汽车空调压缩机铝合金动静盘浇注装置的优化设计与应用

汽车空调压缩机铝合金动静盘浇注装置的优化设计与应用

作者：吴培荣 武鹏飞

来源：《科技创新与应用》2016年第27期

摘 要：基于铝合金动、静盘一模四腔的结构研发过程中，冒口位置往往设计成离浇口最远端；在试用过程中，发现冒口位置离浇口远会导致冒口铝水提前结晶，冒口处铝水不能及时回流，从而起不到补缩效果。针对这一问题，文章提出了冒口带有保温套的汽车空调压缩机动、静盘浇注装置，有效解决了冒口处铝液冷却速度快、提前结晶的技术难点。 关键词：汽车空调压缩机；铝合金动、静盘；重力铸造；浇注装置；优化设计；应用 在涡旋式汽车空调压缩机铝合金动静盘的重力铸造工厂内，普遍采用一模一腔：即一个模具生产一个动盘或静盘。铝合金动、静盘一模四腔的结构尚在研发试用阶段，研发过程中冒口位置往往设计成离浇口最远端；在试用过程中，作业人员发现冒口位置离浇口远会导致冒口铝水提前结晶，冒口处铝水不能及时回流，从而起不到补缩效果。因此该铝合金动、静盘一模四腔的结构存在冒口铝水提前结晶、补缩效果差的缺陷。

针对涡旋式汽车空调压缩机铝合金动静盘的重力铸造过程中出现的上述问题，文章提出所要解决的技术问题是：铝合金动、静盘一模四腔的结构存在冒口铝水提前结晶、补缩效果差的缺陷。通过浇注装置的优化设计，解决冒口处铝液冷却速度快、提前结晶的问题，改善补缩条件，提高补缩效果。

1 汽车空调涡旋式压缩机结构简析

作为第4代汽车空调压缩机，涡旋式压缩机以其结构紧凑，运转平稳，高效节能，微振低噪，启动力矩小、启动掉速小，以及工作可靠等优点，正逐渐代替旋叶式和斜盘式压缩机，在小型制冷领域获得越来越广泛的应用，也因此成为压缩机技术发展的主要方向之一。目前动静式涡旋式压缩机应用最为普遍，它的工作部件主要由动涡轮与静涡轮组成。静式涡旋式压缩机的基础部件包括动、静盘，动、静盘结构十分相似。

涡旋式压缩机是由两个涡旋体相互成180°的角，装配在一起。其中一个被固定，即静盘；另一个旋转，即为动盘。这一对渐开线形的涡旋体，组成3对同时工作的压缩腔，动盘一方面沿着很小的偏心距（曲轴回转半径）轨道移动（即摆动），另一方面与静盘接触做相对转动，与静盘形成3个变容积的密封腔，每1转中，第1个腔在吸气，第2个腔在压缩气体，第3个腔在排出气体，也就是说，在每个转角，都在持续循环地进行吸气、压缩、排气，因此没有负荷的起伏变化，所以涡旋式压缩机运转非常平稳，这种特性对发动机非常有利。

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2 涡旋式汽车空调压缩机铝合金动静盘生产中存在的问题与对策 2.1 问题分析

目前，涡旋式汽车空调压缩机铝合金动静盘生产，主要的几种制造工艺分别为：重力铸造、低压铸造、液态模锻、热模锻和背压成成工艺，其中重力铸造在规模化生产中应用较广。 铝合金动静盘重力浇注，普遍采用一模一腔即：一个模具生产一个动盘或者静盘，效率低，浪费大，成本高；故此，研发了一模四腔的浇注装置，该装置虽然有效降低了劳动强度，提高了经济效益，但是在使用过程中却存在冒口铝水提前结晶、补缩效果差的缺陷。究其原因是因为冒口位置离浇口较远所导致。 2.2 解决措施

为了解决上述技术问题，文章提出了冒口带有保温套的汽车空调压缩机动、静盘浇注装置，如图1所示包括下模、上模、上平台和活动平台，如图2图3所述下模上设置有下冒口，下模模腔由四个纵横设置的小模腔组成，上模上设置有上冒口，上模模腔由四个纵横设置的小模腔组成，所述上平台上设置有顶部冒口，上模固定于上平台下方，下模固定在活动平台上方，它还包括下保温槽、上保温槽、顶部保温槽、第一保温套和第二保温套，下保温槽设置在下冒口外围，上保温槽设置在上冒口外围，顶部保温槽设置在顶部冒口外围，上保温槽和顶部保温槽无缝配合，下保温槽、上保温槽和顶部保温槽在一条轴线上，第一保温套适配于下保温槽、第二保温套适配于上保温槽和顶部保温槽。该方案中下冒口、上冒口和顶部冒口外围分别设置有下保温槽、上保温槽和顶部保温槽，下保温槽内适配有第一保温套，上保温槽和顶部保温槽内适配有第二保温套。第一保温套和第二保温套起到保温效果，从而降低冒口结晶速度和改善补缩效果。 3 研究成果

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

（1）下冒口、上冒口和顶部冒口外围分别设置有下保温槽、上保温槽和顶部保温槽，下保温槽内适配有第一保温套，上保温槽和顶部保温槽内适配有第二保温套。第一保温套和第二保温套起到保温效果，从而降低冒口结晶速度和改善补缩效果，本发明中一模四腔的结构具有显著的进步，能够明显提高生产效率。

（2）下保温槽、上保温槽和顶部保温槽内壁设置有的保温涂层进一步起到保温效果，从而进一步降低冒口结晶速度和改善补缩效果。

（3）第一保温套和第二保温套外壁设置有的保温涂层进一步起到保温效果，从而进一步降低冒口结晶速度和改善补缩效果。

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（4）第一保温套和第二保温套内部设有的第一真空层和第二真空层，从而进一步起到保温效果，从而进一步降低冒口结晶速度和改善补缩效果。