單螺桿空壓機造型問題的樣件分析和測量

我國近年來，不斷加強對單螺桿空壓機的測量造型問題的研究，而對造型問題的研究主要方面是側重于樣機的分析和測量以及測量數據的處理。
樣件的測量是測量造型技術和技術反求的一個重要環節，測量方案合理性和測量數據的準確性，對后繼的造型過程或技術反求有較大的影響，輕則影響造型產品的性能，重則甚至無法進行造型，技術反求也難以得到確切的結論。我們使用的樣件是某進口壓縮機中的關鍵部件(螺桿、星輪嚙合副)中的單螺桿，螺桿的螺旋槽與星輪的輪齒依靠全密封的嚙合運動實現對氣體的壓縮過程。直觀觀察，該樣件在一個類似錐形的芯體上分布著六條螺旋槽，螺旋槽的數目與星輪齒的數目互為素數，各螺旋槽與各星輪齒交替嚙合，所以螺旋面在芯體上的分布有六次軸對稱性，芯體有回轉對稱性。因而該樣件的主要工作面只有三種類型:上、下螺旋面和螺旋槽底面。螺旋面與星輪齒側面嚙合，槽底面與星輪齒頂面嚙合。由于星輪齒是分布在圓柱面上的，按螺桿與星輪的相對裝配位置可推斷，槽底面應是以接近平坦弧形的“S”狀曲線為母線的回轉面。根據上述的樣件分析，可以初步確定對該樣件的測量要求是:上、下螺旋面按自由曲面的方式進行測量，槽底面所在芯體需要進行母線測量，以及其它有關的尺寸參數的測量。另外，嚙合副中的星輪齒的三個嚙合面也需要進行測量。考慮到星輪嚙合面的形狀會隨磨合狀態的不同而有所不同，測量的數據會有較大的誤差，因此，星輪嚙合面的測量數據主要用作技術反求時的參考數據。
對于尺寸參數的測量，可以比較容易的在平臺上用高度游標尺、分度盤、千分尺等進行測量。對于上、下螺旋面和芯體母線的測量來講，由于它們相互之間交錯遮疊，只能利用三坐標測量機來進行測量，并且要求所用的三坐標測量機具有分度盤附件、有方向鎖定功能、并有較長的測桿。測量數據點的采點方案對芯體母線來講，要求按軸線分布即可，而對上、下螺旋面的測量數據的采點方案則必須考慮后繼曲面造型的需要。利用CAD技術來構造自由曲面時通常有兩類方式。一類是構造網格曲面，此時要求數據點是網格狀分布的，構造出的曲面準確度較高，數據點的誤差影響相對較小，但要求測量數據點分布比較均勻、疏密適當。另一類是以掃
掠的方式構造曲面，需要測量一條導向線和若干條生成線(或者稱為母線)，生成線沿導向線運動掃掠出曲面。對上、下螺旋面來講，則需要沿螺旋面的走向測量導向線，沿截面方向測量生成線，這種方法具有測量數據少的優點。實際上，從設計原理上來講，單螺桿的螺旋面在設計過程中也是用設計型線按運動關系生成螺旋面的。但這種方法要求所測量的生成線形狀和相對位置應足夠逼近設計型線，掃掠出的曲面才能足夠準確地逼近樣件，否則構造出的曲面與樣件可能會有較大偏差，而螺桿、星輪嚙合副的設計型線的具體形狀和相對位置恰恰是其關鍵的技術秘密之一。考慮到為了保證造型的準確性和便于進行技術反求，最后確定以網格采點的方案測量上、下螺旋面。對于星輪嚙合面的測量，由于形狀較小，則采用以掃描方式的網格采點進行測量。