一种径流式增压器涡轮转轴夹具与密封环槽加工方法与流程

本发明属于涡轮增压器加工领域，具体涉及一种径流式增压器涡轮转轴夹具与密封环槽加工方法。

背景技术：

径流式增压器涡轮转轴是车用柴油机涡轮增压器和船用柴油机涡轮增压器的关键组成部件，由径流式涡轮叶轮和转轴连接而成。目前，柴油机涡轮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。通常，增压器涡轮转轴采用摩擦焊接或电子束焊接工艺实现涡轮叶轮与转轴的连接，然后再在涡轮转轴上进行密封环槽的加工。

然而，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。为减小涡轮增压器的转动惯量，提高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陶瓷、钛铝合金等材料。例如，钛铝合金的密度仅为3.9×10³kg/m³，同时又具有良好的高温性能和抗氧化性能，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转子的转动惯量。

但是，如果用陶瓷、钛铝合金等新材料制造增压器涡轮叶轮时，由于陶瓷、钛铝合金等材料比较脆，采用现有的增压器涡轮转轴密封环槽加工方法极易造成密封环槽的崩裂，密封环槽的加工质量得不到保证，严重影响增压器涡轮端的密封效果。因此，对于采用陶瓷、钛铝合金等新材料制造的增压器涡轮叶轮，在进行增压器涡轮转轴密封环槽的加工时，需要采用适宜的涡轮转轴夹具和密封环槽加工方法，以保证涡轮转轴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的加工问题，提出一种径流式增压器涡轮转轴夹具与密封环槽加工方法。根据增压器涡轮转轴的结构尺寸参数，合理设计增压器涡轮转轴夹具的结构尺寸，并加工增压器涡轮转轴夹具；将夹具固定在增压器涡轮转轴上，并通过螺纹旋紧实现锁紧；然后再进行增压器涡轮转轴密封环槽的加工。在增压器涡轮转轴密封环槽的加工过程中，采用该夹具与加工工艺能够有效地提高增压器涡轮转轴密封环槽的加工质量。

本发明的技术方案：

一种径流式增压器涡轮转轴夹具，所述夹具设有与增压器涡轮转轴相匹配的通孔，所述通孔的一端设有与增压器涡轮转轴上的外螺纹相匹配的内螺纹，所述通孔的内螺纹部分与光滑部分之间设有过渡环形槽，所述通孔的另一端设有用于卡在增压器涡轮转轴的密封环槽所在圆柱端上的环形凸台，所述夹具的外侧设有供装配使用的六角装夹凸台。所述夹具用于同增压器涡轮转轴装配在一起，并通过螺纹旋紧实现夹具同增压器涡轮转轴之间的锁紧固定。所述夹具与增压器涡轮转轴的外螺纹相装配的内螺纹为自锁螺纹。所述夹具的环形凸台与增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面和与环形柱面垂直的底面之间设有向里的270°过渡圆角或者夹具的环形凸台在与增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面上设有一侧同与环形柱面垂直的底面相持平的环形槽。所述夹具的通孔靠近增压器涡轮转轴密封环槽的一端的倒角尺寸大于增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱与转轴过渡圆角的尺寸。

一种径流式增压器涡轮转轴密封环槽加工方法，包括以下步骤：

a、确定增压器涡轮转轴夹具的结构尺寸：根据待加工密封环槽的增压器涡轮转轴的结构尺寸，确定增压器涡轮转轴夹具的结构尺寸；

b、确定夹具与增压器涡轮转轴装配的螺纹拧紧力矩：根据增压器涡轮转轴与夹具的结构尺寸以及密封环槽加工时的切削参数，确定夹具与增压器涡轮转轴装配时的螺纹拧紧力矩；

c、增压器涡轮转轴夹具的加工：按照步骤a确定的夹具结构尺寸参数，进行增压器涡轮转轴夹具的加工；

d、增压器涡轮转轴外螺纹的加工：在待加工密封环槽的增压器涡轮转轴上安装压气机叶轮的一端加工外螺纹；

e、将夹具安装在增压器涡轮转轴上：把步骤c中加工好的夹具和步骤d中加工好的增压器涡轮转轴装配在一起，并按照步骤b确定的螺纹拧紧力矩对夹具和增压器涡轮转轴进行锁紧固定；

f、增压器涡轮转轴密封环槽的加工：对步骤e中已完成夹具安装的增压器涡轮转轴进行密封环槽的加工；

g、夹具与增压器涡轮转轴之间的拆卸：将夹具从步骤f中已完成密封环槽加工的增压器涡轮转轴上拆卸下来。

本发明夹具和密封环槽加工方法的有益效果是：

发明的径流式增压器涡轮转轴夹具与密封环槽加工方法，通过在增压器涡轮转轴上安装夹具，能够显著地提高增压器涡轮转轴的刚度，避免增压器涡轮转轴在密封环槽的加工过程中发生颤振，可以有效地提高增压器涡轮转轴密封环槽的加工质量。

夹具与增压器涡轮转轴相装配的内螺纹为自锁螺纹，能够防止夹具与增压器涡轮转轴在密封环槽加工过程中发生松动。

夹具通孔的螺纹部分和光滑部分之间有过渡环形槽，以便于内螺纹的加工。

夹具的一端有用于卡在增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱端上的环形凸台，能够增强增压器涡轮转轴在安装夹具后的刚度。

夹具的环形凸台与增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面和底面之间有向里的270°过渡圆角或者夹具的环形凸台在与增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面上设有一侧同与环形柱面垂直的底面相持平的环形槽，能够使夹具环形凸台同增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱的环形柱面和底面之间实现更好的接触固定。

夹具通孔靠近增压器涡轮转轴密封环槽的一端倒角尺寸大于增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱与转轴过渡圆角的尺寸，可以使夹具同增压器涡轮转轴密封环槽所在圆柱靠近转轴一侧端面之间实现良好的接触。

附图说明

图1是本发明实施例所述夹具在增压器涡轮转轴上的安装结构示意图。

图2是本发明实施例夹具结构示意图。

图3是本发明实施例另一夹具结构示意图。

图4为图2的局部放大图。

图5是本发明实施例夹具结构示意图。

1夹具，2增压器涡轮转轴，3过渡环形槽，4环形凸台，5六角装夹凸台，6内螺纹，7过渡圆角,8环形槽

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。

本实施例一种径流式增压器涡轮转轴夹具，如图1至2所示，所述夹具1设有与增压器涡轮转轴1相匹配的通孔，所述通孔的一端设有与增压器涡轮转轴2上的外螺纹相匹配的内螺纹6，所述通孔的内螺纹部分与光滑部分之间设有过渡环形槽3，所述通孔的另一端设有用于卡在增压器涡轮转轴2的密封环槽所在圆柱端上的环形凸台4，如图3所示，所述夹具1的外侧设有供装配使用的六角装夹凸台5。

所述夹具1与增压器涡轮转轴2的外螺纹相装配的内螺纹6为自锁螺纹。

如图4所示，所述夹具1的环形凸台4与增压器涡轮转轴2密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面和与环形柱面垂直的底面之间设有向里的过渡圆角7；或者如图5所示，所述夹具1的环形凸台4在与增压器涡轮转轴2密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面上设有一侧同与环形柱面垂直的底面相持平的环形槽8。

所述夹具1的通孔靠近增压器涡轮转轴2密封环槽的一端的倒角尺寸大于增压器涡轮转轴2密封环槽所在圆柱与转轴过渡圆角的尺寸。

本实施例一种径流式增压器涡轮转轴密封环槽的加工方法，包括以下步骤：

a、根据待加工密封环槽的增压器涡轮转轴2的结构尺寸，确定上述夹具1的结构尺寸；

本实施例某增压器涡轮转轴2的直径为Ф14.2mm，涡轮转轴密封环槽所在圆柱的直径为Ф27mm，增压器涡轮转轴2安装压气机叶轮的一端的外螺纹的尺寸参数为M14×1-p6p6，涡轮转轴密封环槽所在圆柱与转轴过渡圆角为R2；根据增压器涡轮转轴2的结构尺寸，确定的夹具1的通孔直径为Ф14.2mm，夹具通孔一端与增压器涡轮转轴2的外螺纹相装配的内螺纹6的尺寸参数为M14×1-H7H7，夹具通孔的内螺纹部分和光滑部分之间的环形槽3的直径为Ф18mm、宽度为8mm，夹具1的另一端用于卡在增压器涡轮转轴2的密封环槽所在圆柱端上的环形凸台4的内径为Ф27mm，夹具1的外径为Ф40mm，夹具1的环形凸台4与增压器涡轮转轴2的密封环槽所在圆柱相接触的环形柱面和底面之间的270°过渡圆角7为R2°，夹具1的通孔靠近增压器涡轮转轴2的密封环槽的一端倒角尺寸为2.5×45°；

b、确定夹具1与增压器涡轮转轴2装配的螺纹拧紧力矩：

具体为根据增压器涡轮转轴2与夹具1的结构尺寸以及密封环槽加工时的切削参数，确定夹具1与增压器涡轮转轴2装配时的螺纹拧紧力矩；

c、增压器涡轮转轴夹具的加工：

按照步骤a确定的夹具1的结构尺寸参数，进行夹具1的加工；

d、增压器涡轮转轴2的外螺纹的加工：在待加工密封环槽的增压器涡轮转轴2上安装压气机叶轮的一端加工外螺纹；

e、将夹具1安装在增压器涡轮转轴2上：把步骤c中加工好的夹具1和步骤d中加工好的增压器涡轮转轴2装配在一起，并按照步骤b确定的螺纹拧紧力矩对夹具1和增压器涡轮转轴2进行锁紧固定；

f、增压器涡轮转轴2的密封环槽的加工：对步骤e中已完成夹具1安装的增压器涡轮转轴2进行密封环槽的加工；

g、夹具1与增压器涡轮转轴2之间的拆卸：将夹具1从步骤f中已完成密封环槽加工的增压器涡轮转轴2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。