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空壓機的改進與使用

    壓縮機曲軸由兩種基本型式,即曲柄軸和曲拐軸。曲柄軸結構,連同電機軸一起,一般只有兩個主軸承,對于支承偏斜較不敏感,便于曲軸安裝。但是曲柄軸的壓縮機一般只能采用臥式型式,致使機器笨重,基礎龐大。我公司制作的V2. 4空氣壓縮機采用曲拐軸,以對稱方式布置連桿活塞結構,使壓縮機結構緊湊,重量輕。但是曲軸的前期加工過程中出現了不少問題,為了解決這些問題,我們采取了一系列的改進措施。
  1主要問題

       點采用鍛造毛坯,材料為40Cr.主要工藝過程為:毛坯鍛造-粗車軸端-粗銑(平面及兩曲拐)-熱處理(調質)-精車兩主軸端-精銑曲拐處-車曲拐-車油泵偏心-鉆孔-曲拐高頻淬火-車油泵偏心-磨主軸-磨曲拐-銑鍵槽。

  但在加工中發現一下幾點問題:車油泵軸頸、偏心、磨主軸、曲拐工裝復雜,加工精度不高;兩曲拐表面硬度低;曲拐處容易斷裂;?用戶使用過程中發現連桿咬死,最后檢查曲軸發現曲拐處的斜油孔處開裂。

  2問題原因分析及工藝改進

 。1)由于V2. 4空壓機曲軸的潤滑主要通過裝在曲軸末端的柱塞泵,而柱塞泵通過曲軸的旋轉進行工作從而對曲軸及安裝在曲軸上的連桿及連桿瓦進行潤滑,因此曲軸在末端設計成偏心型式,但開始制作工藝時,只想用工裝來保證零件的加工精度,但是在加工過程中發現,由于兩端的中心不在同一直線上,因此在車曲拐,偏心及磨的一些類工序中都得設計制作模具,且因為是不同的工裝夾具,安裝過程中,考慮到安裝誤差,中心肯定會出現偏差,因此決定在偏心處增加長度為40,外徑為50的一段加工工藝搭子,這樣可以很好的保證所以的加工工序都可以在同一的中心孔中安裝及加工,這樣不但可以減少加工過程中制作一系列的工裝夾具,而且零件的尺寸精度也可以得到很好的保證。

 。2)曲拐是曲軸運動的關鍵部位,活塞靠連接在曲拐處的連桿帶動從而使空氣壓縮。因此曲拐要強有足夠的強度及耐磨性。因此在工藝中安排了對曲拐及油泵軸頸的高頻淬火,要求硬度值為HRC45- 50.但是在加工后發現硬度值都低于設計要求,再對剛熱處理好的曲拐進行測量,發現硬度值基本上載45- 48之間,符合設計要求。追其原因,原來是設計工藝過程中在對曲拐及油泵軸頸進行高頻淬火前加工余量太大,導致零件在磨完之后硬度值偏低。在不更改熱處理工藝前提下,同時也為了保證曲軸曲拐處的芯部有足夠的韌性。所以在高頻淬火前增加了粗磨的工序。即粗磨曲拐至50. 4 0. 03,放0. 4的精磨余量,按此工序加工后,零件硬度均達到設計要求。

 。3)用戶在開始階段使用我廠提供的曲軸配件后,在運行一年后對曲軸進行磁粉檢測,發現在曲拐連接處出現有不同程度的裂紋,嚴重影響了產品的使用壽命,存在一定的安全隱患。我公司對客戶提出的問題進行逐層分析,發現可能是曲拐處的過度圓角過小,因為在曲軸運動過程中,此處最容易發生應力集中現象,從客戶回饋的信息中也同樣是此處裂紋出現最多的地方,就其原因,是我公司在制作過程中隊曲拐處的過度圓角可能偏小,按機械工業出版社?活塞式壓縮設計%提供的參考公式r=(0. 05 0. 06)D,D為曲拐直徑,公司采用了圓角過度方式。但為了不過分削弱曲拐強度,因此公司考慮過度圓角為R1,(原設計值為0. 5)。經過客戶使用后,反映良好。

 。4)曲軸上的油孔,一般采用斜油孔或直角油孔形式,視曲軸形狀及供油方式而定。油孔直徑約為軸頸直徑的0.05 0. 06倍,但不應小于3mm.油孔于軸頸表面相貫處,應倒圓拋光,倒圓角半徑約為油孔直徑的一半,以提高曲軸的疲勞強度。我公司V2. 4曲軸油孔直徑均為5mm.孔加工完成后,除曲拐處的油孔外,其余油孔端部均用G1/ 8螺堵涂密封膠后進行密封。

  但客戶在一次使用過程中,連桿和曲軸咬死,接體后對曲軸進行磁粉檢測,發現曲拐處的斜油孔端面有二三條裂紋,分析后可能是裂紋產生碎片,在連桿運動中帶入連桿瓦,從而產生這種現象。我公司后來發現,此處經過鉆斜孔后,一端與曲拐產生了較薄的邊緣,分析在各加工工序產生的可能性,并對庫存的產品重新進行磁粉檢測,最終確定可能是在對曲拐進行高頻淬火后,由于極速的冷卻而產生的裂紋。為了防止零件再次出現類似情況,公司采取了一系列的措施,但是收效甚微,或多或少這邊斜孔邊緣還是有裂紋。最終決定在曲拐的幾個油孔中塞入長度不小于8的,與孔過盈量不小于0. 05的紫銅棒在高頻淬火前敲入油孔中,敲入后端面磨平,在對曲拐進行高頻淬火進行剔除。按此加工工藝,對隨后的幾批曲軸進行檢查分析,沒有再出現類似情況,問題最終得到解決。

  3結語

        對上述的工藝進行改造后,公司最近的V2. 4空壓機曲軸成品合格率大幅提高,客戶使用后,反映很好。


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