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无心外圆磨床的 活塞精磨夹具

阅读：597发布：2024-01-28

专利汇可以提供无心外圆磨床的活塞精磨夹具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种无心外圆磨床的活塞精磨夹具，属于机床技术领域。它解决了现有的压缩机活塞端面对外圆的垂直度精度一致性不足以及加工效率低的问题。本无心外圆磨床的活塞精磨夹具包括托片、定位基座和多个呈球状的靠磨件，定位基座与托片固定连接；多个靠磨件绕着一轴心周向排列分布，多个靠磨件位于托片的上方；定位基座上安装有一个支架，多个靠磨件均通过支架定位在定位基座的一侧面上。压缩机活塞精加工时先精磨活塞的两端面，再采用无心外圆磨床精磨活塞的外侧面。采用无心外圆磨床精加工压缩机活塞的外侧面，在磨削加工过程中压缩机活塞的一端面依靠在靠磨件上，显著地提升活塞二个端面对外圆的垂直度。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是无心外圆磨床的活塞精磨夹具专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无心外圆磨床的活塞精磨夹具，包括托片（1），其特征在于，活塞精磨夹具还包括定位基座（2）和多个呈球状的定位件（3），定位基座（2）与托片（1）固定连接；多个定位件（3）绕着一轴心周向排列分布，多个定位件（3）位于托片（1）的上方；定位基座（2）上安装有一个支架（4），多个定位件（3）均通过支架（4）定位在定位基座（2）的一侧面上。
2.根据权利要求1所述的无心外圆磨床的活塞精磨夹具，其特征在于，所述支架（4）呈条形板状，支架（4）通过第二螺栓（5）定位在调节基座（2b）上；所述定位件（3）的数量为两个，两个定位件（3）分别位于支架（4）的两端。
3.根据权利要求1所述的无心外圆磨床的活塞精磨夹具，其特征在于，所述支架（4）呈圆形板状，支架（4）的中心处通过一个第二螺栓（5）定位在调节基座（2b）上，多个定位件（3）绕着第二螺栓（5）的轴心周向均匀排列分布。
4.根据权利要求1或2或3所述的无心外圆磨床的活塞精磨夹具，其特征在于，所述定位基座（2）包括固定基座（2a）和调节基座（2b），固定基座（2a）与托片（1）固定连接；调节基座（2b）位于固定基座（2a）的一侧，调节基座（2b）还位于托片（1）的上方；调节基座（2b）和固定基座（2a）之间设有滚针（2c），调节基座（2b）和固定基座（2a）之间还通过多枚第一螺栓（2d）相连接；支架（4）安装在调节基座（2b）的侧面上。
5.根据权利要求4所述的无心外圆磨床的活塞精磨夹具，其特征在于，所述无心外圆磨床包括机架、砂轮（6）和导轮（7），机架上安装有工作台，砂轮（6）和导轮（7）与机架转动连接；托片（1）安装在无心外圆磨床的工作台上；部分托片（1）位于砂轮（6）和导轮（7）之间，定位件（3）位于定位基座（2）和砂轮（6）之间。
6.根据权利要求5所述的无心外圆磨床的活塞精磨夹具，其特征在于，所述定位基座（2）位于砂轮（6）和导轮（7）的后侧，
调节基座（2b）位于固定基座（2a）和砂轮（6）和导轮（7）之间，调节基座（2b）绕着滚针（2c）的轴心线摆动能调整调节基座（2b）的侧面与无心外圆磨床中砂轮（6）轮轴轴心线之间垂直度。

说明书全文

无心外圆磨床的活塞精磨夹具

技术领域

[0001] 本实用新型属于作业技术领域，涉及一种活塞夹具，特别是一种无心外圆磨床的压缩机活塞精磨夹具。

背景技术

[0002] 活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。在理想工作过程中活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气，压缩和排气过程。如图1所示，活塞是一个短圆柱型的套类零件，活塞的二端面在上、下缸盖的二个大平面之间运动；为了保证压缩机的运行效率，活塞二个端面的平行度和二个端面对外圆面的垂直度直接影响工作腔的泄漏率，影响到压缩机的能效比。由此可知，活塞是活塞式压缩机中重要零件之一。

[0003] 随着社会发展，压缩机的工作压力由最早的16kg/cm²，逐渐提高到25kg/cm²，部分产品甚至达到40kg/cm²；压缩机的转速也越来越高，常规压缩机的转速为2880转/分，部分压缩机的转速为5000转/分；压缩机的产销量由2010年的10000万台增加至20600万台。

[0004] 关于旋转活塞式压缩机活塞制造方法的相关文献较多，如旋转式制冷压缩机用滚动活塞及其制造方法（公开号CN101158356A），采用冷轧轴承钢管制造，先按长度切割，再热处理，接着粗磨各个面，紧接着热稳定化处理，最后精磨各个面。通常，活塞的端面在双平面磨床上进行磨削，活塞外圆在外圆磨床上进行磨削。在磨削活塞外圆时，通过电磁吸盘夹具能基本保证端面对外圆的垂直度≤0.003mm，但节拍要25秒/件以上，效率低。上述方法虽然能够制得旋转活塞式压缩机的活塞，但并没有给出如何提高活塞精度以及提高活塞生产效率的启示。换言之，本领域技术人员希望既能保证活塞的技术要求，甚至提高活塞的技术要求，二个端面的平行度≤0.0015mm，端面对外圆面的垂直度≤0.003mm，端面对内孔的垂直度≤0.003mm，高度尺寸变化量≤0.001mm；又能提高活塞的生产效率，以及降低制造成本。发明内容

[0005] 本实用新型提出了一种无心外圆磨床的压缩机活塞精磨夹具，本实用新型要解决的技术问题是如何提高无心外圆磨床精磨压缩机活塞的精度以及精度一致性。

[0006] 本实用新型的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种旋转活塞式压缩机活塞制造方法，包括如下步骤：

[0007] 第一步，将轴承钢制成的无缝钢管按活塞长度切割成活塞坯件；

[0008] 第二步，先荒磨活塞坯件的两个端面，再荒磨活塞坯件的外圆面，在荒磨活塞坯件的外圆面过程中，多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；

[0009] 第三步，对经过第二步加工的活塞坯件先进行淬火处理，再进行回火处理；

[0010] 第四步，可采用以下任意一种方案：第一种方案，先粗磨经过第三步加工的活塞坯件的两个端面，再粗磨活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；

[0011] 第二种方案，先粗磨经过第三步加工的活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；再半精磨活塞坯件的两个端面；最后半精磨活塞坯件的外圆面，在半精磨活塞坯件的外圆面过程中，多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；

[0012] 第三种方案，先粗磨经过第三步加工的活塞坯件的两个端面，再粗磨活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；接着半精磨活塞坯件的两个端面，最后半精磨活塞坯件的外圆面，在半精磨活塞坯件的外圆面过程中，多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；

[0013] 第五步，对经过第四步加工的活塞坯件进行深冷处理；

[0014] 第六步，先精磨经过第五步加工的活塞坯件的两个端面，再逐个精磨活塞坯件的外圆面。

[0015] 与现有技术相比，本旋转活塞式压缩机活塞制造方法采用处于正火状态的无缝钢管，相对于冷轧的无缝钢管价格更低，存储条件要求更低，仓储成本更低。

[0016] 本旋转活塞式压缩机活塞制造方法是在无心磨床精磨外圆后直接达到二端面对外圆的垂直度技术要求，所以精磨加工前活塞坯件的精度也需逐步提高。在精磨加工前，采用二次或三次磨二端面后直接无心磨床磨外圆的工序，有效地提高了外圆直径余量精度、二端面对外圆的垂直度精度以及二端面的平行度精度，换言之上述精度符合在精磨工序中保证活塞所需要的加工精度。

[0017] 本旋转活塞式压缩机活塞制造方法增加荒磨，既去除表面锈蚀等杂质，又提高活塞坯件的尺寸精度，尤其是提高活塞坯件两端面的平行度以及端面对外圆面的垂直度。具体来说荒磨活塞坯件的两个端面提高了活塞坯件两端面的平行度；荒磨活塞坯件的外圆面提高了活塞坯件的端面对外圆面的垂直度。同时采用零件叠合紧贴状态磨削活塞坯件的外圆面，相当于在荒磨活塞坯件的外圆面过程中，活塞坯件的两端面均受力，以活塞坯件的端面为基准面进行磨削。荒磨过程中先荒磨活塞坯件的两个端面，再荒磨活塞坯件的外圆面，显然提高了端面精度，进而提高了荒磨活塞坯件的外圆面时活塞坯件的定位精度。综上所述荒磨以及采用零件叠合紧贴状态磨削活塞坯件的外圆面显著提升了活塞坯件端面对外圆面的垂直度。

[0018] 活塞坯件在荒磨、粗磨和半精磨等多次磨削过程中均采用二端面磨削后，然后零件在叠合紧贴状态下，在无心磨床上磨削活塞坯件的外圆面。由于在无心磨床上磨外圆，是外圆定位磨外圆；无心磨床上采用叠合紧贴方式磨削外圆，即是叠合紧贴后的“模拟长圆柱体”定位来磨外圆。主要影响“模拟长圆柱体”精度的因素是其中每个单件的二平面平行度组合后的综合值，以及各单体外圆误差组合后的综合值。模拟长圆柱体越长，即以此叠合的零件数越多，磨削后平面对外圆的垂直度就越好。活塞坯件经过上述组合方式2至3次加工后活塞坯件二端面对外圆面的垂直度迅速提高，能达到二端面对外圆面的垂直度≤0.015mm。

[0019] 活塞坯件淬火后马氏体组织中存在一定量的残余奥氏体，残余奥氏体是一种不稳定组织，可以逐步转变成马氏体，奥氏体转变成马氏体体积会变大，造成活塞尺寸的变化。深冷处理能显著降低组织内残余奥氏体量，进而提高活塞尺寸的稳定性。

[0020] 一种活塞叠合装夹装置，包括基准块、螺栓和螺母，基准块的上表面具有呈条状且横截面呈“V”形的定位基座槽，螺栓和螺母通过螺纹相连接。

[0021] 利用活塞叠合装夹装置使活塞坯件在磨外圆面过程中多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴，具体操作步骤如下：先卸除螺母，再将多个活塞坯件依次套在螺栓上，接着在螺栓上装上螺母；最后定位，即将活塞坯件、螺栓和螺母组成的组件放入定位基座槽内，敲击活塞坯件使活塞坯件的外圆面与定位基座槽的侧面相依靠。旋拧螺母和定位间隔进行，直至拧紧螺母使相邻活塞坯件的端面紧紧抵靠。由于安装时零件组合的随机性以及零件在夹具上安装后边在基准块上敲击，使零件外圆面与定位基座槽的V型面相抵靠，边拧紧螺母，能将综合误差大大降低。

[0022] 一种无心外圆磨床的压缩机活塞精磨夹具，包括托片、定位基座和多个呈球状的定位件，定位基座与托片固定连接；多个定位件绕着一轴心周向排列分布，多个定位件位于托片的上方；定位基座上安装有一个支架，多个定位件均通过支架定位在定位基座的一侧面上。

[0023] 压缩机活塞精磨夹具安装在无心外圆磨床上时压缩机活塞精磨夹具的托片安装在无心外圆磨床的工作台上；部分托片位于砂轮和导轮之间；定位基座位于砂轮和导轮的后侧，定位件位于定位基座和砂轮之间。利用无心外圆磨床精磨活塞外圆面时，活塞坯件放置在托片上且位于砂轮和导轮之间，活塞坯件的一端面与多个定位件相抵靠；在磨削过程中活塞坯件转动，多个定位件能随活塞坯件滚动。本无心外圆磨床的压缩机活塞精磨夹具中定位件能滚动，使得定位件不易磨损，既保证磨削加工精度一致性，又提高定位件的使用周期，以及提高加工速度，节拍在4-8秒/件。

[0024] 现有的压缩机活塞精磨夹具仅适合加工一种尺寸的活塞坯件，否则就必须更换夹具，重新调整精度。由于垂直度仅0.003mm，调整极为麻烦。而本无心外圆磨床的压缩机活塞精磨夹具适合一个系列内，尺寸变化在5mm—10mm的各种活塞，不同规格的活塞只须更换中心距不同的支架；由此缩短了无心外圆磨床的压缩机活塞精磨夹具更换以及调整所需时间，进而提高了生产效率。附图说明

[0025] 图1是活塞立体结构示意图。

[0026] 图2是压缩机活塞精磨夹具的主视结构示意图。

[0027] 图3是图2中A-A的剖视结构示意图。

[0028] 图4是无心外圆磨床磨削压缩机活塞的主视结构示意图。

[0029] 图5是无心外圆磨床磨削压缩机活塞的俯视结构示意图。

[0030] 图6是活塞叠合装夹装置的主视结构示意图。

[0031] 图7是活塞叠合装夹装置的俯视结构示意图。

[0032] 图中，1、托片；2、定位基座；2a、固定基座；2b、调节基座；2c、滚针；2d、第一螺栓；3、定位件；4、支架；5、第二螺栓；6、砂轮；7、导轮；8、活塞坯件；9、基准块；9a、定位基座槽；10、螺栓；11、螺母。

具体实施方式

[0033] 以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

[0034] 实施例一

[0035] 一种旋转活塞式压缩机活塞制造方法，包括如下步骤：

[0036] 第一步，选用采用Gcr15轴承钢制成无缝钢管作为原料，无缝钢管处于正火状态。采用自动切割机将无缝钢管按活塞长度切割成活塞坯件。

[0037] 第二步，先采用双平面磨床荒磨活塞坯件的两个端面，活塞坯件的两个端面平行度≤0.04mm。再采用无心外圆磨床荒磨活塞坯件的外圆面，在荒磨活塞坯件的外圆面过程中，利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴。最后采用数控车床粗镗活塞坯件的内孔。

[0038] 第三步，对经过第二步加工的活塞坯件先进行淬火处理，再进行回火处理。

[0039] 第四步，先采用双平面磨床粗磨经过第三步加工的活塞坯件的两个端面，活塞坯件的两个端面平行度≤0.02mm。再采用无心外圆磨床粗磨活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴。经过粗磨后，活塞坯件的直径余量为0.04mm—0.06mm，活塞坯件的端面对外圆面的垂直度≤0.015mm。

[0040] 第五步，对经过第四步加工的活塞坯件进行深冷处理。深冷处理是将经过第四步加工的活塞坯件冷却至-150℃且保温3小时至4小时，经检测活塞坯件组织内残余奥氏体量≤3%，由此能有效地保证高度尺寸变化量≤0.001mm。

[0041] 第六步，先采用双平面磨床精磨经过第五步加工的活塞坯件的两个端面，活塞坯件的两个端面平行度≤0.0015mm。再采用无心外圆磨床逐个精磨活塞坯件的外圆面。无心外圆磨床上安装有压缩机活塞精磨夹具，如图2至图5所示，压缩机活塞精磨夹具包括托片1、定位基座2和多个呈球状的定位件3。

[0042] 定位基座2包括固定基座2a和调节基座2b，固定基座2a与托片1固定连接；调节基座2b位于固定基座2a的一侧，调节基座2b还位于托片1的上方。调节基座2b和固定基座2a之间设有滚针2c，调节基座2b和固定基座2a之间还通过多枚第一螺栓2d相连接。

[0043] 调节基座2b的侧面上安装有一个支架4，换言之，调节基座2b位于支架4和固定基座2a之间。多个定位件3绕着一轴心周向排列分布，多个定位件3均通过支架4定位在调节基座2b的一侧面上；由此多个定位件3也位于托片1的上方。说明书给出支架4呈条形板状，支架4通过两个第二螺栓5定位在调节基座2b上，支架4不能转动；定位件3为钢球，定位件3的数量为两个，两个定位件3分别位于支架4的两端，通过旋拧第二螺栓5能保证定位件3能灵活地滚动。

[0044] 根据实际情况，支架4可呈圆形板状，支架4通过一个第二螺栓5定位在调节基座2b上，多个定位件3绕着第二螺栓5的轴心周向均匀排列分布；通过旋拧第二螺栓5能保证支架4能绕着第二螺栓5的轴心线转动以及定位件3能灵活地滚动。

[0045] 如图4和图5所示，无心外圆磨床包括机架、砂轮6和导轮7，机架上安装有工作台，砂轮6和导轮7与机架转动连接。压缩机活塞精磨夹具的托片1安装在无心外圆磨床的工作台上；部分托片1位于砂轮6和导轮7之间，定位件3位于定位基座2和砂轮6之间；定位基座2位于砂轮6和导轮7的后侧。通过旋拧第一螺栓2d既能使调节基座2b绕着滚针2c的轴心线摆动，实现调整调节基座2b的侧面与无心外圆磨床中砂轮6轮轴轴心线之间垂直度；在调整到位后又能使调节基座2b和固定基座2a固定连接。

[0046] 利用无心外圆磨床磨削活塞坯件8时，活塞坯件8放置在托片1上且位于砂轮6和导轮7之间时，压缩机活塞8的一端面与多个定位件3相抵靠，通过保证调节基座2b的侧面与无心外圆磨床中砂轮6轮轴轴心线之间垂直度，实现提高活塞坯件二个端面对外圆的垂直度；活塞坯件的端面对外圆面的垂直度≤0.003mm。

[0047] 第七步，采用内圆磨床精磨活塞坯件的内孔，端面对内孔的垂直度≤0.003mm。

[0048] 如图6和图7所示，上述第二步骤和第四步骤中活塞叠合装夹装置包括基准块9、螺栓10和螺母11，基准块9的上表面具有呈条状且横截面呈“V”形的定位基座槽9a，螺栓10和螺母11通过螺纹相连接。利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴的操作步骤为第一步，卸除螺母11；第二步，将多个活塞坯件依次套在螺栓10上；第三步，在螺栓10上装上螺母11；第四步，首先将活塞坯件、螺栓10和螺母11组成的组件放入定位基座槽9a内，敲击活塞坯件使活塞坯件的外圆面与定位基座槽9a的侧面相依靠；接着旋拧螺母11；
重复上述首先步骤和接着步骤直至拧紧螺母11。

[0049] 套设在螺栓10上的活塞坯件数量为8—12个，由于每个活塞坯件的两个端面并非绝对平行，叠合后活塞坯件组中心线会弯曲是客观存在的，但通过上述的旋拧螺母11与敲击活塞坯件间隔进行，完全可避免所有活塞坯件向同一方向倾斜可能性；因此，活塞坯件经过荒磨后端面对外圆面的垂直度≤0.15mm，活塞坯件经过粗磨后，端面对外圆面的垂直度≤0.015mm。

[0050] 实施例二

[0051] 本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：旋转活塞式压缩机活塞制造方法的第四步骤，本实施例的第四步为首先，采用无心外圆磨床粗磨经过第三步加工的活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；经过粗磨后活塞坯件的端面对外圆面的垂直度≤0.04mm。再采用双平面磨床半精磨活塞坯件的两个端面，活塞坯件的两个端面平行度≤0.02mm。最后，采用无心外圆磨床半磨经过活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；经过粗磨后活塞坯件的端面对外圆面的垂直度≤0.015mm。

[0052] 实施例三

[0053] 本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：旋转活塞式压缩机活塞制造方法的第四步骤，本实施例的第四步为首先，采用双平面磨床粗磨经过第三步加工的活塞坯件的两个端面，活塞坯件的两个端面平行度≤0.03mm。再采用无心外圆磨床粗磨活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；经过粗磨后活塞坯件的端面对外圆面的垂直度≤0.04mm。接着，采用双平面磨床半精磨活塞坯件的两个端面，活塞坯件的两个端面平行度≤0.02mm。最后，采用无心外圆磨床半磨经过活塞坯件的外圆面，在粗磨活塞坯件的外圆面过程中，利用活塞叠合装夹装置使多个活塞坯件的端面依次叠合且紧贴；经过粗磨后活塞坯件的端面对外圆面的垂直度≤0.015mm。

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