冰箱压缩机制造技术

冰箱压缩机制造技术今天我们主要是讨论泵体的主要运动零件的结构型式、材料要求、加工手段、技术要求及一般配合要求。第一章主要零部件0.3±0.2壳体电机曲轴连杆活塞销阀板缸盖组件活塞机架一、连杆–、连杆的种类•在曲柄机构中是“具有标志性意义”的部件，连杆主要有以下3种型式：•1、整体式连杆•该连杆加工方便、装配比较简单，由于曲拐部件直径大，有充分的让位空间。•材料：粉末冶金，可以纯铁但最好加入1.6~1.8%铜，增加强度。小规格的铝合金SAE308压铸即可。大规格的1/4HP以上最好用冷铸方式SAE327，减小气孔。灰口铸铁已较少用，江苏某压缩机厂引进意大利英特锡脱公司既采用过。粉末冶金连杆国外已大量采用免加工。现在国内典型工艺：粗精镗大小孔（建议用硬质合金刀具），清洗、珩磨大小孔、退磁、清洗、入库。•2、哈夫连杆•对于行程较大的压缩机，如采用偏心轴结构，由于偏心轴直径和连杆大头尺寸较大，使压缩机尺寸增大，所以对于活塞行程大的压缩机采用哈夫式连杆。哈夫式连杆加工较复杂、精度不容易保证，大孔形成两个半圆瓦。靠螺栓和及二个止口定位将两者连接成一体，装配精度也较难保证。一般用铝合金，压铸用SEA308和冷铸用SEA327，对于高背压的还有用巴氏合金压铸在二个半圆瓦内，增加抗磨性。•3、叉形连杆•叉形连杆又叫铰接连杆，一般多用粉末冶金制成形，制造简单、成本低，是国外现在比较看好的一种形式，意大利asperaBP、EM压缩机就是采用这种结构形式。现已达到用粉末冶金直接做到成品免加工，同时这种结构形式对于活塞孔与轴承孔的垂直度要求都降低了，是今后小型全封闭制冷压缩机的一个发展方向。•（二）、加工方法•对于整体铝连杆，其大小孔平行度一般要求.0.08/127，内孔粗糙度Ra0.4、大小孔圆度为0.0015、圆柱度为0.0025，其加工一般采用金刚石镗刀。小孔线速度3米/秒为宜，对于中心有油孔的可在小孔处打工艺通孔，然后再钻通杆身至大孔，工艺孔可堵住也可不堵住，油孔处用园头倒角刀倒角，特别要注意用尼龙刷刷光大小孔毛刺，最后清洗，在料筐中垂直放置，防止变形。•（三）、清洁度要求••（四）、检验•成分可用化学分析法，圆度用圆度仪，大小孔平行度是最难测量的，引进技术的厂家用得最广泛的用芯轴间接测量法来测量其大小孔的平行度，见图片：工质R12R600aR134a含尘量(mg)331•（五）、典型设计：•长度即大小孔中心距L与最大回转半径r之比4~6倍之间，主要是考虑到体积及侧向压力。•粉末冶金由于其特殊性，活塞和气缸孔一般采用飞溅润滑。•连杆工作时，负荷作用在其两个中心的连线上，因而必须遵循欧拉（Enlero）理论。检验其压杆的稳定性。•1）P=△p×DP2×π/4(活塞头部气体负载,△p=活塞压差)•2）I=b×h3/12(连杆最小运动惯量,A-A剖面)•3）λ=Lo/ρ(λ为细长度比)•ρ=(I/A)0.5（连杆截面最小旋转半径)•A为连杆的最小横截面积•Lo=连杆的自由弯曲长度(在我们的情况下为Lo=L）•4）λp=π(E/σs)0.5•(λρ临界细长度比)•E=连杆材料的弹性模量.•σs=材料的屈服强度.0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.800.20.40.60.81.0λ/λpσc/σsLoPDpAAbhLPA-A•5)λ/λp之比是由图2中的曲线上的相交给出许可的比.•这里σc=压缩机欧拉力的复合应力。•6)σ=P/A(仅由压缩造成的σ)•7）m=σc/σ(m=安全因子)•为满足安全条件“m”必须大于1，否则我们必须改变设计，因为这里临界情况。•例：（整体连杆）：•1）△P=30Kg/cm2•DP=25.4mm•P=0.3×25.42×π/4=152Kg•2)b=10•h=8•I=103×8/12=666.7mm4•L0=40.487mm,•ρ=(666.7/80)0.5=2.887mm•λ=40.487/2.887=14.02(λ细长比)•4)E=7500Kg/mm2σs=17Kg/mm2λp=π(7500/17)0.5=65.99(临界细长度)•5)λ/λp=17.67/65.99=0.27从图得σs/σc=0.94•6)σc=0.94×17=15.98Kg/mm2σ=246.4/80=3.08Kg/mm2•7)m=15.98/3.08=5.19(这样连杆便可确定)。•连杆大孔截面（与曲轴曲拐相连）：按照在一定载荷下，确保其低磨损的准则设计。这个准则对任何整体型或“哈夫”型连杆都适用，在这两种情况下，典型的特定载荷都在25—50Kg/cm2当这些值超过30Kg/cm2时，很有必要在连杆大孔部受力侧增加一个抗磨内衬。•连杆头部的表面质量要求很高，以保证在低粘度油、长寿命及低噪声运行的情况下，良好的动力润滑。•连杆小孔截面（与活塞销相连）：与大孔设计一样，但要求按交替运动确定其不同的特定负荷，并受到活塞销和活塞尺寸限制。对于铝合金连杆，典型值为90—150Kg/cm2（R12、R134a）。精加工表面质量和几何误差要求比大孔部更高。•连杆润滑：与各压缩机制造厂家用所遵循的设计准则有关；对于铝连杆来说，在轴上加工一个孔连接大孔部和小孔部的配合副。这也允许油通过活塞销润滑活塞-气缸配合副。•（六）、典型铝连杆的材料标准•材料–材料牌号•连杆用冷铸铝合金的材料牌号为SAE327。•技术要求–化学成分•连杆用冷铸铝合金的化学成分见表1•表1主要元素，%SiFeCuMgMnNiZnCrTi其它Al7～8.6≤0.81～20.25～0.6≤0.25≤1.5≤0.35≤0.25≤0.5≤0.25其余1.2.2机械性能•连杆用冷铸铝合金的机械性能见表2。•表2•1.2.3连杆用冷铸铝合金用单铸试样（以下简称试样）检验其机械性能，试样直径为12±0.25mm，抗拉强度试验的试样标距为直径的五倍，试样及其浇冒系统按GB11736中图1所示执行。2、毛坯技术要求2.1、连杆体、连杆盖毛坯的外形及尺寸应符合产品图样的要求。2.2、毛坯表面质量–除另有规定外，毛坯均以不加工状态交货，应清理干净，不得有锈痕，修整飞边，去除内腔残余物等，但不超过公差范围或不影响加工定位及装配的飞边允许存在。–毛坯应无裂痕、无压痕、欠铸、疏松、气泡和任何穿透性缺陷的铸件的浇口、飞边、溢流口、隔皮，表面无铸造的冷隔痕迹。–分型面错位不大于0.25mm。2.3、加工表面的质量•经切削加工后，在连杆与曲轴、连杆与活塞销配合的内表面不允许有气孔、缩孔和夹渣等铸造缺陷。抗拉强度MPa硬度HB延伸率≥230230110～130＞1%3、试验方法和验收规则3.1、试验方法一般规定»连杆用冷铸铝合金材料的验收项目：化学成分、抗拉强度、硬度。»按同一配料单连续熔化一个工作班所浇注的铸件为一炉批。»化学成分的试验方法»连杆用冷铸铝合金化学成分试验方法按GB1198的规定执行。»在一炉批中，在全部铸件浇注的持续时间之半时浇注化学成分试样。亦允许在全部铸件浇注之后浇注化学成分试样。»机械性能的试验方法»单铸抗拉试样要符合3.2.3条规定。»在一炉批中，在全部铸件浇注的持续时间之半时浇注机械性能试样。亦允许在全部铸件浇注之后浇注机械性能试样。»单铸试样之热处理必须与同炉浇注的铸件采用同一热处理工艺同炉进行。»单铸试样带铸皮进行检验。»当肉眼发现单铸试样存在铸造缺陷时或由于试验本身故障造成检验结果不合格的，可以不计入检验次数中，更换试样重新送检。»抗拉强度试验方法按GB228的规定执行。»硬度的试验方法按GB/T231的规定执行。硬度在连杆毛坯上进行测试，其测试部位见下图：•3.2、验收规则–抽检样本数量按照GB2828中一次抽样方案中一般检查水平Ⅱ抽检(主要抽检外形及尺寸)。各检验项目的AQL值在技术协议中规定。–化学成分试样允许送检两次，只要其中一个试样符合3.2.1条规定时，则合金化学成分合格。如果两个化学试样分析结果都不符合，则该批铝合金化学成分不合格。–每炉合金，其铸态机械性能试样首次送检一根，测定其机械性能。如符合表2规定，则该炉合金铸态机械性能合格。如不符合表2规定，允许再取两根试样重新送检，如两根试样都合格，则该炉合金铸态机械性能合格。否则该炉合金铸态机械性能不合格。连杆体毛坯连杆盖毛坯硬度测试部位二、曲轴（一）、大致有四种形式•1、曲柄轴•只有一个主轴颈，形成悬臂支撑，过去主要在滑管式及小排量的制冷压缩机中应用，现在200W冷量的也在采用该结构。•2、偏心轴结构•这种轴一般偏偏心距较小，一般用于冷量小于200W的制冷压缩机中，采用整体连杆，由于有二个轴颈支承，曲轴受力情况较小。•3、双偏心轴•这种结构与2相似，只是为了适应两缸压缩机面设置的两个偏心轴。•4、曲拐轴•这种轴由主轴颈、曲柄和副轴颈结成，每个曲轴可以有一个或几个一定错角排到的曲拐。一般用在曲柄回转半径比较大的情况中，与“哈夫”连杆配合。•（二）、对曲轴的要求•1、具有足够的强度和刚度。•2、耐磨性好。•3、良好的加工精度和表面粗糙度。•4、具有润滑良好的油孔和油槽等。•（三）、材料•1、轴，一般200W冷量以下的采用灰口铸铁或球墨铸铁。•其灰口铸铁的要求大致如下：美国SEA标准G3000，中国国标HT-250。•2、材料：其中典型的灰口铸铁要求：•化学成分–曲轴用铸铁的化学成分见表1表1CSiMnPS3.10～3.401.9~2.40.60～0.900.080.12其他如Cr、Mo、Ni、Cu、Pb、V等的合金元素可按常规铸件的品质规范计算得到。3.4、机械性能曲轴用铸铁的机械性能见表2表23.4、抗拉强度试棒尺寸：试样直接取自铸件长轴部分，然后制成A型φ12试样，试样尺寸见下图。抗拉强度（N/mm2）硬度HB≥245180-230(短轴最大允许HB240)55φR15M186.3其余12.53.5、金相组织–铸件的金相组织为：•石墨形态：主要为A型，最低含量90%；•石墨分布：均匀、无定向；•石墨长度：4-8级；•珠光体：95%；•铁素体：5%；•磷共晶体:4%；–石墨类型和大小是按照ASTMA247确定。在靠近偏心处的模切面测量。4、毛坯的技术要求»曲轴毛坯的外形及尺寸应符合产品图样的要求。»毛坯表面质量»毛坯表面不允许有粘砂、夹渣、裂纹、气孔、砂眼、冷隔、缩孔等缺陷，氧化皮等应清除干净。»不允许有影响机加工或使用性能的缺陷。»加工表面质量–经切削加工后，在与连杆、外支承、气缸座配合的加工表面上不允许有裂纹、缩孔、气孔、砂眼、冷隔、夹渣等缺陷。»为确保机加工阶段的顺利进行，供方应采用最佳的铸造技术使铸件无硬作点，硬度均匀一致。如需热处理，可作正火处理(处理后不应有明显的组织变化)。5、试验方法和验收规则»试验方法»一般规定»曲轴材料的验收项目：抗拉强度、硬度、金相组织。»按同一配料单连续熔化一个工作班所浇注的铸件为一炉批。»化学成分检验通常情况下不作为铸件的验收依据，只作参考。但在铸造车间必须进行生产前控制性检验和浇注后检验，成分要求应符合3.3.1条的要求。»抗拉强度的试验方法–抗拉强度试验按ASTMA48检测方法进行。试棒应符合3.4.1的要求。»硬度的试验方法–硬度检查按ASTME10检测方法进行。用5mm球型压头750kgf载荷15s测得。按图纸测量区域在长轴段磨去1～1.5mm测量。»金相组织的试验方法–金相组织按ASTMA247的方法进行检查。»验收规则»抽检样本数量按照GB2828中一次抽样方案中一般检查水平Ⅱ抽检(主要抽检外形及尺寸)。各检验项目的AQL值在技术协议中规定。»铸件应具有良好的加工性能，每批铸件抽样100件作加工试验。若在加工过程有5%不合格品，则此批铸件为不合格品。»材料的机械性能、金相组织应符合要求。»曲轴毛坯应符合要求。•(四)、曲轴的强度•曲轴是压缩机的重要零件之一，压缩机的消耗的全部功率都是通过曲轴输入，曲轴的受力很复杂。一般用计算法求解曲轴应力很麻烦，而且不一定精确。因此在小型压缩机中常采用下述方法计算曲轴的强度：•