一种增压器涡轮转轴密封环槽加工工艺与装夹装置的制作方法

本发明属于涡轮增压器加工领域，具体涉及一种增压器涡轮转轴密封环槽加工工艺与装夹装置。

背景技术：

涡轮转轴是车用涡轮增压器的关键组成部件之一，通常由涡轮叶轮和转轴连接而成。目前，车用柴油机增压器的涡轮叶轮普遍采用铸造镍基高温合金K418材料，转轴采用42CrMo合金钢材料。对于采用K418材料制造的增压器涡轮叶轮和42CrMo合金钢制造的转轴，可以通过摩擦焊接或电子束焊接工艺将涡轮叶轮与转轴连接在一起形成完整的增压器涡轮转轴，然后在涡轮转轴上加工密封环槽。但是由于镍基高温合金K418的材料密度较大，由K418合金制造的增压器涡轮叶轮转动惯量也较大，导致废气涡轮增压发动机的瞬态响应性较差。

为减小涡轮增压器转子的转动惯量，提高车用涡轮增压发动机的瞬态响应性，增压器涡轮叶轮可以采用比强度较高的钛铝合金、陶瓷等材料。例如，钛铝合金材料的密度仅为3.9×10³kg/m³，同时又具有良好的高温性能和抗氧化性能，而且弹性模量较大，用钛铝合金制造的增压器涡轮叶轮，能够大幅降低涡轮增压器的转动惯量。

然而，用钛铝合金、陶瓷等新材料制造增压器涡轮叶轮时，由于钛铝合金、陶瓷等材料的硬度较大以及涡轮转轴整体刚度、质量分布特性的改变，采用现有工艺在加工涡轮转轴密封环槽过程中容易造成密封环槽崩裂，密封环槽的表面质量得不到保证，严重影响增压器涡轮端的密封效果。因此，当增压器涡轮叶轮采用钛铝合金、陶瓷等新材料时，需要采用与其相适应的涡轮转轴密封环槽加工方法，以保证密封环槽的加工质量。

技术实现要素：

本发明针对增压器涡轮转轴密封环槽的加工问题，提出一种增压器涡轮转轴密封环槽加工工艺与装夹装置。根据增压器涡轮转轴的结构尺寸参数，通过合理设计转轴套筒和锁紧套的结构尺寸，首先将转轴套筒和锁紧套通过螺纹连接结构装配在一起，然后将转轴套筒放置在增压器涡轮转轴上，并用锁紧套通过螺纹结构将转轴套筒和增压器涡轮转轴固定在一起并锁紧，最后再对增压器涡轮转轴进行密封环槽的加工。该装夹装置能够有效地提高增压器涡轮转轴的刚度，采用该工艺能够显著地提升增压器涡轮转轴密封环槽的加工质量。

本发明的技术方案：

一种增压器涡轮转轴密封环槽加工的装夹装置，包括锁紧套和转轴套筒，所述锁紧套的一端有与转轴套筒相装配的内螺纹，所述锁紧套的另一端有与涡轮转轴的外螺纹相装配的内螺纹，所述锁紧套的两端的内螺纹之间有环形过渡槽，所述锁紧套的外侧设有用于装配的装夹凸台；所述转轴套筒中部有与涡轮转轴相装配的通孔，所述转轴套筒的一端有与锁紧套相装配的外螺纹，所述锁紧套的另一端的端面与涡轮转轴密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧的端面匹配，所述转轴套筒的外侧有用于装配的装夹凸台；所述锁紧套和转轴套筒用于同涡轮转轴装配在一起，所述锁紧套用于对转轴套筒和涡轮转轴进行固定锁紧。

一种增压器涡轮转轴密封环槽的加工工艺，包括以下步骤：

a、确定增压器涡轮转轴密封环槽加工的装夹装置尺寸：根据待加工密封环槽的增压器涡轮转轴的结构尺寸，确定锁紧套和转轴套筒的结构尺寸；

b、确定装夹装置同增压器涡轮转轴固定锁紧的螺纹拧紧力矩：根据增压器涡轮转轴的结构尺寸以及密封环槽加工时的切削参数，确定锁紧套和转轴套筒同增压器涡轮转轴固定锁紧时的螺纹拧紧力矩；

c、增压器涡轮转轴密封环槽加工装夹装置的制造：按照步骤a确定的涡轮转轴密封环槽加工的装夹装置尺寸，加工锁紧套和转轴套筒；

d、增压器涡轮转轴外螺纹的加工：在增压器涡轮转轴上安装压气机叶轮的一端加工外螺纹；

e、锁紧套与转轴套筒的预先装配：通过锁紧套一侧的内螺纹与转轴套筒的外螺纹，将锁紧套与转轴套筒预先装配在一起；

f、锁紧套与转轴套筒在增压器涡轮转轴上的固定锁紧：将步骤e中预先装配在一起的锁紧套与转轴套筒固定在增压器涡轮转轴上，并按照步骤b确定的螺纹拧紧力矩通过旋转锁紧套对锁紧套和转轴套筒同增压器涡轮转轴进行锁紧固定,使锁紧套两侧的内螺纹分别同转轴套筒的外螺纹和增压器涡轮转轴的外螺纹装配在一起，并保证转轴套筒没有外螺纹的一端同增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧的端面贴紧，通过旋转锁紧套使锁紧套、转轴套筒和增压器涡轮转轴之间实现锁紧；

g、增压器涡轮转轴密封环槽的加工：对步骤f中已完成锁紧套与转轴套筒同涡轮转轴固定锁紧的增压器涡轮转轴，进行密封环槽的加工；

h、锁紧套与转轴套筒的拆卸：将锁紧套和转轴套筒从步骤g中已完成密封环槽加工的增压器涡轮转轴上拆卸下来。

本发明的有益效果是：

本发明的增压器涡轮转轴密封环槽加工工艺与装夹装置，采用锁紧套和转轴套筒组合的方式，将锁紧套和转轴套筒固定在增压器涡轮转轴上，可以显著增加增压器涡轮转轴的刚度，提高增压器涡轮转轴密封环槽的加工质量。锁紧套的两端分别与转轴套筒和涡轮转轴相装配的内螺纹旋向相反，可以使锁紧套在旋转过程中实现锁紧套、转轴套筒和增压器涡轮转轴之间的固定锁紧。转轴套筒通孔靠近涡轮转轴封环槽一端的倒角尺寸大于涡轮转轴密封环槽所在圆柱与转轴过渡圆角的尺寸，可以充分保证转轴套筒的一侧端面同涡轮转轴密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧端面之间的贴紧。

附图说明

图1是本发明实施例所述增压器涡轮转轴密封环槽加工的装夹装置结构示意图。

图2是本发明实施例所述锁紧套结构示意图。

图3是本发明实施例所述锁紧套结构示意图。

图4是本发明实施例所述转轴套筒结构示意图。

图5是本发明实施例所述转轴套筒结构示意图。

1锁紧套 2转轴套筒 3涡轮转轴

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种增压器涡轮转轴密封环槽加工的装夹装置，包括锁紧套1和转轴套筒2，所述锁紧套1的一端有与转轴套筒2相装配的内螺纹，所述锁紧套1的另一端有与涡轮转轴3的外螺纹相装配的内螺纹，所述锁紧套1的两端的内螺纹之间有环形过渡槽，所述锁紧套1的外侧设有用于装配的六角装夹凸台；所述转轴套筒2中部有与涡轮转轴3相装配的通孔，所述转轴套筒2的一端有与锁紧套1相装配的外螺纹，所述锁紧套1的另一端的端面与涡轮转轴3密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧的端面匹配，所述转轴套筒2的外侧有用于装配的六角装夹凸台；所述锁紧套1和转轴套筒2用于同涡轮转轴3装配在一起，所述锁紧套1用于对转轴套筒2和涡轮转轴3进行固定锁紧。

所述转轴套筒2的通孔靠近涡轮转轴3密封环槽的一端的倒角尺寸大于涡轮转轴3密封环槽所在圆柱与转轴过渡圆角的尺寸；

所述锁紧套1和转轴套筒2同涡轮转轴3装配在一起，所述转轴套筒2的一端同涡轮转轴3密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧的端面贴紧，所述锁紧套1对转轴套筒2和涡轮转轴3进行固定锁紧。

一种增压器涡轮转轴密封环槽的加工工艺，包括以下步骤：

a、确定增压器涡轮转轴密封环槽加工的装夹装置尺寸：根据待加工密封环槽的增压器涡轮转轴3的结构尺寸参数，确定锁紧套1和转轴套筒2的结构尺寸；本实施例某车用增压器涡轮转轴3的直径为Ф14.2mm，涡轮转轴3的密封环槽所在圆柱的直径为Ф27mm，涡轮转轴3上安装压气机叶轮一端的外螺纹尺寸参数为M14×1-p6p6，涡轮转轴3的密封环槽所在圆柱与转轴之间的过渡圆角为R2，根据增压器涡轮转轴3的结构尺寸参数，确定的锁紧套1与转轴套筒2的外螺纹相装配的内螺纹尺寸参数为M28×1-H7H7-LH，确定的锁紧套1与涡轮转轴3的外螺纹相装配的内螺纹尺寸参数为M14×1-H7H7；确定的转轴套筒2的通孔直径为Ф14.4mm，转轴套筒2的外径为Ф36mm，转轴套筒2与锁紧套1相装配的外螺纹的尺寸为M28×1-p6p6-LH；确定的转轴套筒2的通孔靠近涡轮转轴3的密封环槽一端的倒角尺寸为2.5×45°；

b、确定装夹装置同增压器涡轮转轴固定锁紧的螺纹拧紧力矩：根据增压器涡轮转轴的结构尺寸以及密封环槽加工时的切削参数，确定锁紧套和转轴套筒同增压器涡轮转轴固定锁紧时的螺纹拧紧力矩；

c、增压器涡轮转轴3的密封环槽加工装夹装置的制造：按照步骤a确定的涡轮转轴3的密封环槽加工的装夹装置尺寸，加工锁紧套1和转轴套筒2；

d、增压器涡轮转轴3的外螺纹的加工：在增压器涡轮转轴2上安装压气机叶轮的一端加工外螺纹；

e、锁紧套1与转轴套筒2的预先装配：通过锁紧套1一侧的内螺纹与转轴套筒2的外螺纹，将锁紧套1与转轴套筒2预先装配在一起；

f、锁紧套1与转轴套筒2在增压器涡轮转轴3上的固定锁紧：将步骤e中预先装配在一起的锁紧套1与转轴套筒2固定在增压器涡轮转轴3上，并按照步骤b确定的螺纹拧紧力矩通过旋转锁紧套对锁紧套和转轴套筒同增压器涡轮转轴进行锁紧固定,使锁紧套1两侧的内螺纹分别同转轴套筒2的外螺纹和增压器涡轮转轴3的外螺纹装配在一起，并保证转轴套筒2没有外螺纹的一端同增压器涡轮转轴3的密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧的端面贴紧，通过旋转锁紧套使锁紧套1、转轴套筒2和增压器涡轮转轴3之间实现锁紧固定；

g、增压器涡轮转轴3的密封环槽的加工：对步骤f中已完成锁紧固定的增压器涡轮转轴3，进行密封环槽的加工；

h、锁紧套1与转轴套筒2的拆卸：将锁紧套1和转轴套筒2从步骤g中已完成密封环槽加工的增压器涡轮转轴3上拆卸下来。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。