨頭上，加工中，珩磨頭每往復(fù)一次，塞規(guī)便試圖進(jìn)工件孔一次

59、，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的尺寸時，塞規(guī)進(jìn)入孔中并觸發(fā)控制信號，機床自動工作循環(huán)停止。根據(jù)上蓋零件內(nèi)孔尺寸要求及設(shè)備珩磨頭的結(jié)構(gòu)，設(shè)計專用的珩磨塞規(guī)。</p><p>　　5.2加工油石選擇：珩磨是一種面接觸的低速磨削，珩磨過程中油石以自銳的形式修整。為了提高工件表面的粗糙度和油石的自銳性，珩磨油石的粒度比一般砂輪的粒度細(xì)，硬度也比砂輪低。選用時，需考慮工件的材質(zhì)、硬度、加工余量、前工序質(zhì)量，孔的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、加工精度、珩磨

60、工作壓力及生產(chǎn)性質(zhì)等情況，合理選取。</p><p>　　上蓋零件珩磨內(nèi)孔為小尺寸通孔結(jié)構(gòu)，但尺寸精度、圓度、圓柱度及表面粗糙度要求較高，零件材質(zhì)為容易切削的鑄鐵，內(nèi)孔珩磨前工序為數(shù)控磨，控制能力強，內(nèi)孔加工質(zhì)量好， 結(jié)合以上因素，查閱相關(guān)資料，珩磨油石選用金剛石磨料，金屬結(jié)合劑粒度范圍為W20-40。外形尺寸結(jié)合珩磨頭結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　5.3加工余量及珩磨前工序要求：為了去

61、除前工序的表面加工痕跡和形狀誤差，加工余量應(yīng)大于前工序的總誤差（包括幾何形狀誤差和表面粗糙度）。一般取前工序誤差的2-2.5倍。上蓋零件珩磨前零件總誤差不大于5-6μm，加工余量取8-10μm</p><p>　　不同的進(jìn)給方式，對珩磨前工序的要求也不同，用定壓擴張進(jìn)給時，前工序孔的椎度不能過大；連續(xù)定量進(jìn)給時，加工余量分散度不能過大，否則應(yīng)按尺寸大小分組加工，上蓋珩磨前尺寸分組加工，每組5μm，珩磨工序也需分組

62、加工。</p><p>　　5.4加工程序：該珩磨機自動控制程度高，金剛石珩磨條的進(jìn)給由步進(jìn)電機控制，珩磨條的進(jìn)給速度及珩磨尺寸、珩磨頭的行程等均由預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行控制，對以上數(shù)值的調(diào)整只需更改程序中的相應(yīng)參數(shù)即可完成。機床在珩磨過程中可根據(jù)測量結(jié)果自動調(diào)整，改善孔的形狀誤差。</p><p>　　5.4.1切削速度和交叉角：珩磨的切削速度V是由圓周速度Vc和往復(fù)速度Va合成的，這個合成

63、速度的方向即為磨粒的切削方向。在珩磨的每一個往復(fù)行程中，參加切削每一個磨粒在孔表面上的運動軌跡是兩條交叉成一定角度的螺旋線，無數(shù)磨粒的切削結(jié)果便在孔表面形成一交叉網(wǎng)紋，網(wǎng)紋的交叉角θ稱為切削交叉角</p><p><b>　　θ=2arctg</b></p><p>　　θ角的大小與珩磨的生產(chǎn)率和表面粗糙度有關(guān)，一般認(rèn)為θ=30°～60°時，珩磨效

64、果好，建議采用的珩磨角為：粗珩θ=40°～60°；精珩θ=20°～40°。在加工中采用直接選用圓周和往復(fù)速度的方法保證生產(chǎn)率及加工精度。針對上蓋鑄鐵材料的硬度HRC187-241，圓周速度Vc選用50-65 m∕min；往復(fù)速度Va選用25 m∕min。</p><p>　　5.4.2珩磨頭的行程L和越程Δ：珩磨行程與砂條長度Lsh的關(guān)系 </p>

65、<p>　　L=lw（孔長）＋Δ1+Δ2－Lsh</p><p>　　從上式可知，增加砂條長訂和減少越程可以減少行程長度，從而可提高生產(chǎn)率。但砂條長度和越程對珩磨質(zhì)量有影響，過長的珩磨條容易引起砂條磨損不均勻現(xiàn)象，反而影響孔的幾何精度。越程太長，會使珩磨頭失去穩(wěn)定的導(dǎo)向作用，可能引起珩磨頭的傾斜和擺動，使孔產(chǎn)生喇叭口，過小的越程，使孔壁中部磨得過多，產(chǎn)生鼓形。實際工作時，砂條長度和越程大小可按加工的情況

66、而選擇。珩磨長孔（孔徑大于孔長）時，取Lsh≈1／2Lk，Δ≈Lsh；短孔取Lsh≈（2∕3～3∕4）Lk，Δ≈（1∕4～1∕5）Lsh。上蓋屬于短孔，孔長50mm，珩磨砂條長度Lsh≈30mm，越程Δ≈5-6mm。</p><p>　　5.4.3加工用量選擇：該設(shè)備加工采用定量進(jìn)給形式，定量進(jìn)給珩磨時,進(jìn)給機構(gòu)以恒定的速度擴張進(jìn)給,使磨粒強制性地切入工件。因此珩磨過程只存在脫落切削和破碎切削,不可能產(chǎn)生堵塞切削

67、現(xiàn)象。因為當(dāng)油石產(chǎn)生堵塞切削力下降時,進(jìn)給量大于實際磨削量,此時珩磨壓力增高,從而使磨粒脫落、破碎,切削作用增強。用此種方法珩磨時,為了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不進(jìn)給珩磨一定時間。設(shè)備詳細(xì)的進(jìn)給過程如下圖所示</p><p>　　5.5加工程序示例：</p><p>　　第6章 珩磨的加工缺陷 珩磨加工因具有較高的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量，但在珩磨加工過程中，常常由于多方面的

68、原因而產(chǎn)生孔的圓度超差、尺寸超差、直線度超差、珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求甚至珩磨表面產(chǎn)生刮傷等質(zhì)量缺陷。我結(jié)合本次珩磨加工的實踐體會簡單歸納分析如下。</p><p>　　6.１ 孔徑超差的原因 6.1.1 珩磨時熱量高產(chǎn)生熱膨脹和冷卻后尺寸變小1） 珩磨余量過大，珩磨時間過長。由于珩磨余量過大、珩磨時間過長，以致加工過程中產(chǎn)生的大量切削熱難以及時排散，冷卻后孔徑變小，

69、直接影響孔的尺寸精度。</p><p>　　2） 珩磨頭轉(zhuǎn)速高，往復(fù)速度低。珩磨頭圓周速度高、往復(fù)速度低，使珩磨產(chǎn)生的高熱量難以傳散。 </p><p>　　3）冷卻液不足或冷卻性能差</p><p>　　4）油石堵塞，自銳性差。</p><p>　　6.1.2 工藝系統(tǒng)不穩(wěn)定造成尺寸時大時小1）油石硬度不均勻，切削性

70、能不穩(wěn)定。</p><p>　　2）珩磨塞規(guī)磨損，塞規(guī)測量錐面磨損，造成塞規(guī)測量不夠靈敏，引起尺寸波動。6.２ 珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求的原因 1） 油石選擇不合適：珩磨油石粒度、硬度、磨料、結(jié)合劑選擇不當(dāng)。</p><p>　　2） 珩磨圓周速度太低和往復(fù)速度過高：網(wǎng)紋交叉角θ是影響表面粗糙度和生產(chǎn)率的主要因素。珩磨圓周速度低，往復(fù)速度高，會增大θ角，使珩磨表面變得粗糙。<

71、;/p><p>　　3） 其他原因：其次精珩余量過小，珩磨時間短或壓力過大；珩磨切削液雜質(zhì)多、黏度低、潤滑性差、流量??；精珩前工序孔的表面質(zhì)量太差等都會使珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求。珩磨頭退出時油石未先縮回；導(dǎo)向套與工件孔未對中，珩磨頭退出時尾端產(chǎn)生擺偏，甚至?xí)蝹ぜ砻妗?lt;/p><p>　　6.３ 圓度誤差超差的原因1）珩磨主軸（或?qū)蛱祝┡c夾具中的工件孔對中誤差過大，應(yīng)調(diào)整主軸、導(dǎo)

72、向套和工件孔的同軸度。</p><p>　　2）夾具夾緊力過大或夾緊位置不當(dāng)，松開后產(chǎn)生橢圓。3）孔壁不均勻，珩磨溫度高或珩磨壓力過大；工件內(nèi)孔硬度和材質(zhì)不均勻；冷卻液供應(yīng)不均勻，不充分，都會造成內(nèi)孔表面冷熱不均勻而使圓度誤差超差。4）珩磨前工序孔的圓度誤差太大，前工序孔的圓度誤差應(yīng)控制在珩磨余量的1/4以內(nèi)。5）往復(fù)速度過高，油石與孔相互修整不夠。</p><p>　　6.4 孔

73、的圓柱度（錐度）誤差超差的原因1）珩磨油石或珩磨頭太大，導(dǎo)向塊設(shè)計不合理。2）珩磨前工序孔的圓柱度誤差超差。3）珩磨行程調(diào)整不當(dāng)：珩磨行程包括行程長短及兩端越程量的大小， 珩磨行程過短，內(nèi)孔會出現(xiàn)腰鼓形；珩磨行程過長，會出現(xiàn)喇叭口形；上越程過大，內(nèi)孔會出現(xiàn)上喇叭的形狀；下越程過大，內(nèi)孔會出現(xiàn)下喇叭的形狀。</p><p>　　4）工件的夾緊變形較大。 5）夾具與主軸或?qū)蛱椎膶χ行圆缓谩?以上分析

74、表明：一是珩磨油石、珩磨用量選擇不當(dāng)；珩磨前工序孔的表面質(zhì)量差； 珩 磨過程中沒有得到充分冷卻，是孔徑超差、珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求的主要原因。二是珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式、連接方式是否合理；加工用的工裝夾具使用是否得當(dāng)；珩磨前工序孔的形狀精度是否達(dá)到工藝要求，是影響圓度誤差超差、孔的直線度誤差超差的重要因素。 近幾年來，由于珩磨技術(shù)的發(fā)展，如人造金剛石和立方氮化硼等超硬磨料的應(yīng)用，把珩磨技術(shù)推向一個新的階段。現(xiàn)在珩磨已不僅用作高

75、精度要求的最終加工工序，并且還可以作為切除較大余量的中間工序，是一種高效、優(yōu)質(zhì)的加工方法。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計是我們從理論走向?qū)嶋H重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設(shè)計。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。</p>

76、<p>　　通過這次實踐，我了解了壓縮機的用途及工作原理，熟悉了上蓋零件的設(shè)計步驟，鍛煉了工程設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。 </p><p>　　但是畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等。</p>

77、<p>　　在指導(dǎo)老師悉心指導(dǎo)下，在同學(xué)們的幫助下，我順利的完成了此次畢業(yè)設(shè)計，在此對他們的辛勤勞動表示衷心的感謝。</p><p>　　參考文獻(xiàn)［1］ 王世清．深孔加工技術(shù)［M］．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003：132-153［2］ 李伯民，趙波．現(xiàn)代磨削技術(shù)［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2003：296-309</p><p>　?。?］ 馬國遠(yuǎn)，李紅旗 旋轉(zhuǎn)壓縮機

78、，北京：機械工業(yè)出版社，2001.4</p><p>　?。?］ 趙如福，金屬機械加工工藝人員手冊，上海：機上海科學(xué)技術(shù)出版社，1990.10</p><p>　　［5］T-301型 珩磨設(shè)備操作說明書，日本東洋株式會社</p><p>　?。?］《機械工程手冊》編寫組， 機械工程手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1982.12</p><p>