渦輪增壓器殼體制造問題分析與生產工藝優化研究

王慧

摘要：渦輪增壓器殼體在制造過程中存在一定的問題，主要表現在加工中間孔與軸孔安裝孔之間的槽時會造成零件結構的形變，導致加工的零件不能滿足圖紙的公差要求，因此需要對傳統的車床加工工藝進行生產工藝優化，將中間孔與軸承安裝孔間的槽加工放置在了粗加工工序的后面，同時是在精加工工序的前面，使得兩孔之間槽的加工引起的變形會在精加工工序消除掉，確保了孔加工的形位公差以及形位公差能夠正常的測量。

關鍵詞：渦輪增壓器殼體;制造問題;工藝優化

0 ?引言

渦輪增壓器是一種可以將空氣進行壓縮提高空氣中氧氣密度，并將壓縮后的空氣輸送到發動機氣缸中，并且能夠利用發動機排放廢氣的慣性力為自身運轉提供動力，首先發動機廢氣會直接作用到渦輪上面，在帶動渦輪運轉的同時會同步推動同軸葉輪的轉動，最后葉輪轉動會壓縮周圍空氣，并將壓縮后的空氣提供給發動機。發動機氣缸內氧氣含量的增加以及發動機轉速的提升，再增加燃料的供給會提升發動機的輸出功率。渦輪增壓器殼體是渦輪增壓器中非常重要的部件，在傳統的渦輪增壓器殼體制造中會出現變形以及形位公差超標的問題，為了解決這一問題，對渦輪增壓器殼體的生產工藝進行優化，保證加工的零件符合圖紙要求。

1 ?制造問題分析

中間殼體是保證渦輪增壓器正常運轉的重要組成部分。在正常工作狀況下，中間殼體中的軸轉速能夠達到上萬轉，同時旋轉過程中還會產生龐大的熱量，所以渦輪增壓器中間部位還需要設置油冷裝置，中間殼體一方面要肩負起潤滑轉子軸的重任，另一方面還要對其它部件進行降溫、冷卻[1]。一般來說中間殼體的材質為鑄鐵，外部形狀是由不同直徑的圓周組成，內部結構則由不同規格的孔以及油腔組成，整體結構呈現不規則形狀，中間殼體的油腔占據內部空間較大，并將結構分成了兩個部分，中間孔內腔位置設計了較多筋條，且筋條位置與形狀均不規則，中間孔與外圓周連接僅依靠較小面積的筋條來實現，總體來說內部屬于單體狀態[2]，如圖1所示。

中間殼體的加工精度要求嚴格，表現在外圍圓和中間孔的圓跳動控制在0.03mm、外端面和中孔端面跳動控制在0.03mm以及軸承安裝孔與中間孔的圓跳動控制在0.03mm，當零件在加工過程中造成零件外圓以及中間孔發生形變時，會導致零件精度達不到圖紙的要求[3]。在對中間殼體加工工序以及尺寸公差分析后，制定了傳統的加工方案，詳細見表1。

運用傳統的加工工藝加工零件，不能將零件的跳動量控制在圖紙要求的范圍內，但是也能夠控制在0.05mm;在加工完中間孔以及軸承安裝孔后，保證中間孔的尺寸公差滿足圖紙標準，仍然會出現跳動量測量工具不能夠進行測量工作，造成這樣的問題主要是由于兩孔之間槽加工導致工件變形引起的[4]，表2為中間殼體的測量結果。

2 ?生產工藝優化

2.1 車床加工工藝改進

針對上述中間殼體制造過程中出現的問題，對車床的加工工藝進行優化，首先粗加工左端面和中間孔、右端面和軸承安裝孔，然后加工兩孔之間的槽，加工完槽后再進行精加工左端面和中間孔、右端面和軸承安裝孔，裝夾方式和傳統的車床加工方案相同[5]。具體來說，需要從以下五個環節逐個進行：

第一，粗加工左端外圓端面以及中間孔，采用的裝夾方法為三爪卡盤，需要保證外圓中孔單邊留0.15mm余量，端面尺寸留0.2mm余量。第二，進行粗加工右端外圓端面以及軸承孔，采用的裝夾方法為軟爪，保證外圓中孔單邊留0.15mm余量，端面尺寸留0.2mm余量。第三，精車左端外圓端面以及中間孔，采用的裝夾方法為軟爪，需要保證圓孔內部與外部跳動控制在0.03mm內。第四，加工中間寬槽，采用的裝夾方法為軟爪，需要保證圓孔內部與外部跳動控制在0.03mm內。第五，精車右端外圓端面以及軸承孔，采用的裝夾方法為軟爪，需要保證圓孔內部與外部跳動控制在0.03mm內[7-8]。

優化后的車床加工工藝主要是將中間孔與軸承安裝孔間的槽加工放置在了粗加工工序的后面，同時是在精加工工序的前面，使得兩孔之間槽的加工引起的變形會在精加工工序消除掉，確保了孔加工的形位公差以及形位公差能夠正常的測量[6]。

2.2 車床參數的調整

切削用量也是影響軸孔質量非常重要的因素，合理的設置切削用量能夠更大作用的發揮機床作用以及刀具的耐用度，對于提高工件的加工效率也有著重要的作用，切削用量是由切削速度、進給量以及背吃刀量三個因素決定的[9]。根據中間孔的圖紙要求，并結合中間殼體的機構特性，選取合適的切削用量對于保證中間孔尺寸有著重要的作用，研究后可以得到優化后的切削參數，見表3。

通過對車床加工工藝優化以及車床切削參數的調整，對生產出的中間殼體進行抽檢，查看跳動公差是否符合圖紙加工要求，檢測出的零件跳動公差如表4。從表中可以看出，左端外圓與端面跳動、左端外圓與端面跳動以及軸承安裝孔跳動均在0.03mm范圍內，可以達到圖紙規定的公差范圍。

3 ?結語

中間殼體是渦輪增壓器組成部件中非常重要的一部分，通常采用鑄造的方式獲得，材質為鑄鐵，因其內部結構比較特殊，在加工中間孔與軸承安裝孔之間的槽時會造成中間殼體形狀變形，導致其加工尺寸以及行為公差不能夠達到圖紙要求，通過對車床加工工藝進行優化，將中間孔與軸承安裝孔間的槽加工放置在了粗加工工序的后面，同時是在精加工工序的前面，使得兩孔之間槽的加工引起的變形會在精加工工序消除掉，保證零件加工符合圖紙要求。

參考文獻：

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