1、“化工機(jī)器制造工藝” 專題講座,3 活塞壓縮機(jī)典型零部件的加工,4 活塞壓縮機(jī)的裝配,“化工機(jī)器制造工藝”專題講座,1 概述,2 壓縮機(jī)的基本類型及典型壓縮機(jī)結(jié)構(gòu),1 概述,1.1 何為化工機(jī)器,1.2 化工機(jī)器制造工藝過程,1.3 本次講座的重點(diǎn)內(nèi)容,在石油、化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程中，需要采用各種各樣的機(jī)器。如各種類型的壓縮機(jī)、離心機(jī)和泵等等。通常我們把化工生產(chǎn)過程中，采用的運(yùn)動機(jī)械統(tǒng)稱為化工機(jī)器。同一切機(jī)器一樣，化工機(jī)器也是由一些基本的單元零件所組成，如機(jī)座(機(jī)身)、機(jī)殼、軸承，軸、曲軸、連桿、活塞，葉輪、轉(zhuǎn)鼓、螺旋、盤、套、齒輪，皮帶輪、聯(lián)軸節(jié)、杠桿、銷釘，鍵、螺釘、螺帽等。,1.1 何為化

2、工機(jī)器,制造一臺化工機(jī)器必須經(jīng)過一系列的勞動過程，這些勞動過程包括：原材料的運(yùn)輸和儲存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作，毛坯的制造，零件的機(jī)械加工，零件裝配成機(jī)器，機(jī)器的檢驗(yàn)、試車、油漆和包裝等。從原材料(或半成品)到制成成品，整個(gè)相互聯(lián)系的各個(gè)勞動過程的總和稱為機(jī)器的生產(chǎn)過程。其中最主要的包括三個(gè)大的階段：,1.2 化工機(jī)器制造工藝過程,一、毛坯的制造,二、零件的機(jī)械加工,三、機(jī)器的裝配,將制造機(jī)器的原材料鑄錠或型材，通過鑄造、壓力加工或焊接的方法制成毛坯的過程稱為毛坯的制造過程。一般情況下，由于毛坯的表面比較粗糙，尺寸和形狀都不很準(zhǔn)確，因而對于要求較高的表面，都預(yù)先將毛坯的尺寸增大，留下一層多余的金屬作為

3、加工余量。也就是說毛坯制造階段，只是在保證材料的材質(zhì)和一定的機(jī)械性能的條件下，獲得與零件近似的形狀和尺寸。,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)水平的提高，鑄、壓、焊的制造精度有了明顯的提高，特別是精密鑄造，精密鍛造和精密軋制等的某些制品，只需對部分表面進(jìn)行機(jī)械加工，甚至不需要機(jī)械加工即可作為零件。,一、毛坯的制造,現(xiàn)代化工機(jī)器都朝著大功率、高轉(zhuǎn)速和高精度的方向發(fā)展，對零件工作表面的尺寸、形狀和表面質(zhì)量都提出了愈來愈高的要求，因此，大多數(shù)零件都需要進(jìn)行機(jī)械加工。常見的機(jī)械加工方法有車削、刨削，銑削、鉆削、鏜削、磨削加工等。在機(jī)器制造中，機(jī)械加工是保證獲得高精度零件的主要手段。無論從制造機(jī)器所耗費(fèi)的勞動量，

4、還是從機(jī)器成本的組成來看，機(jī)械加工都占了很大的比重。為了保證零件的某些機(jī)械和物理性能，或?yàn)榱艘子谶M(jìn)行切削加工，零件在機(jī)械加工過程中，常常還需要進(jìn)行熱處理。,二、零件的機(jī)械加工,將各種合格的零件，按照一定的技術(shù)要求、方法和步驟，經(jīng)過組件裝配、部件裝配和總體裝配，互相連接或組合成一臺完整的機(jī)器的過程稱為機(jī)器的裝配過程。只有零件在加工時(shí)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而且合理地進(jìn)行裝配，所制成的機(jī)器才能符合設(shè)計(jì)時(shí)所預(yù)定的質(zhì)量及性能要求。裝配質(zhì)量在一定程度上對機(jī)器的工作性能有著決定性的影響。即機(jī)器裝配得正確與否，將直接影響機(jī)器的負(fù)荷和功率消耗的大小，振動和磨損的嚴(yán)重程度，以及機(jī)器使用壽命的長短。,三、機(jī)器的裝配,1

5、.3 本次講座的重點(diǎn)內(nèi)容,上述化工機(jī)器制造工藝過程的三個(gè)階段，涉及的內(nèi)容十分廣泛。本次講座以化工機(jī)器中常用的活塞壓縮機(jī)為研究對象，重點(diǎn)講述活塞壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、典型零部件的加工工藝，最后講述一下活塞壓縮機(jī)的裝配和試車。 力求在有限的時(shí)間里，通過本次講座，使同學(xué)們對化工機(jī)器的制造過程、裝配過程和調(diào)試過程，以及所涉及的一些基本概念、基本常識有一定的認(rèn)識和了解。,壓縮機(jī)的基本類型及 典型壓縮機(jī)結(jié)構(gòu),2.1 壓縮機(jī)的分類,2.2 活塞壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2.3 活塞壓縮機(jī)的命名,2.1 壓縮機(jī)的分類,（二）壓縮機(jī)按工作原理分類,（三）泵按工作原理分類,2.2 活塞壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1-連桿； 2-曲軸；

6、 3-中間冷卻器； 4-活塞桿； 5-氣閥； 6-氣缸； 7-活塞； 8-活塞環(huán)； 9-填料； 10十字頭；11-平衡重； 12機(jī)身。,3LC-4.5/25空壓機(jī),2.3 活塞壓縮機(jī)的命名（JB25-89）,3 壓縮機(jī)典型零部件的加工,3.1 曲軸的加工,3.2 活塞的加工,3.3 連桿的加工,3.4 機(jī)身的加工,3.1 曲軸的加工,一、曲軸的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),三、曲軸的加工工藝過程及安排,二、曲軸的技術(shù)要求,一、曲軸的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),曲軸是活塞式壓縮機(jī)中接受電動機(jī)以扭矩形式輸入的動力、并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動的一個(gè)重要零件，它在工作過程中將承受周期性的、復(fù)雜的交變載荷。,曲軸常用材料有優(yōu)質(zhì)碳素

7、結(jié)構(gòu)鋼(35、40、45號鋼)和球墨鑄鐵(QT602)等，因此曲軸毛坯也就有鍛造曲軸和鑄造曲軸兩大類。,圖1是單拐曲軸組件圖。可以看出，曲軸具有如下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：整個(gè)曲軸是由主軸、與連桿大頭配合的曲柄銷，聯(lián)結(jié)主軸和曲柄銷的曲柄組成。主軸上有與軸承、皮帶輪、軸承蓋等相配合的幾個(gè)部分。此外，為了保證連桿大頭瓦與曲柄銷之間通油潤滑，在曲軸上要求鉆出細(xì)長的交叉油孔；以及固定平衡鐵的螺孔、堵油孔的螺孔等。,二、曲軸的技術(shù)要求（一）,二、曲軸的技術(shù)要求（二）,為了保證配合的均勻性，為避免曲柄銷與連桿大頭瓦配合的間隙不均，破壞了油膜的形成而加劇磨損，必須限制配合部分的不柱度和橢圓度的形狀誤差，一般規(guī)定這兩項(xiàng)誤

8、差不得超過該配合部分直徑公差之半。要求主軸頸對中心線具有較嚴(yán)的徑向跳動，各配合部分之間要求較高的同軸度。對于尺寸在80180mm范圍內(nèi)的直徑，徑向跳動和不同軸度規(guī)定不得大于0.03mm，以提高曲軸組件的裝配精度和旋轉(zhuǎn)精度。要求限制曲柄銷對主軸頸的不平行度，保證活塞往復(fù)運(yùn)動的方向與主軸頸的旋轉(zhuǎn)軸心線垂直，即與氣缸鏡面軸心線方向一致，以減少活塞部件在氣缸鏡面中往復(fù)運(yùn)動時(shí)接觸的不均勻性而帶來的磨損不均勻，甚至咬死的可能性。一般規(guī)定不平行度不得大于100：0.02mm。最后，曲軸在工作狀態(tài)下承受交變載荷，因此為了避免應(yīng)力集中，提高疲勞強(qiáng)度，要求曲軸表面不得有凹痕、碰傷、毛刺、裂紋和夾雜物等缺陷，且要求

9、在粗精加工后，分別進(jìn)行超聲波探傷和磁粉探傷；同時(shí)要求軸頸與曲柄連接的過渡圓角應(yīng)光潔圓滑。,技術(shù)要求： 1曲軸鍛造比用鑄鋼時(shí)不小于2，用軋制鋼料時(shí)不小于1.5。 2曲軸鍛后正火處理，粗加工后退火處理，HBl70217。 3粗加工后進(jìn)行超聲波探傷，精加工后進(jìn)行磁粉探傷，不得有任何影響強(qiáng)度的缺陷。 4各配臺部分llOgc，110dc、106dc4、105gd的橢圓度和不柱度不得大于直徑公差之半。 5曲柄銷軸心線對主軸頸軸心線的不平行度不得大于100：0.02mm。 6106dc4、105gd歷配合部分對主軸頸llOgc的不同軸度不得大于0.03mm。 7主軸頸1lOgc對軸心線的徑向跳動不得大于0.

10、03mm。 8鍵槽軸線對曲軸軸心線的偏移不大于0.2mm，歪斜不大于.045mm。 94個(gè)配重螺孔M27的軸心線對端面的不垂直度不大于100:0.1mm。,三、曲軸的機(jī)械加工工藝,從機(jī)械加工工藝上看，曲軸屬于軸類零件，主要是外圓表面的加工。但由于曲軸呈拐狀，曲柄銷與主軸頸偏離了一定的距離，不在同一軸心線上，形狀較復(fù)雜，剛性不足，余量較大等結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，因此，在制訂曲軸機(jī)械加工工藝過程時(shí)，應(yīng)著重考慮下述幾個(gè)問題：基準(zhǔn)的選擇；加工曲柄銷對偏心裝夾而引起的不平衡；粗加工后內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形等。,(一)基準(zhǔn)的選擇及零件的安裝 1粗基準(zhǔn)的選擇 在單件、小批生產(chǎn)的條件廠，通常都是采取劃線找正。所以曲

11、軸加工的第一道工序是鉗工劃線，劃出主軸頸端面的十字中心線以及待加工表面的輪廓線，然后按劃線找正將曲軸安裝在機(jī)床上進(jìn)行加工。 2精基準(zhǔn)的選擇 （1）主軸頸加工精基準(zhǔn)的選擇 加工曲軸的主軸頸止以及與主軸頸同旋轉(zhuǎn)軸心線的其它配合部分和曲柄外圓弧面、外端面時(shí)，同軸類零件外圓表面加工一樣，采用輔助精基準(zhǔn)頂針孔。用頂針孔作為精基準(zhǔn)，符合基面同一的原則，從而可以保證一次安裝中加工的各表面的同軸度或垂直度。,（2）加工曲柄銷時(shí)，精基準(zhǔn)的選擇 1）對于主軸頸較大而偏心距又較小的曲軸，可以在曲軸兩端面上分別各打出兩個(gè)頂針孔A及B，兩頂針孔在端面上的距離即等于曲柄銷對主軸頸的偏心距。以頂針孔A為基準(zhǔn)加工主軸 頸，以

12、頂針孔B為基準(zhǔn)加上曲柄銷，這樣加工曲柄銷就不需要專用夾具。 2）當(dāng)偏心距較大，曲柄銷的軸心線在主軸頸外圓的端面之外時(shí)，需借助于專用偏心夾具來定位。這時(shí)又有兩種不同的方案。 (a)采用附加精基準(zhǔn) 使用偏心夾具，工件兩端裝在夾具開口孔中，在平板上找正曲柄銷軸心線同頂針孔同軸(角向定位)后夾緊，然后以夾具上的頂針孔在機(jī)床上定位加工。這時(shí)曲軸的曲柄銷對主軸頸的偏心距，以及軸心線間的平行度是靠附加精基準(zhǔn)頂針孔在偏心夾具上的加工精度來保證的。 (b)采用基本精基準(zhǔn),（二）加工階段的劃分及主要表面的加工 曲軸的主要加工表面是主軸頸和曲柄銷的外圓柱表面，其次是曲柄平面，再則是各潤滑油孔和緊固螺孔。 由于曲軸的

13、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，自由鍛造曲軸毛坯余量大且不均勻，金屬的大量切除，劇烈的內(nèi)應(yīng)力的重新分布，勢必引起較大的變形。為了避免由于主要表面粗精加工交叉，使某主要表面精加工后所獲得的精度，因下道工序粗加工后的變形而遭到破壞，通常都希望各主要表面的加工嚴(yán)格劃分為不同的加工階段。即主軸頸，曲柄銷和曲柄都完成了粗加工后，再分別進(jìn)行半精加工，最后對主軸頸和曲柄銷進(jìn)行精加工。,(三)加工工藝過程及基本安排 單件、小批生產(chǎn)條件下，中、小型曲軸的機(jī)械加工工藝過程的安排可作如下考慮。 1加工過程中的劃線工序 曲軸加工過程中通常需要安排兩次劃線工序，即毛坯劃線和確定次要表面位置的劃線。 毛坯劃線就是對毛坯進(jìn)行“剪裁”，確定輔

14、助精基準(zhǔn)主軸頸頂針孔的位置，合理地分配各主要表面的加工余量。油孔、螺孔、鍵槽等需要別的表面加工到一定程度后才能加工，因此為確定這些次要表面的位置，加工過程中還需要安排一次劃線工序。 2準(zhǔn)備工序 曲拐開擋未鍛出的自由鍛毛坯，在進(jìn)入主要表面加工之前，需根據(jù)劃線，鉆排孔，將余塊切除。其次就是基準(zhǔn)的準(zhǔn)備，即車(銑)端面、鉆頂針孔。,3主要表面的加工階段 將主軸頸，曲柄銷兩個(gè)主要表面的加工劃分為粗加工(粗車)、半精加工(精車)、精加工 (磨削)三個(gè)階段。與主軸頸、曲柄銷同旋轉(zhuǎn)軸心線的表面，如其它配合部分、曲柄的外圓弧，曲柄端面等則分別安排在主要表面加工的同一工序中。 4次要表面加工的安排 余量較大精度要

15、求稍高的次要表面，如曲柄兩側(cè)面最好同主要表面一樣劃分為不同的加工階段，將大部分余量在粗加工階段切除。 銑鍵槽工序的安排有兩種不同的方案。一種是把銑鍵槽工序安排在外圓表面車削之后，磨削之前。另一種方案是外圓磨削后再銑鍵槽。當(dāng)鍵槽對軸心線的相互位置精度要求較高時(shí)，宜采取第二方案：外圓磨削后再銑鍵槽。 油孔、螺孔加工工序的安排也有兩種可供選擇的方案。一個(gè)方案是：將油孔、螺孔的加工安排在主要表面的半精加工和精加工之間。另一方案是安排在主要表面精加工之后，工藝過程的末尾。為了避免由于主要表面加工不合格，工件報(bào)廢而帶來的次要表面加工工時(shí)不必要的損失，宜于將油孔、螺孔的加工安排在主要表面精加工后，工藝過程的

16、末尾。,5熱處理工序的安排 曲軸在粗加工時(shí)，切除了毛坯表層的大量金屬，由于內(nèi)應(yīng)力重新分布將引起較大的變形；且粗加工時(shí)切削用量較大，切削過程又會帶來新的內(nèi)應(yīng)力。因此為了消除內(nèi)應(yīng)力，使變形穩(wěn)定，避免精加工所獲得的精度受到影響，一般在曲軸主要表面粗加工后安排人工時(shí)效處理。 某些曲軸為了提高主軸頸和曲柄銷的耐磨性，常在軸頸精加工磨削之前進(jìn)行局部的表面淬火，以提高表面的硬度。表面淬火方法可采用火焰表面淬火或高頻表面淬火。 6檢驗(yàn)工序的安排 檢驗(yàn)包括加工階段的精度檢驗(yàn)和無損檢驗(yàn)。在曲軸粗加工和半精加工完了后，應(yīng)對主要表面的工序間尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，加工終了，對整個(gè)零件的尺寸、幾何形狀和相互位置精度進(jìn)行全面檢驗(yàn)。

17、為了及早發(fā)現(xiàn)缺陷，避免大量工時(shí)不必要的浪費(fèi)，主要表面粗加工后，須進(jìn)行超聲波探傷。整個(gè)零件加工終了，或主要表面精加工結(jié)束，應(yīng)進(jìn)行磁粉探傷，以檢查有無裂紋等缺陷的存在，以保證曲軸的質(zhì)量要求。,表1 小型自由鍛造曲軸的典型加工工藝過程,表1 小型自由鍛造曲軸的典型加工工藝過程（續(xù)）,3.2 活塞的加工,一、活塞的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),二、活塞的加工工藝過程及安排,一、活塞的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過連桿、十字頭、活塞桿帶動活塞(或連桿直接帶動活塞)在氣缸內(nèi)作連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動，以壓縮氣體，提高氣體的壓力?；钊诠ぷ鬟^程中承受的是交變載荷，首先要求活塞具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)為了減小慣性力，應(yīng)盡可能地減

18、輕活塞的重量。在一定程度上，保證壓縮機(jī)的性能，提高氣缸的工作壽命與活塞的制造質(zhì)量有著密切的關(guān)系。 活塞的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)根據(jù)壓縮機(jī)的型式、結(jié)構(gòu)方案、承受壓力的大小以及壓縮氣體種類的不同而有所差異。在中、低壓段的雙作用氣缸中一般都采用盤形(鼓形)活塞。圖2系立式或L型壓縮機(jī)垂直列氣缸中的盤形活塞零件簡圖。水平列氣缸中的盤形活塞與垂直列的結(jié)構(gòu)上的區(qū)別在于水平列盤形活塞澆有巴氏合金托瓦，常見的活塞的另一種結(jié)構(gòu)型式為筒形活塞。,盤形活塞是帶有中心孔(錐孔或圓孔)，腹腔中空的鼓形零件。中心孔系活塞的裝配基面，以它與活塞桿相配合?；钊鈭A表面是它同氣缸的配合表面，為了防止氣體從氣缸的一側(cè)漏到另一側(cè)，活塞外圓表面上開有環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)。為了減輕活塞的重量，以減小往復(fù)慣性力，它的腹腔通常都作成中空的?；钊捻斏w端面是它在氣缸中壓縮氣體的工作表面，為了加強(qiáng)平面頂蓋的強(qiáng)度，增加結(jié)構(gòu)的剛性，根據(jù)活塞的大小，設(shè)計(jì)有3-8片筋片，以連接活塞的兩端面。為了鑄造時(shí)支承型芯和清除活塞內(nèi)腔的型砂，在活塞端面上開有與筋片數(shù)目相應(yīng)的圓孔，待型砂清除干凈，并經(jīng)水壓試驗(yàn)合格后用絲堵堵塞，再加工平整。,根據(jù)活塞的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對活塞提出了如下的主要技術(shù)要求：活塞的外圓表面與氣缸(或缸套)鏡面配合，對于垂直列氣缸中的盤形活塞，其外圓表面還是它的導(dǎo)向面，為了保證活塞的軸心線對氣缸的同軸度，要求兩者間具有小而穩(wěn)定的環(huán)