汽車空調搖擺斜盤式壓縮機行星板組件收口技術的研究

方益 張華珠 萬建峰

摘 要：本文針對搖擺斜盤式壓縮機行星板組件收口的研究分析，確定連桿與球窩的有效接觸面，同時對鉚壓壓力的確認提出可靠的試驗方式，解決了活塞與連桿及行星板與連桿收口鉚壓過緊、過松以及松動脫落等故障

問題，有效的提高了鉚壓收口的可靠性。關鍵詞：搖擺斜盤式壓縮機；行星板組件；連桿；活塞；鉚壓；拉力；扭矩

近觀這 15年，我國汽車每年呈階梯式增長，連續五年蟬聯全球銷量第一，超越汽車產銷大國美國。隨著汽車的普及，人們對汽車的舒適性、節能性、可靠性等各方面要求越來越高。對于汽車空調來說，在炎熱的夏天帶給人們舒適性的同時，更要求空調系統的穩定可靠。通過對搖擺斜盤式壓縮機故障點的調查，發現行星板組件鉚壓收口不良引發的問題是其中的主要故障之一，本文特針對搖擺斜盤式壓縮機行星板組件收口問題進行深入分析。

1 搖擺斜盤式壓縮機結構及工作原理分析

發動機通過傳動帶驅動皮帶輪 2，電磁鐵 3通電，吸盤 1與皮帶輪 2吸合，因而帶動主軸 4與斜盤 5組成的組件旋轉，由于一對嚙合傘齒輪 10、12的防旋作用，行星板 6不能隨斜盤 5轉動，只能圍繞著定心球 11作搖擺運動。連桿 7兩端球頭與活塞 9及行星板 6通過收口鉚接在一起，連桿 7不能脫出，但要求在圖示 A、B兩處球窩中能夠自由轉動，形成兩個球

1.

吸盤；2.皮帶輪；3.電磁鐵；4.主軸；5.斜盤；6.行星板；7.連桿；8.汽缸；9.活塞；10.防旋齒輪（動）；

11.

鋼球；12.防旋齒輪（靜）；A.活塞與連桿鉚壓收口；B.行星板與連桿鉚壓收口

關節。于是行星板 6的搖擺運動通過連桿 7的傳遞，轉化為活塞 9在汽缸 8內的往復運動，從而作功。

2 球窩接觸面形狀分析

行星板組件的鉚壓收口（包括 A：活塞與連桿鉚壓收口； B：行星板與連桿鉚壓收口），要求收口均勻，松緊合適，連桿頭在球窩中轉動自如，連桿從球窩拉脫力符合要求。

行星板材質：A356，硬度 HB85-95；

活塞材質：2A14，硬度 HB110以上；

連桿材質：桿部 20#，球頭 GCr15；球頭硬度 HRC 58-62；

針對行星板組件的收口質量，我們可以對活塞、行星板的球窩與連桿球頭接觸面的形狀來進行分析判斷。因為 A、B兩處鉚壓的原理是一樣的，本文僅對 A：活塞連桿鉚壓收口作分析說明。

鉚壓收口后，球窩接觸面形狀一般會出現以下 4種情況：

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

Ⅰ：接觸面痕跡位于球窩中部。這種接觸面形式是 4種情況中最不可靠的，往往是鉚壓收口不到位所致。壓縮機工作時，連桿頭轉動會產生轉矩的各向異性。因為收口的缺陷，連桿極易拉脫，造成壓縮機損壞。出現Ⅰ這種接觸面類型的，一般都是鉚壓收口時壓力太小，造成活塞、連桿球頭在球窩中部接觸，而頭部鉚合不到位。

Ⅱ：球窩的頭部與底部兩處接觸。底部接觸往往會因為接觸面積偏小而造成承載的不穩定性。壓縮機工作時，在連桿球窩的反復沖擊下，活塞球窩底部容易產生凹坑。這樣連桿球頭與活塞球窩接觸處出現間隙，間隙進一步發展，會造成壓縮機噪音甚至連桿拉脫、壓縮機卡死的嚴重后果。Ⅱ類接觸面的產生，一般與活塞球窩的加工尺寸偏差以及收口模設計或制作缺陷有關。

Ⅲ：整個活塞球窩與連桿球頭全包圍接觸，這種收口是壓力過大導致。這種接觸面形式會導致潤滑油難于進入球窩進行潤滑，球關節摩擦部位扭矩大，壓縮機功耗高。更嚴重的是過大的壓鉚力有可能造成收口時，活塞球窩部位的鋁表層破損，粘連到連桿球頭上，形成所謂的壓焊現象。工作時球關節容易咬死，壓縮機短期失效。

Ⅳ：理想的接觸面形式。它避免了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種類型的弊端，通過我們做的系列試驗，Ⅳ的耐久及綜合性能優于其他三種類型。如何能獲得Ⅳ型的接觸面，除開合理的模具設計外，最重要的就是控制收口鉚壓壓力。下面將對鉚壓收口壓力的確定作進一步的探索。

3 鉚壓壓力的確認

活塞—連桿的鉚壓收口必須滿足以下三項條件：

i）：連桿球頭與活塞球窩的實際間隙

S=0； ii）：單個連桿轉動扭矩 M≤ 0.4N.m； iii）：單個連桿拉脫力 F ≥6KN。符合這三項條件，活塞球窩將會得到理想

AUTO TIME 43

的Ⅳ型接觸面并獲得最佳的球關節轉動效果?；钊B桿鉚壓結果

我們使用符合要求的收口模具，在不同壓力下進行了一系列試驗，并逐一測量記錄數據，然后對數據進行 6σ的分布分析，最后確定合理的壓力參數區間。

間隙 S

在各種壓力下，對鉚壓的產品進行相關檢測，每組壓力做 20組產品，得出數據如上圖所示，根據數據進行統計分析，并按 6σ進行分布，得出合理的壓力區間。

經過對曲線分布分析：

最終根據上述條件及對壓力機精度的綜合判斷，確定壓力值在 2.85±0.2T做出的產品能全部滿足設計要求，同時壓力機的精度也能完全滿足這個工況。所以在工藝參數上及過程點檢控制做好，那么活塞與連桿鉚壓后的產品性能將非常穩定。

脫落的故障率。本文著重講述了在鉚壓工序需要同時滿足多個要求時，如何來確認過程參數，使得結果不僅僅能滿足設計要求，更有助于提高產品品質的穩定性。任何一個參數的設定都是有它的科學依據，我們通過取樣、取值、繪表、 6σ分布、分4 結論析取段，得到我們想要的參數。這種方法不是針對搖擺斜盤式壓縮機行星板組件只局限于汽車空調壓縮機，同樣用于其他產品的鉚合接觸面及鉚壓壓力的分析確認，某工序需要滿足多種條件的情況，可以作為參

參考文獻

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