汽車空調(diào)搖擺斜盤式壓縮機行星板組件收口技術(shù)的研究

方益 張華珠 萬建峰

摘 要：本文針對搖擺斜盤式壓縮機行星板組件收口的研究分析，確定連桿與球窩的有效接觸面，同時對鉚壓壓力的確認提出可靠的試驗方式，解決了活塞與連桿及行星板與連桿收口鉚壓過緊、過松以及松動脫落等故障

問題，有效的提高了鉚壓收口的可靠性。關(guān)鍵詞：搖擺斜盤式壓縮機；行星板組件；連桿；活塞；鉚壓；拉力；扭矩

近觀這 15年，我國汽車每年呈階梯式增長，連續(xù)五年蟬聯(lián)全球銷量第一，超越汽車產(chǎn)銷大國美國。隨著汽車的普及，人們對汽車的舒適性、節(jié)能性、可靠性等各方面要求越來越高。對于汽車空調(diào)來說，在炎熱的夏天帶給人們舒適性的同時，更要求空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。通過對搖擺斜盤式壓縮機故障點的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)行星板組件鉚壓收口不良引發(fā)的問題是其中的主要故障之一，本文特針對搖擺斜盤式壓縮機行星板組件收口問題進行深入分析。

1 搖擺斜盤式壓縮機結(jié)構(gòu)及工作原理分析

發(fā)動機通過傳動帶驅(qū)動皮帶輪 2，電磁鐵 3通電，吸盤 1與皮帶輪 2吸合，因而帶動主軸 4與斜盤 5組成的組件旋轉(zhuǎn)，由于一對嚙合傘齒輪 10、12的防旋作用，行星板 6不能隨斜盤 5轉(zhuǎn)動，只能圍繞著定心球 11作搖擺運動。連桿 7兩端球頭與活塞 9及行星板 6通過收口鉚接在一起，連桿 7不能脫出，但要求在圖示 A、B兩處球窩中能夠自由轉(zhuǎn)動，形成兩個球

1.

吸盤；2.皮帶輪；3.電磁鐵；4.主軸；5.斜盤；6.行星板；7.連桿；8.汽缸；9.活塞；10.防旋齒輪（動）；

11.

鋼球；12.防旋齒輪（靜）；A.活塞與連桿鉚壓收口；B.行星板與連桿鉚壓收口

關(guān)節(jié)。于是行星板 6的搖擺運動通過連桿 7的傳遞，轉(zhuǎn)化為活塞 9在汽缸 8內(nèi)的往復(fù)運動，從而作功。

2 球窩接觸面形狀分析

行星板組件的鉚壓收口（包括 A：活塞與連桿鉚壓收口； B：行星板與連桿鉚壓收口），要求收口均勻，松緊合適，連桿頭在球窩中轉(zhuǎn)動自如，連桿從球窩拉脫力符合要求。

行星板材質(zhì)：A356，硬度 HB85-95；

活塞材質(zhì)：2A14，硬度 HB110以上；

連桿材質(zhì)：桿部 20#，球頭 GCr15；球頭硬度 HRC 58-62；

針對行星板組件的收口質(zhì)量，我們可以對活塞、行星板的球窩與連桿球頭接觸面的形狀來進行分析判斷。因為 A、B兩處鉚壓的原理是一樣的，本文僅對 A：活塞連桿鉚壓收口作分析說明。

鉚壓收口后，球窩接觸面形狀一般會出現(xiàn)以下 4種情況：

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

Ⅰ：接觸面痕跡位于球窩中部。這種接觸面形式是 4種情況中最不可靠的，往往是鉚壓收口不到位所致。壓縮機工作時，連桿頭轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的各向異性。因為收口的缺陷，連桿極易拉脫，造成壓縮機損壞。出現(xiàn)Ⅰ這種接觸面類型的，一般都是鉚壓收口時壓力太小，造成活塞、連桿球頭在球窩中部接觸，而頭部鉚合不到位。

Ⅱ：球窩的頭部與底部兩處接觸。底部接觸往往會因為接觸面積偏小而造成承載的不穩(wěn)定性。壓縮機工作時，在連桿球窩的反復(fù)沖擊下，活塞球窩底部容易產(chǎn)生凹坑。這樣連桿球頭與活塞球窩接觸處出現(xiàn)間隙，間隙進一步發(fā)展，會造成壓縮機噪音甚至連桿拉脫、壓縮機卡死的嚴重后果。Ⅱ類接觸面的產(chǎn)生，一般與活塞球窩的加工尺寸偏差以及收口模設(shè)計或制作缺陷有關(guān)。

Ⅲ：整個活塞球窩與連桿球頭全包圍接觸，這種收口是壓力過大導(dǎo)致。這種接觸面形式會導(dǎo)致潤滑油難于進入球窩進行潤滑，球關(guān)節(jié)摩擦部位扭矩大，壓縮機功耗高。更嚴重的是過大的壓鉚力有可能造成收口時，活塞球窩部位的鋁表層破損，粘連到連桿球頭上，形成所謂的壓焊現(xiàn)象。工作時球關(guān)節(jié)容易咬死，壓縮機短期失效。

Ⅳ：理想的接觸面形式。它避免了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種類型的弊端，通過我們做的系列試驗，Ⅳ的耐久及綜合性能優(yōu)于其他三種類型。如何能獲得Ⅳ型的接觸面，除開合理的模具設(shè)計外，最重要的就是控制收口鉚壓壓力。下面將對鉚壓收口壓力的確定作進一步的探索。

3 鉚壓壓力的確認

活塞—連桿的鉚壓收口必須滿足以下三項條件：

i）：連桿球頭與活塞球窩的實際間隙

S=0； ii）：單個連桿轉(zhuǎn)動扭矩 M≤ 0.4N.m； iii）：單個連桿拉脫力 F ≥6KN。符合這三項條件，活塞球窩將會得到理想

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的Ⅳ型接觸面并獲得最佳的球關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動效果。活塞連桿鉚壓結(jié)果

我們使用符合要求的收口模具，在不同壓力下進行了一系列試驗，并逐一測量記錄數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行 6σ的分布分析，最后確定合理的壓力參數(shù)區(qū)間。

間隙 S

在各種壓力下，對鉚壓的產(chǎn)品進行相關(guān)檢測，每組壓力做 20組產(chǎn)品，得出數(shù)據(jù)如上圖所示，根據(jù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并按 6σ進行分布，得出合理的壓力區(qū)間。

經(jīng)過對曲線分布分析：

最終根據(jù)上述條件及對壓力機精度的綜合判斷，確定壓力值在 2.85±0.2T做出的產(chǎn)品能全部滿足設(shè)計要求，同時壓力機的精度也能完全滿足這個工況。所以在工藝參數(shù)上及過程點檢控制做好，那么活塞與連桿鉚壓后的產(chǎn)品性能將非常穩(wěn)定。

脫落的故障率。本文著重講述了在鉚壓工序需要同時滿足多個要求時，如何來確認過程參數(shù)，使得結(jié)果不僅僅能滿足設(shè)計要求，更有助于提高產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。任何一個參數(shù)的設(shè)定都是有它的科學依據(jù)，我們通過取樣、取值、繪表、 6σ分布、分4 結(jié)論析取段，得到我們想要的參數(shù)。這種方法不是針對搖擺斜盤式壓縮機行星板組件只局限于汽車空調(diào)壓縮機，同樣用于其他產(chǎn)品的鉚合接觸面及鉚壓壓力的分析確認，某工序需要滿足多種條件的情況，可以作為參

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