CN103831644A - 喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具 - Google Patents

Abstract

喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，包括夹具座及固定支撑在其上的夹具体，旋转架可旋转地配装于夹具体上；夹具体带有上部凸台，上部凸台贯穿旋转架；弹簧底座活动支撑在旋转架上，弹簧上座与上部凸台固接，弹簧底座与弹簧上座之间设有复位弹簧；上部凸台的外周设有至少两个夹爪，夹爪下部与弹簧底座转动连接，上部凸台上设有导向销，导向销与夹爪上的斜槽滑动配合；夹具体内部设有中孔，定位芯轴与所述中孔接合并锁紧在夹具体上，定位芯轴伸出所述中孔并向上延伸，定位芯轴的上端带有与喷油嘴密封座面配合的定位座面，夹具体上设有至少两个定位销，用于喷油嘴圆周方向的定位。本发明装夹工件方便快捷，定位精度高，且提高了加工质量。

Description

喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具

技术领域

本发明涉及夹具，具体涉及零件微细孔的电火花加工用工装夹具，尤其涉及柴油机用喷油嘴喷孔的电火花加工用工装夹具。

背景技术

喷油嘴是柴油机燃油喷射系统中的重要部件之一，随着国家排放要求的提高、高压共轨技术的应用，喷油嘴也向多孔数、小孔径方向发展，其加工质量直接影响喷油嘴的雾化特性、油线贯穿度及流量系数，最终影响柴油机的经济性、动力性和排放指标，其中，喷孔流量系数是评定喷油嘴质量的一个重要指标，该值的大小直接影响到燃油的喷雾特性，为了满足越来越严格的排放法规要求，柴油机要求喷油嘴流量系数在0.8以上，因此需要进一步提高其流量系数。

电火花加工是微细加工中发展较为成熟的方法，它非常适合微米级结构尺寸的精细加工，电火花加工喷油嘴喷孔具有加工直径小、精度高和可放在热处理后加工、易于实现自动化等优点，电火花加工方法已经成为油泵油嘴行业共轨系统喷油嘴喷孔加工的主流方法。目前，喷油嘴喷孔的电火花加工中对喷油嘴工件的工装夹具主要以喷油嘴的中孔和座面定位、两个销孔定圆周方向，并通过压板或者由电机驱动的压紧机构夹紧工件，这种装夹方案存在如下缺陷：第一，压板夹紧的方式对操作者提出了一定的技能要求，而由电机驱动压块组成的夹紧机构则结构复杂，可靠性低；第二，无法通过夹具本身对喷油嘴工件进行微量调节，定位精度较低，在加工偏离要求时，则必须通过机床轴系或者操作系统进行调节，这种调节不能做到准确量化，且对机床轴系的微量调节需要操作者具有较高水平的专业技能，整个调整过程会耗费大量时间；第三、不具备喷孔内腔冷却功能，随着喷孔加工的深入，外表面的冷却水无法进入正在加工的喷孔，喷孔表面得不到及时的冷却，容易造成烧蚀喷孔内表面或者形成氧化物堆积产生锐边毛刺，从而影响喷孔的加工质量。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其装夹工件方便快捷，定位精度高，且提高了加工质量。

本发明的技术方案如下：

喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，包括夹具座及固定支撑在其上的夹具体，旋转架通过销轴一可旋转地配装于夹具体上；夹具体带有上部凸台，上部凸台贯穿旋转架；弹簧底座活动支撑在旋转架上，弹簧上座与上部凸台固接，弹簧底座与弹簧上座之间设有复位弹簧；上部凸台的外周设有至少两个夹爪，夹爪的下部通过销轴二与弹簧底座转动连接，上部凸台上设有导向销，导向销与夹爪上的斜槽滑动配合，导向销位于销轴二的上方；夹具体内部设有中孔，定位芯轴与所述中孔接合并锁紧在夹具体上，定位芯轴伸出所述中孔并向上延伸，定位芯轴的上端带有与喷油嘴密封座面配合的定位座面；夹具体上设有至少两个定位销，用于喷油嘴圆周方向的定位，定位销固定在上部凸台上端。

其进一步技术方案为：

夹爪上与导向销滑动配合的所述斜槽的下端离上部凸台较近，所述斜槽的上端离上部凸台较远。

夹爪上与导向销滑动配合的所述斜槽为腰形槽。

所述旋转架通过销轴一与连接块转动连接，连接块固定支撑在夹具体上。

所述旋转架为叉形结构，旋转架的两个叉臂一端闭合，另一端相互分离且通过销轴一连接。

所述多个定位销中包括圆形定位销和定位扁销。

夹具体内部的所述中孔为通孔，定位芯轴与连接轴均与所述中孔间隙配合，定位芯轴支撑在连接轴的上端，连接套与夹具体下端固接，连接轴贯穿连接套，且连接轴超出连接套的部分上设有锁紧螺母，调节杆与夹具体通过螺纹连接，调节杆带有锥形头部，所述锥形头部与连接轴上的凹槽间隙配合，旋转调节杆时，调节杆带动连接轴上、下移动。

所述定位芯轴与连接轴均为中空轴，且二者连通。

夹具体内部的所述中孔为通孔，定位芯轴与连接轴均与所述中孔间隙配合，定位芯轴支撑在连接轴的上端，连接套与夹具体下端固接，连接轴贯穿连接套，且连接轴超出连接套的部分上设有锁紧螺母，定位芯轴与连接轴均为中空轴，且二者连通。

所述夹具座与夹具体之间连接有垂向调节螺钉，调节螺钉为偏心圆柱结构，旋转调节螺钉时，调节螺钉带动夹具座偏转，调节螺钉由锁紧螺钉固定，锁紧螺钉与夹具体通过螺纹连接。

所述位于连接套内的连接轴的外围设有止动弹簧，止动弹簧一端与连接套内壁连接，另一端与锁紧螺母连接。

所述定位芯轴、连接轴与夹具体的所述中孔之间分别设有密封圈一、密封圈二，连接套与夹具体之间设有密封圈三，连接套的外周设有径向密封圈四。

所述锁紧螺钉与调节螺钉之间设有过渡块，过渡块采用黄铜材料制作。

所述调节杆与夹具体之间设有密封圈五。

本发明的技术效果：

本发明相比于传统的喷油嘴喷孔电火花加工时的夹具，采用喷油嘴的中孔和座面及定位销对喷油嘴进行定位、采用由旋转架及复位弹簧驱动的夹爪夹紧喷油嘴，能够实现喷油嘴的快速装夹，且操作简单、可靠；相比于传统夹具需要通过调节机床轴系或者操作系统来对喷油嘴工件的位置进行微调，本发明所述的夹具通过连接轴和带有锥形头部的调节杆的结构设置，通过旋转调节杆来实现连接轴及定位芯轴的上、下移动，通过偏心结构的调节螺钉的设置来实现夹具座的微量偏转，即本发明所述夹具能够通过夹具本身的调节实现对喷油嘴高度位置、水平面上的位置进行微调，而无须更改操作系统和机床轴系的任何设置，提高了定位精度，且操作简单；本发明通过定位芯轴与连接轴的中空结构且二者连通的结构设计，使本发明能够结合利用冷却水对加工中的喷孔内腔进行及时冷却，降低了电火花加工时放电所产生的热量，并能由冷却水带走电火花加工时产生的氧化物，避免在喷孔和喷油嘴压力室产生锐边毛刺，从而提高喷油嘴加工质量提高了喷油嘴加工质量。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的纵剖结构示意图。

图3为图1的俯视图，图中局部剖视。

图4为图3的A-A剖视的部分结构示意图，图中夹具体上部凸台部分的剖视结构未示出。

图5为本发明另一视角的立体图，图中夹具体上部凸台以上的部分结构未示出。

其中：1、夹具座；2、夹具体；201、上部凸台；2011、耳板；3、旋转架；4、销轴一；5、弹簧上座；6、弹簧底座；7、复位弹簧；8、夹爪；9、销轴二；10、导向销；11、定位芯轴；111、定位座面；12、定位销；13、连接块；14、连接轴；15、连接套；16、锁紧螺母；17、调节杆；18、调节螺钉；19、锁紧螺钉；20、止动弹簧；21、密封圈一；22、密封圈二；23、密封圈三；24、密封圈四；25、过渡块；26、密封圈五；27、喷油嘴。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图5，本发明包括夹具座1及固定支撑在其上的夹具体2，旋转架3通过销轴一4可旋转地配装于夹具体2上；夹具体2带有上部凸台201，上部凸台201贯穿旋转架3；弹簧底座6活动支撑在旋转架3上，旋转架3绕销轴一4翻转时，弹簧底座6随着旋转架3一起向上或向下翻转，弹簧上座5与上部凸台201固接，弹簧底座6与弹簧上座5之间设有复位弹簧7；上部凸台201的外周设有至少两个夹爪8，夹爪8的下部通过销轴二9与弹簧底座6转动连接，上部凸台201上设有导向销10，导向销10与夹爪8上的斜槽滑动配合，导向销10位于销轴二9的上方；夹具体2内部设有中孔，定位芯轴11装配在所述中孔内，并锁紧在夹具体2上，定位芯轴11上端伸出中孔并向上延伸，定位芯轴11的上端带有与喷油嘴27密封座面配合的定位座面111；伸出夹具体2所述中孔的定位芯轴11的外部设有至少两个定位销12，用于喷油嘴27圆周方向的定位，定位销12固定在上部凸台201上端。

具体地，多个定位销12中包括圆形定位销和定位扁销，本发明通过定位芯轴11与喷油嘴27的中孔、定位芯轴11上端的定位座面111与喷油嘴27的上端密封座对喷油嘴进行定位，同时采用两个或两个以上定位销12来限制喷油嘴12的旋转自由度，由此实现对喷油嘴27的定位。

见图2，夹爪8上与导向销10滑动配合的所述斜槽的下端离上部凸台201较近，所述斜槽的上端离上部凸台201较远，且所述的结构优选为腰形槽；见图1、图3，旋转架3为叉形结构，旋转架3的两个叉臂一端闭合，两个叉臂的另一端相互分离且通过销轴一4连接，旋转架3通过销轴一4与连接块13转动连接，连接块13固定支撑在夹具体2上，上部凸台201穿过旋转架3的两个叉臂之间的空间；弹簧底座6包括绕上部凸台201外周对称设置的两块底座体，所述两块底座体通过锁紧螺钉固定连接为一体，所述两块底座分别活动支撑在旋转架3的两个叉臂上；弹簧上座5包括绕上部凸台201外周对称设置的两块上座体，所述两块上座体分别通过锁紧螺钉锁紧在上部凸台201的竖向耳板2011上，耳板2011设置在上部凸台201外周，夹爪8滑动且竖向设置在两个耳板2011之间，导向销10的两端分别装在夹爪8两侧的两个耳板2011上，由两块底座体构成的弹簧底座6的整体上设有开口向上的凹槽，夹爪8的下端伸入所述凹槽内，销轴二9的两端则装在弹簧底座6所述凹槽两侧的内壁上。当旋转架3向上翻转时，弹簧底座6在旋转架3的带动下一同向上移动，复位弹簧7压缩，由于导向销10装在夹具体2上，且夹爪8上与导向销10滑动配合的所述斜槽由下至上成外张结构，因此，弹簧底座6及销轴二9在向上移动的过程中带动夹爪8绕着销轴二9向外张开，夹爪8张开的角度由与导向销10滑动配合的所述斜槽来控制，当旋转架3向下翻转回落时，夹爪8在复位弹簧7的弹力作用下向上部凸台201靠拢，由此实现对喷油嘴27的夹紧。

进一步地，见图2、图4，为了实现对喷油嘴27高度方向上的微调，本发明设有喷油嘴的高度调节机构，见图2，夹具体2内部的所述中孔为通孔，定位芯轴11与连接轴14均与所述中孔间隙配合，定位芯轴11支撑在连接轴14的上端，连接套15与夹具体2下端固接，连接轴14贯穿连接套15，且连接轴14超出连接套15的部分上设有锁紧螺母16，锁紧螺母16用于锁紧连接轴14，调节杆17与夹具体2通过螺纹连接，调节杆17带有锥形头部，锥形头部与连接轴14上的凹槽间隙配合，旋转调节杆17时，调节杆17带动连接轴14上、下移动。

进一步地，本发明设有喷孔内腔冷却机构，即将定位芯轴11与连接轴14均设为中空轴，且使二者连通，中空的结构可以将冷却水通过机床直达喷油嘴27的内腔座面，实现了喷孔电火花加工时对喷孔的内腔冷却。

进一步地，可在前述对喷油嘴仅具有定位和夹紧功能技术方案的基础上，直接增设喷孔内腔冷却机构，夹具体2内部的所述中孔为通孔，定位芯轴11与连接轴14均与所述中孔间隙配合，定位芯轴11支撑在连接轴14的上端，连接套15与夹具体2下端固接，连接轴14贯穿连接套15，且连接轴14超出连接套15的部分上设有锁紧螺母16，定位芯轴11与连接轴14均为中空轴，且二者连通。

进一步地，本发明还设有喷油嘴27在水平面上的位置的微调机构，夹具座1与夹具体2之间连接有垂向调节螺钉18，调节螺钉18为上、下两节偏心圆柱结构，旋转调节螺钉18时，调节螺钉18带动夹具座1偏转，夹具座1偏转到位后，用锁紧螺钉19将调节螺钉18固定，锁紧螺钉19与夹具体2通过螺纹连接，并将夹具体2以及与夹具体2连接的除夹具座1以外的零部件（包括夹爪8、弹簧底座弹簧上座5、旋转架3、连接轴14、连接套15等）作为整体一同与偏转到位的夹具座1进行装配，装配到位后，用锁紧螺钉将夹具体2与夹具座1固定连接。

本发明中的喷油嘴高度微调机构、喷孔内腔冷却机构、喷油嘴在水平面上位置的微调机构，三个机构可以在对喷油嘴仅具有定位和夹紧功能的技术方案的基础上进行排列组合的叠加设计。

具体地，位于连接套15内的连接轴14的外围设有止动弹簧20，止动弹簧20一端与连接套15内壁连接，另一端与锁紧螺母16连接，用于防止锁紧螺母16的松动；为了保证整个夹具的密封性能，在定位芯轴11、连接轴14与夹具体2的中孔之间分别设有密封圈一21、密封圈二22，连接套15与夹具体2之间设有密封圈三23，连接套15的外周设有径向密封圈四24，调节杆17与夹具体2之间设有密封圈五26；为了防止锁紧螺钉19碰伤调节销钉18的表面，在锁紧螺钉19与调节螺钉18之间设有采用黄铜材料扥软材料制作的过渡块25。

本发明对喷油嘴27的裝夹过程如下：

1、喷油嘴27的定位：本发明通过定位芯轴11与喷油嘴27的中孔、定位芯轴11上端的定位座面111与喷油嘴27的上端密封座对喷油嘴27进行移动方向上的定位；同时采用两个或两个以上定位销12来限制喷油嘴12的旋转自由度，定位销12包括圆形普通定位销和定位扁销，对喷油嘴27的扁位进行定位，由此实现对喷油嘴27旋转方向上的定位；

2、喷油嘴27的夹紧：当旋转架3向上翻转时，弹簧底座6在旋转架3的带动下一同向上移动，复位弹簧7压缩，由于装在夹具体2上的导向销10与夹爪8转动连接，且夹爪8上与导向销10滑动配合的所述斜槽由下至上成外张结构，因此，弹簧底座6及销轴二9在向上移动的过程中带动夹爪8绕着销轴二9向外张开，夹爪8张开的角度由与导向销10滑动配合的所述斜槽来控制，而当旋转架3向下翻转回落时，夹爪8在复位弹簧7的弹力作用下向上部凸台201靠拢，由此实现对喷油嘴27的夹紧。

3、喷油嘴高度方向上的微调：顺时针或逆时针旋转调节杆17，通过调节杆17的锥形头部与连接轴14上的凹槽配合，带动连接轴14和连接轴14上方的定位芯轴11上、下移动，从而实现对喷油嘴27高度方向上的微调，工程实际应用表明，本发明能够实现±1mm范围之内的高度调节，调整结束后，通过锁紧螺母16将连接轴14锁紧。

4、喷油嘴在水平面上的位置的微调机构的微调：旋转调节螺钉18时，调节螺钉18带动夹具座1偏转，夹具座1偏转到位后，用锁紧螺钉19将调节螺钉18固定，锁紧螺钉19与夹具体2通过螺纹连接，并将夹具体2以及与夹具体2连接的除夹具座1以外的零部件（包括夹爪8、弹簧底座弹簧上座5、旋转架3、连接轴14、连接套15等）作为整体一同与偏转到位的夹具座1进行装配，装配到位后，用锁紧螺钉将夹具体2与夹具座1固定连接，工程实际应用表明，本发明能够实现夹具座1在±30′范围之内的角度偏转，由此实现在该角度偏转范围内对喷油嘴水平面上位置的微调。

5、喷油嘴电火花加工时喷孔的内腔冷却：加工喷孔时，中空结构且相互连通的定位芯轴11与连接轴14将冷却水由机床直接送至喷油嘴27的喷孔内腔，由此实现对对喷孔内腔的冷却，加工过程中对喷孔进行及时冷却，降低了电火花加工时放电所产生的热量，并能由冷却水带走电火花加工时产生的氧化物，避免在喷孔和喷油嘴压力室产生锐边毛刺，从而提高喷油嘴加工质量。 

本发明相比于传统的喷油嘴喷孔电火花加工时的夹具，采用喷油嘴的中孔和座面及定位销对喷油嘴进行定位、采用由旋转架及复位弹簧驱动的夹爪夹紧喷油嘴，能够实现喷油嘴的快速装夹，且操作简单、可靠；相比于传统夹具需要通过调节机床轴系或者操作系统来对喷油嘴工件的位置进行微调，本发明所述的夹具能够通过夹具本身的调节实现对喷油嘴高度位置、水平面上的位置进行微调，其无须更改操作系统和机床轴系的设置，提高了定位精度，且操作简单；本发明能够结构利用冷却水对加工中的喷孔内腔进行及时冷却，提高了喷油嘴加工质量。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。 

Claims (14)

1.喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：包括夹具座（1）及固定支撑在其上的夹具体（2），旋转架（3）通过销轴一（4）可旋转地配装于夹具体（2）上；夹具体（2）带有上部凸台（201），上部凸台（201）贯穿旋转架（3）；弹簧底座（6）活动支撑在旋转架（3）上，弹簧上座（5）与上部凸台（201）固接，弹簧底座（6）与弹簧上座（5）之间设有复位弹簧（7）；上部凸台（201）的外周设有至少两个夹爪（8），夹爪（8）的下部通过销轴二（9）与弹簧底座（6）转动连接，上部凸台（201）上设有导向销（10），导向销（10）与夹爪（8）上的斜槽滑动配合，导向销（10）位于销轴二（9）的上方；夹具体（2）内部设有中孔，定位芯轴（11）与所述中孔接合并锁紧在夹具体（2）上，定位芯轴（11）伸出所述中孔并向上延伸，定位芯轴（11）的上端带有与喷油嘴密封座面配合的定位座面（111）；夹具体（1）上设有至少两个定位销（12），用于喷油嘴圆周方向的定位。

2.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：夹爪（8）上与导向销（10）滑动配合的所述斜槽的下端离上部凸台（201）较近，所述斜槽的上端离上部凸台（201）较远。

3.按权利要求2所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：夹爪（8）上与导向销（10）滑动配合的所述斜槽为腰形槽。

4.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述旋转架（3）通过销轴一（4）与连接块（13）转动连接，连接块（13）固定支撑在夹具体（2）上。

5.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述旋转架（3）为叉形结构，旋转架（3）的两个叉臂一端闭合，另一端相互分离且通过销轴一（4）连接。

6.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述多个定位销（12）中包括圆形定位销和定位扁销。

7.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：夹具体（2）内部的所述中孔为通孔，定位芯轴（11）与连接轴（14）均与所述中孔间隙配合，定位芯轴（11）支撑在连接轴（14）的上端，连接套（15）与夹具体（2）下端固接，连接轴（14）贯穿连接套（15），且连接轴（14）超出连接套（15）的部分上设有锁紧螺母（16），调节杆（17）与夹具体（2）通过螺纹连接，调节杆（17）带有锥形头部，所述锥形头部与连接轴（14）上的凹槽间隙配合，旋转调节杆（17）时，调节杆（17）带动连接轴（14）上、下移动。

8.按权利要求7所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述定位芯轴（11）与连接轴（14）均为中空轴，且二者连通。

9.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：夹具体（2）内部的所述中孔为通孔，定位芯轴（11）与连接轴（14）均与所述中孔间隙配合，定位芯轴（11）支撑在连接轴（14）的上端，连接套（15）与夹具体（2）下端固接，连接轴（14）贯穿连接套（15），且连接轴（14）超出连接套（15）的部分上设有锁紧螺母（16），定位芯轴（11）与连接轴（14）均为中空轴，且二者连通。

10.按权利要求1、7、8、9任一权利要求所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述夹具座（1）与夹具体（2）之间连接有垂向调节螺钉（18），调节螺钉（18）为偏心圆柱结构，旋转调节螺钉（18）时，调节螺钉（18）带动夹具座（1）偏转，调节螺钉（18）由锁紧螺钉（19）固定，锁紧螺钉（19）与夹具体（2）通过螺纹连接。

11.按权利要求7、8、9任一权利要求所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述位于连接套（15）内的连接轴（14）的外围设有止动弹簧（20），止动弹簧（20）一端与连接套（15）内壁连接，另一端与锁紧螺母（16）连接。

12.按权利要求7、8、9任一权利要求所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述定位芯轴（11）、连接轴（14）与夹具体（2）的所述中孔之间分别设有密封圈一（21）、密封圈二（22），连接套（15）与夹具体（2）之间设有密封圈三（23），连接套（15）的外周设有径向密封圈四（24）。

13.按权利要求10所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述锁紧螺钉（19）与调节螺钉（18）之间设有过渡块（25），过渡块（25）采用黄铜材料制作。

14.按权利要求7至8任一权利要求所述的喷油嘴喷孔电火花加工专用夹具，其特征在于：所述调节杆（17）与夹具体（2）之间设有密封圈五（26）。

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