浅谈压缩机钢料气缸的加工方法

曾宪国，冯 定(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

浅谈压缩机钢料气缸的加工方法

曾宪国，冯 定(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

气缸是天然气压缩机机组中的重要部件。以35#钢料气缸为例，根据工艺性分析设计了加工方案，并阐述了具体加工工序，包括粗加工、试样及工件的热处理、精车缸孔、镗进排气阀座中的各内孔和铣进排气孔的端面、珩磨缸孔等。实践证明，应用该工艺方案能提高生产效率，加工的气缸能够满足设计要求。

压缩机；钢料气缸；加工工艺

气缸是天然气压缩机机组中非常重要的部件，其构成压缩机工作容积，并在其中实现压缩工作循环[1]。为了保证工作的可靠性，压缩机一列中的所有气缸与十字头滑道应具有较高的同心度，为此，在气缸的端部与机身连接部位都加工有止口，止口的导向面与气缸镜面同轴，同轴度在气缸镜面精度公差允许范围之内，而其接合平面应与中心线垂直。由于气缸用来形成封闭内腔以便压缩气体，若制造质量不好，如气缸镜面不圆、与活塞轴线不平行和粗糙度不够细等，会引起活塞环咬合、拉缸、活塞环和填料函的串油漏气，使排气量降低，甚至无法工作[2]。因此，在实际的生产加工中，选用合理的工艺方案尤为重要。由于气缸材料不同，其加工方法也不同。下面，笔者以35#钢料气缸为例，阐述气缸的加工方法及加工中应注意的问题。

1 工艺方案

1.1主要技术要求

图1 35﹟钢锻造气缸

图1所示为天然气压缩机的一种级差式高压气缸，材料为35#钢，其主要技术要求如下：①锻件按第Ⅰ类锻件要求制造验收；②锻后正火处理；③粗加工后调质处理，硬度156～207HB，∅60(H7)内孔表面网纹淬火硬度HRC48～56，深度不小于1mm；④水压试验压力37.5MP，保压时间不少于30min，不应渗漏。

1.2工艺性分析

该工艺方案包括几个关键点，即气缸工作面内孔与定位基准外圆及填料孔同轴度、气缸内孔与填料孔端面的垂直度和气缸工作面内孔粗糙度。由于该气缸形位公差要求高，因而精车工序至关重要，可以通过珩磨来保证内孔粗糙度，具体加工方案如下：①粗、精加工分开进行，在精加工后，珩磨工序前进行水压试验；②粗车及精车均在卧式车床上加工；③周边平面及螺纹孔等在普通镗床上加工；④内孔工作面要进行精车及珩磨。

2 主要加工工序

2.1粗加工

由于该气缸外形尺寸较小，所以粗车缸孔在卧式车床上进行。采用4爪夹持，车端面留量2mm，车各外圆及内孔均留量3～4mm。然后在镗床上加工外形的4方，各面均留量2mm。

2.2试样及工件的热处理

该工件为Ⅰ类锻件，所以每件毛坯均需要带试样。锻造毛坯时，试样与工件锻为一体，在锻造之后进行正火处理，以提高工件的各项性能及消除内应力。在粗加工之前将试样与工件分离，并且将试样加工到试验时所需要的尺寸与形状。当粗加工结束后，工件与试样同炉进行热处理，达到156～207HB的硬度。将试样按设计要求进行机械性能试验，若符合设计要求，才能将工件转到下一道工序进行继续加工。

2.3精车缸孔

2.4镗进、排气阀座中的各内孔和铣进排气孔的端面

图2 镗夹具

该气缸中共有进气阀孔与排气阀孔各2个，进、排气孔各1个，阀孔及进排气孔中的各内孔、端面及端面各螺孔均需要加工，且必须保证相互间的形位公差以及尺寸要求。为了保证各孔之间的相对位置度以及节约加工与装夹的时间，所有这些加工均在一次装夹下进行，并设计如图2所示的镗夹具进行装夹。该镗夹具为HT250铸件，因加工时底面与工作台相结合，所以在该工装设计中以此面为基准，并保证上下2面的平行度。工件与该工装的配合部位为精加工后的∅110.5外圆，所以工装中的定位尺寸也同样为∅110.5，配合方式为基孔制的间隙配合。在工装的一侧面上需加工一个平面并在该平面上加工一个找正用的∅40孔，粗糙度不能大于3.2，以免影响找正精度。在工装表面十字中心线上要打4处洋冲眼，便于工件与工装对齐。工装上的2-M24-6H螺纹孔为吊装孔，用于工装的吊装。

在气缸装夹之前，应以内孔为基准，参照进排气阀孔，在大端面上划十字中心线及进排气阀孔中心连线并引到外侧面上，同时在小端面上划十字中心线，将进排气阀孔位置确定下来并打标记。

工装在工作台上就位找正并压紧后，将气缸以∅110.5外圆定位，找正压紧，粗精镗进、排气阀孔端面至尺寸，粗精镗各孔，用专用镗刀精镗阀孔锥面至尺寸，倒角，再依次按图纸上的要求移座标加工其余的阀孔及进排气孔上各尺寸及相应的螺孔等。

在上述加工过程中，由于阀孔有锥度，普通刀具无法加工，所以需要设计特殊的锥面锪刀。由于气缸为钢料，而且该阀孔的尺寸较小(只有∅61)，考虑到经济性与实用性，用现有的∅61的钻头刃磨成与阀孔相同的角度进行加工，即简单又实用。

2.5水压试验

对气缸需要进行水压试验以检验其气密性，以此也可以检测气缸强度。由于该气缸为锻件，精车后缸体不会在压力下变形，所以水压试验安排在精加工之后珩磨之前进行。

试压时，将气缸的缸孔、阀孔、排气孔均用适当盖板堵上，各盖板上均开有密封槽，用“O”型密封圈进行密封，并用螺栓将盖板与缸体连接在一起，其中一块试压盖板上应有与试压泵的接头相连的螺纹孔，这样在试压的时候，进气腔、排气腔、缸孔、填料座孔都成为一个整体。应按照设计压力进行试验，如果保压30min 后没有出现渗漏，则认为该气缸合格。由于试验中压力很高，所以必须采用钢料盖板，不能采用铸铁材料或较薄的盖板，且盖板厚度应严格按照标准选取。此外，应严格按照水压试验程序进行操作，以免出现安全问题。

2.6珩磨缸孔

珩磨缸孔是气缸加工的最后一道工序，该工序在珩磨机上进行。珩磨机为立式单轴机床，工件不动，珩磨头既可单方向旋转，又可轴向往复运动，磨条的运动轨迹是圆柱面上一系列彼此不重复的螺旋线。珩磨与普通内圆磨相比，切削速度很小，而且砂条的压力不大，所以温升小，对于工件表面影响较小，同时其切削的纹路便于贮油，有利于气缸的工作。

3 结 语

针对天然气压缩机钢料气缸的加工情况，制定了相应工艺方案，具体介绍了加工工序。实际应用表明，采用该工艺方案加工的气缸能够满足尺寸公差与位置精度的设计要求，同时所需工艺装备较少，便于操作，且节约加工工时。目前，该工艺方案已在天然气压缩机机组的钢料气缸加工中广泛应用，创造了良好的经济效益。

[1]高慎琴.化工机器[M].北京：化学工业出版社，1994.

[2]金光熹.压缩机制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1986.

[编辑] 李启栋

TH457

A

1673-1409(2012)05-N164-02

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

2012-02-16

曾宪国(1977-)，男，2000年大学毕业，高级工程师，现主要从事天然气压缩机设计方面的教学与研究工作。