專利名稱：一種往復式壓縮機活塞的制作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮機領域，具體涉及一種往復式壓縮機活塞的制作方法。
背景技術：
往復式壓縮機用于冰箱制冷已有一百多年，由于結構原因效率低，能效比長期處于0. 9 1. 1的低位，比旋轉式冰箱壓縮機的1. 25 1. 36要低很多。直到近幾年，在排氣口結構、活塞結構有了巨大的改進，使能效比快速增加，最高的已超過1.6，將旋轉式冰箱壓縮機遠遠地拋在了后面，在冰箱壓縮機行業居于絕對領先的地位。長期來冰箱壓縮機活塞通過活塞銷與連桿相連，結構復雜，銷座截面的質量的不均勻性，使壓縮機的泄漏量增加，造成壓縮機能效比降低。新活塞與連桿采用球形連接，銷座截面的質量均勻，減少了壓縮機的泄漏量，使效率提高。但是這種往復式壓縮機活塞形狀特殊、復雜，以往采用機械加工方法但效率很低。

發明內容
本發明的目的是提供一種往復式壓縮機活塞的制作方法，能夠滿足活塞形狀復雜、精度高、加工難度大的需要。為了實現上述目的，本發明的技術方案其特征在于該制作方法包括以下步驟A、采用多工位冷墩機，一次完成坯料的高精度切斷和鐓平；B、采用球化退火方法，確保墩平后材料的塑性和一定的金屬流動性；C、采用拋丸去除坯料表面的金屬氧化皮，并采用自動磷皂化工藝，在坯料表面進行磷化和皂化，作為冷擠前的工藝準備；D、采用冷擠壓設備，對經磷皂化的坯料進行反擠壓一次成形，確保成型形狀的精度和零件的軸向尺寸精度；E、對坯料進行活塞加工。F、對活塞采用氮化處理。步驟E中，活塞加工采用粗磨外圓一車底面一車裙部和球座部一精磨外圓一精磨底面的工藝流程。本發明針對活塞形狀復雜、精度高，加工難度大，以及為提高生產效率和材料利用率、降低成本，采取了一系列新穎的工藝方法，使其制造出來的活塞能夠滿足活塞形狀復雜、精度高，加工難度大的要求。本發明的優點在于生產效率高，模具壽命長，能夠提高材料利用率、降低成本。


圖1為本發明制作的往復式壓縮機活塞的結構示意2為磨底面夾具的結構示意3為圖2的側視圖
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的描述。一種往復式壓縮機活塞的制作方法，其特征在于該制作方法包括以下步驟A、采用高速多工位冷墩機，完成坯料的切斷和鐓平。根據需要選擇的坯料放入多工位冷墩機，利用設備多工位和高速的特點，進行定尺寸切斷和墩平，可避免因材料出現冷作硬化而進行中間退火。(冷墩機的墩壓速度可達到40 60次/分)B、經過墩壓的坯料放入采用氮氣保護的常規井式爐內，保持720 750°C的溫度， 保溫4 6小時進行球化退火，使坯料在冷擠壓時能有足夠的金屬流動性。C、采用拋丸去除坯料表面的金屬氧化皮，并根據坯料的材質以及反擠壓工藝的需要，采用脫脂一熱水洗G0-5(TC )、一酸洗G0-50°C )—水洗一中和(60-70°C )—磷化 (80-900C )一熱水洗(60-70°C )—阜化(80_90°C ) —熱水洗(80_90°C )的磷皂化工藝流程， 作為冷擠前的工藝準備。由于表面磷皂化的質量嚴重影響冷擠壓模具的壽命，而磷皂化時的溫度、時間、總酸度值和游離酸度值，對化合的結果影響很大。為確保磷皂化的質量和磷化膜厚度，必須嚴格控制。本專利產品在專用的磷皂化自動生產線上按預先設定的節拍和溫度自動進行，為使磷皂化的質量比較穩定。并規定每天二次測定磷皂化液的總酸度值和游離酸度值，并發現異常及時調整。磷化液總酸度值測定取IOml磷化液放入300ml的錐形燒瓶中，加入酚酞指示劑 (1 % ) 4-5滴，搖勻，用0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液進行滴定，直至溶液轉為粉紅色為止， 所耗用的0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液的毫升數即為該磷化溶液的總酸度值。通常要求控制在45 55之間。磷化液游離酸度測定取IOml磷化液放入300ml的錐形燒瓶中，加入50ml蒸餾水，加甲基橙指示劑(0. )2-3滴，用0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液進行滴定，滴定到由紅色轉為橙黃色為止，所耗用的0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液的毫升數即為該磷化液的游離酸度。通常控制在6 10之間。若酸比(總酸度+游離酸度)小于7，可添加磷化液RX-81A進行調整，若酸比(總酸度+游離酸度)大于10，可添加磷化液RX-81B進行調整，調整后必須再次化驗，并做好記錄，直至合格為止。D、采用冷擠壓設備，將經過磷皂化的活塞坯料，采用手工或自動裝置，放入冷擠壓模具內，對坯料進行的反擠壓一次成形，確保成型形狀的精度和零件的軸向尺寸精度。冷擠壓時被擠壓材料與模具之間產生強烈的摩擦和強大的張力，對模具的強度和耐磨性要求很高。為確保模具強度、耐磨性和降低成本，本專利凹模采用多層復合結構的模具，與工件接觸的芯部層采用優質模具材料如HR3、DT、GM等，增加模具的耐磨性，其余各層均采用一般模具材料如40Cr等。每層間采用大余量的過盈配合連接，這樣不僅使模具在保證強度和耐磨性的前提下，能大幅度降低成本；而且采用預應力結構后，使模具能承受更大的擠壓應力。E、活塞精加工該活塞9內設有內凹的、高精度半球形球座面10，該球座對外圓有高的同軸度要求。因此，活塞加工采用粗磨外圓一車底面一車裙部和球座部一精磨外圓一精磨底面的工藝流程。其中，精磨底面時，采用磨底面夾具(見圖2)，對活塞進行安裝和磨削。如圖3所示，磨底面夾具包括底板7，底板7中部設有V型塊3，V型塊3的側面設有V 形凹槽，V型塊的V形凹槽中間設有定位柱8，定位柱8頂部設有定位鋼球2，定位柱8上端設有固定套1，可防止定位鋼球滾出。V型塊3與壓板4之間通過螺栓5連接，螺栓5外套有彈簧6。將該活塞9的底部半球形球座面固定在定位鋼球2上，活塞的側壁插入定位鋼球2和V型塊3之間，擰緊螺栓5，使得壓板4壓緊活塞，利用壓板4和V型塊3完成安裝定位。在該實施例中，利用Φ 11. 11定位鋼球與內徑為Φ 10的固定套之間留有的足夠的間隙，確保活塞在V型塊上定位時，定位鋼球仍保持在活塞底部中心，這樣就能保證達到底部對外圓的跳動小于0.025mm的前提下，達到底部的厚度精度(士0. 01)。活塞加工的其它工藝流程均為現有技術，在此不再贅述。F、對活塞采用氮化處理進行強化，加工完成后的活塞用鹽浴氮化或氣體氮化方法處理，使內凹的半球形球座面的化合物層厚度達到16微米以上，活塞外圓的硬度500HV0. 2 以上。本發明具有以下的優點1)采用多工位冷墩機，完成坯料的高精度切斷和鐓平，替代了原先的沖床下料后須退火再鐓平的落后工藝，也使操作實現自動化，效率提高2 3倍。2)采用合理和規范的球化退火工藝和磷皂化工藝，使模具的壽命由原來的幾千件，增加到數萬件。3)由于采用冷擠壓工藝制作該活塞，使原來采用切削加工的內球面等部位，采用反擠壓一次成型。使生產效率提高了 8 10倍。并且將材料利用率由原來的45%左右提高到94%以上。4)采用多層復合式模具，芯部采用高檔模具材料，其他采用一般模具材料，不僅使模具成本降低了 50%以上，且由于采用多層復合結構，模具的強度也得到提高，使能采用更大的壓力進行擠壓，增加了材料的流動性，使復雜的形狀也能擠壓成型。5)采用如圖2的活塞磨底面夾具，使磨削時，在保證底面與外圓的垂直度的前提下，確保底部的厚度尺寸，使活塞裝配前，不必進行底部尺寸的分組裝配，簡化了裝配工藝。6)通過氮化處理后，可以大大提高活塞的使用壽命。
權利要求
1.一種往復式壓縮機活塞的制作方法，其特征在于該活塞內設有內凹的半球形球座面，該制作方法包括以下步驟A、采用多工位冷墩機，一次完成坯料的高精度切斷和鐓平；B、采用球化退火方法，確保墩平后材料的塑性和一定的金屬流動性；C、采用拋丸去除坯料表面的金屬氧化皮，并采用自動磷皂化工藝，在坯料表面進行磷化和皂化，作為冷擠前的工藝準備；D、采用冷擠壓設備，對經磷皂化的坯料進行反擠壓一次成形，確保成型形狀的精度和零件的軸向尺寸精度；E、對坯料進行活塞加工；F、對活塞采用氮化處理。
2.權利要求1所述的制作方法，其特征在于在步驟C中，采用脫脂一熱水洗 (40-50 0C )、一酸洗 G0-50°C )—水洗一中和(60-70°C )— 磷化(80_90°C ) —熱水洗 (60-700C )一阜化(80-90°C ) —熱水洗(80_90°C )的自動磷皂化工藝流程。
3 權利要求2所述的制作方法，其特征在于在步驟C中每天二次測定磷皂化液的總酸度值和游離酸度值，發現異常及時調整。
4.權利要求3所述的制作方法，其特征在于磷化液總酸度值測定方法為取IOml磷化液放入300ml的錐形燒瓶中，加入酚酞指示劑(1% )4-5滴，搖勻，用0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液進行滴定，直至溶液轉為粉紅色為止，所耗用的0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液的毫升數即為該磷化溶液的總酸度值，磷化溶液的總酸度值控制在45 55之間；磷化液游離酸度測定方法為取IOml磷化液放入300ml的錐形燒瓶中，加入50ml蒸餾水，加甲基橙指示劑(0. )2-3滴，用0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液進行滴定，滴定到由紅色轉為橙黃色為止，所耗用的0. IN濃度的氫氧化鈉標準溶液的毫升數即為該磷化液的游離酸度，該磷化液的游離酸度控制在6 10之間；若酸比(總酸度+游離酸度)小于7，添加磷化液RX-81A進行調整，若酸比(總酸度+ 游離酸度)大于10，添加磷化液RX-81B進行調整，調整后必須再次化驗，并做好記錄，直至合格為止。
5.權利要求1所述的制作方法，其特征在于步驟D中冷擠壓模具采用多層復合式模具 與工件接觸的芯部層采用優質模具材料如raR3、DT、GM等，增加模具的耐磨性，其余各層均采用一般模具材料如40Cr，每層間采用大余量的過盈配合連接。
6.權利要求1所述的制作方法，其特征在于步驟E中，活塞加工采用粗磨外圓一車底面一車裙部和球座部一精磨外圓一精磨底面的工藝流程。
7.權利要求6所述的制作方法，其特征在于精磨底面時，采用磨底面夾具對活塞進行安裝，磨底面夾具包括底板，底板中部設有V型塊，V型塊中間設有定位柱，定位柱頂部設有定位鋼球，定位柱頂端設有固定套，V型塊與壓板之間通過螺栓連接，螺栓外套有彈簧，將該活塞的底部半球形球座面放在定位鋼球上，活塞的側壁插入定位鋼球和V型塊之間，擰緊螺栓，使得壓板壓緊活塞，利用壓板和V型塊完成安裝定位，安裝定位完成后，精磨底面。
8.權利要求7所述的制作方法，其特征在于對活塞采用氮化處理進行強化，加工完成后的活塞用鹽浴氮化或氣體氮化方法處理，使內凹的半球形球座面的化合物層厚度達到17 微米以上，活塞外圓的硬度500HV0. 2以上。
全文摘要
本發明公開了一種往復式壓縮機活塞的制作方法，其特征在于該制作方法包括以下步驟A、采用多工位冷墩機，一次完成坯料的高精度切斷和鐓平；B、采用球化退火方法，確保墩平后材料的塑性和一定的金屬流動性；C、采用拋丸去除坯料表面的金屬氧化皮，并采用自動磷皂化工藝，在坯料表面進行磷化和皂化，作為冷擠前的工藝準備；D、采用冷擠壓設備，對經磷皂化的坯料進行反擠壓一次成形，確保成型形狀的精度和零件的軸向尺寸精度；E、對坯料進行活塞加工；F、對活塞采用氮化處理。利用本發明的制作方法制造出來的活塞能夠滿足活塞形狀復雜、精度高，加工難度大的要求。本發明的優點在于生產效率高，模具壽命長，能夠提高材料利用率、降低成本。
文檔編號B24B41/06GK102335812SQ20101023190
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者施小友 申請人:臺州市百達電器有限公司