涡轮增压器壳体制造问题分析与生产工艺优化研究.docx

    涡轮增压器壳体制造问题分析与生产工艺优化研究    王慧摘要：涡轮增压器壳体在制造过程中存在一定的问题，主要表现在加工中间孔与轴孔安装孔之间的槽时会造成零件结构的形变，导致加工的零件不能满足图纸的公差要求，因此需要对传统的车床加工工艺进行生产工艺优化，将中间孔与轴承安装孔间的槽加工放置在了粗加工工序的后面，同时是在精加工工序的前面，使得两孔之间槽的加工引起的变形会在精加工工序消除掉，确保了孔加工的形位公差以及形位公差能够正常的测量关键词：涡轮增压器壳体;制造问题;工艺优化0  引言涡轮增压器是一种可以将空气进行压缩提高空气中氧气密度，并将压缩后的空气输送到发动机气缸中，并且能够利用发动机排放废气的惯性力为自身运转提供动力，首先发动机废气会直接作用到涡轮上面，在带动涡轮运转的同时会同步推动同轴叶轮的转动，最后叶轮转动会压缩周围空气，并将压缩后的空气提供给发动机发动机气缸内氧气含量的增加以及发动机转速的提升，再增加燃料的供给会提升发动机的输出功率涡轮增压器壳体是涡轮增压器中非常重要的部件，在传统的涡轮增压器壳体制造中会出现变形以及形位公差超标的问题，为了解决这一问题，对涡轮增压器壳体的生产工艺进行优化，保证加工的零件符合图纸要求。

1  制造问题分析中间壳体是保证涡轮增压器正常运转的重要组成部分在正常工作状况下，中间壳体中的轴转速能够达到上万转，同时旋转过程中还会产生庞大的热量，所以涡轮增压器中间部位还需要设置油冷装置，中间壳体一方面要肩负起润滑转子轴的重任，另一方面还要对其它部件进行降温、冷却[1]一般来说中间壳体的材质为铸铁，外部形状是由不同直径的圆周组成，内部结构则由不同规格的孔以及油腔组成，整体结构呈现不规则形状，中间壳体的油腔占据内部空间较大，并将结构分成了两个部分，中间孔内腔位置设计了较多筋条，且筋条位置与形状均不规则，中间孔与外圆周连接仅依靠较小面积的筋条来实现，总体来说内部属于单体状态[2]，如图1所示中间壳体的加工精度要求严格，表现在外围圆和中间孔的圆跳动控制在0.03mm、外端面和中孔端面跳动控制在0.03mm以及轴承安装孔与中间孔的圆跳动控制在0.03mm，当零件在加工过程中造成零件外圆以及中间孔发生形变时，会导致零件精度达不到图纸的要求[3]在对中间壳体加工工序以及尺寸公差分析后，制定了传统的加工方案，详细见表1运用传统的加工工艺加工零件，不能将零件的跳动量控制在图纸要求的范围内，但是也能够控制在0.05mm;在加工完中间孔以及轴承安装孔后，保证中间孔的尺寸公差满足图纸标准，仍然会出现跳动量测量工具不能够进行测量工作，造成这样的问题主要是由于两孔之间槽加工导致工件变形引起的[4]，表2为中间壳体的测量结果。

2  生产工艺优化2.1 车床加工工艺改进针对上述中间壳体制造过程中出现的问题，对车床的加工工艺进行优化，首先粗加工左端面和中间孔、右端面和轴承安装孔，然后加工两孔之间的槽，加工完槽后再进行精加工左端面和中间孔、右端面和轴承安装孔，装夹方式和传统的车床加工方案相同[5]具体来说，需要从以下五个环节逐个进行：第一，粗加工左端外圆端面以及中间孔，采用的装夹方法为三爪卡盘，需要保证外圆中孔单边留0.15mm余量，端面尺寸留0.2mm余量第二，进行粗加工右端外圆端面以及轴承孔，采用的装夹方法为软爪，保证外圆中孔单边留0.15mm余量，端面尺寸留0.2mm余量第三，精车左端外圆端面以及中间孔，采用的装夹方法为软爪，需要保证圆孔内部与外部跳动控制在0.03mm内第四，加工中间宽槽，采用的装夹方法为软爪，需要保证圆孔内部与外部跳动控制在0.03mm内第五，精车右端外圆端面以及轴承孔，采用的装夹方法为软爪，需要保证圆孔内部与外部跳动控制在0.03mm内[7-8]优化后的车床加工工艺主要是将中间孔与轴承安装孔间的槽加工放置在了粗加工工序的后面，同时是在精加工工序的前面，使得两孔之间槽的加工引起的变形会在精加工工序消除掉，确保了孔加工的形位公差以及形位公差能够正常的测量[6]。

2.2 车床参数的调整切削用量也是影响轴孔质量非常重要的因素，合理的设置切削用量能够更大作用的发挥机床作用以及刀具的耐用度，对于提高工件的加工效率也有着重要的作用，切削用量是由切削速度、进给量以及背吃刀量三个因素决定的[9]根据中间孔的图纸要求，并结合中间壳体的机构特性，选取合适的切削用量对于保证中间孔尺寸有着重要的作用，研究后可以得到优化后的切削参数，见表3通过对车床加工工艺优化以及车床切削参数的调整，对生产出的中间壳体进行抽检，查看跳动公差是否符合图纸加工要求，检测出的零件跳动公差如表4从表中可以看出，左端外圆与端面跳动、左端外圆与端面跳动以及轴承安装孔跳动均在0.03mm范围内，可以达到图纸规定的公差范围3  结语中间壳体是涡轮增压器组成部件中非常重要的一部分，通常采用铸造的方式获得，材质为铸铁，因其内部结构比较特殊，在加工中间孔与轴承安装孔之间的槽时会造成中间壳体形状变形，导致其加工尺寸以及行为公差不能够达到图纸要求，通过对车床加工工艺进行优化，将中间孔与轴承安装孔间的槽加工放置在了粗加工工序的后面，同时是在精加工工序的前面，使得两孔之间槽的加工引起的变形会在精加工工序消除掉，保证零件加工符合图纸要求。

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