淺談壓縮機鋼料氣缸的加工方法

曾憲國，馮 定(長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434023)

淺談壓縮機鋼料氣缸的加工方法

曾憲國，馮 定(長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434023)

氣缸是天然氣壓縮機機組中的重要部件。以35#鋼料氣缸為例，根據工藝性分析設計了加工方案，并闡述了具體加工工序，包括粗加工、試樣及工件的熱處理、精車缸孔、鏜進排氣閥座中的各內孔和銑進排氣孔的端面、珩磨缸孔等。實踐證明，應用該工藝方案能提高生產效率，加工的氣缸能夠滿足設計要求。

壓縮機；鋼料氣缸；加工工藝

氣缸是天然氣壓縮機機組中非常重要的部件，其構成壓縮機工作容積，并在其中實現壓縮工作循環(huán)[1]。為了保證工作的可靠性，壓縮機一列中的所有氣缸與十字頭滑道應具有較高的同心度，為此，在氣缸的端部與機身連接部位都加工有止口，止口的導向面與氣缸鏡面同軸，同軸度在氣缸鏡面精度公差允許范圍之內，而其接合平面應與中心線垂直。由于氣缸用來形成封閉內腔以便壓縮氣體，若制造質量不好，如氣缸鏡面不圓、與活塞軸線不平行和粗糙度不夠細等，會引起活塞環(huán)咬合、拉缸、活塞環(huán)和填料函的串油漏氣，使排氣量降低，甚至無法工作[2]。因此，在實際的生產加工中，選用合理的工藝方案尤為重要。由于氣缸材料不同，其加工方法也不同。下面，筆者以35#鋼料氣缸為例，闡述氣缸的加工方法及加工中應注意的問題。

1 工藝方案

1.1主要技術要求

圖1 35﹟鋼鍛造氣缸

圖1所示為天然氣壓縮機的一種級差式高壓氣缸，材料為35#鋼，其主要技術要求如下：①鍛件按第Ⅰ類鍛件要求制造驗收；②鍛后正火處理；③粗加工后調質處理，硬度156～207HB，?60(H7)內孔表面網紋淬火硬度HRC48～56，深度不小于1mm；④水壓試驗壓力37.5MP，保壓時間不少于30min，不應滲漏。

1.2工藝性分析

該工藝方案包括幾個關鍵點，即氣缸工作面內孔與定位基準外圓及填料孔同軸度、氣缸內孔與填料孔端面的垂直度和氣缸工作面內孔粗糙度。由于該氣缸形位公差要求高，因而精車工序至關重要，可以通過珩磨來保證內孔粗糙度，具體加工方案如下：①粗、精加工分開進行，在精加工后，珩磨工序前進行水壓試驗；②粗車及精車均在臥式車床上加工；③周邊平面及螺紋孔等在普通鏜床上加工；④內孔工作面要進行精車及珩磨。

2 主要加工工序

2.1粗加工

由于該氣缸外形尺寸較小，所以粗車缸孔在臥式車床上進行。采用4爪夾持，車端面留量2mm，車各外圓及內孔均留量3～4mm。然后在鏜床上加工外形的4方，各面均留量2mm。

2.2試樣及工件的熱處理

該工件為Ⅰ類鍛件，所以每件毛坯均需要帶試樣。鍛造毛坯時，試樣與工件鍛為一體，在鍛造之后進行正火處理，以提高工件的各項性能及消除內應力。在粗加工之前將試樣與工件分離，并且將試樣加工到試驗時所需要的尺寸與形狀。當粗加工結束后，工件與試樣同爐進行熱處理，達到156～207HB的硬度。將試樣按設計要求進行機械性能試驗，若符合設計要求，才能將工件轉到下一道工序進行繼續(xù)加工。

2.3精車缸孔

2.4鏜進、排氣閥座中的各內孔和銑進排氣孔的端面

圖2 鏜夾具

該氣缸中共有進氣閥孔與排氣閥孔各2個，進、排氣孔各1個，閥孔及進排氣孔中的各內孔、端面及端面各螺孔均需要加工，且必須保證相互間的形位公差以及尺寸要求。為了保證各孔之間的相對位置度以及節(jié)約加工與裝夾的時間，所有這些加工均在一次裝夾下進行，并設計如圖2所示的鏜夾具進行裝夾。該鏜夾具為HT250鑄件，因加工時底面與工作臺相結合，所以在該工裝設計中以此面為基準，并保證上下2面的平行度。工件與該工裝的配合部位為精加工后的?110.5外圓，所以工裝中的定位尺寸也同樣為?110.5，配合方式為基孔制的間隙配合。在工裝的一側面上需加工一個平面并在該平面上加工一個找正用的?40孔，粗糙度不能大于3.2，以免影響找正精度。在工裝表面十字中心線上要打4處洋沖眼，便于工件與工裝對齊。工裝上的2-M24-6H螺紋孔為吊裝孔，用于工裝的吊裝。

在氣缸裝夾之前，應以內孔為基準，參照進排氣閥孔，在大端面上劃十字中心線及進排氣閥孔中心連線并引到外側面上，同時在小端面上劃十字中心線，將進排氣閥孔位置確定下來并打標記。

工裝在工作臺上就位找正并壓緊后，將氣缸以?110.5外圓定位，找正壓緊，粗精鏜進、排氣閥孔端面至尺寸，粗精鏜各孔，用專用鏜刀精鏜閥孔錐面至尺寸，倒角，再依次按圖紙上的要求移座標加工其余的閥孔及進排氣孔上各尺寸及相應的螺孔等。

在上述加工過程中，由于閥孔有錐度，普通刀具無法加工，所以需要設計特殊的錐面锪刀。由于氣缸為鋼料，而且該閥孔的尺寸較小(只有?61)，考慮到經濟性與實用性，用現有的?61的鉆頭刃磨成與閥孔相同的角度進行加工，即簡單又實用。

2.5水壓試驗

對氣缸需要進行水壓試驗以檢驗其氣密性，以此也可以檢測氣缸強度。由于該氣缸為鍛件，精車后缸體不會在壓力下變形，所以水壓試驗安排在精加工之后珩磨之前進行。

試壓時，將氣缸的缸孔、閥孔、排氣孔均用適當蓋板堵上，各蓋板上均開有密封槽，用“O”型密封圈進行密封，并用螺栓將蓋板與缸體連接在一起，其中一塊試壓蓋板上應有與試壓泵的接頭相連的螺紋孔，這樣在試壓的時候，進氣腔、排氣腔、缸孔、填料座孔都成為一個整體。應按照設計壓力進行試驗，如果保壓30min 后沒有出現滲漏，則認為該氣缸合格。由于試驗中壓力很高，所以必須采用鋼料蓋板，不能采用鑄鐵材料或較薄的蓋板，且蓋板厚度應嚴格按照標準選取。此外，應嚴格按照水壓試驗程序進行操作，以免出現安全問題。

2.6珩磨缸孔

珩磨缸孔是氣缸加工的最后一道工序，該工序在珩磨機上進行。珩磨機為立式單軸機床，工件不動，珩磨頭既可單方向旋轉，又可軸向往復運動，磨條的運動軌跡是圓柱面上一系列彼此不重復的螺旋線。珩磨與普通內圓磨相比，切削速度很小，而且砂條的壓力不大，所以溫升小，對于工件表面影響較小，同時其切削的紋路便于貯油，有利于氣缸的工作。

3 結 語

針對天然氣壓縮機鋼料氣缸的加工情況，制定了相應工藝方案，具體介紹了加工工序。實際應用表明，采用該工藝方案加工的氣缸能夠滿足尺寸公差與位置精度的設計要求，同時所需工藝裝備較少，便于操作，且節(jié)約加工工時。目前，該工藝方案已在天然氣壓縮機機組的鋼料氣缸加工中廣泛應用，創(chuàng)造了良好的經濟效益。

[1]高慎琴.化工機器[M].北京：化學工業(yè)出版社，1994.

[2]金光熹.壓縮機制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.

[編輯] 李啟棟

TH457

A

1673-1409(2012)05-N164-02

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.054

2012-02-16

曾憲國(1977-)，男，2000年大學畢業(yè)，高級工程師，現主要從事天然氣壓縮機設計方面的教學與研究工作。