CN102649220A - 大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法 - Google Patents

大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法 Download PDF

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本发明公开了大型往复式制冷压缩机缸体的制造工序方法，主要包括以下步骤：(1)选料：选择合适的铸造铁；(2)浇铸；(3)上下面铣粗加工；(4)三孔及面粗加工；(5)上下面铣精细加工；(6)三孔及面精细加工；(7)气缸孔镗孔处理；(8)缸体面、端盖面和电机腔面钻孔和攻丝；(9)对气缸孔表面进行珩磨；(10)气缸孔表面等离子淬火；(11)对气缸孔表面进行再次珩磨，本发明具有能够使产品的精准度得到有效提高并使产品气缸孔表面的硬度得到成倍提高的优点。

Description

大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法
技术领域
本发明涉及大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法。
背景技术
压缩机按结构形式的不同分类如下：往复式(活塞式)压缩机、回转式(旋转式)压缩机(涡轮式、水环式、透平)压缩机，轴流式压缩机，喷射式压缩机及螺杆压缩机等各种型式，其中应用最为广泛的是往复式(活塞式)压缩机。往复式制冷压缩机是承担制冷循环的机械部分中的一种活塞式的压缩机，工作原理如下：当曲轴被电动机带动旋转时，通过连杆使活塞在汽缸内往复运动。在汽缸顶部外圈装有环形吸气阀片，顶部中央则装有环形排气阀片，阀片上均设有气阀弹簧。汽缸内的活塞由上向下移动时，缸内容积增大，压力下降，于是吸气管中压力为P1的制冷剂便顶开吸入阀进入缸内，直到行程的下死点为止，这样便完成了一个吸入过程。当活塞从下死点向上回行时，被吸入的气体受到压缩，压力因而升高，吸气阀片在缸内气体压力和弹簧的作用下迅速关闭，活塞继续上行，缸内容积不断减小，压力升高，当缸内压力升到P2时，气体便顶开排气阀进入排气管路，活塞继续上行，直到上死点。当活塞由上死点向下死点回行时，排气阀在弹簧和排气管中压力的作用下关闭，压缩机又开始下一个吸气过程。如此周而复始，完成制冷循环。
现有的往复式制冷压缩机，年久报废的主要原因是由于绝大多数制冷压缩机工作原理是由电动机带动压缩机中的曲轴，曲轴上固定装有活塞，活塞在压缩机缸体上进行往复式的机械运动，但压缩机壳体与活塞的接触面上不同与内燃式发动机套有汽缸套，所以长期使用使得压缩机缸体中与活塞的接触面磨损严重，由于压缩机缸体是一个整体铸件而且其造价占到整个压缩机制造成本的70％以上，接触面的严重磨损直接导致整个压缩机的报废，但是压缩机壳体的接触面的磨损问题很难避免和改良，所以亟待一种新的大型往复式制冷压缩机缸体的加工制造方法，能够有效的解决压缩机缸体的接触面的磨损问题，在压缩机正常工作的周期内尽可能的减小磨损的程度，以提高压缩机的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有制造大型往复式制冷压缩机缸体的上述缺点，选择合理的铸造铁、研磨方法、珩磨方法和缸孔等离子淬火处理方法，提供一种生产工序合理、产品使用成本低的压缩机缸体制造方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
以现有大型往复式制冷压缩机缸体中的六缸角形压缩机为例，该压缩机缸体结构可以代表大型往复式制冷压缩机缸体的普通结构，该压缩机缸体结构正面左侧为活塞和曲轴位置，右侧为电机位置。
大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，主要包括以下步骤：
(1)选料：选择合适的铸造铁原料；
(2)浇铸：按照压缩机缸体的模具进行浇铸制造铸件胚体；
(3)上下面铣粗加工：制冷压缩机缸体包括底面、三个缸体接合面、主轴孔外部接合面、电机腔体外部接合面等六个与压缩机盖体接合面和若干个压缩机缸体固定面通过平面铣床固定铣削加工；
(4)三孔及面粗加工：三孔包括主轴孔、电机腔孔和端盖孔，通过镗床对于以上三孔同时进行直径圆柱体镗孔，并使缸体腔体表面与外沿接触面平整；
(5)上下面铣精细加工：对经过第三步上下面粗铣削加工的上下各面进行平面精细铣削加工；
(6)三孔及面精细加工：对经过第四步三孔及面进行精加工；
(7)气缸孔镗孔处理：包括粗镗与精镗；
(8)缸体面、端盖面和电机腔面钻孔和攻丝；
(9)对气缸孔表面进行珩磨；
(10)气缸孔表面等离子淬火：通过激光对气缸孔内壁进行扫描加热使其产生交叉几何网纹，网纹的物理状态发生变化产生向上0.025um突起，并硬度提高到HB600；
(11)对气缸孔表面进行再次珩磨：通过第十步等离子淬火后的气缸孔表面进行珩磨，磨平向上突起的网状纹理。
经过以上十一项步骤后，大型往复式制冷压缩机缸体的加工结束，可以进入下一步与其他零部件的套装加工。
本发明经过大量研究实践后采用以上的制造方法，能够使产品的精准度得到有效提高并使产品气缸孔表面的硬度得到成倍提高。
浇铸后的铸造件各元素含量为C3.22，Si0.082，P0.041，S0.03，Mn0.94，Cr0.34，Sn0.068，其硬度为HB225，这样的铸件由于碳含量很高，所以其硬度可以达到并符合压缩机缸体各道加工工序对于金属的硬度要求，更加有利于研磨、镗孔、珩磨和淬火等工序对于金属硬度的要求。
所述的第三步上下面铣加工工艺为：对前一道浇铸工序步骤得到的制冷压缩机缸体铸件包括底面、三个缸体接合面、主轴孔外部接合面、电机腔体外部接合面等六个与压缩机盖体接合面和若干个压缩机缸体固定面通过铣床夹具固定铣削加工使其表面平整光亮，作用是防止与压缩机盖体部件接合时由于表面没有平整而发生漏气、漏油等情况。若干个压缩机缸体固定面的研磨作用是在以下几道工序步骤中，固定面用于与加工机械的固定夹具固定，其表面平整光洁度直接影响到机械加工的精准度。上下面铣加工所用铣床的转速为180r/min，表面光洁度达到
Figure BSA00000446138400041
所述的第四步三孔及面粗加工，其中的面是指主轴孔、电机腔孔和端盖孔与其相对应盖体的结合面，由于制冷压缩机缸体的以上三个孔分布在不同的腔体位置，但是位于同一轴心上，通过特殊机械构造结构的镗床，该镗床两头都具有镗刀，镗刀水平同轴布置并做轴向迎面进给，从两头可以同时对以上三孔及面进行加工，实现同步同轴加工。在该工序中镗床镗刀的转速为200r/min，主轴孔和电机腔体表面粗加工后的光洁度达到
Figure BSA00000446138400042
所述的第五步对经过第三步上下面铣加工的上下面进行平面精磨处理工艺为：对于经过以上第三步上下面铣加工处理工艺处理得到的压缩机盖体接合面、主轴孔外部接合面、电机腔体外部接合面和底面，提高研磨机床的转速再进行的精细平面铣削加工，铣削得到的接合面要达到能够与压缩机盖体部件接合所要求的平整度。该工序加工所用机械铣床的转速为1400r/min，表面光洁度达到
Figure BSA00000446138400043
所述的第六步对经过第四步粗加工的三孔及面再进行精加工，两步骤为相同加工工艺，此时镗床的转速为1400r/min，主轴孔和电机腔体表面粗加工后的光洁度达到
Figure BSA00000446138400044
所述的第九步气缸孔表面进行珩磨，作用是为第十步表面等离子淬火对气缸孔表面精度进行第七部镗孔后的再处理。珩磨机的转速按照缸孔的大小进行调节，缸孔越小转速越高，珩磨机的转速区间为120-240r/min。珩磨机安置缸体固定夹具，不同大小型号的缸体件均可以用该套固定夹具按照气缸孔的位置固定牢固。
所述的第十步气缸孔表面等离子淬火：利用高能量密度的等离子束对气缸孔内壁进行快速扫描加热，而后依靠基体的热传导迅速冷却下来，在气缸套表面形成高硬度的隐针马氏体，从而提高气缸孔的耐磨性和使用寿命。气缸孔内壁等离子硬化同激光硬化一样，不是整个表面硬化，而是在表面形成网纹状硬化轨迹。
所述的第十一步对气缸孔表面进行再次珩磨：该工序的的操作办法与第九步工序一致。
附图说明
图1为本发明实施例压缩机缸体的主视图；
图2为本发明实施例压缩机缸体的俯视图；
图3为本发明实施例压缩机缸体的左视图；
图4为本发明实施例压缩机缸体的右视图。
图中1.缸体接合面，2.固定面，3.汽缸孔，4.缸体内腔、5.主轴孔，6.电机腔体，7.主轴孔外部接合面，8.电机腔体外部接合面、9.气缸孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细讲述。
选择合适的铸造铁原料，按照压缩机缸体模具进行浇铸制造铸件胚体，硬度为HB225，通过平面铣床对其底面、缸体接合面(1)、固定面(2)进行平面粗铣削加工，再通过镗床对于缸体主轴孔(5)、电机腔孔和端盖孔，进行同步同轴直径圆柱体镗孔加工，并使缸体腔体表面与外沿接触面平整，对于通过铣床粗铣削加工后的缸体接合面(1)、固定面(2)、主轴孔外部接合面(7)、电机腔体外部接合面(8)再用铣床进行精细铣削加工，提高以上各个面的平整光洁度，再按照镗床对于缸体主轴孔(5)和电机腔体(6)粗磨加工的程序和方法再对主轴孔(5)进行同步同轴精细镗孔加工，通过专门气缸孔镗孔工具对于气缸孔内表面进行镗孔加工提高其表面光洁度，再对缸体面、端盖面和电机墙面进行钻孔和攻丝加工，对气缸孔内表面进行珩磨加工，通过激光对气缸孔内壁进行扫描加热使其产生交叉几何网纹，最后对气缸孔内表面再进行珩磨，磨平向上突起的网状纹理。
其他种类的大型压缩机缸体的制造方法均可以使用该实施例。

Claims (7)

1.大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
(1)选料：选择合适的铸造铁原料；
(2)浇铸：按照压缩机缸体的模具进行浇铸制造铸件胚体；
(3)上下面铣粗加工：制冷压缩机缸体包括底面、三个缸体接合面、主轴孔外部接合面、电机腔体外部接合面等六个与压缩机盖体接合面和若干个压缩机缸体固定面通过平面铣床固定铣削加工；
(4)三孔及面粗加工：三孔包括主轴孔、电机腔孔和端盖孔，通过镗床对于以上三孔同时进行直径圆柱体镗孔，并使缸体腔体表面与外沿接触面平整；
(5)上下面铣精细加工：对经过第三步上下面粗铣削加工的上下各面进行平面精细铣削加工；
(6)三孔及面精细加工：对经过第四步三孔及面进行精加工；
(7)气缸孔镗孔处理：包括粗镗与精镗；
(8)缸体面、端盖面和电机腔面钻孔和攻丝；
(9)对气缸孔表面进行珩磨；
(10)气缸孔表面等离子淬火：通过激光对气缸孔内壁进行扫描加热使其产生交叉几何网纹，网纹的物理状态发生变化产生向上0.025um突起，并硬度提高到HB600；
(11)对气缸孔表面进行再次珩磨：通过第十步等离子淬火后的气缸孔表面进行珩磨，磨平向上突起的网状纹理。
2.根据权利要求1所述的大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：浇铸后的铸造件各元素含量为C3.22，Si0.082，P0.041，S0.03，Mn0.94，Cr0.34，Sn0.068，其硬度为HB225。
3.根据权利要求1所述的大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：所述的第三步上下面铣加工工艺为：对前一道浇铸工序步骤得到的制冷压缩机缸体铸件包括底面、三个缸体接合面、主轴孔外部接合面、电机腔体外部接合面等六个与压缩机盖体接合面和若干个压缩机缸体固定面通过铣床夹具固定铣削加工，上下面铣加工所用铣床的转速为180r/min，表面光洁度达到
Figure FSA00000446138300021
4.根据权利要求1所述的大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：所述的第四步三孔及面粗加工中，通过特殊机械构造结构的镗床，该镗床两头都具有镗刀，镗刀水平同轴布置并做轴向迎面进给，从两头可以同时对以上三孔及面进行加工，实现同步同轴加工，镗床镗刀的转速为200r/min，主轴孔和电机腔体表面粗加工后的光洁度达到
5.根据权利要求1所述的大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：所述的第五步对经过第三步上下面铣加工的上下面进行平面精磨处理工艺为：对于经过以上第三步上下面铣加工处理工艺处理得到的压缩机盖体接合面、主轴孔外部接合面、电机腔体外部接合面和底面，提高研磨机床的转速再进行的精细平面铣削加工，所用机械铣床的转速为1400r/min，表面光洁度达到
Figure FSA00000446138300023
6.根据权利要求1所述的大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：所述的第六步对经过第四步粗加工的三孔及面再进行精加工，两步骤为相同加工工艺，此时镗床的转速为1400r/min，主轴孔和电机腔体表面粗加工后的光洁度达到
Figure FSA00000446138300024
7.根据权利要求1所述的大型往复式制冷压缩机缸体的制造方法，其特征在于：所述的对于气缸孔内表面的加工工序为镗孔——珩磨——淬火——珩磨。
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