曲轴组件和具有其的压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机技术领域，更具体地，涉及一种曲轴组件和具有其的压缩机。

背景技术：

往复活塞式压缩机电机做回转运动带动活塞往复运动，由于活塞往复运动会产生惯性力，导致往复活塞式压缩机在运转过程中会产生周期振动，为了保证压缩机能够稳定运转，通常在压缩机曲轴的曲柄臂上设置有平衡块，通过平衡块来平衡活塞运动时产生的惯性力。相关技术中的压缩机，采用两个铆钉来固定曲轴与平衡块，这种固定连接方法安装复杂，拆装效率低，安装成本高，给装配过程带来很大不便。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种曲轴组件，该曲轴组件的结构简单，组装工艺简单，连接可靠，生产效率高，成本低。

本发明还提出一种具有上述曲轴组件的压缩机。

根据本发明第一方面实施例的曲轴组件，包括：曲轴，所述曲轴包括主轴、曲柄臂和相对于所述主轴的中心轴线偏心设置的偏心部，所述曲柄臂设在所述主轴和所述偏心部之间；用于配重的平衡块，所述平衡块的至少一部分与所述曲柄臂卡接相连。

根据本发明实施例的曲轴组件，通过将平衡块与曲柄臂卡接相连，省去了相关技术中的铆钉等连接件，很大程度上简化了平衡块与曲柄臂的连接方式的结构，减少了连接部件的数量，提高了曲轴组件的生产效率，降低了生产成本，并且可以确保平衡块与曲柄臂的连接可靠性。该曲轴组件的结构简单，安装较为方便，生产效率较高，为加工过程带来了极大的便利，一方面可以有效地固定平衡块，另一方面可以减少部件数量，降低生产成本。

另外，根据本发明实施例的曲轴组件，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述曲柄臂上设有一端敞开的插槽，所述平衡块上设有与所述插槽卡接相连的插接柱，且所述插接柱的至少一部分的径向尺寸大于所述插接柱的与所述平衡块相连的一端的径向尺寸。

根据本发明的一个实施例，所述插槽包括第一槽段和第二槽段，所述第一槽段邻近所述平衡块设置，所述第二槽段远离所述平衡块设置，所述插接柱包括与所述第一槽段形状对应的第一柱段和与所述第二槽段形状对应的所述第二柱段。

根据本发明的一个实施例，所述第一槽段的径向尺寸小于所述第二槽段的径向尺寸。

根据本发明的一个实施例，所述插槽形成沿所述曲柄臂的轴向延伸的通孔，且所述第二槽段的轴向长度大于所述第二柱段的轴向长度。

根据本发明的一个实施例，所述平衡块上设有上端敞开的冲压孔，所述冲压孔的中心线与所述插接柱的中心轴线重合，所述冲压孔的底壁与所述第二柱段的端部之间的轴向距离为X，X≥0.5mm，所述冲压孔的内径为D，2mm≤D≤12mm，所述第一柱段在径向上的厚度Tn≥0.4mm，所述第二柱段与所述第一柱段的半径差Tu≥0.2mm。

根据本发明的一个实施例，所述插槽和所述插接柱的径向尺寸沿所述插接柱插入所述插槽的方向逐渐增大。

根据本发明的一个实施例，所述插接柱的自由端形成凸出于外侧壁的弧形凸起，所述插接柱与所述平衡块圆弧过渡。

根据本发明的一个实施例，所述平衡块的上表面向内凹入以在所述平衡块的上表面形成冲压孔，并在所述平衡块的下表面形成所述插接柱，所述曲柄臂的上表面的一部分向内凹入以在所述曲柄臂的上表面形成所述插槽，并在所述曲柄臂的下表面形成凸台，所述插槽的轴向长度等于所述插接柱的轴向长度。

根据本发明的一个实施例，所述冲压孔的底壁与所述凸台的顶壁之间的轴向距离为X，X≥0.8mm，所述凸台的外径为D，2mm≤D≤12mm，所述插接柱的最小外径尺寸Tn≥0.4mm，所述插接柱的最大外径尺寸与所述最小外径尺寸之差Tu≥0.2mm。

根据本发明的一个实施例，所述平衡块由板材冲压而成，所述平衡块的板材延伸率大于等于10％，抗拉强度小于等于500N/mm²，所述平衡块的板材厚度t≥1mm。

根据本发明的一个实施例，所述主轴和所述偏心部分别与所述曲柄臂的两端焊接相连。

根据本发明的一个实施例，所述曲轴为一体成型件。

根据本发明的一个实施例，所述平衡块通过冲压工艺铆接在所述曲柄臂上。

根据本发明第二方面实施例的压缩机，包括根据上述实施例所述的曲轴组件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的曲轴组件的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的曲柄臂和平衡块铆接示意图；

图3是根据本发明的另一个实施例的曲轴组件的结构示意图；

图4是根据本发明的另一个实施例的曲柄臂和平衡块铆接示意图；

附图标记：

100：曲轴组件；

10：主轴；

20：曲柄臂；

21：插槽；21a：台阶孔；

211：第一槽段；212：第二槽段；213：凸台；

30：偏心部；

40：平衡块；40a：冲压孔；

41：插接柱；

411：第一柱段；412：第二柱段；413：弧形凸起；

200：冲压头；

300：铆接头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先结合附图1至图4具体描述根据本发明第一方面实施例的曲轴组件100。

如图1和图3所示，根据本发明实施例的曲轴组件100包括曲轴和用于配重的平衡块40，曲轴又包括主轴10、曲柄臂20和偏心部30。

具体而言，曲轴包括主轴10、曲柄臂20和相对于主轴10的中心轴线偏心设置的偏心部30，曲柄臂20设在主轴10和偏心部30之间，平衡块40的至少一部分与曲柄臂20卡接相连。

换言之，根据本发明实施例的曲轴组件100主要由曲轴和平衡块40组成，其中，曲轴主要由主轴10、曲柄臂20和相对于主轴10的中心轴线偏心设置的偏心部30构成。参照图1，曲轴的主轴10和偏心部30分别沿竖直方向(如图1所示的上下方向)延伸，且偏心部30的中心轴线与主轴10的中心轴线不重合，主轴10设在偏心部30的下方，曲柄臂20设在主轴10和偏心部30之间，且曲柄臂20的上端面与偏心部30的下端相连，曲柄臂30的下端面与主轴10的上端相连。

进一步地，曲柄臂20的上端面设有平衡块40，且平衡块40与曲柄臂20卡接相连以起到配重的作用，具体地，平衡块40可以通过冲压工艺或者通过自身结构与曲柄臂20实现固定连接。

由此，根据本发明实施例的曲轴组件100，通过将平衡块40与曲柄臂20卡接相连，省去了相关技术中的铆钉等连接件，很大程度上简化了平衡块40与曲柄臂20的连接方式的结构，减少了连接部件的数量，提高了曲轴组件100的生产效率，降低了生产成本，并且可以确保平衡块40与曲柄臂20的连接可靠性。该曲轴组件100的结构简单，安装较为方便，生产效率较高，为加工过程带来了极大的便利，一方面可以有效地固定平衡块40，另一方面可以减少部件数量，降低生产成本。

可选地，曲柄臂20上设有一端敞开的插槽21，平衡块40上设有与插槽21卡接相连的插接柱41，且插接柱41的至少一部分的径向尺寸大于插接柱41的与平衡块40相连的一端的径向尺寸。

参照图1，曲柄臂20上设有插槽21，插槽21上部的径向尺寸小于下部的径向尺寸，而平衡块40朝向曲柄臂20的一侧设有插接柱41，平衡块40的插接柱41从上至下插入曲柄臂20的插槽21内，使得平衡块40图曲柄臂20实现固定连接。

具体地，平衡块40与曲柄臂20在安装时，平衡块40由于受到冲压作用发生塑性变形，使得平衡块40的下侧形成插接柱41、并挤压到曲柄臂20的插槽21内，平衡块40与曲柄臂20装配完成后，与平衡块40相连一端的插接柱41的径向尺寸小于远离平衡块40的另一端的径向尺寸，这样插接柱41的下部尺寸大于其上部尺寸，使得平衡块40与曲柄臂20形成互锁结构，实现可接相连，保证了曲柄臂20与平衡块40的连接的可靠性。

在本发明的一些具体实施方式中，插槽21包括第一槽段211和第二槽段212，第一槽段211邻近平衡块40设置，第二槽段212远离平衡块40设置，插接柱41包括与第一槽段211形状对应的第一柱段411和与第二槽段212形状对应的第二柱段412。

参照图1，曲柄臂20的插槽21主要由第一槽段211和第二槽段212组成，第一槽段211靠近平衡块40，第二槽段212远离平衡段，第一槽段211和第二槽段212相连接，并且上下连接布置，即第一槽段211位于第二槽段212的上方，与此相对应，平衡块40由于受到冲击发生塑性变形，插入插槽21内的插接柱41由第一柱段411和第二柱段412构成，第一柱段411靠近平衡块40，第二柱段412远离平衡块40，第一柱段411与第二柱段412相连接并上下布置，平衡块40固定在曲柄臂20上，实现曲柄臂20和平衡块40的卡接相连。

有利地，第一槽段211的径向尺寸小于第二槽段212的径向尺寸。

由图2可以看出，曲柄臂20插槽21的第一槽段211形成为上部敞开端，第二槽段212与第一槽段211相连，并且处于第一槽段211的下方，此外，第二槽段212的径向尺寸大于第一槽段211的径向尺寸，则插入插槽21内的插接柱41的第二柱段412的径向尺寸大于第一柱段411的径向尺寸，从而使得插接柱41与插槽21实现互锁，使插接柱41无法相对于曲柄臂20在上下方向上移动，平衡块40被牢牢地固定在曲柄臂20上，实现与曲柄臂20的卡接相连。

可选地，插槽21形成沿曲柄臂20的轴向延伸的通孔，且第二槽段212的轴向长度大于第二柱段412的轴向长度。

具体地，如图2所示，曲柄臂20的插槽21形成为沿曲柄臂20的轴向(图1和图2中的上下方向)延伸的通孔，平衡块40受到冲击发生塑性变形进入通孔内，形成与平衡块40相连的第一柱段411和远离平衡块40的第二柱段412，第一柱段411完全进入并充满第一槽段211，即第一柱段411与第一槽段211的轴向长度相等，第二柱段412进入到第二槽段212且第二柱段412的端部不超出第二槽段212的下端，即第二柱段412的轴向长度小于第二槽段212的长度，插接柱41与插槽21实现互锁，可以防止插接柱41从插槽21内向上滑出，保证平衡块40与曲柄臂20的连接可靠性。

有利地，平衡块40上设有上端敞开的冲压孔40a，冲压孔40a的中心线与插接柱41的中心轴线重合，冲压孔40a的底壁与第二柱段412的端部之间的轴向距离为X，X≥0.5mm，冲压孔40a的内径为D，2mm≤D≤12mm，第一柱段411在径向上的厚度Tn≥0.4mm，第二柱段412与第一柱段411的半径差Tu≥0.2mm。

参照图2，平衡块40上方设置有冲压孔40a，冲压孔40a的一端(如图2所示的上端)敞开，冲压孔40a的中心轴线与曲柄臂20上通孔的中心轴线重合，冲压孔40a的内径范围为2mm≤D≤12mm，例如，冲压孔40a的内径可以为2mm、10mm或者12mm，可以根据插槽21的尺寸选择合适的冲压头200进行加工。

优选地，冲压孔40a的底壁面与第二柱段412下表面的轴向距离X≥0.5mm，在通孔的径向方向上，冲压孔40a内侧壁面到第一槽段211内表面的厚度Tn≥0.4mm，进一步地，由于第一槽段211的径向尺寸小于第二槽段212的径向尺寸，因此在第一槽段211和第二槽段212连接处形成台阶孔21a，该台阶孔21a在通孔径向上的厚度为Tu，且Tu≥0.2mm。

平衡块40与曲柄臂20在装配时，铆接头300设在通孔内且位于第二槽段212内，冲压头200下方端部向下压入平衡块40的冲压孔40a内，冲压头200向下压入冲压孔40a内时，挤压平衡块40向下移动、使其局部结构发生塑性变形成插接柱41，并插接在曲柄臂20的插槽21内，当冲压孔40a的底壁面距离第二柱段412下表面的厚度为X≥0.5mm，第二柱段412的下表面与铆接头300止抵相连时，停止冲压，此时第二柱段412与第一柱段411的半径差Tu≥0.2mm，第一柱段411在径向上的厚度为Tn≥0.4mm，实现将平衡块40可靠地卡接在曲柄臂20上。

这里需要说明的是，冲压孔40a也可以由冲压头200直接压入平衡块40而形成。

在本发明的另一些具体实施方式中，插槽21和插接柱41的径向尺寸沿插接柱41插入插槽21的方向逐渐增大。

具体地，如图3和图4所示，曲轴组件100在组装时，先将曲柄臂20和平衡块40沿竖直方向(如图3所示的上下方向)叠加设置，其中，平衡块40设在曲柄臂20的上方，平衡块40上方有冲压头200，曲柄臂20的下方有铆接模具，冲压头200冲压平衡块40和曲柄臂20，使曲柄臂20的至少一部分在铆接模具内形成了插槽21，平衡块40的至少一部分在铆接模具内形成插接柱41，并且曲柄臂20的插槽21和在插槽21内的插接柱41在沿着插接柱41插入插槽21的方向上，径向尺寸逐渐增大，便于插接柱41在插槽21内形成互锁，实现曲柄臂20和平衡块40的卡接相连。

具体地，插接柱41的自由端形成凸出于外侧壁的弧形凸起413，插接柱41与平衡块40圆弧过渡。

换句话说，通过冲压头200和铆接模具的作用，将平衡块40的被作用部分冲压成插接柱41，与此同时，在曲柄臂20的与插接柱41对应的位置形成插槽21，由于铆接模具的约束，插接柱41和插槽21沿着冲压方向的径向尺寸逐渐变大，并在插接柱41的下端边沿处形成弧形凸起413，而在插接柱41与平衡块40的下表面的连接部分形成圆滑过渡段，插接柱41上的弧形凸起413嵌入插槽21的凹槽内，形成曲柄臂20和平衡块40的互锁结构，即形成相互镶嵌的圆形TOX(板件冲压连接技术)连接点铆接结构，使二者紧密的结合在一起。

此外，平衡块40的上表面向内凹入以在平衡块40的上表面形成冲压孔40a，并在平衡块40的下表面形成插接柱41，曲柄臂20的上表面的一部分向内凹入以在曲柄臂20的上表面形成插槽21，并在曲柄臂20的下表面形成凸台213，插槽21的轴向长度等于插接柱41的轴向长度。

参照图4可以看出，冲压过程中，平衡块40与曲柄臂20受到冲压头200和铆接模具的共同作用，会在平衡块40的上表面形成向下的凹槽，该凹槽即为冲压孔40a，在平衡块40的下表面形成插接柱41，而在曲柄臂20的上表面形成向下凹入的插槽21，在曲柄臂20的下表面形成与铆接模具形状一致的凸台213。

进一步地，由于铆接模具的约束，曲柄臂20的插槽21底壁的外周沿形成内凹的凹槽，而平衡块40的插接柱41的顶部外周沿形成外凸的弧形凸起413，弧形凸起413嵌入插槽21的凹槽内，再加上插接柱41下端弧形凸起413的径向尺寸大于插槽21上端的径向尺寸，使得平衡块40的插接柱41卡接在曲柄臂20插槽21内，完成平衡块40与曲柄臂20的固定连接。

有利地，冲压孔40a的底壁与凸台213的顶壁之间的轴向距离为X，X≥0.8mm，凸台213的外径为D，2mm≤D≤12mm，插接柱41的最小外径尺寸Tn≥0.4mm，插接柱41的最大外径尺寸与最小外径尺寸之差Tu≥0.2mm。

参照图4，曲柄臂20和平衡块40组装完成后，冲压孔40a的底壁面与曲柄臂20下表面的厚度为X≥0.8mm，曲柄臂20下表面形成凸台213的外径为2mm≤D≤12mm，在插槽21上端插接柱41的外径尺寸最小为Tn≥0.4mm，插接柱41形成弧形凸起413处的外径最大，最大外径尺寸与最小外径尺寸之差Tu≥0.2mm，这个差值保证了曲柄臂20与平衡块40形成互锁结构，确保二者固定连接的可靠性。

有利地，平衡块40由板材冲压而成，平衡块40的板材延伸率大于等于10％，抗拉强度小于等于500N/mm²，平衡块40的板材厚度t≥1mm。

也就是说，由于平衡块40的本身材质延伸率为10％，抗拉强度小于等于500N/mm²，平衡块40的板材厚度t≥1mm，平衡块40受到冲压作用时，板件材料的机械性能不会受到损害，只要在板材的塑性变形范围内，平衡块40的冲压变形不会影响其本身性能。

可选地，主轴10和偏心部30分别与曲柄臂20的两端焊接相连。将主轴10和偏心部30分别通过焊接工艺与曲柄臂20相连，使三者固定连接成为一个整体，可以保证曲轴结构的结构稳定性，并且，曲柄臂20可以采用与主轴10、偏心部30不同的材料进行加工，方便曲柄臂20与平衡块40单独进行组装。

可选地，曲轴为一体成型件。一体形成的结构不仅使曲轴整个部件的结构更加稳定，而且加工过程中成型更加方便，节约了生产成本。

在本发明实施例中，平衡块40通过冲压工艺铆接在曲柄臂20上。具体地，平衡块40与曲柄臂20在组装时，将平衡块40置于曲柄臂20上方，冲压头200设于平衡块40上方，铆接头300或铆接模具置于曲柄臂20下方，通过冲压头200和铆接头300和铆接模具的共同作用，使平衡块40和曲柄臂20形成互锁结构，将平衡块40固定连接在曲柄臂20上，操作方便，连接可靠，组装效率高，成本较低。

下面结合附图1至附图4具体描述根据本发明实施例的曲轴组件100的加工过程。

根据本发明实施例的曲轴组件100主要由曲轴和用于配重的平衡块40组成，其中，曲轴由主轴10、曲柄臂20和偏心部30构成，平衡块40设于曲柄臂20上且与曲柄臂20卡接相连。

如图2所示，在本实施例中，曲轴的主轴10、曲柄臂20和偏心部30一体成型，曲轴组件100在组装时，首先将平衡块40置于曲柄臂20上，在平衡块40上方设置冲压头200，在曲柄臂20下方设置铆接头300，并保证曲柄臂20的插槽21的轴向中心线与冲压头200和铆接头300轴向中心线重合，冲压头200向下移动、压入平衡块40的冲压孔40a内，对平衡块40施加压力不断增大的过程中，由于平衡块40本身的延伸率较大，平衡块40的受力的局部位置发生塑性变形，被压入曲柄臂20插槽21内形成插接柱41，在持续加压过程中，插槽21内的插接柱41的轴向长度增加，当与曲柄臂20下端插槽21内的铆接头300接触时，冲压头200继续对平衡块40加压，使插接柱41在径向方向上发生变形、并形成互锁结构，保证插接柱41与插槽21紧密结合，完成了曲柄臂20和平衡块40固定卡接。

如图4所示，在本实施例中，曲轴的主轴10、曲柄臂20和偏心部30分别加工而成，首先将平衡块40安装在曲柄臂20上，然后将曲柄臂20分别与主轴10和偏心部30焊接相连，实现曲轴组件100的组装。

具体地，曲柄臂20与平衡块40在组装时，将平衡块40水平重叠放置在曲柄臂20上，冲压头200设在平衡块40上方，铆接模具设在曲柄臂20的下方，并保证冲压头200和铆接模具的轴向中心线重合，冲压头200向下移动对水平重叠放置的平衡块40和曲柄臂20共同施压，由于平衡块40和曲柄臂20的延伸率较大，发生塑性变形进入铆接模具中，在冲压头200不断加压过程中，曲柄臂20的下表面形成与铆接模具形状一致的凸台213，曲柄臂20的上表面形成为插槽21，该插槽21的下端外周沿形成内凹的凹槽，对应地，平衡块40的上表面则挤压形成为冲压孔40a，平衡块40下表面形成为插接柱41，插接柱41的下端外周沿形成弧形凸起413，弧形凸起413嵌入插槽21的凹槽内，使平衡块40与曲柄臂20局部挤压成圆形连接点，即形成互锁结构，保证平衡块40与曲轴曲柄臂20紧密连接，完成曲柄臂20和平衡块40的固定卡接。

由此，曲轴与平衡块40采用上述的固定卡接方法进行装配时候，操作简单，有利于提高二者连接的可靠性，提高曲轴组件100的组装效率，降低生产成本。组装后的曲轴组件100的结构简单，只需将平衡块40与曲轴曲柄重叠放置，无需采用铆钉连接，装配操作更简单，缩短装配时间，安装方便，装配效率高，给装配过程带来了极大的便利，平衡块40与曲柄臂20被挤压变形的形成的圆形结合点强度更高，可靠性更好，可以有效的固定平衡块40。

根据本发明第二方面实施例的压缩机(未示出)包括根据上述实施例的曲轴组件100，由于根据本发明上述实施例的曲轴组件100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的压缩机也具有相应的技术效果，即该压缩机的结构简单，各部件连接可靠，安装简单，生产效率高，生产成本低。

根据本发明实施例的压缩机的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。