提高渦殼加工精度的工藝方案探討

崔娜

摘要：為了提高渦輪增壓器中間殼體的加工精度，分析了中間殼體傳統加工工藝中存在的問題，主要表現在跳動公差超標并且無法對其測量，針對問題對車床加工工藝進行優化，將中間孔與軸承安裝孔之間的槽加工工序放置在了粗加工之后、精加工之前，消除了槽加工變形帶來的跳動公差不符合標準的問題，并且可以實現用跳動測量工具對跳動進行測量。

關鍵詞：渦殼;加工精度;工藝方案

0? 引言

渦輪增壓器是一個為發動機提供充足空氣的空氣壓縮裝置，與發動機的進排氣管路相連接，渦輪增壓器在為發動機提供壓縮空氣的同時，發動機排放出來的廢氣會為渦輪增壓器運轉提供動力，主要是利用廢氣的慣性力來實現的，首先發動機排放的廢氣會直接作用在渦輪增壓器的渦輪上，然后渦輪轉動通過軸的連接帶動葉輪運轉，最后葉輪轉動會壓縮殼體內的空氣，將壓縮后的空氣輸送到發動機氣缸內。空氣進氣量的加大以及氣缸內氧氣含量的增加均能夠幫助更多的燃料燃燒，此時為發動機提供更多的燃料并且增加發動機轉速，發動機能夠產生更多的輸出功率。渦輪增壓器殼體是渦輪增壓器中重要的零件，本文就提高渦輪增壓器加工精度的工業方案進行了研究。

1? 傳統工藝方案問題分析

中間殼體是維持渦輪增壓器正常運轉的主要部件，正常工作的轉速維持在1萬轉每分鐘以上，另外，渦輪增壓器的工作溫度維持在較高水平，為了保證中間殼體的軸類零件的正常工作，通常采用油冷的方式對零件進行降溫，同時油液還能夠為軸承提供良好的潤滑環境[1]。如圖1為中間殼體的三維模型示意圖。

在實際加工過程中，中間殼體的加工精度要求非常高，表現在外圍圓和中間孔的圓跳動誤差要控制在0.03mm以內、外端面和中孔端面跳動誤差要控制在0.03mm以內以及軸承安裝孔與中間孔的圓跳動的誤差要控制在0.03mm以內。此外，在加工過程中還要防止切削力過大導致工件變形，并且切削過程中還會產生大量的熱量，工件受熱溫度上升也會影響到外部形狀，當零件在加工過程中造成零件外圓以及中間孔發生形變時，會導致零件精度達不到圖紙的要求，為此在加工過程中必須要各個控制切削力以及工件表面溫度[2-3]。

運用傳統的加工工藝進行中間殼體零件加工時，無法將零件表面的跳動量誤差控制在圖紙要求的范圍內，以現有的加工方式只能夠控制在0.05mm誤差內;在加工完中間孔以及軸承安裝孔后，即便能夠確保中間孔的尺寸公差處于圖紙要求范圍內，但是無法進行加工表面跳動量誤差測量，導致加工出的殼體零部件不能夠滿足使用需求[4]，如圖2為跳動量測量工具。

2? 提高蝸殼加工精度的工藝改進方案研究

2.1 優化加工工藝

通過對中間殼體出現的問題進行分析，可以得出在加工中間孔與軸承安裝孔間的槽會造成內部腔體出現較大的形變，并且會造成不能夠進行跳動公差的測量。另外，結合中間殼體不規則的腔內結構，對車床的加工方案進行優化處理，主要是將中間孔與軸承安裝孔間的槽加工工序進行調整，放置在粗加工后面，完成槽的加工后進行精加工[5]，表1為優化后的車床工藝方案。

通過對中間殼體的車床加工工藝進行優化，將車槽環節放置在了精加工的前面，消除了加工槽口出現的零件變形對跳動公差的影響，于此同時，跳動測量工具也能夠對中間殼體圖紙要求的三處跳動公差進行測量。

2.2 加工機床、夾具以及切削參數優化

在進行渦輪增壓器中間殼體部件加工時，在確保零部件外形沒有出現形變的情況下，機床加工工藝、夾具設計合理性以及切削參數設置等也會對零部件尺寸加工精度產生較大影響，為此，從加工機床、夾具以及切削參數等方面進行優化十分有必要。

第一，加工機床優化。渦輪增壓器中間殼體外形尺寸較大，自身的重量也非常重，在進行加工過程中，由于自身重力原因很難保證零部件的加工尺寸與表面粗糙度。根據中間殼體的加工要求可知，中間殼體加工精度要求非常高，同時中間殼體應用范圍廣泛，需求量較大，所以選取2臺立式車床相互配合，如圖3所示，專門進行渦輪增壓器中間殼體零部件加工，盡可能消除工件自重因素對加工精度的影響，從而保證中間殼體加工尺寸以及位置公差要求[6]。

第二，優化夾緊力。采用立式車床進行中間殼體部件加工，能夠有效彌補由于工件自重問題引起的加工誤差。在進行工件固定時，必須要保證工件與立式車床卡盤相對固定，所提供的夾緊力應當要適宜[7]。當提供的夾緊力較大時，會給予中間殼體較大的壓力，從而導致中間殼體表面變形，也會損壞車床夾具部件，進而導致加工精度降低。當提供的夾緊力過小時，不能夠為工件提供足夠的夾持力，導致加工過程中中間殼體出現移位等問題，不僅會造成零部件加工精度達不到圖紙要求，還可能會導致零部件脫落，造成嚴重的安全事故。為了解決這樣的問題，在提供足夠夾持力的基礎上，最大程度降低車床夾具的夾緊力，并通過多種試驗測試，選取最優的零部件夾持力，經過多次實踐研究，當夾緊力設置為10MPa時，既能夠減小渦輪增壓器中間殼體表面的變形，同時也可以提供足夠的夾緊力。

3? 結語

中間殼體是渦輪增壓器正常運轉中非常重要的組成部分，受渦輪增壓器工作環境的限制，中間殼體的加工精度要求較高，對傳統的車床加工工藝進行優化，將中間孔與軸承安裝孔之間的槽加工工序放置在了粗加工之后、精加工之前，消除了槽加工變形帶來的跳動誤差，有效解決了加工精度與形位公差不符合標準的問題。

參考文獻：

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[7]張金明，蘇益龍，馬敏，李聰，于效順.米勒循環氣體發動機增壓器渦輪殼溫度場數值模擬[J].內燃機與動力裝置，2019，36（02）：23-27.