CN117961653B - 一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法，泵体组件使用曲轴结构、活塞、气缸和主轴承制备得到，曲轴结构、活塞和气缸由内至外依次设置，曲轴结构包括主轴、副轴和偏心轴，主轴贯穿主轴承；活塞的活塞主体上设置有夹持位，活塞的精磨加工方法为：S1、将夹具和夹持位配合，以夹持位为装夹基准，对主体外壁、主体内壁和第一端面进行精磨或半精磨加工；S2、以加工好的第一端面为基准对第二端面进行精磨加工。本发明提供的旋转式压缩机泵体组件的制备方法能够确保活塞精度，减少累积误差，进一步使得压缩机装配时，保证压缩机气缸内径与活塞外径配合相切面的紧密程度，避免泄漏，提高压缩机能效。

Description

一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法

技术领域

本发明涉及压缩机制备技术领域，特别涉及一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法。

背景技术

旋转式压缩机在当前制冷行业中以其优异的综合性能被广泛的应于温度调节行业中，如空调、冰箱、热泵等。在当前的旋转式压缩机装配工艺中，压缩机气缸内径与活塞外径配合相切面的紧密程度是影响压缩机能效的关键，压缩机运转时活塞被曲轴偏心驱动使得活塞外径与气缸内径滚动相切，结合滑片的分隔实现吸气腔和压缩腔交替独立运行，在运行过程中相切线间隙的大小直接影响到压缩机能效的高低，该间隙是压缩机运行时压缩腔内最大的泄漏线，间隙越大压缩腔向吸气腔泄漏就越大压缩机能效越低，反之压缩机能效就越高。

在现在有旋转式压缩机的泵体结构中，影响压缩机腔中活塞外径与气缸内径装配间隙的因素主要有气缸内径尺寸、活塞外径、活塞内径、曲轴偏心轴外径、曲轴主轴外径、曲轴偏心量尺寸和主轴承内孔尺寸，现有的旋转式压缩机在各个组件装配时需要管控压缩机内气缸内径与活塞壁厚、曲轴偏心量、曲轴偏心轴外径、主轴装配间隙之间的关系，需要满足气缸内孔半径>(曲轴偏心量+曲轴偏心轴半径+活塞厚度+主轴装配间隙)，装配时如此多的管控尺寸使得累积误差较大，难以有效控制装配的精度，无法减少压缩机气缸内径与活塞外径配合的泄漏，无法较好的提升压缩机能效。

发明内容

基于此，有必要提供一种减少加工装配误差的旋转式压缩机泵体组件的制备方法。

本发明提供一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法，所述泵体组件使用曲轴结构、活塞、气缸和主轴承制备得到，所述曲轴结构、活塞和气缸由内至外依次设置，所述曲轴结构包括主轴、副轴和偏心轴，主轴贯穿所述主轴承；

所述活塞的活塞主体上设置有夹持位，所述活塞的精磨加工方法为：S1、将夹具和夹持位配合，以所述夹持位为装夹基准，对所述主体外壁、主体内壁和第一端面进行精磨或半精磨加工；S2、以加工好的第一端面为基准对第二端面进行精磨加工。

优选地，所述曲轴结构包括主轴、副轴和偏心轴，所述曲轴结构的加工方法为：首先曲轴粗加工，然后主轴和副轴精磨，然后对偏心轴外圆面精磨；所述对偏心轴外圆面精磨采用“L”形定位工装定位主轴，所述“L”形定位工装定位所述主轴高点，所述主轴高点为偏心轴最高点对应的主轴母线。

优选地，设气缸内孔半径为R，偏心轴最高点与所述主轴中心线的距离为H，曲轴的主轴和主轴承的配合间隙为I，活塞厚度为B，J＝R-(H+I+B)，制备时，管控尺寸满足如下条件：R＞(H+I+B)，0.005mm＜J＜0.020mm。

优选地，所述“L”形定位工装定位主轴的第一切点和第二切点，所述对偏心轴外圆面精磨还设置有辅助工装，所述辅助工装定位主轴的第三切点，所述第一切点、第二切点和第三切点的连线形成三角形。

优选地，所述“L”形定位工装在第一切点和第二切点处设置有耐磨合金面。

优选地，所述活塞中部具有沿轴向贯穿的轴孔，所述活塞主体沿轴向的两端设有第一端面和第二端面，所述活塞主体由内至外包括围成所述轴孔的主体内壁和主体外壁，所述夹持位设置于所述第一端面和第二端面之间，所述夹持位由主体内壁处朝向主体外壁方向凹陷形成。

优选地，所述活塞在精磨加工之前还包括粗加工和热处理的步骤。

优选地，所述步骤S1具体为：将夹具和夹持位配合，以所述夹持位为装夹基准，对主体外壁和第一端面进行精磨加工至成品数值，对主体内壁留有0.01-0.05mm余量进行精加工；所述步骤S2之后，还包括铰桁的步骤，所述铰桁的步骤为：以精加工后的第一端面和主体外壁作为基准装夹到浮动盘，利用用半精磨后的内圆作为定位面对内圆进行铰桁精磨加工。

优选地，所述夹持位包括相互连接的台阶底面和台阶侧壁，所述台阶侧壁位于所述台阶底面和第二端面之间，所述台阶侧壁相对于所述主体内壁更靠近所述主体外壁，所述台阶侧壁由靠近所述台阶底面处延伸至贯穿所述第二端面，所述第二端面的平均宽度小于所述第一端面的平均宽度；所述台阶底面与第二端面的之间的距离小于所述台阶底面与所述第一端面之间的距离。

优选地，将夹具和夹持位配合具体为：将内撑式夹具的内撑伸入活塞的夹持位中，与活塞夹持位配合固定活塞。

本专利中通过特定的活塞结构以及制备方法能够确保活塞精度，减少累积误差，进一步使得压缩机装配时，有效控制压缩机气缸内径与活塞外径配合相切面的紧密程度，避免泄漏，提高压缩机能效。

附图说明

通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。

图1为本发明提供的泵体组件剖面结构示意图。

图2图1中“A”部分放大示意图。

图3为本发明第一实施例提供的活塞立体结构示意图。

图4为本发明第一实施例提供的活塞剖面结构示意图。

图5为本发明第二实施例提供的活塞立体结构示意图。

图6为本发明第二实施例提供的活塞俯视结构示意图。

图7为本发明提供的活塞和内撑式夹具配合结构示意图。

图8为本发明提供的曲轴结构立体结构示意图。

图9为本发明提供的曲轴结构主视结构示意图。

图10为本发明提供的曲轴结构侧视结构示意图。

图11为本发明提供的曲轴结构与“L”形定位工装配合示意图。

图12为本发明提供的压缩机结构示意图。

附图中：1-曲轴结构、11-主轴、111-主轴高点；112-第二切点、12-副轴、13-偏心轴、131-偏心轴最高点、2-活塞、21-夹持位、211-台阶底面、212-台阶侧壁、213退刀槽、22-第二端面、23-第一端面、24-轴孔、25-主体外壁、26-主体内壁、3-气缸、4-主轴承、5-内撑式夹具、51-内撑、6-“L”形定位工装、7-辅助工装、71-第三切点、8-耐磨合金面、9-滑片、91-吸气腔、92-压缩腔、C-相切面。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1-12，本发明提供一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法，泵体组件使用曲轴结构1、活塞2、气缸3和主轴承4制备得到，曲轴结构1、活塞2和气缸3由内至外依次设置，曲轴结构1包括主轴11、副轴12和偏心轴13，主轴11贯穿主轴承4。

现有的旋转式压缩机结构中活塞被设计为一个内部中空圆柱体，该结构的活塞因加工艺的限制导致内外径同轴度难以有效控制从而使得活的壁厚均匀度相差较大，现有的活塞加工中，外圆(主体外壁)、内圆(主体内壁)和端面的精磨是分步进行的，需要多次装夹，导致活塞内外径同轴度难以有效控制。

参考图3-7，本实施例提供的活塞2在活塞主体上设置有夹持位21，本实施例提供的活塞2在中部具有沿轴向贯穿的轴孔24，活塞2主体沿轴向的两端设有第一端面23和第二端面22，活塞2主体由内至外包括围成轴孔24的主体内壁26和主体外壁25，夹持位21设置于第一端面23和第二端面22之间，夹持位21由主体内壁26处朝向主体外壁25方向凹陷形成。通过该夹持位21可实现在一次性装夹的前提下加工完成内活塞2的主体外壁25、主体内壁26和其中一个端面的精磨加工。

本参考图7，实施例提供的活塞2精磨加工方法为：S1、将内撑式夹具5和夹持位21配合，具体为：将内撑式夹具5的内撑51伸入活塞2的夹持位21中，通过拉杆等元件驱动使得内撑51移动撑开，与活塞2内径所设夹持位21相配合，装夹固定活塞2，以夹持位21为装夹基准，对主体外壁25、主体内壁26和第一端面23进行精磨或半精磨加工；S2、以加工好的第一端面23为基准对第二端面22进行精磨加工。本发明提供的新型活塞2结构使得在一次性装夹的前提下加工完成内活塞2的主体外壁25、主体内壁26和其中一个端面的精磨加工，因为是一次性装夹加工完成活塞2主体外壁25和主体内壁26的工作面所以避免了因二次或多次装夹定位误差导致活塞2内外圆同轴度相差较大、壁厚不均匀的问题，将活塞2壁厚精度控制在±0.002mm公差范围内。

本发明提供的旋转式压缩机泵体组件的制备方法使得活塞2的内外径尺寸精度得到较好的控制，确保活塞2内外圆同轴度相差较细小，使得曲轴和活塞2的配合能够得到较好的精度保证，减少累积误差，进一步使得压缩机装配时，保证压缩机气缸内径与活塞2外径配合相切面的紧密程度，避免泄漏，提高压缩机能效。

在优选实施例中，活塞2在精磨加工之前还包括粗加工和热处理的步骤。

参考图7，在优选实施例中，步骤S1中，对所述主体外壁25、主体内壁26和第一端面23均进行精磨加工。在另一优选实施例中，步骤S1具体为：将内撑式夹具5和夹持位21配合，以夹持位21为装夹基准，对主体外壁25和第一端面23进行精磨加工至成品数值，对主体内壁26留有0.01-0.05mm余量进行精加工；步骤S2之后，还包括铰桁的步骤，铰桁的步骤为：以精加工后的第一端面23和主体外壁25作为基准装夹到浮动盘，利用用半精磨后的内圆作为定位面对内圆进行铰桁精磨加工。

参考图7，在优选实施例中，活塞2的制备方法为：

(1)粗加工：将毛胚件通过车削加工成留有一定余量的加工件，特别是对新结构中活塞2的内径进行精车以得到相对统一稳定的尺寸。

(2)热处理：采用现有工艺通用技术，增强活塞2强度。

(3)精磨主体外壁25(外圆)/半精磨主体内壁26(内圆)/精磨第一端面23：将内撑式夹具5的内撑51伸入活塞2的夹持位21中，通过拉杆等元件驱动使得内撑51移动撑开，与活塞2内径所设夹持位21相配合，装夹固定活塞2，以夹持位21为装夹基准，对活塞2主体外壁25和第一端面23进行精磨加工并加工到成品数值，之后对主体内壁26进行留有0.01-0.05mm余量的半精加工，此工艺步聚中通过一次性的装夹实现三个工作面的加工，从而避免因二次装夹导致的内孔和外圆同轴度过大，同时也使得活塞2内/外圆与被加工端的垂直度得以保证。

(4)精磨第二端面22：以精磨加工后的第一端面23为基准对夹持位21一侧的第二端面22进行精磨加工到设定尺寸，因为以精加工后的工作面作为定位装夹基准，从而保证了本步聚中所加工的端面能与活塞2内孔/外圆的垂直度在设计范围内。

(5)铰桁：以精加工后的第一端面23和主体外壁25作为基准装夹到浮动盘，利用半精磨后的主体内壁26作为定位面对主体内壁26进行铰桁精磨加工，因为铰桁的桁磨杆和浮动夹盘的自适应特性，所以桁磨加工后的内圆相对于外圆的同轴度和相对两个端面的垂直度得以保证。

(6)包装：防撞分隔包装。

参考图3-6，在优选实施例中，夹持位21包括相互连接的台阶底面211和台阶侧壁212，台阶侧壁212位于台阶底面211和第二端面22之间，台阶侧壁212相对于主体内壁26更靠近主体外壁25，台阶侧壁212由靠近台阶底面211处延伸至贯穿第二端面22，第二端面22的平均宽度小于第一端面23的平均宽度；台阶底面211与第二端面22的之间的距离小于台阶底面211与第一端面23之间的距离。进一步优选实施例中，夹持位21还包括有退刀槽213。

参考图8-10,在优选实施例中，曲轴结构1包括主轴11、副轴12和偏心轴13。

在现用的曲轴偏心轴加工工序中，曲轴精加工艺为：曲轴粗加工件---曲轴主副主轴半精磨---偏心外圆磨/止推面精磨---曲轴主副主轴精磨---去毛剌---尺寸检测合格后包装，其半精磨后曲轴的主轴通过V形块装夹定位再通过砂轮对偏心轴进行精磨加工，因为V形块的V形工作面与主轴的外圆为两条线相切的关系同时叠加半精加工件的公差，从而使得现有技术加工的曲轴偏心量的尺寸的公差难以有效控制。本实施例中对偏心轴13外圆面精磨采用“L”形定位工装6定位主轴11。对比现有加工工艺中以主轴的半精加工面为定位面进行偏心轴外圆精磨的装夹加工方式，本发明中直接以精加工后的主轴11为定位基准加工偏心轴13外圆从而避免半精加工件的误差对曲轴偏心量的影响，确保曲轴精加工后偏心量尺寸稳定、公差能控制在±0.002MM范围内。

参考图11，在优选实施例中，本发明曲轴结构1的加工方法为：首先曲轴粗加工，然后主轴11和副轴12精磨，然后对偏心轴13外圆面精磨；对偏心轴13外圆面精磨采用“L”形定位工装定位主轴11，“L”形定位工装定位主轴高点111，主轴高点111为偏心轴最高点131对应的主轴母线。“L”形定位工装定位主轴11的第一切点(也就是主轴最高点111)和第二切点112，对偏心轴13外圆面精磨还设置有辅助工装7，辅助工装7定位主轴11的第三切点71，第一切点111、第二切点112和第三切点71的连线形成三角形。本发明的“L”形定位工装6在第一切点111和第二切点112处设置有耐磨合金面8。

本发明的偏心轴13加工序中采用“L”形定位工装直接定位精加工后的主轴11柱面，并在90度方向设置有辅助工装定位，且定位的是偏心轴最高点131对应的主轴11柱面，此定位加工可确保偏心轴最高点131与所述主轴最高点111的距离H作为控制重点将公差控制在0.002mm范围内，并且此H尺寸公差包括了曲轴主轴11直径、偏心量和偏心轴13直径三个尺寸及公差从而将现有传统工艺累计公差排除，可以进一步减小以减少高低压腔之间泄漏串气、提高压缩机的整体能效。

返回图1-2，在在优选实施例中，设气缸内孔半径为R，偏心轴13最高点与主轴11中心线的距离为H，曲轴的主轴11和主轴11承的配合间隙为I，活塞厚度为B，J＝R-(H+I+B)，制备时，管控尺寸满足如下条件：R＞(H+I+B)，0.005mm＜J＜0.020mm。设主轴半径为r，偏心轴最高点到对应180度位置主轴最高点距离为L，H＝L-r。

现有技术中压缩机装配时需要管控内气缸内径、活塞2壁厚、曲轴偏心量、曲轴偏心轴13半径、曲轴的主轴11和主轴承4内孔的配合间隙等尺寸，需要满足：气缸内孔半径>(曲轴偏心量+曲轴偏心轴13半径+活塞2厚度+曲轴的主轴11和主轴承4的配合间隙)，装配时如此多的管控尺寸使得累积误差较大，难以保证装配的精度。

本发明首先通过活塞2的特定结构和特定加工方法来保证活塞2加工的精度，其次，通过“L”形定位工装6来实现对曲轴的定位加工，从而将压缩腔内活塞2与气缸内径的配合间隙控制到最小以减少高低压腔内的泄漏。本发明的压缩机制备方法在制备时，结合新结构活塞2厚度B，管控尺寸满足如下条件：R＞(H+I+B)，0.005mm＜J＜0.020mm，即可极大的减少了较多尺寸之间的累积误差，提高压缩机的整体能效。

参考图12，本发明还提供一种压缩机，其采用上述任一项实施例所指的旋转式压缩机泵体组件的制备方法制备得到的泵体组件制备得到。本发明提供的压缩机运转时活塞被曲轴1偏心驱动使得活塞2外径与气缸3内径滚动相切，结合滑片9的分隔实现吸气腔91和压缩腔92交替独立运行。本发明提供的压缩机因为减少了装配管控的误差，使得气缸3的内径与活塞2配合相切面C配合间隙得以有效控制从而密封性较好，减少相切面C的间隙保证压缩腔向吸气腔泄漏小，极大提升了压缩机能效。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种旋转式压缩机泵体组件的制备方法，其特征在于，所述泵体组件使用曲轴结构、活塞、气缸和主轴承制备得到，所述曲轴结构、活塞和气缸由内至外依次设置，所述曲轴结构包括主轴、副轴和偏心轴，主轴贯穿所述主轴承；

所述活塞的活塞主体上设置有夹持位，所述活塞的精磨加工方法为：S1、将夹具和夹持位配合，以所述夹持位为装夹基准，对主体外壁和第一端面进行精磨加工至成品数值，对主体内壁留有0.01-0.05mm余量进行精加工；S2、以加工好的第一端面为基准对第二端面进行精磨加工；所述步骤S2之后，还包括铰珩的步骤，所述铰珩的步骤为：以精加工后的第一端面和主体外壁作为基准装夹到浮动盘，利用半精磨后的内圆作为定位面对内圆进行铰珩精磨加工；

所述曲轴结构包括主轴、副轴和偏心轴，所述曲轴结构的加工方法为：首先曲轴粗加工，然后主轴和副轴精磨，然后对偏心轴外圆面精磨；所述对偏心轴外圆面精磨采用“L”形定位工装定位主轴，所述“L”形定位工装定位所述主轴高点，所述主轴高点为偏心轴最高点对应的主轴母线；

设气缸内孔半径为R，偏心轴最高点与所述主轴中心线的距离为H，曲轴的主轴和主轴承的配合间隙为I，活塞的厚度为B，J= R-（H+I+B），制备时，管控尺寸满足如下条件：R＞（H+I+B），0.005 mm ＜J＜0.020mm；

J为压缩腔内活塞与气缸内径的配合间隙；

所述“L”形定位工装定位主轴的第一切点和第二切点，所述对偏心轴外圆面精磨还设置有辅助工装，所述辅助工装定位主轴的第三切点，所述第一切点、第二切点和第三切点的连线形成三角形；

所述活塞中部具有沿轴向贯穿的轴孔，所述活塞主体沿轴向的两端设有第一端面和第二端面，所述活塞主体由内至外包括围成所述轴孔的主体内壁和主体外壁，所述夹持位设置于所述第一端面和第二端面之间，所述夹持位由主体内壁处朝向主体外壁方向凹陷形成。

2.如权利要求1所述的旋转式压缩机泵体组件的制备方法，其特征在于，所述“L”形定位工装在第一切点和第二切点处设置有耐磨合金面。

3.如权利要求1所述的旋转式压缩机泵体组件的制备方法，其特征在于，所述活塞在精磨加工之前还包括粗加工和热处理的步骤。

4.如权利要求1所述的旋转式压缩机泵体组件的制备方法，其特征在于，所述夹持位包括相互连接的台阶底面和台阶侧壁，所述台阶侧壁位于所述台阶底面和第二端面之间，所述台阶侧壁相对于所述主体内壁更靠近所述主体外壁，所述台阶侧壁由靠近所述台阶底面处延伸至贯穿所述第二端面，所述第二端面的平均宽度小于所述第一端面的平均宽度；所述台阶底面与第二端面的之间的距离小于所述台阶底面与所述第一端面之间的距离。

5.如权利要求1所述的旋转式压缩机泵体组件的制备方法，其特征在于，将夹具和夹持位配合具体为：将内撑式夹具的内撑伸入活塞的夹持位中，与活塞夹持位配合固定活塞。