专利名称：制造铝球和压缩机滑履的方法、以及用该方法制造的滑履的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种制造用作安装在压缩机中的滑履的坯件的铝球的方法、一种用这种铝球制造用于压缩机的滑履的方法以及一种用这种方法制造的压缩机滑履。
背景技术：
从节省资源和节省能源的观点来看，要求减轻由金属材料制成的各种工作部件的重量。在用于汽车空调系统的旋转斜盘型压缩机中，特别要求减轻这种压缩机的重量，建议采用以铝作为主要成分的铝合金，用以制造作为这种压缩机的部件的滑履。例如，在日本专利JP-57-42180中披露了由铝合金制成的这种滑履。这种旋转斜盘型压缩机适合于用使旋转斜盘的旋转运动转变成多个活塞的往复运动的方法来压缩气体。在以相当高的速度旋转的旋转斜盘和以相当高的速度往复运动的每一个活塞之间，设置这种作为滑动部件的滑履可以使得它们之间平稳的相对运动。
滑履具有分别与旋转斜盘和活塞保持滑动接触的滑动表面。在运转时，滑履的滑动表面和旋转斜盘及活塞的滑动表面之间形成了润滑油膜，滑履在带有润滑油膜的情况下，在旋转斜盘和活塞两者上滑动。因此，在滑履的滑动表面和旋转斜盘及活塞的滑动表面之间需要形成适当的间隙。为此，要求滑履具有高的尺寸精确度。在制造压缩机滑履的常规方法中，首先，棒料被切割成作为滑履的许多段的坯件，每一段具有某一预定的长度，然后使切下的各段经受塑性变形，从而提供每一段都作为成形件的滑履。首先，用挤压由铝合金制成的坯料的方法，也可以用挤压铸造获得的坯料的方法来制备棒料，然后再拉制坯料，以提供具有预定直径的棒料。因为必须以高精确度的切割把棒料切割成许多段，才能形成具有高精确度的尺寸的滑履，所以棒料不能经受用剪切方法进行的高速切割操作。在常规的方法中，需要用诸如锯、高压水射流或金属丝锯之类的切割装置把棒料切割成许多段，每一段都具有相应于将获得的滑履的所希望的尺寸的预定长度，再加上在随后的研磨加工中将除去的加工余量。由此所得到的切割件还要经过研磨加工，才能提供每一件都有恒定高度(切割长度)和恒定重量(体积)的滑履坯件。这些滑履坯件还要经历塑性变形，才能提供作为成形件的每个滑履。然而，为了用切割装置切割这些棒料，这种常规方法需要花费比较长的时间。再者，用切割装置切割制造出来的坯件的高度的尺寸发生了改变，所以切割件不具有高精确度的恒定高度。因而，在随后的研磨加工中，需要对切割件的高度作精确的修正以达到所希望的数值，从而不希望地造成了加工工序的烦琐。常规的方法，除了需要切割设备以外，还需要研磨机械，因此不可避免地增加了设备的成本，而且还需要大片设备安装场地。因为，常规的方法为进行切割工序和研磨工序需要比较长的时间，所以为了在所需要的时间内制造出所希望数量的滑履坯件，就需要使用比较多的制造设备，这又不可避免地会造成所制造的滑履坯件较大的尺寸变化。因此，要以高稳定性获得具有高精确度的尺寸的滑履坯件是困难的。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于，以高稳定性制造具有高精确度的尺寸的铝球和压缩机滑履。按照本发明以下任意一种模式都可以实现此目的，该模式以一种铝球、一种制造铝球的方法、一种用于压缩机的滑履和一种制造用于压缩机的滑履的方法的形式出现的。如所附的权利要求那样，为下列各模式中的每一种模式都编了数字号码，如果适合，这种模式还从属于其它一种或几种模式，以指出并说明可能的要点和技术特征的组合。应该理解，本发明不限于将描述的仅用于说明用途的那些技术特征或那些技术特征的任何组合。应该进一步理解，并不需要一起提供在本发明的下述各模式的任何一种模式中所包括的所有要点或特征，而且还应该理解，即使没有就同样的模式所介绍的某些要点或特征，也可以实施本发明。
(1)一种制造铝球的方法，其包括下列步骤将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件切割成切割件的切割步骤；通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成所述铝球的铝球成形步骤，所述铝球具有形成于其外侧周面上的毛边；和从锻制形成的所述铝球上除去所述毛边的去除毛边步骤。
在按照上述模式(1)的方法中，铝球是用半封闭模锻的方法制造的，使用一种包括一对模子的半封闭模具组件，每一个模子都具有形成于其上的型腔的模面。当两个模子闭合在一起时，这两个型腔一起界定了其形状相应于将获得的铝球的形状的一空腔。在半封闭模锻中使用的模子设计成，模具的各个模面相互保持不接触，也就是说，当两个模子闭合在一起时，至少在邻近各自型腔的各个部分处相互隔离开。因此，至少在邻近空腔的某一位置处，在两个模子的模面之间形成了一间隙。在这种布置中，当两个模子闭合时形成的空腔具有高精确度的恒定容积。切割件的多余的材料从空腔流进两个模子之间形成的间隙。流进间隙的那部分多余的材料在经锻制的铝球的表面形成了毛边或毛刺。在去除毛边工序中，把因此而形成的毛边从铝球上除去。因此，使用这种方法可以容易地制造具有预定的恒定尺寸和预定的恒定重量的铝球。棒形件可以是由拉制获得的一种圆棒，也可以是一种线材(coil)。在按照上述模式(1)的方法中，没有必要进行常规方法所需要的研磨切割件以达到所希望的尺寸精确度的附加工序，从而使制造效率得到了提高，并降低了制造铝球的成本。再者，目前的这种方法不需要研磨设备和安装研磨设备的场地。因此，目前的这种方法减少了安装制造设备所需要的场地。而且，上述的半封闭模锻可容易地控制将制造的铝球的尺寸和重量，使得所制造的铝球具有预定的恒定尺寸和预定的恒定重量。
虽然可以在热状态或冷状态下锻制铝球，但是最好还是使用冷锻。一般，用冷锻所获得的工件具有高精确度的尺寸和良好的表面状态。此外，冷锻不需要加热，能够用简单而经济的方式实施。
(2)一种按照上述模式(1)的方法，其特征在于，切割工序包括通过剪切来切割棒形坯件。
因为当两个模子闭合在一起时，两个模子之间形成的间隙能够有效地消化或接纳切割下的坯料的材料量的变化，所以就没有必要以高精确度切割棒形件了。因此，棒形件能够经受采用剪切方法进行的高速的切割操作。因而，按照上述模式(2)的方法可以以高速进行大批量制造，从而提高了制造效率。
(3)一种按照模式(1)或(2)的方法，进一步包括研磨铝球表面的研磨工序，此研磨工序在去除毛边工序之后进行。
在去除毛边工序以后对铝球进行的研磨工序改善了铝球的表面状态，在需要时，研磨工序还可以用于提高铝球的尺寸精确度。
(4)一种用包括下列工序的方法来制造的铝球将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件切割成切割件的切割步骤；通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成所述铝球的铝球成形步骤，所述铝球具有形成于其外侧周面上的毛边；和从锻制形成的所述铝球上除去所述毛边的去除毛边步骤。
按照模式(4)的方法也具有上述模式(1)所述的那些优点。
(5)一种按照上述模式(4)的铝球，用作为制造用于压缩机的滑履的坯件。
提出本发明的目的在于提供一种适用于作为用于铝质滑履的坯件的铝球(以下称为“铝质滑履坯件”)。因此，由本发明提供的铝球特别适用于作为铝质滑履坯件。然而，应该注意，用本发明的方法制造的铝球也可以用于具有类似要求的其它场合(例如，用于要求高精确度尺寸的场合)。
(6)一种制造用于压缩机的滑履的方法，包括下列工序将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件切割成切割件的切割步骤；铝球成形步骤，其通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成用于所述滑履的铝质滑履坯件，所述铝质滑履坯件通常是球形的并具有形成于其外侧周面上的毛边；从锻制形成的所述铝质滑履坯件上除去所述毛边的去除毛边步骤；和通过将所述铝质滑履坯件锻制成具有部分球冠形状的所述滑履的滑履成形步骤，在所述去除毛边步骤之后进行所述的滑履成形步骤。
如果把具有上述模式(1)所述的高精确度尺寸的铝球用作为铝质滑履的坯件，那么就能够容易地由这种铝质滑履坯件制造出具有高精确度尺寸的滑履。再者，因为改善了滑履的操作效率和制造率，所以能够简化制造滑履的加工工序。按照上述模式(2)和(3)的特征，也可以适用于此模式(6)。
(7)一种按照上述模式(6)的方法，进一步包括在滑履成形工序中得到的滑履的表面上形成覆盖膜的工序。
在按照模式(7)的形成覆盖膜的工序中，例如，可以用合适的其它材料覆盖滑履(本体)的表面的方法，或者用改善或处理滑履(本体)表面部分的方法形成这种覆盖膜。在前述的方法中，例如，可以用喷镀适当的金属材料或敷涂适当的非金属材料的方法形成这种覆盖膜。由于在铝质滑履的表面上形成了这种覆盖膜，所以这种滑履具有高摩擦系数，并且改善了滑动特性，例如具有高的抗刮伤和抗磨损特性。特别是，滑履在由以铝作为主要成分的材料制成的部件(也就是活塞和旋转斜盘)上滑动的场合，在铝质滑履的表面上形成的覆盖膜能够有效地防止由于它与用类似金属(铝)材料制成的上述部件的滑动接触而造成的刮伤。在覆盖膜是用其硬度高于铝质滑履(本体)的硬度的金属制成的场合，滑履的强度和抗磨性提高了，从而使滑履的耐用性得到了改善。
(8)一种按照上述模式(7)的方法，进一步包括对滑履进行热处理的热处理工序，此热处理工序在滑履成形工序和形成覆盖膜的工序之间进行。
进行热处理的目的，例如，在于提高铝质滑履的强度和硬度，这种热处理也被称为调质处理。解释得详细一些，调质处理，例如，包括按照日本工业标准(JIS)H 001的一种T6处理，在这种处理中，作为铝质滑履前期坯件在经过固溶热处理以后，还要经历一种人工硬化时效处理，并且包括按照JIS H 001的一种T7处理，在这种处理中，作为铝质滑履前期坯件在经过固溶热处理以后，还要经历一种下文将要说明的稳定化处理。
(9)一种用于压缩机的滑履，其由包括下列步骤的方法制成将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件切割成切割件的切割步骤；成形步骤，其通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成用于所述滑履的铝质滑履坯件，所述铝质滑履坯件通常是球形的并具有形成于其外侧周面上的毛边；从锻制形成的所述铝质滑履坯件上除去所述毛边的去除毛边步骤；和通过将所述铝质滑履坯件锻制成所述滑履的滑履成形步骤。
这种模式(9)也具有上述模式(6)所述的那些优点。
在结合附图考虑时，通过阅读对本发明的目前这些优选实施例的下列详细说明，将会更好地理解和体会本发明的上述的和可选择的目的、特征、优点和技术及工业上的重要性，在这些附图中图1为用于说明本发明原理的装有滑履的旋转斜盘型压缩机的横截面的正视图；图2为图1的滑履的横截面的放大正视图；图3是示出用于制造本发明的一个实施例的铝球的加工工序流程图，这种铝球用作为滑履的坯件；图4示出了在图3的流程图中的一些加工工序；图5是示出用于制造本发明的一个实施例的用于压缩机的滑履的加工工序和用于制造图2的滑履的加工工序的流程图；和图6是示出图5的流程图中的滑履成形工序的滑履横截面的正视图。
具体实施例方式
现参阅附图来说明本发明的一个优选实施例，此实施例将应用于安装在一种作为用于汽车空调系统的制冷压缩机的旋转斜盘型压缩机上的滑履。
首先参阅图1，图中示出了一其上安装了按照本发明制造的滑履的旋转斜盘型压缩机。在图1中，附图标记10是指缸体，它有多个沿它的轴线方向延伸而形成的缸孔12，这些缸孔12则沿一圆周分布，此圆周的中心位于缸体10的中心线上。通常用附图标记14表示的单头活塞(下文将简单地称之为“活塞14”)设置在各自的缸孔12中，活塞14能够进行往复运动。一前壳体16被连接到缸体10的轴向相对的两个的端面中的一个端面(见图1中的左端面，它将被称之为“前端面”)上。一后壳体18则通过一阀板20连接到另一端面(见图1中的右端面，它将被称之为“后端面”)上。前壳体16、后壳体18和缸体10共同使用，以构成旋转斜盘型压缩机的壳体组件。后壳体18和阀板20共同使用，则界定了一吸气室22和一排气室24，吸气室22和排气室24又分别经由一进口26和一出口28与一制冷回路(未示出)相连。阀板20有吸气口32、吸气阀34、排气口36和排气阀38。
一旋转驱动轴50在缸体10和前壳体16中设置成，使驱动轴50的旋转轴线对准缸体10的中心线。驱动轴50在其相对两端的部位处由前壳体16和缸体10支撑。缸体10具有一在其中心部分形成的中心轴承孔56，而轴承则安置在此中心轴承孔56中，用于在驱动轴50的后端部处支撑着驱动轴50。驱动轴50的前端部分通过一个诸如电磁离合器之类的离合机构连接到以汽车发动机形式出现的外驱动源(未示出)上。当压缩机运转时，此驱动轴50经由离合机构与正在运转的汽车发动机连接，以便驱动轴50便绕其轴线旋转。
旋转的驱动轴50带有一旋转斜盘60，此旋转斜盘60是能够轴向移动的，并且相对于驱动轴50是可以倾斜的。旋转斜盘60有一中心孔61，驱动轴50穿过此孔而延伸。此中心孔61在图1的垂直方向测量到的内径尺寸在从轴向的中间部分向轴向相对两端的每一端方向上是逐渐增加的，而且此中心孔61的横断面的形状在轴向相对两端的每一端处是细长的。有一个作为转矩传递构件的旋转件62固定到驱动轴50上，此旋转件62通过一止推轴承64与前壳体16保持接合。在驱动轴50旋转期间，由一铰接机构66使旋转斜盘60随驱动轴50旋转。铰接机构66引导旋转斜盘60进行轴向运动和倾斜运动。铰接机构66包括一对固定到旋转件62上的支撑臂67；在旋转斜盘60上形成的、并与在支撑臂67上形成的引导孔68滑动接合的引导销69；旋转斜盘60的中心孔61和驱动轴50的外侧圆周表面。
上文提及的活塞14包括一与旋转斜盘60的相对表面的径向外侧部分接合的接合部分70和一与接合部分70形成一体并与装配在相应的缸孔12中的头部72。为了减轻活塞14的重量，此实施例中的头部72制成中空的。头部72、缸孔12和阀板20相互配合，以界定一增压室。通过一对部分球冠状的滑履76，接合部分70与旋转斜盘60的相对表面的径向外侧部分接合。下文将对滑履76作更详细的说明。在此实施例中的活塞14在其相对两端中的一端处有一单头部分72，并称这种活塞14为单头活塞。
通过滑履76，把旋转斜盘60的旋转运动转变成活塞14的往复直线运动。当活塞14从它的上死点移动到它的下死点时，也就是说，当活塞14处于吸气冲程时，吸气室22中的制冷剂气体经由吸气口32和吸气阀34被抽吸进入缸孔12的增压室中。当活塞14从它的下死点移动到它的上死点时，也就是说，当活塞14处于压缩冲程时，增压室中的制冷剂气体被活塞14增压。增压室中经增压的制冷剂气体，经由排气口36和排气阀38被排放到排气室24中。由于在增压室中制冷剂气体的压缩，在轴线方向有一反作用力作用在活塞14上。通过活塞14、旋转斜盘60、旋转件62和止推轴承64，由前壳体16承受了这个压缩反作用力。
缸体10具有一穿过其间形成的进气通道80，此通道80用于连通排气室24和限定在前壳体16和缸体10之间的曲柄室86。进气通道80连接一用于控制曲柄室86中压力的电磁操纵控制阀90。电磁操纵控制阀90具有一个螺线管线圈92。施加在螺线管线圈92上的电流值根据空调器的负荷由控制装置(未示出)来控制，该控制装置主要由计算机构成。
旋转的驱动轴50具有一穿过其间形成的放气通道100。放气通道100在它的相对端中的一端与中心轴承孔56相通，而在另一端则与曲柄室86相通。中心轴承孔56在它的底部经由一连通口104与吸气室22连通。
本发明的旋转斜盘型压缩机是工作容量可变型的。利用作为高压源的排气室24中的压力和作为低压源的吸气室22中的压力之间的压力差控制曲柄室86的压力的方法，可以调节增压室中的压力和曲柄室86中的压力之间的压力差，从而改变旋转斜盘60相对于垂直于驱动轴50的旋转轴线的平面的倾斜角，从而改变活塞14的往复运动的冲程(吸气冲程和压缩冲程)，因此能够调节压缩机的排气量。解释得详细一些，用对电磁操纵控制阀90的螺线管线圈92通电或断电的方法，可以有选择地使曲柄室86与排气室24连通或者断开，因此控制了曲柄室86中的压力。在本实施例中，用于改变旋转斜盘的倾斜角的改变旋转斜盘倾斜角装置由铰接机构66、缸孔12、活塞14、吸气室22、排气室24、中心轴承孔56、曲柄室86、放气通道100、连通口104、控制装置(未示出)等组成。
缸体10和每一个活塞14都是用铝合金制成的。在活塞14的外侧圆周表面上覆盖了一层氟树脂膜，能够防止活塞14的铝合金与缸体10的铝合金直接接触，因而防止了它们之间的咬合，并且有可能把活塞14和缸孔12之间的间隙量减到最小。其它材料也可以用于缸体10、活塞14和覆盖膜。
活塞14的接合部分的端部，也就是远离头部72那个端部，具有U型横断面。解释得详细一些，接合部分70具有一界定U型部分的底部的基座124，并且还有一对从基座124在垂直于活塞14的轴线的方向延伸的大致平行的臂状部分120和122。接合部分70的U型部分的相对两个横向壁面带有各自的且相互面对的凹部128。这两个凹部128中的每一个都由横向壁的部分球形的内表面所界定。两个凹部128的部分球形的内表面位于同一球形表面上。
如图2所示，这对滑履76中的每一个都具有基本上是部分球冠的形状，并且包括一通常是突出的部分球形的表面132和一通常是平的表面138。这个平的表面138是一个稍有突起的曲面(例如，是一具有很大曲率半径的、突起的、部分球形的表面)，并且包括一在其上径向外侧部形分成的锥形部分。部分球形的表面132具有一在邻近平坦的表面138处形成的圆柱形部分。突起的曲面和锥形部分之间的边界、锥形部分和圆柱形部分之间的边界及圆柱形部分和部分球形的突起表面之间的边界都是带圆角的，所以它们都有各自的不同的小曲率半径。这一对滑履76在它们的部分球形的表面138与活塞14的凹部128的部分球形的内侧表面滑动地接合，并且在它们的平表面138与旋转斜盘60的相对表面的径向外侧部分，也就是滑动表面140和142，滑动地接合。这一对滑履76设计成，以使它们的突起的部分球形的表面132位于同一球形表面上。换言之，每个滑履都具有部分球冠的形状，这部分的尺寸比半球的尺寸小相应于旋转斜盘60的厚度一半的量。滑履的形状并不限于上述形状。例如，希望用于固定工作容量型的压缩机的滑履的尺寸略大于半球的尺寸，以防止在滑履的平坦部分磨损时滑动表面积的减小。
滑履76包括一本体146和一覆盖在本体146的表面上形成的覆盖膜150。为了易于理解，在图2中，覆盖膜150的厚度是放大了的。本体146是用一种Al-Si合金制成的，该合金是一种按照JIS H 4100、以铝为主要成分并含有硅的A4032。各种铝合金可以用作为这种滑履76的本体146的材料。本实施例中的覆盖膜150是以非电解镍镀的形式用金属喷镀形成的，非电解镍镀则可以从，例如Ni-P喷镀、Ni-B喷镀、Ni-B-P喷镀和Ni-P-B-W喷镀中选取。用非电解镍镀的方法形成的覆盖膜150显示了其高硬度和高强度，可以防止滑履76的磨损，保护滑履76不致遭受损坏或刮伤。这种覆盖膜150可以只包括一层膜，也可以包括多层同一种类的膜或多层不同种类的膜。这种覆盖膜150可以覆盖本体146的整个表面或一部分表面。此外，这种覆盖膜150还可以覆盖一层包含固体润滑剂的润滑膜。
下面参阅图3到图5，以解释一种制造滑履76的方法。滑履76的本体146是用具有球形的铝质滑履坯件160制成的。(下文将把铝质滑履坯件160简单地称之为“坯件160”)。图3是一幅说明制造坯件160的加工工序的流程图，而图4则示出了流程图中的那些加工工序。坯件160是一种圆球形的铝球，它是用上述的Al-Si合金(A4032)制成的。为了制造铝球形式的坯件160，采用了圆棒170形式的棒料。这种圆形棒料就是棒形坯件。首先挤压用含有选定组分的铝合金制成的坯料，也可以挤压用铸造方法得到的坯料，来制备圆棒170，然后再拉制坯料以提供具有预定直径的圆棒170。对制成的圆棒170实施切割工序S1，在此工序，圆棒170经剪切被切割成许多切割件172，每一件具有预定长度的。切割件172通常是圆柱形的。
在切割工序S1之后是铝质滑履坯件成形工序(铝球成形工序)S2，在此工序中，通过半封闭模锻把每一个切割件172锻制成球形。这一铝质滑履坯件成形工序S2是采用例如镦锻机通过高速冷锻的加工进行的。进行半封闭模锻时，使用了包括一模具组件184的锻压装置，此模具组件又包括一对能够相面对着移动并且能够相互离开的模子180和182。这对模子180和182中的一个可以是静止模，而另一个则是可运动模。或者，模子180和182都可以是可运动模。模子180和182中的每一个都具有模面，一型腔形成于其中。当两个模子180和182闭合在一起时，型腔共同限定了一具有相应于坯件160的形状和尺寸的空腔186。在半封闭模锻中使用的模子180和182设计成，当两个模子闭合在一起时，使模子180和182的模面至少在邻近各自型腔的其各自部分中是相互间隔开的。因此，在两个模子180和182的模面之间，至少在邻近空腔186的某一位置处形成了间隙188。在模子180和182中的一个中放置了切割件172的情况下，模子180和182闭合时，切割件172经受塑性变形，并且形成了一半成品的球坯件187。切割件172的多余的材料，换言之，切割件172的且对形成具有所希望重量(体积)的坯件160不需要的额外部分材料因塑性变形从空腔186被挤入所形成的上述间隙188中。因此，这部分额外材料在半成品的球坯件187的圆周外表面上形成了一环形毛边190。除了在半成品的球坯件187上形成一毛边190外，半成品的球坯件187的形状和尺寸基本上与坯件160的形状和尺寸相同。上述的间隙188消化了或容纳了切割件172的材料量的变化，所以能够以高精确度的尺寸锻压出半成品的球坯件187。
在铝质滑履坯件成形工序S2之后是去除毛边工序S3，在此工序中，用去除毛边装置除去在半成品的球坯件187上形成的毛边190。在此实施例中使用的去除毛边装置包括一对如图4所示的铸铁盘200和202。因为在现有技术中，去除毛边装置已广为人知，所以对这种装置的结构只作简单的介绍。这对铸铁盘由一静止盘200和一转动盘202组成。在这两个相互面对的铸铁盘200和202的主表面上，形成了多个凹部206和208，它们分别在两个盘200和202的圆周方向延伸。在图4中，只示出了在静止盘200的主表面上形成的多个凹部206中的两个和在转动盘202的主表面上形成的多个凹部208中的两个。凹部206和凹部208互相是同心的。每一个凹部206和208的横断面都基本上是半球形的。多个半成品的球坯件187，从连接到在周向相对端中的一端处各自凹部206的进口通道，流进由凹部206和凹部208界定的周向延伸的部分环形的空间。在半成品的球坯件187安放进部分环形的空间的情况下，转动盘202就相对于静止盘200转动，以便当把半成品的球坯件187压向静止盘200的同时，半成品的球坯件187滚动。因此，半成品的球坯件187在一起摩擦或者在凹部206和凹部208的表面之间摩擦，从而除去了在半成品的球坯件187上形成的毛边190。随后，半成品的球坯件187经由连接到在周向相对端中的另一端处各自的凹部206的出口通道，流出部分环形的空间，进入与静止盘200分离设置的引导通道。半成品的球坯件187由引导通道输送，并且通过进口通道再流进由凹部206和凹部208所界定的部分环形的空间。虽然图中未示出进口通道、出口通道和引导通道，但是在此仍然将对它们作简要的解释。在静止盘200上形成的每一个凹部206不是在静止盘200的整个圆周上延伸的，而是一种部分环形的凹部。每一个部分环形的凹部206的周向相对端中的一端保持与出口通道中的一个相应的开口连通，而另一个周向端则保持与进口通道中的一个相应的开口连通。进口通道的数量和出口通道数量等于凹部206的数量。出口通道经由引导通道连接到进口通道。引导通道沿一段其周向长度不小于整个圆周的一半的弧线延伸，其宽度尺寸应该容许，当这些半成品的球坯件187在基本上平行于引导通道的宽度方向上基本上保持直线排列时，经由出口通道已经流出凹部206的半成品的球坯件187在其中输送。出口通道、引导通道和进口通道是这样安排的与径向外侧的凹部206连通的径向外侧出口通道，经由引导通道的径向外侧部分，连接到与径向内侧的凹部206连通的径向内侧进口通道。说得更明确一些，从径向最外侧的凹部206流进径向最外侧的出口通道的半成品的球坯件187沿着引导通道的径向最外侧的部分移动，并且经由径向最内侧的进口通道流进径向最内侧的凹部206。从径向最内侧凹部206流进径向最内侧出口通道的半成品的球坯件187沿着引导通道的径向最内侧的部分移动，并且经由径向最外侧的进口通道流进径向最外侧的凹部206。因此，半成品的球坯件187交替地流经由径向内侧凹部206和208界定的径向内侧的部分环形空间和由径向外侧凹部206和208界定的径向外侧的部分环形空间，使得半成品的球坯件187重复地在一起摩擦，最终导致不断地地清除其上的毛边。上述的去除毛边的运作将延续一段时间，从而使半成品的球坯件187形成不带毛边190的粗成形的铝球坯件209。
上述去除毛边工序S3后获得的粗成形的铝球坯件209还要经历研磨工序S4，在此工序中，要对粗成形的铝球坯件209的表面进行研磨。研磨工序S4包括一粗研磨工序S5和一精研磨工序(滚轮研磨工序)S6。在粗研磨工序S5，使用一种包括一静止盘210和一转动盘212的研磨装置，这些盘在结构上与上述用于去除毛边工序S3中的的静止盘200和转动盘202相似。在去除毛边工序S3中所用的用于静止盘200和转动盘202的同样的附图标记将被用于标记在粗研磨工序S5所用的静止盘210和转动盘212的相应部件，将不对静止盘210和转动盘212进行详细的说明了。在粗研磨工序S5，粗成形铝球坯件209的表面是用磨粒研磨的，所以粗成形铝球坯件209的尺寸精确度和表面光滑度都得到了改善。
在随后的精研磨工序S6中，粗成形铝球坯件209的表面便得光滑了，使得粗成形铝球坯件209的圆球度被控制在直径偏差小于0.003毫米(φ0.003毫米)。用于精研磨工序S6的研磨装置的实例之一是示于图4的一种旋转研磨机220。旋转研磨机220包括一个以容器222形式出现的主体，在容器222中还储存有清洗液。多个已经历粗研磨工序S5的粗成形铝球坯件209被放置在容器222中的清洗液中。在这种情况下，驱动旋转研磨机220，粗成形的铝球坯件209在其中保持相互滚动接触，由此使粗成形铝球坯件209的表面得到研磨，而诸如在上述的研磨操作中所用的磨粒或者残留在粗成形的铝球坯件209的表面上的切屑之类的外来物得以从粗成形的铝球坯件209的表面上清除。因此，经过了研磨工序S4(包括粗研磨工序S5和精研磨工序S6)的粗成形的铝球坯件209成为每一个都具有光滑表面和高精确度的尺寸的铝球形式的坯件160。
在制造坯件160中，除了上述那些工序外，还要按照JIS H 0001实施一种O处理工序。O-理是一种目的在于减小坯件160的内应力的热处理，也就是退火处理。O处理可以在研磨工序S4后适当的不同时机进行。
下文将参照图5和图6，说明一种由按上述的方法制成的坯件160制造滑履76的方法。图5是一幅表明制造滑履76的各加工工序的流程图。在滑履成形工序S10中，按上述方法制成的坯件160将形成滑履76。解释得详细一些，滑履成形工序S10包括一预锻工序S11和一精锻工序S13。在此实施例中，将介绍的热处理工序S12(调质处理)将在预锻工序S11和精锻工序S13之间进行。在预锻工序S11中，通过使用与上述模具组件184类似的包括一对的模子的模具组件，把坯件160锻制成其形状与作为最终产品的滑履76的形状相似的粗成形前期滑履230(半成品滑履)。在适当场合，将把滑履76称为“最终产品滑履76”。在此实施例中，粗成形前期滑履230的直径小于滑履76的直径，而它的高度则大于滑履76的高度。在图6中，用双点点划线表示的粗成形前期滑履230的轮廓线，其直径比滑履76小，高度比滑履76大。预锻工序S11也是在冷状态下进行的。
在随后的热处理工序S12中，粗成形前期滑履230将经受一种调质处理。为了改善组成坯件160的铝合金的特性(物理性质)，在锻造操作之后将立即进行这种调质处理。例如，这种调质处理能够提高铝合金的硬度和强度。在本实施例的热处理工序S12中进行的热处理是一种(按照JIS H 0001进行的)T6热处理，在T6热处理中，粗成形前期滑履230在经历固溶热处理后，还要经历人工时效硬化处理。在固溶热处理中，例如，粗成形的前期滑履230在约500℃的加热炉中保持四小时，然后快速冷却到室温。在人工时效硬化处理中，例如，粗成形前期滑履230在约170℃的加热炉中保持八小时。T6热处理可以用(按照JIS H0001进行的)T7热处理来代替，在T7热处理中，已经经过了固溶热处理的粗成形前期滑履230还要经历过时效处理，过时效处理实现了超过人工时效硬化处理的状态，在时效处理中，可以达到最大强度。过时效处理也被称为“稳定化处理”。
然后，经过热处理的粗成形前期滑履230还要经过精锻工序S13，以便确定粗成形的前期滑履230的尺寸。也就是说，在精锻工序S13中，要把粗成形前期滑履230锻制成尺寸确定的滑履240，其形状等于滑履最终产品76的本体146的形状。在此工序S13中的精锻操作是在冷状态下使用如图6所示的包括一对模子250、252的模具组件254进行的。当两个模子250和252在它们的模面保持相互接触的情况下闭合时，形成了一具有滑履76的本体146的形状和高度的空腔256。在把粗成形前期滑履230放置在静止模252中以后，运动模250便向静止模252移动，从而使两个模子250和252闭合在一起，把粗成形的前期滑履230锻制成尺寸确定的滑履240。解释得详细一些，通过把两个模子250和252闭合在一起，使粗成形前期滑履230的高度减小，而它的直径却增加了，从而把粗成形的前期滑履230锻制成尺寸确定的滑履240。空腔256的体积制作成比尺寸确定的滑履240的体积略大一些。换言之，两个模子250和252设计成，当两个模子250和252闭合时，使尺寸确定的滑履240的径向外侧部分的周围形成一空隙258。没有充以材料的空隙258消化了或接纳了材料量的变化，因而所得到的尺寸确定的滑履240具有所希望的、高精确度的高度。此外，尺寸确定的滑履240不带毛边。如果多余的材料挤入空隙258，尺寸确定的滑履240在相应于空隙258的的其径向外侧部分，其形状和尺寸会略有变化。然而，当把(由尺寸确定的滑履240制成的)滑履最终产品76安装到压缩机上时，尺寸确定的滑履240在其相应于空隙258的径向外侧部分没有与任何部件保持滑动接触。因此，在尺寸确定的滑履240的径向外侧部分的形状和尺寸变化无关紧要。如在精锻工序S13中所用的模具组件254那样，用于上述预锻工序S11的这对模子也设计成，当两个模子闭合时，在空腔的径向外侧部分的周围形成一用于消化材料量的变化的间隙，本文没有给出预锻工序S11中所用的这对模子的插图，也没有对此进行说明。
如上所述，滑履形成工序被分成多个子工序(在此实施例中分成两个子工序)。解释得详细一些，把坯件160锻制成具有类似于在预锻工序S11中所希望的滑履76的形状的粗成形前期滑履230，并且，在调质处理以后，粗成形前期滑履230还要经过精锻工序S13，以便提供尺寸确定的(相应于滑履的最终产品76的本体146的)滑履240。因此，由尺寸确定的滑履240制成的滑履的最终产品76具有高精确度的尺寸。
就此所得到的尺寸确定的滑履240(本体146)随后还要经过在其表面形成一覆盖膜150的工序S14，以便本体146的整个表面覆盖了一层覆盖膜150。因此，便得到了图2所示的作为最终产品的、部分球冠形状的滑履76。即使在制造坯料的加工工序中使用或产生的像磨粒或切屑之类的硬外来物仍然残留在尺寸确定的滑履240的表面上，但是这些外来物也被在工序S14中在尺寸确定的滑履的表面上形成的覆盖膜150所覆盖。因此，有效地防止了在压缩机运转期间滑履最终产品76在活塞13和旋转斜盘60上滑动时仍然有外来物暴露，由此防止了活塞14和旋转斜盘60的滑动表面被外来物损伤。
按照本发明的方法能够有效地制造具有高精确度的尺寸的滑履76。按以上背景技术中所述的常规方法，制造一批滑履坯料的数量约20,000个。与此相比，已经证实，按照本发明的方法制造一批滑履坯料的数量为300,000-500,000个。在制造滑履坯件要进行切割工序和研磨工序的常规方法中，不可避免地会产生大量切屑。在用剪切方法切割圆棒170的本方法中，不会产生切屑，所以产量提高了30％。在常规的方法中，在切割工序S1中切割每一个滑履坯件需要费时10秒。在本方法中，每一个滑履坯件在切割工序S1和滑履坯件成形工序S2两个工序中总共费时约0.12秒。换言之，每分钟能够制造约500个滑履坯件。因此，能够以相当高的速度制造滑履76，致使滑履76的制造量得到了提高。就常规的滑履坯件而言，高度和重量的变化量分别为±0.05毫米和±50毫克。与此相比，本发明的滑履坯件的高度和重量的变化量分别小达±0.01毫米和±5毫克。按照本发明的方法，可以高稳定性地制造具有高精确度的尺寸的坯件160和滑履76。
在本实施例中，铝质滑履坯件包括半成品的球坯件187和粗成形的铝球坯件209。铝质滑履(压缩机滑履)包括滑履76、滑履76的本体146、粗成形前期滑履230和尺寸确定的滑履240。
虽然上文已经描述了仅限于示意目的的本发明目前的优选实施例，但是应该理解，本发明不只限于图示说明的实施例的细节。例如，本发明的原理可以应用于一用于在接合部分的相对两侧都配有头部的双头活塞的旋转斜盘型压缩机的滑履，或者应用于一用于固定工作容量的旋转斜盘型压缩机的滑履。应该理解，可以用如在发明内容中介绍的那样的各种变化和改进来实施本发明，这些变化和改进对本领域的普通技术人员而言是可以显然的。
权利要求
1.一种制造铝球(160、187、209)的方法，其包括下列步骤将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件(170)切割成切割件(172)的切割步骤(S1)；通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成所述铝球的铝球成形步骤(S2)，所述铝球具有形成于其外侧周面上的毛边；和从锻制形成的所述铝球上除去所述毛边的去除毛边步骤(S3)。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的切割步骤包括通过剪切来切割所述的棒形坯件。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，其还包括研磨所述铝球的表面的研磨步骤(S4、S5、S6)，在所述去除毛边步骤之后进行所述研磨步骤。
4.一种铝球(160、187、209)，其由包括下列步骤的方法制成，所述步骤包括将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件(170)切割成切割件(172)的切割步骤(S1)；通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成所述铝球的铝球成形步骤(S2)，所述铝球具有形成于其外侧周面上的毛边；和从锻制形成的所述铝球上除去所述毛边的去除毛边步骤(S3)。
5.按照权利要求4的铝球，其特征在于，其用作坯料(160、187、209)，该坯料用于制造一用于压缩机的滑履(76、146、230、240)。
6.一种制造用于压缩机的滑履(76、146、230、240)的方法，其包括下列步骤将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件(170)切割成切割件(172)的切割步骤(S1)；铝球成形步骤(S2)，其通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成用于所述滑履的铝质滑履坯件(187)，所述铝质滑履坯件通常是球形的并具有形成于其外侧周面上的毛边；从锻制形成的所述铝质滑履坯件上除去所述毛边的去除毛边步骤(S3)；和通过将所述铝质滑履坯件锻制成具有部分球冠形状的所述滑履的滑履成形步骤(S10、S11、S13)，在所述去除毛边步骤之后进行所述的滑履成形步骤。
7.按照权利要求6的方法，其特征在于，其还包括在所述滑履成形步骤中获得的所述滑履的表面上形成覆盖膜(150)的步骤(S14)。
8.按照权利要求7的方法，其特征在于，其还包括对所述滑履进行热处理的热处理步骤(S12)，所述热处理步骤在所述滑履成形步骤和所述形成覆盖膜的步骤之间进行。
9.一种用于压缩机的滑履(76、146、230、240)，其由包括下列步骤的方法制成，所述步骤包括将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件(170)切割成切割件(172)的切割步骤(S1)；成形步骤(S2)，其通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成用于所述滑履的铝质滑履坯件(187)，所述铝质滑履坯件通常是球形的并具有形成于其外侧周面上的毛边；从锻制形成的所述铝质滑履坯件上除去所述毛边的去除毛边步骤(S3)；和通过将所述铝质滑履坯件锻制成所述滑履的滑履成形步骤(S10、S11、S13)。
全文摘要
一种制造铝球(160、187、209)的方法，其包括下列步骤将由包含铝作为主要成分的材料制成的棒形坯件(170)切割成切割件(172)的切割步骤(S1)；通过半封闭模锻使每一个所述切割件形成所述铝球的铝球成形步骤(S2)，所述铝球具有形成于其外侧周面上的毛边；和从锻制形成的所述铝球上除去所述毛边的去除毛边步骤(S3)。还披露了由该铝球制成一种用于压缩机的滑履的方法。
文档编号B21K1/76GK1418745SQ02150508
公开日2003年5月21日 申请日期2002年11月12日 优先权日2001年11月12日
发明者富田正伸, 对马弘将 申请人:株式会社丰田自动织机