大推力往复机十字头加工工艺研究

2D125(5O)、4M125(50)新氢压缩机是我公司为解决国家重大装备国产化，提升我国基础重大装备制造能力和国际竞争力新开发的特大型往复压缩机。该机消化吸收从德国引进的BX50-125/100-2系列基逮，完成引进图纸转化及新工艺的研制。首次自行加工制造，没有成熟工艺可借鉴，尤其是主要基逮十字头外形尺寸超大，尺寸精度及位置精度要求高，是加工的重点和难点，直接影响整机能否顺利完成。为了达到十字头图纸的精度要求，根据现有设备情况，制订了几套工艺方案。

2 十字头的功用及结构十字头是连接活塞杆和连杆的零件，把连杆收稿日期：2012-12-20的平面运动转化为活塞杆的往复运动。十字头可分成整体式和组合式 2种，大推力往复机十字头为筒形组合式结构，由十字头体、滑履、十字头销、压力体部件、垫片、销钉、螺钉等组合而成，带有可调整滑履，便于调整滑履与机身滑道间的间隙，易于在滑履表面巴氏合金磨损后更换。

3 图纸技术条件分析十字头体材料 ：ZG230-450；滑履材料 ：20/ZSnSbl 1Cu6；总重量 ：625kg；加工后需要进行超声波探伤。

十字头体外圆qb600 h7；滑履外圆 670 嚣；销孔 250墨 ；外圆中心线为设计基准，销孔与外圆的垂直度 0.02；小头孔及螺纹孔与外圆的同轴度0.02；小头止口平面与外圆的垂直度0.02，销孔、小头孔、止口端面、滑履外圆的表面粗糙度为Ra1.6，十字头体外圆、螺纹孔的表面粗糙度为Ra3.22013年01期(总第237期)I1制 造4 工艺方案分析十字头组立后滑履外圆太大，超出了卧车C650的设备极限 (刀架上加工最大直径q645)，卧车 S1-170A、S1-148A没有丝杠不能加工螺纹，6 m卧车 C61160/1没有主轴孔。另-方面十字头又很重，采用通常的拉杆式定位夹紧方案在普通卧车上无法工作，由于自重容易下沉。十字头又太长不好找正，加工很不可靠，必须创新采用新的工艺方法。加工关键是十字头既有零件加工即十字头体和滑履的加工，又有十字头体和滑履组立后部件加工，必须保证十字头销孔与外圆的垂直度，螺纹孑L、小头孔与外圆的同轴度，小头止口平面与外圆的垂直度。

5 加工十字头外圆2种加工方案比较(1)卧式加工 ：如图 1所示在 C650上用专用夹具-次装夹可加工十字头外圆、小头端面 、定位孑L、连接螺纹，保证小头孔及螺纹孑L与外圆的同轴度，小头止口端面与外圆的垂直度。以往的十字头都是采用这种方法加工完成。

以定位盘大端面和止口定位，大端面为主限制 3个 自由度 ，止口限制 2个 自由度 ，定位销与十字头销孔配合，拉杆穿过主轴孔，与拉手螺母垫圈组成螺旋夹紧机构实现十字头的夹紧。

1.拉杆 2.螺母 3.螺母 4.垫圈 5.键6.定位盘 7.拉手 8.定位销图 1 卧式加工(2)立式加工：立式加工需要 2次装夹，-次装夹在立式车铣加工中心AC20TM1800上，如图2所示，用专用夹具定位夹紧加工十字头外圆、小头端面、定位孔，由于此设备是工作台旋转，转速低，加工螺纹不光，精度低满足不了图纸要求，故连接螺纹必须在 PAMA上找正二次装夹加工。

以定位盘端面止口定位 ，螺柱压板夹紧 ，加-2013年01期(总第237期)工小头孑L及端面时先压十字头销孔处，然后拆下，再压小头端面加工外圆。

1.定位盘 2.螺柱 3.压板 4.螺母 5.压板6.螺柱 7.螺母图 2 立式加工6 工艺方案设计要保证各主要部位的尺寸精度和相互位置精度，加工重点如下：(1)十字头体毛坯为铸钢件，注意划线时，划中线、两侧面加工线、腰线即十字头销孔中心线 (立车找正用)、两端面线。

(2)十字头体在立车 C5225上按腰线找平 ，按止口内腔找中心，精加工大端面及工艺止口作为以后半精加工和精加工外圆和十字头销孑L的工艺基准，粗加工部分外圆，掉头用定位盘以止口定位加工小头孔、端面及剩余部分外圆。

(3)为了保证十字头销孔与外圆的垂直度，遵循基准统-的原则，以工艺止口定位，使用夹具在数控刨台式卧式镗铣床 TH6513B上进行粗、精加工十字头销孔、两侧面、钻油孔。

如图3所示首先将夹具放在工作台上找正，十字头体在夹具上以止口定位，再按所划的两侧面加工线找正十字头体在夹具上的准确位置，镗床主轴按夹具体上中心孔找中心镗销孔及侧面 ，将十字头体在夹具中翻转 180。，按销孑L找正镗另- 侧面，先加工侧面做标记作为以后的找正基面。

由于TH65 13B机床主轴精度>0.02 mm，故十字头销孑L压人衬套后，衬套孔不能用这个设备加工，而选用其它数控镗床。

(4)在立式加工中心 AC2OTM1800上用定位盘同样以工艺止口定位，精车十字头体外圆 ，半精加工小头端面和小头孔，用角铣头精车衬套内孔，-次装夹保证衬套内孔与十字头体外圆的垂直度。但在实际加工中发现 AC20TM1800角铣头中心与工作台中心有偏移，不能同时加工衬套内孑L，故及时调整了工艺方案，在 2A637镗铣加工中心上加工，为了减小二次装夹产生的误差，严格按标记基面找正，校小头孔端面，按加工好的十字头体外灾中，保证了衬套内孔与外圆的垂直度。

1.定位盘 2.夹具体 3.衬套 4.钻套 5.螺钉 6.螺栓7.钻模板 8.螺钉图 3 镗十字头销孔夹具(5)滑履因尺寸太大，毛坯采用板材卷制焊接而成，粗加工后安排消应力热处理，以消除加工过程中产生的残余应力，防止变形。

挂钨金后进行超声波探伤检查钨金是否有缺陷，半精车钨金外圆留3 mm加工余量，待组立后精加工。

(6)组装滑履后在 AC20TM1800上仍以工艺止口定位，按小头端面和衬套内孔找正，精车滑板外圆、小头端面，半精车小头孔留量 1 mm 保证滑履外圆与衬套内孔的垂直度。

(7)在落地式数控镗床 PAMA上以标记基面为定位基准，按小头端面、滑板外圆找正，按小头孔定中心线，精镗小头孔、止口平面，铣螺纹，从而保证小头孔、螺纹孔与滑履外圆的同轴度，与止口平面的垂直度，PAMA主轴高速旋转加工的螺纹精度经检测合格。

48l 瓣 髓 ，7 工艺流程7.1 十字头体加工流程铸件-粗镗小头端面见平-划线 (以不加工面为基准，检查各部加工余量)-粗镗小头孔及端面-粗车 (两头端面、外圆、孔)-精车大头端面及内止 口 (工艺基准)-粗镗销孔及端面-超声波探伤-精镗销孔、两侧面、钻油孔-压衬套-划线-钻衬套螺孔及油孔-精镗衬套孔及端面-精车外圆、半精加工小头孔、止口及端面-划线-钻孔 (销孔、把合滑板螺孔)-镗油槽。

7.2 滑履加工流程板材-卷筒焊接-粗加工-热处理 (消应力)- 精加工钨金底圆-挂钨金-粗车钨金外圆-超声波探伤～精车两端面、半精车钨金外圆-划线--钻孔 (油孔、工艺螺纹孔)-铣油槽、铣开 (四块打标记)-精车、磨内孔-划线--钻孔 (销孔、把合孔)7.3 十字头体和滑履组立后加工流程十字头体与滑履组装-镗滑履两侧面与体-致-半精车滑履外圆 (检查钨金缺陷)-补焊-精车滑履外圆、小头端面、半精车小头孔- 镗小头孔、止口及螺纹-划线-镗滑履横向油槽-修整、抛光衬套孔8 质量检验十字头体粗加工后按厂内质量控制标准 《压缩机铸钢件超声波探伤检查》进行超声波探伤，检查铸件内部缺陷，十字头在数控镗铣床上加工完螺纹及小头孔、止口后进行临床检验，检验小头孔与滑履外圆的同轴度，小端止口与滑履外圆的垂直度，十字头加工完成后需要进行终检，以往的十字头都是设计专用的综合检具进行检测 ，而这个十字头如要设计检具重量太重，不方便操作使用，故决定在三坐标测量机上进行综合检验。

首台十字头检测结果：小头孔与滑履外圆的同轴度为 0.02 mm，止口平面与外圆的垂直度为0.015 mm，销孔与外圆的垂直度为 0.012。

9 结语在生产加工过程中对 2D125、4M125系列十字(下转第 60页)2013年01期(总第237期)- 选择并实施-种或多种改变风 的质量体系运行、部件实物质险的措施，以消除或减少风险 量、外部环境变化等方面，要事件发生的可能性，或者减少 针对薄弱环节明确应对和控制 ；风险事件发生时造成的损失。 ；措施。根据某型气体压缩机的主方法：(1)完全地规避风险； 现状，笔者认为应采取以下方(2)降低风险发生的可能性 ； 法加控制： ；(3)降低风险发生后的影响； (a)风险控制(4)转移或分担风险；(5)保留 制定相应计划，对技术设风险，并制定计划以补救其影 计进行全面审定，找出主要解响。使风险控制在可接受范围 决技术问题的主要方案和相应内；并对风险管理全过程进行 措施 ，解决监视和测量 的手段监督和控制。 及方法。

总之，在公司向顾客做出 ； (b)风险规避提供气体压缩机的承诺之前实 从审定方案中做出较低的施有效评审，是降低产品风险 风险选择，也就是做出风险规的重要手段之-。在提交标书、 避决策。

接受合同或订单及接受合同或 (c)确定风险接受水平订单的更改之前，应对公司即 有些风险可能-时难以规将承担的气体压缩机进行风险 避，如噪音，要确定-个上下识别、分析与评价，依据风险 限，让顾客满意。

评估的结果，制定并实施风险 (d)对风险实施有效的监应对计划 ，以确保被识别出的 督和控制风险能有效地控制或解决。公 监督和控制是制服风险的司为避免采购风险，应加强对 有效措施 ： (A)对设计过程没供方评价和选择的控制。应对 有完善的过程要坚决加以完善，供方是否能够提供满足要求 的 没有试验的过程要试验 ，没有部件的能力方面的风险进行识 确认的过程要重新确认，技术别、分析与评价 ，特别是供方 力量加强和补充 ；(B)定期对生产过程进行审核和检查 ，发现问题及时分析和处理。

(e)成立以总经理为首的风险分析记录小组 ，并随时分析气体压缩机批量生产存在的主要风险，采壤正和纠正措施加以解决。

4 结语加强气体压缩机研制、生产过程中人、机 、料、法、环、测 6个环节的严格控制，就能克服批量生产风险。因此，针对风险分析结果，对某型气体压缩机生产的 6个环节中的风险进行评估，然后有针对性地采取风险管理措施 ，在人力资源管理、基础设施管理、设备管理、采购，公司管理、批次管理、文件管理、记录管理 、监视和测量管理 、工作环境控；制等方面执行质量体系文件 ，；风险问题会自然减少和克服。

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(上接第 48页)头体进行现场跟踪，不断完善，解决了大型十字头的加工难题，加工完的成品十字头，经检测尺寸精度和形位公差完全达到了图纸要求 ，装配组装后整机试车成功 ，充分证明了十字头工艺方案切实可行，从而保证了大型往复机机组的开发和研制 ，已推广应用到大型往复机新产品十字头的工艺方案设计中，效果良好，为沈鼓集团开拓大推力往复机市场，奠定了坚实可靠的基矗