一種粉末冶金壓縮機缸體橫孔的加工方法與流程
2023-06-02 00:53:21
本發明屬於粉末冶金技術領域，涉及粉末冶金壓縮機缸體的製備方法，尤其涉及一種粉末冶金壓縮機缸體橫孔的加工方法。
背景技術：
旋轉式壓縮機廣泛應用於家用空調器，年產量超過千萬臺。旋轉式壓縮機由活塞、缸體、葉片及其背部的彈簧、偏心曲軸和上、下缸蓋等主要零件組成，缸體作為壓縮機的骨架，其上安裝著壓縮機的主要零部件，支承著偏心曲軸轉動機構，保證運動件之間的正確相互位置；支承著上、下缸蓋等固定件，形成密封的高、低壓氣腔和氣流通道。缸體上加工有吸氣孔、排氣斜切口、葉片槽、彈簧安裝孔，以及固定上、下缸蓋的螺紋孔，缸體的模型示意圖如圖1所示。粉末冶金作為旋轉式壓縮機製造的主要方法之一，具有生產效率高，材料利用率高的特點，但是由於其工藝特性的限制，只能在成形過程中一次成形豎孔，對於缸體上的彈簧孔、氣孔這樣的橫孔，只能通過額外的機加工得到。目前缸體橫孔的加工都是在燒結後進行的，此時材料已經形成了冶金結合，強度較高，橫孔切削量較大，導致加工速度慢，存在刀具壽命短、加工成本高的缺陷。因此，有必要研發出一種粉末冶金缸體燒結前橫孔的加工方法來解決這一問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種加工速度快、成本低且刀具壽命長的粉末冶金缸體燒結前橫孔的加工方法。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種粉末冶金壓縮機缸體橫孔的加工方法，其特徵在於包括以下步驟：
1)原材料配比和混料：
按比例將下述原料混合均勻：石墨：0.4～0.9wt％，Cu：0～3wt％，潤滑劑：0.2～0.8wt％，生坯增強劑：0.1～0.5wt％，鐵粉餘量；
2)成形：將混合均勻的粉料在成形模具中壓製成生坯，成形壓力500-800Mpa，成形密度6.4～7.2g/cm3，生坯強度≥15MPa；
3)生坯加工鑽孔：將夾具裝配在加工設備上，將缸體固定在夾具上，通過夾具旋轉定位，採用加工刀具進行機加工分別得到彈簧孔和氣孔，進刀時刀具轉速高於2000r/min，進給量10～25mm/分鐘，鑽孔切削時刀具鑽速刀具轉速高於1500r/min，進給量20～50mm/分鐘。
作為優選，所述步驟1)中的鐵粉為還原鐵粉或霧化鐵粉的一種，或兩者的混合物，混合比例根據產品的密度、力學性能要求而改變。
作為優選，所述步驟1)中的生坯增強劑為聚乙烯蠟與粉體樹脂的組合物，聚乙烯蠟
佔比5％-40％。
作為改進，所述步驟1)的混料在雙錐或V型混料機中進行常規旋轉混料，當石墨、生坯增強劑、潤滑劑的總量超過1.4wt％時可選用粘接混料。
作為改進，所述步驟2)成形時可對陰模進行加熱，加熱溫度為60～130℃。
再改進，所述步驟3)的夾具包括一滑動塊，滑動塊使用彈簧與缸體控制相結合的方式將產品進行輔助固定裝夾，夾具的中部設有與缸體的內孔相匹配的凸塊，凸塊的上部設置有與彈簧孔槽配合定位的定位部，夾具通過凸塊中軸銷和加工設備的安裝架可轉動地連接在一起，夾具左右兩側開有圓弧形調節孔，對應地，加工設備的安裝架開有固定孔，用固定件連接固定，夾具的下部設有與缸體的下部定位孔對應的定位銷，夾具的上部右側凸設有與凸塊配合將缸體夾緊的夾塊，夾塊與缸體的貼合面為為Z形。
最後，所述步驟3)的加工刀具為四刃直槽鑽鉸刀，其中兩刃用於切削，另兩刃用於研磨。
與現有技術相比，本發明的優點在於：粉末冶金缸體在燒結之前在生坯狀態進行氣孔和彈簧孔加工，同時採用特定的加工刀具進行機加工，加工後的缸體未產生裂紋。本發明工藝簡單、加工速度快且成本較低，解決了燒結後缸體強度大、鑽孔速度慢的問題，大大提高了加工速率和刀具壽命。
附圖說明
圖1為本發明粉末冶金缸體的結構示意圖，其中a為立體圖，b為剖面圖；
圖2為實施例1中夾具的結構示意圖；
圖3為實施例1中彈簧孔加工時產品的裝夾示意圖；
圖4為實施例1中氣孔加工時產品的裝夾示意圖；
圖5為實施例1中橫孔加工完畢後的產品圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例1
1、原材料配比：缸體的材質為Fe-0.8wt％C，將0.8wt％石墨粉、0.3wt％生坯增強劑、0.7wt％潤滑劑、40wt％霧化鐵粉、餘量還原鐵粉採用粘接混料方式混合均勻。
2、成形：模具加熱至70℃，然後溫模成形，成形壓力700Mpa，密度6.60±0.05g/cm3，生坯強度18～23MPa。
3、生坯加工鑽孔：將製得的生坯件進行機加工得到氣孔A和彈簧孔B。設計專用夾具如圖2所示，對生坯件進行固定，夾具包括滑動塊2、定位銷1和凸塊4和夾塊3，定位銷1與缸體的下部定位孔相對應，滑動塊2、凸塊4和夾塊3均起到輔助支撐的作用，輔助支撐有助於在加工過程中減少產品的震動，保證產品加工精度，滑動塊2使用彈簧與缸體控制相結合的方式將產品進行輔助固定裝夾，夾具中未放置產品時滑動塊2處於鬆開狀態，當放置產品後，通過缸體控制滑動塊2夾緊以固定產品；凸塊4位於夾具的中部與缸體的內孔相匹配，凸塊4的上部設置有與彈簧孔槽配合定位的定位部，夾具通過凸塊4中軸銷和加工設備的安裝架可轉動地連接在一起，夾具左右兩側開有圓弧形調節孔，對應地，加工設備的安裝架開有固定孔，用固定件如螺栓連接固定，夾塊3位於夾具的上部右側，夾塊3有缸體的貼合面為Z形，凸塊4有圓弧面5，凸塊4的圓弧面5和夾塊3的Z形貼合面配合將缸體貼緊，起到輔助產品出刀口狀態作用，防止生坯開裂與掉邊掉角，減少出刀口的剝落。加工時，將夾具裝配在加工設備上，將缸體固定在夾具上，通過夾具旋轉定位，分別進行彈簧孔和氣孔的鑽孔加工；根據孔的大小與形狀要求，分別定製專用四刃直槽鑽鉸刀，由於氣孔中部有臺階，需採用有臺階的刀具，加工參數為：入刀時進給量20mm/min，刀具轉數4500轉/min，待刀具進入基體1mm後，進給量變為40mm/min，刀具轉速變為3000轉/min，加工後的產品的氣孔周圍光滑未剝落(如圖5所示)，金相檢測未發現裂紋，燒結後氣孔壁粗糙度為Ra1.8。
若該缸體燒結後再進行橫孔加工，每小時只可加工產品15～20件，每件刀具可加工產品200件，採用本發明的方法進行生坯鑽孔，每小時可加工產品20～30件，每件刀具可加工產品5000件，大大提高了加工速率和刀具壽命。
實施例2
1、原材料配比：缸體的材質為Fe-0.7wt％C-1.5wt％Cu，將0.7wt％石墨粉、1.5wt％的銅粉，0.4wt％生坯增強劑、0.2wt％潤滑劑、餘量霧化鐵粉採用粘接混料方式混合均勻。
2、成形：室溫下進行成形，成形壓力700Mpa，密度7.00±0.05g/cm3，生坯強度20～25MPa。
3、生坯加工鑽孔：將製得的生坯件進行機加工得到氣孔和彈簧孔。夾具結構類似於實施列1。加工參數為：入刀時進給量20mm/min，刀具轉數5000轉/min，待刀具進入基體1mm後，進給量變為40mm/min，刀具轉速變為4000轉/min。加工後產品氣孔周圍光滑未剝落，金相檢測未發現裂紋，燒結後氣孔壁粗糙度為Ra1.2。
實施例3
1、原材料配比：缸體的材質為Fe-0.4wt％C，將0.4wt％石墨粉、0.2wt％生坯增強劑、0.5wt％潤滑劑、餘量為還原化鐵粉，採用常規旋轉混料方式混合均勻。
2、成形：模具加熱至80℃，然後溫模成形，成形壓力600Mpa，密度6.50±0.05g/cm3，生坯強度18～23MPa。
3、生坯加工鑽孔：將製得的生坯件進行機加工得到氣孔和彈簧孔。夾具結構類似於實施列1。加工參數為：入刀時進給量25mm/min，刀具轉數8000轉/min，待刀具進入基體1mm後，進給量變為50mm/min，刀具轉速變為6000轉/min。加工後產品氣孔周圍光滑未剝落，金相檢測未發現裂紋，燒結後氣孔壁粗糙度為Ra2.0。
實施例4
1、原材料配比：缸體的材質為Fe-0.5wt％C-1.25wt％Cu，將0.5wt％石墨粉、1.25wt％銅粉、0.5wt％生坯增強劑、0.8wt％潤滑劑、40％的霧化鐵粉、餘量為還原化鐵粉，採用常規旋轉方式混合均勻。
2、成形：模具加熱至90℃，然後溫模成形，成形壓力650Mpa，密度6.80±0.05g/cm3，生坯強度23～27MPa。
3、生坯加工鑽孔：將製得的生坯件進行機加工得到氣孔和彈簧孔。夾具結構類似於實施列1。加工參數為：入刀時進給量20mm/min，刀具轉數8000轉/min，待刀具進入基體1mm後，進給量變為30mm/min，刀具轉速變為8000轉/min。加工後產品氣孔周圍光滑未剝落，金相檢測未發現裂紋，燒結後氣孔壁粗糙度為Ra1.8。
上述實施例子1-4中，生坯增強劑為聚乙烯蠟與粉體樹脂的組合物，聚乙烯蠟質量比例在5％-40％之內就可以。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求和保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。