冷态下精确矫正离心压缩机主轴的方法与流程

本发明涉及离心压缩机技术领域，具体而言，涉及一种冷态下精确矫正离心压缩机主轴的方法。

背景技术：

主轴是离心压缩机的核心部件之一,精加工主轴的精度要求是十分严格的，任何微小尺寸及形位变化都将影响整台离心压缩机机组的稳定性，然而离心压缩机主轴都采用柔轴结构长径比较大，刚度不足，相对来说比较容易产生变形。

在主轴热处理过程及热装过程中，产生主轴的非弹性弯曲经常发生，这种变形往往是非常小的，在平衡机上的打表挠度变化在十几道到几十道(一道为0.01mm)一般的冷态矫正方法一般的精度在1mm左右,完全无法符合精加工后主轴的矫正精度要求，以前往往采用集中点加热的方法对主轴进行修复，但这种对主轴加热的方式存在许多的不利因素，首先如果矫直过程中集中加热温度较低，对变形严重的主轴修复效果甚微，其次如果集中加热温度较高，对已经调质完毕的主轴性能上势必会产生影响，尤其是对一些有超低温工况下运行的主轴，因此这种方法尚存在许多不确定的因素。本发明总结以往在矫直零件的经验,旨在解决热态下矫直带来的不利因素,进一步研究,使主轴在不受性能影响条件下,完成主轴精确矫直方法符合使用要求。

本发明为了解决冷态下矫正微小变形主轴的精度控制问题，解决了采用加热方式矫正的对主轴力学性能产生影响的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于提供一整套冷态下精确矫直离心压缩机主轴的方法方案，设计了精确矫正工装，防止过压保护装置，和矫正过程中的精确测量工具与法案，和后续的消除冷变形残余应力方案，采用该发明方法，适用于不同工况、材料下的离心压缩机主轴在生产过程中产生的塑性挠度变形的矫正，并保证了矫正后的主轴完全满足设计使用要求。

本发明提出了一种冷态下精确矫正离心压缩机主轴的方法，包括如下步骤：选择合适尺寸的矫直用压力机；设计并制作一整套矫直用辅助工装；采用辅助工装对主轴进行装夹，并使用压力机进行压型矫直处理；矫直过程中对主轴矫直工程中挠度变化量进行测量；矫直后采用振动时效设备对主轴压型后的残余应力进行消除。

进一步地，上述一种冷态下精确矫正离心压缩机主轴的方法，所述矫直用辅助工装包括：压力机上平台、压力机下平台、工装上模具和工装下模具，所述压力机上平台底部的中间位置处焊接有工装上模具，且工装上模具的底端设有与主轴相互配合的弧形凹槽；所述压力机下平台上方的两端皆焊接有工装下模具，且工装下模具的顶端皆设有与主轴相互配合的弧形凹槽，主轴安装在工装上模具与工装下模具之间。

进一步地，上述矫直用辅助工装，所述主轴一侧的压力机下平台上焊接有限位档柱，且限位档柱位于压力机上平台的正下方，用于进行过压保护。

进一步地，上述限位档柱，所述限位档柱的顶端设置有薄垫片，用于调整压型量变化。

进一步地，上述测量工具，所述测量工具位于主轴一侧的压力机下平台上，所述测量工具包括支架、顶针和顶丝，所述支架呈l型，支架的前端通过顶丝安装有顶针，将顶针的底端抵住主轴的外表面，平移支架，使顶针在主轴上滑动，观测顶针的跳动。

本发明方法与现有技术相比，具有以下技术效果：

现有的冷态矫正方法方案无法严格控制压型量，想要把压型矫正的精度控制在0.01mm无法实现，对于精加工后的主轴弯曲变形无能为力；然而采用局部加热的方法对主轴进行矫正，往往是根据个人经验操作，矫正成功与否与个人的经验直接相关，并且该种方法加热将温度控制在300摄氏度以下很难对变形较小非刚性的主轴进行矫直，一旦加热温度较高，对于已经性能调质后精加工中高合金钢主轴，性能势必有不利的影响。采取发明中的方案，首先不用对主轴进行加热，在冷态下通过合理的压型工装安排，压型过程采用薄垫片调整压型量变化，并设置防止过压保护装置，采用塞尺和新设计的精确测量工具进行精确测量，压型后对残余应力采用不影响主轴性能的稳定处理进行消除，完成了对精加工后离心压缩机主轴的精确矫正，矫正后的数值完全满足设计使用要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的辅助工装结构示意图；

图2为本发明实施例提供的测量工具结构示意图。

图中：1、压力机上平台；2、压力机下平台；3、工装上模具；4、工装下模具；5、限位挡柱；6、测量工具；7、薄垫片；8、主轴；9、顶丝；10、顶针；11、支架

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

冷态下精确矫正离心压缩机主轴的方法实施例：

图1为本发明实施例提供的辅助工装结构示意图，图2为本发明实施例提供的测量工具结构示意图。如图所示，该方法包括如下步骤：

步骤s1，选择合适尺寸的矫直用压力机。

具体地，获取主轴的材料和尺寸，根据主轴的材料和尺寸选择型号合适的压力机。具体实施时，可以先测量需要矫直的主轴的最粗直径，测量其最大挠度，具体实施时，可以通过卡尺获取主轴的最粗直径，通过挠度检测仪检测主轴的挠度。

步骤s2，设计并制作一整套矫直用辅助工装，如图1所示。

本实施例中，该矫直用辅助工装包括：压力机上平台、压力机下平台、工装上模具和工装下模具，所述压力机上平台底部的中间位置处焊接有工装上模具，且工装上模具的底端设有与主轴相互配合的弧形凹槽；所述压力机下平台上方的两端皆焊接有工装下模具，且工装下模具的顶端皆设有与主轴相互配合的弧形凹槽，所述主轴一侧的压力机下平台上焊接有限位档柱，且限位档柱位于压力机上平台的正下方，所述限位档柱的顶端设置有薄垫片。

步骤s3，采用辅助工装对主轴进行装夹，并使用压力机进行压型矫直处理。

本实施例中，可以先将待矫直主轴安装在工装上模具与工装下模具之间，使主轴与弧形凹槽相互配合，然后启动压力机进行矫直。具体实施时，加工待矫直主轴放置在工装下模具上，然后将压力机上平台下压，使工装上模具卡在主轴上，且工装上模具对准待矫直主轴的最粗直径处，矫直时通过限位档柱进行过压保护，通过更换薄垫片调整压型量变化。

步骤s4，矫直过程中对主轴矫直工程中挠度变化量进行测量。

本实施例中，该测量工具位于主轴一侧的压力机下平台上，测量工具包括支架、顶针和顶丝，支架呈l型，支架的前端通过顶丝安装有顶针，将测量工具上的顶针的底端抵住主轴，并通过平移支架，检测主轴表面的平整度，同时采用塞尺对模具与主轴之间的缝隙进行测量。

步骤s5，矫直后采用振动时效设备对主轴压型后的残余应力进行消除。

本实施例中，对矫直完成后的主轴进行固定，通过振动时效设备对其进行残余应力的消除，使主轴内部的微观组织晶粒发生滑移和晶内孪生。

具体实施例：

1.主轴材料为1ni9材料，最粗直径为320mm，深冷处理后主轴弯曲，打表测量后最大挠度为0.70mm，位于中间，两侧挠度数字规律递减，采用本发明的主轴矫正方案，法向压型变形量6mm后主轴产生塑性矫正效果，经过多次矫正和测量，最终矫正后挠度数值0.05mm，矫正量0.65mm，满足使用要求，顺利通过高速动平衡，试车震动值满足要求，重新应用在产品上。

2.主轴材料为1ni9材料，最粗直径为330mm，深冷处理后主轴弯曲，打表测量后最大挠度为0.68mm，位于中间，两侧挠度数字规律递减，采用本发明的主轴矫正方案，法向压型变形量5mm后主轴产生塑性矫正效果，经过多次矫正和测量，最终矫正后挠度数值0.18mm，矫正量0.5mm，满足使用要求，顺利通过高速动平衡，试车震动值满足要求，重新应用在产品上。

3.主轴材料为40crnimo7材料，最粗直径为380mm，装叶轮后主轴弯曲，打表测量后最大挠度为0.24mm，位于中间，两侧挠度数字规律递减，采用本发明的主轴矫正方案，经过多次矫正和测量，最终矫正后挠度数值0.06mm，矫正量0.18mm，满足使用要求，顺利通过高速动平衡，试车震动值满足要求，重新应用在产品上

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。