专利名称：用于旋转斜盘式压缩机的滑履的生产方法
技术领域：
本发明基于2001年5月10日提交的日本专利申请No.2001-139540，该专利的内容被并入本发明，以作为参考。
例如，一种生产由铝合金制成的滑履的方法包括将一个坯料锻造成一个滑履的锻造步骤；根据日本工业标准(JIS)H0001中规定的T6或T7处理对该滑履进行调质处理的调质处理步骤；和一个磨削该滑履的磨削步骤，以调整其大小，从而使该滑履具有理想的尺寸。该滑履具有将分别与旋转斜盘和活塞保持滑动接触的滑动表面。在工作中，该滑履同时在旋转斜盘和活塞上滑动，润滑油膜形成在该滑履的滑动表面与旋转斜盘和活塞的滑动表面之间。相应地，在滑履的滑动表面与旋转斜盘和活塞的滑动表面之间需要形成合适的间隙。因此，该滑履必须具有高尺寸精度。
在例如T6或T7处理的调质处理中，该滑履将被加热、迅速冷却等，所以该滑履不可避免地因调质处理而产生变形。由于该滑履因调质处理而产生的变形量的偏差不可避免，但是锻造步骤中的锻造加工被如此安排，从而使经过锻造步骤后的滑履的尺寸大于一个标称值或理想值。在调质处理步骤之后的磨削步骤中，将对该滑履进行磨削，以将其尺寸调整至标称值。然而，在用于调整尺寸的磨削加工中，所需的切削量必然很大，导致增加调质处理步骤之后调整滑履的尺寸所需的时间，同时增大了其加工成本。
(1)一种生产用于旋转斜盘式压缩机的滑履的方法，该滑履被置于该旋转斜盘式压缩机的一个旋转斜盘和一个活塞之间，并由铝合金制成，该方法包括将用于生产该滑履的坯料锻造成一个粗糙成形的粗制滑履的主锻造步骤；对粗糙成形的粗制滑履进行调质处理的调质处理步骤；和将经过调质处理的粗糙成形的粗制滑履锻造成尺寸调整后的滑履的尺寸调整锻造步骤。
按照上述模式(1)的滑履生产方法，其特征在于，进行一个附加的或补充的锻造加工，以调整经过主锻造步骤及调质处理步骤后的粗糙成形的粗制滑履的尺寸。该滑履因在调质处理步骤中调质处理而不可避免地产生变形，并且滑履因调质处理产生的变形量依每个滑履而不同。在按照上述模式(1)的本方法中，经过调质处理之后的粗糙成形的粗制滑履将再次被锻造，以调整其尺寸，从而允许加工出的滑履具有高尺寸精度。由于锻造加工通常可在相对较短的时间内完成，所以按照本发明的上述模式(1)的尺寸调整锻造步骤可被迅速完成，而不会明显增加生产该滑履所需的时间。相应地，按照上述模式(1)的本方法允许对该滑履进行经济的加工。
用于生产滑履的铝合金不受特别限制，但可以在传统上用于生产该滑履的铝合金以及各种公知的铝合金中选用。例如，可以使用一种铝-硅合金，其铝硅含量比几乎等于低共熔混合物形成时的铝硅含量比。该铝-硅合金为，例如JIS H4100中规定的A4032。该铝-硅合金的热膨胀系数小且具有良好的耐磨性，从而由该铝-硅合金制成的滑履具有良好的滑动特性。也可以使用一种铝-铜-镁合金，例如JIS H4100中规定的A2017、A2024，这种合金具有较高的强度。由铝-铜-镁合金制成的滑履具有高的强度和耐久性。
主锻造步骤中使用的坯料的形状不受特别限制，但可以根据将要获得的滑履的形状而具有合适的形状。例如，该坯料可以呈球状、半球状、圆柱形、盘形、截头圆锥形或截头角锥形。当滑履具有下文将述的部分球冠形时，最好使用一个圆柱形坯料，其直径小于作为成品的滑履(下文中称为“成品滑履”)的外径，并且其高度大于成品滑履的高度，以便允许以相对较小的锻比进行锻造加工。该坯料可根据任何方法进行制备。例如，该坯料的制备方法可以是铸造、通过冲压机冲压一个板件，或剪切一个长圆柱件。当坯料具有上述圆柱形时，该圆柱形坯料的制备过程如下首先，挤出一个具有预定形状的铝合金锭，其中该铝合金是铸铝并具有预定的成分，拉伸该锭，以便使之形成一个具有预定直径的杆形件，然后通过剪切机或锯削机械将该杆形件切成分别具有预定长度的件。将被用在主锻造步骤中的坯料最好被退火处理，以利于在主锻造步骤中对该坯料进行锻造加工，同时利于获得具有良好特性例如高尺寸精度的粗略成形的滑履毛坯。退火条件根据坯料所用的铝合金的种类而不同。例如，当对坯料进行退火时，该坯料在300-420℃的温度下保持预定的时间，然后被逐渐冷却，例如空气冷却或炉冷。
主锻造步骤和尺寸调整锻造步骤每一个都可以在热态或冷态下被执行。当锻比相对较高时，优选采用热锻造，以防止在滑履表面上产生裂纹。当锻比相对较低时，优选采用冷锻造。经冷锻造加工出的工件具有高的尺寸精度和良好的表面状态。另外，冷锻造可以以简单且经济的方式实现，无需加热。在主锻造步骤及尺寸调整锻造步骤中，优选采用能够在模组件的空腔内引起塑性流动的封闭模锻加工，而不采用自由锻加工，以便允许锻出的工件具有较高的形状和尺寸精度。
执行调质处理步骤的目的是为了提高例如由铝合金制成的滑履的强度和硬度。该调质处理步骤中采用的调质处理包括例如，一种T4处理，其中通过采用一种固熔热处理而对粗糙成形的粗制滑履进行自然时效处理；一种T6处理，其中经过固熔热处理后的粗糙成形的粗制滑履受到人工时效硬化处理；和一种T7处理，其中经过固熔热处理后的粗糙成形的粗制滑履受到下文将述的稳定化处理。通过该调质处理，滑履的强度和硬度明显提高了。T4、T6和T7处理在JIS H0001中有具体规定。
尺寸调整后的滑履的形状不必与安装在旋转斜盘压缩机上的成品滑履相同。经过尺寸调整锻造步骤后的得到的尺寸调整后的滑履可进行表面处理，例如无电镀镍。在这种情况下，严格地说，尺寸调整后的滑履的形状不同于经过表面处理的成品滑履。即是说，尺寸调整后的滑履的形状是指一个由铝合金制成的基体的形状，该基体构成了滑履的主要部分，但不包括一个将形成在其表面上的涂覆膜或层。在尺寸调整锻造步骤之后，可对尺寸调整后的滑履进行磨削加工，以对尺寸进行微小的调整。在这种情况下，严格地说，尺寸调整后的滑履的基体的形状不同于经过尺寸调整磨削加工后的成品滑履的基体。按照本模式的方法的目的是允许通过磨削加快尺寸调整加工，例如，从而降低滑履的加工成本。在实施本方法中，只要该目的被达到，经过尺寸调整锻造步骤之后得到的尺寸调整后的滑履的形状与待安装在压缩机上的成品滑履的形状之间的微小差别并不很重要。尺寸调整后的滑履的形状十分类似于安装在压缩机上的成品滑履的基体的形状。
按照上述模式(1)的粗糙成形的粗制滑履与尺寸调节后的滑履之间的形状相似度大于坯料。在本方法中，坯料在主锻造过程中被锻造成粗糙成形的粗制滑履，它具有与尺寸调整后的滑履十分相似的形状，并且在主锻造步骤中获得的粗糙成形的粗制滑履在经过调质处理步骤之后进行尺寸调整锻造步骤，该步骤中的锻比小于主锻造步骤中的锻比。即在尺寸调整锻造步骤中，在粗糙成形的粗制滑履上完成剩下的锻造加工，以便加工出尺寸调整后的滑履。由于滑履在经过调质处理之后强度和硬度都会增加，所以当在尺寸调整锻造步骤中采用冷锻造时，很难对滑履施加一种锻比相对较大的锻造加工。正因如此，根据上述模式(1)的本方法是有效的。在主锻造步骤中，滑履的绝大部分被加工成型。该尺寸调整锻造步骤可被称作“校形锻造”步骤。
粗糙成形的粗制滑履相对于尺寸调整后的滑履的锻比被定义如下。当滑履通过在主锻造步骤和尺寸调整锻造步骤中使用冷态封闭模锻由圆柱形坯料加工而成时，锻比被定义为粗糙成形的粗制滑履对尺寸调整后的滑履的高度之比。如果尺寸调整后的滑履的高度表示为100％，则粗糙成形的粗制滑履的锻造百分比(100×粗糙成形的粗制滑履对尺寸调整后的滑履的高度比)保持在101-110％的范围内是理想的。如果粗糙成形的粗制滑履的锻造百分比位于指定范围内，则粗糙成形的粗制滑履能够在尺寸调整锻造步骤中被锻造成具有相当高的尺寸精度的尺寸调整后的滑履。圆柱形坯料的锻造百分比(100×圆柱形坯料对尺寸调整后的滑履的高度比)优选保持在105-140％的范围内。
(2)一种按照上述模式(1)的方法，其中主锻造步骤包括多个子锻造步骤。
当坯料需要被大幅度地锻压或者坯料需要被锻造成复杂形状时，尤其是使用冷锻时，很难使材料在模组件的空腔内引起有效的塑性流动，导致所得工件的质量(例如，尺寸精度)变坏。在此情况下，如果施加在坯料上的锻造加工被分成多个使用不同模组件的步骤，则坯料在每一步骤中的锻造程度可被降低，从而使锻出的工件具有高的尺寸精度，并且不会产生任何缺陷。相应地，按照上述模式(2)的方法能简单地加工出具有良好特性例如高尺寸精度的粗糙成形的粗制滑履，其中该方法中的主锻造步骤包括多个子锻造步骤。
(3)一种按照上述模式(2)的方法，其还包括一个退火步骤，该退火步骤在所述多个子锻造步骤中除最后一个子步骤外的至少一个子步骤之后进行。
当锻比较高时，尤其是采用冷锻时，锻出的工件容易产生工作硬化(应力硬化)，以致随后的锻造加工更加困难。在此情况下，对锻出的工件进行退火处理，从而使工件软化，以便于随后的锻造加工。安排在两个连续的锻造步骤之间的退火步骤中的退火处理称为中间退火。工件的材料因中间退火而被软化，这能够有效地促进恢复过程，在该过程中，前一锻造步骤中产生的晶格缺陷，例如位错，被消除或被修复。相应地，按照上述模式(3)的本方法允许以相对较高的锻比进行锻造加工，其中退火步骤安排在主锻造步骤的多个子锻造步骤中的至少一个步骤之后。施行退火处理的条件根据铝合金的种类而不同。当在分批处理炉中进行退火处理时，滑履在约300-430℃的温度下被保持约2-4小时。当在连续处理炉中进行退火处理时，滑履在500℃左右的温度下被保持几十秒，然后被缓慢冷却。
(4)一种按照上述模式(2)的方法，其中多个子锻造步骤中的任何两个连续步骤之间都没有采用退火步骤。
如果对滑履进行上述退火处理，则它需要一定的时间进行退火。另外，退火处理需要例如加热炉的设备以及用于加热滑履的能源，从而不可避免地提高了滑履的加工成本。正因如此，只要在没有退火加工的情况下能够有效地实施锻造加工，就将不采用退火处理，以降低滑履的生产成本。因此，按照模式(4)的本方法允许对滑履进行经济的加工。
(5)一种按照上述模式(2)的方法，其中多个子锻造步骤包括一个第一子锻造步骤，该步骤被施用在坯料上，以获得一个半成品滑履，该半成品滑履与尺寸调整后的滑履的形状相似度低于粗糙成形的粗制滑履，同时多个子锻造步骤还包括一个第二子锻造步骤，该步骤被施用在半成品滑履上，以获得粗糙成形的粗制滑履。
在按照模式(5)的方法中，主锻造步骤包括两个子锻造步骤。如果该主锻造步骤包括很多子锻造步骤，则它将必然十分复杂。当主锻造步骤中的锻比相对较低时或者当坯料的形状使其能够被相对简单地加工成粗糙成形的粗制滑履时，我们希望减少子锻造步骤的数目。相应地，按照上述模式(5)的本方法允许对滑履进行相对简单、经济的加工，其中本方法中的主锻造步骤包括两个子锻造步骤。
按照上述模式(5)的半成品滑履与尺寸调整后的滑履的形状相似度小于粗糙成形的粗制滑履。半成品滑履相对于尺寸调整后的滑履的锻比的定义方式与上述模式(1)中的定义方式相同。在上述模式(1)中，当滑履由圆柱形坯料加工而成并且在主锻造步骤(即两个子锻造步骤)以及尺寸调整锻造步骤中采用冷态下的封闭模锻时，粗糙成形的粗制滑履相对于尺寸调整后的滑履的锻比表示为粗糙成形的粗制滑履与尺寸调整后的滑履的高度比。如果尺寸调整后的滑履的高度表示为100％，则粗糙成形的粗制滑履的锻比(100×粗糙成形的粗制滑履与尺寸调整后的滑履的高度比)如上所述被优选保持在约101-110％的范围内，而圆柱形坯料的锻比(100×圆柱形坯料与尺寸调整后的滑履的高度比)如上所述被优选保持在约105-140％的范围内。半成品滑履的锻比(100×半成品滑履与尺寸调整后的滑履的高度比)被优选保持在介于上述两个范围之间的一个范围内，即大约105-115％的范围。
(6)一种按照上述模式(5)的方法，还包括一个被安排在第一和第二子锻造步骤之间的退火步骤，用于对半成品滑履进行退火。
按照模式(6)的本方法与上述模式(3)相比具有上述各个优点。相应地，按照模式(6)的本方法允许锻造加工具有相对较高的锻比，其中本方法中主锻造步骤中的第一和第二子锻造步骤之间安排有一个退火步骤。该退火条件与上述模式(3)中所述的退火条件相似。
(7)一种按照上述模式(5)的方法，其中第一和第二子锻造步骤之间未采用一个退火步骤。
出于与上述模式(4)同样的原因，按照模式(7)的本方法允许对滑履进行经济的加工，其中本方法中的第一和第二子锻造步骤之间未采用一个退火步骤。
(8)一种按照上述模式(1)-(7)中任一模式的方法，还包括一个尺寸调整磨削步骤，该步骤被施用在经过尺寸调整锻造步骤后获得的尺寸调整后的滑履上。
按照本发明的方法包括用于提高滑履的尺寸精度的尺寸调整锻造步骤。由于尺寸调整锻造步骤中产生的弹性后效，尺寸调整后的滑履的尺寸与成品尺寸之间会有十分小的偏差。按照上述模式(8)的本方法能够有效地生产出要求具有特别高的尺寸精度的滑履，其中本方法中的尺寸调整磨削步骤被施用在经过尺寸调整锻造步骤后获得的尺寸调整后的滑履上。
(9)一种按照上述模式(1)-(7)中任一模式的方法，其中一个尺寸调整磨削步骤未被施用在经过尺寸调整锻造步骤后获得的尺寸调整后的滑履上。
通过施用尺寸调整锻造步骤，尺寸调整后的滑履能够获得满足滑履的一般要求的尺寸精度。如果滑履无需具有特别高的尺寸精度，则可以采用按照模式(9)的本方法高效、低成本地生产该滑履，其中在本方法中，尺寸调整磨削步骤未被施用在尺寸调整滑履中。
(10)一种按照上述模式(1)-(9)中任一模式的方法，其还包括一个在主锻造步骤之前施加在坯料的一部分上的部分成型步骤。
如果坯料在主锻造步骤之前经过该部分成型步骤，以加工成型滑履中通常具有复杂形状的一部分，则随后在主锻造步骤以及尺寸调整锻造步骤中执行的锻造加工就可以简单地完成，从而提高获得的滑履的尺寸精度。上文提及的在主锻造步骤之前被加工成型的部分被用作一个基准，用于执行随后的步骤例如主锻造步骤和尺寸调整锻造步骤中的各种加工操作，从而提高获得的滑履的尺寸精度。正因如此，按照模式(10)的本方法是有利的，在该方法中，主锻造步骤被施用在部分成型的坯料上。该部分成型步骤可按照任何公知方法被施用，例如机加工、冲压加工和锻造。为了迅速地完成部分成型步骤，优选采用冲压加工或锻造。
(11)一种按照上述模式(1)-(10)中任一模式的方法。其中用于旋转斜盘式压缩机的滑履包括一个平面部分，该部分具有一个将与旋转斜盘保持滑动接触的大体呈平面的表面，该滑履还包括一个部分球状部分，该部分具有一个将与活塞保持滑动接触的大体呈部分球状的表面。
按照本发明加工出的滑履的形状不受特别限制。由于该滑履被布置在旋转斜盘式压缩机的旋转斜盘和活塞之间，所以该滑履通常具有一个模式(11)中所述的部分球冠形。对滑履而言，尤其必须避免分别被用作滑动表面的平面部分和部分球状部分产生形状精度偏差，或平面部分与部分球状部分之间，即滑履的高度，产生位置关系偏差。相应地，允许生产高尺寸精度滑履的本发明对于生产部分球冠形的滑履而言是十分有利的。
具有一个与活塞相配合的大体呈球状的表面和一个与旋转斜盘相配合的大体呈平面的表面的部分球冠形滑履被称为半球滑履。该平表面可以略微不同于真正的平表面而该球状表面也可以略微不同于真正的球状表面，以改善滑动特性。另外，一般而言，用于可变容积式压缩机的滑履的尺寸小于一个半球，而用于定容积式压缩机的滑履的尺寸大于一个半球。由于与可变容积式压缩机的旋转斜盘的相对的表面相配合的一对滑履的部分球状表面需要被大体置于相同的球状表面上，所以每对滑履的尺寸被减小，该减小量对应于旋转斜盘厚度的一半。用于定容积式压缩机的滑履的尺寸稍微大于半球，这是为了即使滑履的平表面被磨损仍可防止滑动表面积被减小。术语“部分球冠形滑履”是上述两种类型滑履的通称。
(12)一种按照上述模式(11)的方法，其中用于旋转斜盘式压缩机的滑履包括一个平面部分，该部分具有一个大体呈环形的平表面，该平表面的大体为中心的部分处加工有一个凹部，并且该平表面将与旋转斜盘保持滑动接触，该滑履还包括一个部分球状部分，该部分具有一个与活塞保持滑动接触的大体呈部分球状的表面，该凹部在部分成型步骤中被加工成型。
由于旋转斜盘以相对较高的转速旋转，所以与旋转斜盘保持滑动接触的平面部分需要承受恶劣的工作条件。正因如此，滑履的平面部分在其径向外部被加工出斜角，从而当滑履与旋转斜盘相配合时，在平面部分的斜角部分与旋转斜盘之间形成了一个具有楔形横截面形状的间隙。该斜角部分能够有效地在滑履与旋转斜盘的滑动表面之间引入润滑油。为了进一步改善滑履与旋转斜盘的滑动表面之间的润滑特性，滑履的平面部分的中心部分处加工有一个用于容纳润滑油的凹部。当这样一个凹部在主锻造步骤中被加工成型时，材料的塑性流动会受到抑制，以致难以加工出具有理想形状的平面部分。如果该凹部在主锻造步骤之前采用的上述部分成型步骤中被加工成型，则具有理想形状的平面部分将在随后的主锻造步骤和尺寸调整锻造步骤中被加工成型。在将坯料锻造成部分球冠形滑履时，优选该坯料被置于模组件的空腔的中心部分处。如果在部分成型步骤中在平面部分的中心部分处形成的凹部被用于使坯料相对模组件定位，从而使该坯料被置于空腔的中心部分处，则材料将在空腔中形成均匀一致的或各向同性的塑性流动，从而允许提高获得的滑履的尺寸精度。按照上述模式(12)的本方法具有如上所述的优点，其中本方法涉及部分球冠形滑履，该滑履在其平面部分的中心部分处加工有一个凹部。
(13)一种按照上述模式(1)-(12)中任一模式的方法，其中主锻造步骤和尺寸调整锻造步骤均采用冷锻。
如上所述，冷锻能使获得的工件具有高的尺寸精度和良好的表面状态。另外，冷锻可以以一种简单且经济的方式施用，而无需加热。相应地，按照上述模式(13)的本方法具有上述优点，其中主锻造步骤和尺寸调整锻造步骤均采用冷锻。
(14)一种按照上述模式(1)-(13)中任一模式的方法，其中调质处理步骤被施用在粗糙成形的粗制滑履上，该方法包括一个固熔热处理步骤；和一个在固熔热处理步骤之后采用的人工时效硬化处理步骤。
按照上述模式(14)的调质处理步骤中执行的调质处理对应于JISH0001中规定的一种T6处理。执行该T6处理能使工件具有最大的强度和硬度。在按照上述模式(14)的本方法中，其中调质处理步骤中采用了T6处理，生产出的滑履具有十分高的强度和硬度。在按照上述模式(14)的固熔热处理中，滑履在大约490℃的加热炉中被保持0.5至6小时，然后被迅速冷却至室温。在人工时效硬化处理中，滑履在大约180℃的加热炉中被保持2-6小时。
(15)一种按照上述模式(1)-(13)中任一模式的方法，其中调质处理步骤被施用在粗糙成形的粗制滑履上，该方法包括一个固熔热处理步骤；和一个过时效处理步骤，该步骤所需的条件高于能够获得最大强度的人工时效硬化处理的条件，并且该步骤在固熔热处理步骤之后采用。
按照上述模式(15)的调质处理步骤中执行的调质处理对应于JISH0001中规定的一种T7处理。经过T7处理，尽管滑履的强度和硬度略微降低，但尺寸稳定性得以提高。因此，按照上述模式(15)的本方法能使生产出的滑履具有很高的稳定尺寸精度。在按照上述模式(15)的固熔热处理中，滑履在大约490℃的加热炉中被保持0.5至6小时，然后被迅速冷却至室温。在过时效处理中，滑履在大约200℃的加热炉中被保持3-6小时。按照模式(15)的过时效处理还被称为“稳定化处理”。在本说明书中，采用了“稳定化处理”一词。
图5是一个正视剖视图，示意性地表示了第一子锻造步骤；图6是一个正视剖视图，示意性地表示了第二子锻造步骤；图7是一个正视剖视图，示意性地表示了尺寸调整锻造步骤；和图8A-8C是流程图，表示了用于生产按照更改后的实施例的滑履的加工步骤。
首先参看
图1，该图表示了一个旋转斜盘式压缩机，其上安装有一个按照本发明生产出的滑履。在图1中，附图标记10表示了一个加工有多个缸筒12的汽缸体，缸筒12沿该汽缸体的轴向延伸，从而使缸筒12沿一个圆心位于汽缸体10的中心轴线上的圆布置。如标记14整体所示的单头活塞(下文中简称为“活塞14”)被往复式地容纳在各个缸筒12中。一个前壳体16被安装在汽缸体10的轴向相对的端面之一(见图1中的左端面，下文称为“前端面”)上。一个后壳体18通过一个阀板20被安装在另一端面(见图1中的右端面，下文称为“后端面”)上。前壳体16、后壳体18和汽缸体10共同构成了该旋转滑盘式压缩机的一个壳体组件。后壳体18和阀板20共同限定了一个吸入室22和一个排出室24，它们分别通过一个进口26和一个出口28与一条制冷管路(未示出)相连接。阀板20具有吸入端口32、吸入阀34、排出端口36和排出阀38。
一个旋转驱动轴50置于汽缸体10和前壳体16内，从而使驱动轴50的旋转轴线与汽缸体10的中轴线相对齐。驱动轴 0在其相对的端部处分别通过各自的轴承受到前壳体16和汽缸体10的支承。汽缸体10的中心部分内加工有一个中心轴承孔56，轴承被置于该中心轴承孔56内，用于在驱动轴50的后端部支承该驱动轴50。驱动轴50的前端部，通过一个例如电磁离合器的离合器机构，与一个作为外部驱动源(未示出)的汽车发动机相连接。在压缩机的工作过程中，驱动轴50通过离合器机构与运转中的汽车发动机相连接，从而使驱动轴50绕其轴线旋转。
旋转驱动轴50带有一个旋转斜盘60，从而旋转斜盘60可轴向运动并且可相对驱动轴50倾斜。旋转斜盘60具有一个中心孔61，驱动轴50穿过该孔延伸。当沿图1中的竖直方向测量时，中心孔61的尺寸从轴向中心部分向每个轴向相对端部逐渐增大，同时中心孔61在轴向相对的每个端部处的横截面形状都是细长的。驱动轴50上固定有一个作为扭矩传递件的旋转件62，该旋转件62通过一个推力轴承64与前壳体16保持配合。在驱动轴50旋转的过程中，旋转斜盘60通过一个铰接机构66与驱动轴50一起旋转。铰接机构66引导旋转斜盘60进行其轴向和倾斜运动。铰接机构66包括一对固定在旋转件62上的支承臂6 7、加工在旋转斜盘60上且与加工在支承臂67内的引导孔68相配合的引导销69、旋转斜盘60的中心孔61、以及驱动轴50的外周表面。
上文所述的活塞14包括一个与旋转斜盘60的相对表面的径向外部相配合的配合部分70，和一个与配合部分70加工为一体且配合安装在相应缸筒12内的头部分72。本实施例中的头部分72被做成中空结构，以减小活塞14的重量。头部分72、缸筒12，和阀板20相互配合，共同限定了一个加压室。配合部分70通过一对部分球冠形滑履76与旋转斜盘60的相对表面的径向外部相配合。下面将对滑履76进行更加详细的说明。
旋转斜盘60的旋转运动通过滑履76被转变为活塞14的往复直线运动。当活塞14从其上死点移动至下死点时，即，当活塞14处于吸入冲程时，吸入室22中的制冷剂气体通过吸入端口32和吸入阀34被吸入缸筒12的加压室中。当活塞14从其下死点移动至上死点时，即，当活塞14处于压缩冲程时，加压室中的制冷剂被活塞14加压。在加压室中的加压后的制冷剂气体通过排出端口36和排出阀38被排入排出室24中。由于加压室中制冷剂气体的压缩，一个反作用力沿轴向作用在活塞14上。该压缩反作用力通过活塞14、旋转斜盘60、旋转件62和推力轴承64由前壳体16承受。
汽缸体10上加工有一个穿过其中的吸入通道80，用于连通排出室24和一个限定在前壳体16与汽缸体10之间的曲柄室86。吸入通道80与一个用于控制曲柄室86中的压力的电磁控制阀90相连接。电磁控制阀90包括一个螺线管绕组92。施加在螺线管绕组92上的电流量根据空调负荷由一个未示出的控制装置进行控制，该控制装置主要由一个计算机构成。
旋转驱动轴50上加工有一个穿过其中的泄放通道100。泄放通道100在其相对两端中的一端处向中心轴承孔56开口，而在另一端向曲柄室86开口。中心轴承孔56在其底部通过一个连通端口104与吸入室22相连通。
本旋转斜盘式压缩机是可变容积式的。通过使用作为高压源的排出室24内的压力和作为低压源的吸入室22内的压力之间的差值控制曲柄室86内的压力，加压室内的压力和曲柄室86内的压力之间的差值被调节，以改变旋转斜盘60相对于一个垂直于驱动轴50的旋转轴线的平面的倾斜角，从而改变活塞14的往复冲程(吸入和压缩冲程)，由此可以调节该压缩机的位移容量。具体而言，通过使电磁控制阀90的螺线圈绕组92通电或断电，曲柄室86选择性地与排出室24接通或断开，从而控制曲柄室86内的压力。
汽缸体10和每个活塞14均由一种铝合金制成。活塞14的外周表面上涂覆有一层氟树脂薄膜，该薄膜可防止活塞14的铝合金与汽缸体10的铝合金直接接触，从而防止二者之间产生粘附，并且允许尽可能地减小活塞14和缸筒12之间的间隙量。其它材料也可被用于加工汽缸体10、活塞14和涂覆层。
活塞14的配合部分70的端部具有U形的横截面，该端部远离头部分72。具体而言，配合部分70具有一个限定U形的底的基底部分124，和一对从基底部分124沿垂直活塞14轴线的方向伸出的大体平行的臂部分120、122。配合部分70的U形的两个相对侧壁分别具有相互面对的凹部128。每个凹部128由侧壁的一个部分球状内表面所限定。凹部128的部分球状内表面位于同一个球面上。
与滑履76相配合的旋转斜盘60的基体由JIS G5502中规定的球墨铸铁(FCD 700)制成，该材料通常被称为可锻铸铁。旋转斜盘60包括将与滑履76保持滑动接触的滑动表面132、134。旋转斜盘60的基体的作为滑动表面132，134的每一部分上都依次加工有一层铝喷涂薄膜和一层润滑薄膜。该润滑薄膜由一种其中分散有二硫化钼和石墨的合成树脂制成。该润滑薄膜能够通过减小旋转斜盘60和滑履76的滑动表面之间的摩擦有效地改善旋转斜盘60和滑履76的滑动特性。即使在润滑薄膜因磨损而脱落或剥离后，铝喷涂薄膜也能够有效地保持良好的滑动特性，同时防止旋转斜盘60与滑履76的直接接触。
如图2所示，每一对滑履76都具有一个部分球冠形，并且包括一个部分球状部分136，该部分具有一个大体呈凸出的部分球状的表面，和一个平面部分138，该部分具有一个大体呈平面的表面。严格地讲，平面部分138是一个稍微凸出的曲面(例如，一个曲率半径很大的凸出的部分球状表面)，并且其中心部分处加工有一个凹部140，该凹部用于容纳润滑油，以确保滑履76相对旋转斜盘60具有良好的滑动特性。相应地，平面部分138提供了一个将与旋转斜盘60保持滑动接触的环形滑动表面。部分球状部分136和平面部分138之间加工有一个斜角部分142，该斜角部分具有一个斜角表面(一个截头圆锥形的周向表面)，该斜角表面与平面部分138的平表面之间具有一个预定的夹角。当滑履76与旋转斜盘60滑动配合时，斜角部分142能有效地在旋转斜盘60的滑动表面132、134与每对滑履76的平面部分138之间引入润滑油。平面部分138的平表面与斜角部分142的斜角表面之间的边界，和斜角部分142的斜角表面与部分球状部分136的凸出的部分球状表面之间的边界被弄圆，从而分别具有不同的小曲率半径。该对滑履76在其部分球状部分136处与活塞14的凹部128的部分球状内表面滑动配合，同时在其平面部分138处与旋转斜盘60的相对表面的径向外表面即滑动表面132、134滑动配合。换言之，该对滑履76分别在其平面部分138和部分球状部分136处在旋转斜盘60和活塞14上滑动。该对滑履76被如此设计，即部分球状部分136的凸出的部分球状表面位于同一球面上。换言之，每个滑履76均具有一个部分球冠形，该冠形的尺寸小于一个半球的尺寸，其减小量等于旋转斜盘60的厚度的一半。
滑履76包括一个基体146和一个覆盖在基体146表面上的金属覆镀层148。在图2中，为便于理解，金属覆镀层148的厚度被夸大。基体146由铝-硅合金(A4032)制成，该材料的主要成分是铝，且其中的铝硅含量比基本等于低共熔混合物形成时的铝硅含量比。其它种类的铝合金也可被用作本滑履的基体的材料。本实施例中的金属覆镀层148是一个无电镍镀层，它具有很高的硬度和强度，从而防止滑履76的磨损，同时保护滑履76免受损坏或划伤。无电镍镀层可以是镍-磷镀层、镍-硼镀层、或镍-磷-硼-钨镀层。该滑履也可以不带有金属覆镀层148。该金属覆镀层的种类不受特别限制。另外，金属覆镀层可由单独一层薄膜构成，或由数层同类或异类的薄膜构成。该金属覆镀层可以覆盖基体的整个表面或部分表面。也可以采用其它的金属覆镀层，例如包括钴-磷镀层在内的无电钴类镀层，和硬铬镀层，从而取代无电镍镀层或作为无电镍镀层的附加层。金属覆镀层148可被覆盖上一层含有固体润滑剂的润滑薄膜。
下面将结合图3所示的流程图说明一种用于生产该滑履的方法。如图3所示，滑履在流程图中由(a)至(e)所示的不同时刻分别具有不同的横截面形状。
滑履76由一个圆柱形坯料160加工而成。(严格意义上讲，加工出的应该是该滑履的基体146。然而，为了便于理解，下文的说明中将使用“滑履”一词。)坯料160由上述铝-硅合金(A4032)制成，并且其外径小于滑履76的外径而其高度大于滑履76的高度。圆柱形坯料160的制备过程如下首先，挤出一个具有预定形状的铝合金锭，其中该铝合金是铸铝并具有预定的成分，拉伸该锭，以便使之形成一个具有预定直径的杆形件，对该杆形件进行退火，然后使用锯削机械将该杆形件切成分别具有预定长度的件。由此获得的坯料160受到滚筒抛光，从而使坯料160的表面变光滑。当锻比较低时或者当由锯削机械切出的坯料的表面足够光滑时，可以省去该滚磨加工，以降低滑履76的加工成本。滑履在加工步骤中的某一点处的锻比被表示为滑履在该点处的高度与滑履76的高度hp(即设计高度值)的比值。在本实施例中，若坯料160的高度为h0，则坯料160对滑履76的锻比约为1.2，即锻造百分比h0/hp约等于120％。
如上所述制备的坯料160在一个部分成型步骤162中受到一种部分成型加工，以便将滑履76的一部分加工成型，如图4示意性所示。具体而言，滑履76的平面部分138的凹部140在部分成型步骤162中被加工成型。如图4所示，该部分成型步骤由一个包括一个模具装置170的压机来执行。模具装置170包括一个下模具166和一个冲头168。下模具166具有一个圆柱形孔，该孔的内径大体等于坯料160的外径，而其深度大于坯料160的高度。冲头168被插入下模166的圆柱孔中。最初，坯料160被置于圆柱形孔164中。然后，冲头168被压在坯料160上，并且被降低至一个预定的位置，从而该冲头168的远端部被插入坯料160中，从而在坯料160中加工出凹部140。由此获得的部分成型坯料172的高度大体等于坯料160的高度。
部分成型坯料172在一个第一子锻造步骤176中被锻造成一个半成品滑履178，如图5示意性所示。第一子锻造步骤176中的第一子锻造加工采用了冷锻，其中使用了一个由一个上模具180和一个下模具182组成的模具组件184。当上和下模具180，182被合并在一起时，将形成一个形状大体与半成品滑履178相同的空腔。下模具182的中心部分处加工有一个将与部分成型坯料172的凹部140(滑履76的凹部140)保持配合的凸起186。部分成型坯料172相对下模具182被如此放置，即凸起186被配合在凹部140内。由于凹部140在锻造步骤之前的部分成型步骤162中已被加工成型，所以坯料172可以以很高的精度被置于模具组件中，从而对材料在空腔中的塑性流动进行优化。相应地，将在第一子锻造步骤176中获得的半成品滑履178不容易产生尺寸偏差。当坯料如上所述地被定位后，上模具180被落下，从而使上和下模具180、182被并在一起，以便将坯料172锻造成半成品滑履178。上和下模具180、182被如下设计，即当两个模具180、182并合时，半成品滑履178的径向外部的周围形成了一个空间188。未被填满材料的空间188可吸收或容纳材料的偏差量。在本实施例中，若半成品滑履178的高度为h1，则半成品滑履178对滑履76的锻比大约为1.07，即锻造百分比h1/hp约等于107％。
然后，如上所述获得的半成品滑履178在一个退火步骤190中受到退火处理。在按照本实施例的退火处理中，半成品滑履178在约415℃的加热炉中被保持约3小时，然后以大约25℃/小时的冷却速率被逐渐冷却。该退火处理有利于接下来在下述第二子锻造步骤中进行的锻造加工。
经过退火处理的半成品滑履178在图3的流程图中的192所示的第二子锻造步骤中被锻造成一个粗糙成形的粗制滑履194。与上述第一子锻造步骤176相同，图6中示意性所示的第二子锻造步骤192也采用了冷锻，且使用了一个包括一个上模具196和一个下模具198的模具组件200。当上和下模具196、198并在一起时，将形成一个形状大体与粗糙成形的粗制滑履194相同的空腔。下模具198的中心部分处加工有一个将与半成品滑履178的凹部140(滑履76的凹部140)保持配合的凸起202，它与凸起186类似。半成品滑履178相对下模具198被如此放置，即凸起202被配合在凹部140内。凸起202与凹部140之间用于使半成品滑履178相对下模具198定位的配合的优点与上述结合第一子锻造步骤176及其详细说明所述的优点相同。当半成品滑履178如上所述地被定位后，上模具196被落下，从而使上和下模具196、198被并在一起，以便将半成品滑履178锻造成粗糙成形的粗制滑履194。与第一子锻造步骤176中使用的上和下模具180、182相同，上和下模具196、198被如下设计，即当两个模具196、198并合时，在粗糙成形的粗制滑履194的径向外部的周围形成了一个空间204。与空间188相同，未被填满材料的空间204可吸收或容纳材料的偏差量。在本实施例中，若粗糙成形的粗制滑履194的高度为h2，则粗糙成形的粗制滑履194对滑履76的锻比大约为1.03，即锻造百分比h2/hp约为103％。第一子锻造步骤176、退火步骤190和第二子锻造步骤192共同构成了一个主锻造步骤206。
在主锻造步骤206之后，即在第二子锻造步骤192之后，粗糙成形的粗制滑履194在一个调质处理步骤210中承受调质处理。由于该调质处理被施用在粗糙成形的粗制滑履194上，所以采用了T6处理。在T6处理中，粗糙成形的粗制滑履194首先受到固熔热处理，然后受到人工时效硬化处理。当施用固熔热处理时，粗糙成形的粗制滑履194在约490℃的加热炉中被保持约1小时，然后被迅速冷却至室温。当施用人工时效硬化处理时，粗糙成形的粗制滑履194在约180℃的加热炉中被保持约5小时。也可以用T7处理代替T6处理。在T7处理中，经过固熔热处理之后的粗糙成形的粗制滑履194将受到稳定化处理，其中粗糙成形的粗制滑履194在约200℃的加热炉中被保持约5小时。
经过调质处理的粗糙成形的粗制滑履194在一个尺寸调整锻造步骤214中被锻造成一个尺寸调整后的滑履216。与上述主锻造步骤206中的各个子锻造步骤一样，图7中示意性表示的尺寸调整锻造步骤214也采用了冷锻，且使用了一个包括一个上模具218和一个下模具220的模具组件222。当上和下模具218、220并合在一起时，将限定一个形状大体与尺寸调整后的滑履216相同的空腔。下模具220的中心部分处加工有一个将与粗糙成形的粗制滑履194的凹部140(滑履76的凹部140)保持配合的凸起224，它与上述凸起186、202类似。粗糙成形的粗制滑履194相对下模具220被如此放置，即凸起224被配合在凹部140内。凸起224与凹部140之间用于使粗糙成形的粗制滑履194相对下模具220定位而具有的配合的优点与上述结合第一和二子锻造步骤176、192及其详细说明所述的优点相同。当粗糙成形的粗制滑履194如上所述地被定位后，上模具218被落下，从而使上和下模具218、220并在一起，以便将粗糙成形的粗制滑履194锻造成尺寸调整后的滑履216。与第一和二子锻造步骤176、192中使用的上模具180、196和下模具182、198相同，上和下模具218、220被如下设计，即当两个模具218、220并合时，在尺寸调整后的滑履216的径向外部的周围形成了一个空间226。与空间188、204相同，未被填满材料的空间226可吸收或容纳材料的偏差量。
由此获得的尺寸调整后的滑履216在接下来的尺寸调整磨削步骤230中被进行磨削加工。在本实施例中，尺寸调整后的滑履216受到表面抛光和滚筒抛光。为了对滑履78的平面部分138进行磨削或抛光，由一台表面抛光机械所执行的表面抛光，通过使用自由摩擦颗粒，被施用在以合适方式排列的多个尺寸调整后的滑履216上。使用滚筒抛光是为了磨削或抛光滑履76的整个表面，包括平面部分138、部分球状部分136，和斜角部分142。滚筒抛光被施用在尺寸调整后的滑履216上，其中该尺寸调整后的滑履216与自由摩擦颗粒一起被容纳在一个滚筒抛光机械中。在本实施例中，滑履76在尺寸调整锻造步骤中已基本被锻造出了理想的形状，因此尺寸调整磨削步骤230中的磨削加工所需的材料切削量可以十分小，从而可获得快捷的磨削加工。由于表面抛光和滚筒抛光均能对滑履76进行尺寸调整，但表面抛光主要被用于调整滑履76的高度而滚筒抛光主要被用于使滑履76的表面变光滑。表面抛光和滚筒抛光相互之间的加工顺序可被任意安排。
在这一系列加工步骤被完成之后，滑履76在一个覆镀步骤中被覆上一层如上所述的金属覆镀层148。如果需要的话，滑履76可受到滚筒抛光和表面抛光，以便使覆镀层148的表面清洁和光滑。此外，平面部分138的表面被磨光，以做表面精加工，从而获得所要的滑履76。覆镀步骤之后施用的磨削或抛光加工的顺序不受特别限制。
上文已结合图3的流程图描述了生产滑履的方法。该滑履也可以采用其它的加工方式。下面将结合图8A至8C的流程图说明对该滑履加工方法的某些更改。
图8A中的流程图表示了根据本发明的第二个实施例生产滑履的各加工步骤。第二个实施例中的按照图8A的流程图的方法与第一个实施例中的按照图3的流程图的方法的不同之处在于第二个实施例没有施用部分成型步骤和尺寸调整磨削步骤。换言之，按照第二个实施例的方法包括主锻造步骤206、调质处理步骤210和尺寸调整锻造步骤214。本方法能以一种十分简化的方式对滑履进行快捷、经济的加工。按照图3的流程图的方法可被如此更改，即部分成型步骤和尺寸调整磨削步骤中只有一个不被施用。
图8B的流程图表示了根据本发明的第三个实施例生产滑履的各加工步骤。该第三个实施例中的按照图8B的流程图的方法与第一个实施例中的按照图3的流程图的方法大体相同，只不过第三个实施例的主锻造步骤206中不包括退火步骤。换言之，按照第三个实施例的方法中的主锻造步骤206包括第一和第二子锻造步骤176、192。不使用退火步骤的本方法能够降低滑履的生产成本。主锻造步骤206可以只包括单个锻造步骤。在这种情况下，滑履的加工可以更加快捷和经济。
图8C的流程图表示了根据本发明的第四个实施例生产滑履的各加工步骤。该第四个实施例中的按照图8C的流程图的方法与第一个实施例中的按照图3的流程图的方法大体相同，只不过在第四个实施例中，除使用第一退火步骤234外，还使用了一个第二退火步骤236，并且除使用第一和第二子锻造步骤176、192外，还使用了一个第三子锻造步骤2 38。换言之，按照第四个实施例的方法中的主锻造步骤206包括第一子锻造步骤176、第一退火步骤234、第二子锻造步骤192、第二退火步骤236和第三子锻造步骤238。本方法允许采用具有相对较高锻比的锻造加工，换言之，在该锻造加工中，坯料将受到深程度的锻造，以获得粗糙成形的粗制滑履。
尽管上文对本发明的各个优选实施例进行了描述，但这种描述只是为了说明的目的，我们应理解本发明不受各个所示实施例的细节的限制。例如，本发明的原理可被应用于一种用于旋转斜盘式压缩机的滑履，其中该压缩机装备有一个双头活塞，该双头活塞的配合部的相对的两侧上各带有一个头部，或者本发明的原理还可被应用于一种用于定容积式压缩机的滑履。可以理解，本发明在被具体实施时本领域内的普通技术人员可进行例如发明概要中所述的各种改变和改进。
权利要求
1.一种生产用于旋转斜盘式压缩机的滑履所述的方法，所述滑履被置于所述旋转斜盘式压缩机的一个旋转斜盘和一个活塞之间，并由铝合金制成，该方法包括一个主锻造步骤(206)，其用于将用于生产所述滑履(160)的坯料锻造成一个粗糙成形的粗制滑履(194)；一个调质处理步骤(210)，其用于对所述粗糙成形的粗制滑履进行调质处理；和一个尺寸调整锻造步骤(214)，其用于将经过调质处理的所述粗糙成形的粗制滑履锻造成一个尺寸调整后的滑履(216)。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主锻造步骤(206)包括多个子锻造步骤(176，192，238)。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括一个退火步骤(190，236)，该退火步骤在所述多个子锻造步骤中除最后一个子步骤外的至少一个子步骤之后采用。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个子锻造步骤中的任何两个连续步骤之间都没有采用退火步骤。
5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个子锻造步骤包括一个第一子锻造步骤(176)，所述步骤(176)被施用在所述坯料上，以获得一个半成品滑履(178)，所述半成品滑履(178)与所述尺寸调整后的滑履的形状相似度低于与所述粗糙成形的粗制滑履的，所述多个子锻造步骤还包括一个第二子锻造步骤(192)，所述步骤(192)被施用在所述半成品滑履上，以获得所述粗糙成形的粗制滑履。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括一个被安排在所述第一和所述第二子锻造步骤之间的退火步骤(190)，用于对所述半成品滑履进行退火。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一和所述第二子锻造步骤之间未采用一个退火步骤。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一个尺寸调整磨削步骤(230)，所述步骤(230)被施用在经过所述尺寸调整锻造步骤后获得的所述尺寸调整后的滑履上。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，一个尺寸调整磨削步骤未被施用在经过所述尺寸调整锻造步骤后获得的所述尺寸调整后的滑履上。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一个在所述主锻造步骤之前施加在所述坯料的一部分上的部分成型步骤。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述旋转斜盘式压缩机的所述滑履包括一个平面部分(138)，所述平面部分具有一个将与所述旋转斜盘保持滑动接触的大体呈平面的表面，所述滑履还包括一个部分球状部分(136)，所述部分球状部分具有一个将与所述活塞保持滑动接触的大体呈部分球状的表面。
12.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，用于所述旋转斜盘式压缩机的所述滑履包括一个平面部分(138)，所述平面部分具有一个大体呈环形的平表面，在该平表面的大致中心部分处加工有一个凹部(140)，并且该平表面将与所述旋转斜盘保持滑动接触，所述滑履还包括一个部分球状部分(136)，所述部分球状部分具有一个与所述活塞保持滑动接触的大体呈部分球状的表面，所述凹部在所述部分成型步骤中被加工成型。
13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主锻造步骤和所述尺寸调整锻造步骤均采用冷锻。
14.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调质处理步骤被施用在所述粗糙成形的粗制滑履上，该方法包括一个固熔热处理步骤；和一个在固熔热处理步骤之后采用的人工时效硬化处理步骤。
15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调质处理步骤被施用在所述粗糙成形的粗制滑履上，该方法包括一个固熔热处理步骤；和一个过时效处理步骤，该步骤所需的条件高于能够获得最大强度的人工时效硬化处理的条件，并且该步骤在采用所述固熔热处理步骤之后采用。
全文摘要
一种生产用于旋转斜盘式压缩机的滑履的方法,该滑履被置于旋转斜盘式压缩机的一个旋转斜盘和一个活塞之间,并由铝合金制成,该方法包括:一个主锻造步骤(206),其用于将用于生产所述滑履(160)的坯料锻造成一个粗糙成形的粗制滑履(194);一个调质处理步骤(210),其用于对粗糙成形的粗制滑履进行调质处理;和一个尺寸调整锻造步骤(214),其用于将经过调质处理的粗糙成形的粗制滑履锻造成一个尺寸调整后的滑履(216)。
文档编号F04B27/10GK1385609SQ02119169
公开日2002年12月18日 申请日期2002年5月10日 优先权日2001年5月10日
发明者杉浦学, 杉冈隆弘, 小野田晃, 村上智洋, 大久保忍 申请人:株式会社丰田自动织机