CN106541194A - 一种精确快速柔性电火花加工夹具 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工技术领域，公开了一种精确快速柔性电火花加工夹具，其包括：支柱、定位块、装夹轴及开口圆头螺钉；定位块中心开螺纹孔，中心螺纹孔上半部分通过螺纹连接安装装夹轴，中心螺纹孔下半部分通过螺纹连接安装支柱，定位块侧壁开螺纹孔，侧壁螺纹孔连通中心螺纹孔且两者中心轴向垂直，开口圆头螺钉装入侧壁螺纹孔内，用于对装入中心螺纹孔的支柱进行固定定位。本发明由于装夹轴直径H的可变性，减小装夹误差形成针阀体中孔中心与导向器电极丝中心的偏离，避免了大量喷孔分布不均现象的出现；操作省时省力，加工手段简单、精度易于保证。

Description

一种精确快速柔性电火花加工夹具

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种精确快速柔性电火花加工夹具。

背景技术

喷油器总成是柴油发动机供油系统的重要组成部分，对柴油机的动力性、燃油经济性、排放指标起着重要影响作用。针阀偶件是影响喷油器总成性能、寿命及可靠性的关键核心部件，其中核心零件针阀体的先进制造技术备受关注。近年来，由于国际、国内对柴油机排放指标要求日益严格，所以要求喷油器在喷射过程中流量系数稳定和雾化效果良好，针阀体喷孔孔径一致性强、均布状态佳、孔径的形状及表面粗糙度高。因此，针阀体喷孔加工质量好坏成为一项关键技术。

目前，国内大多油嘴生产厂家对针阀体喷孔加工主要有两种方案：一种是用高速钻床打孔。高速钻床打孔缺陷较多：1.热处理前加工喷孔，热处理后喷孔易改变，且改变量不固定；2.加工精度低，尺寸一致性差；3.高速钻一般加工喷孔直径在φ0.15mm～φ0.50mm之间，钻头细、易折断。另一种是电火花打孔。电火花打孔具有无机械加工应力、精度高、无毛刺、避免热处理变型等优点。

采用电火花打孔，加工所用夹具是电火花机床自身所配置的夹持系统。图1所示，机床夹具结构由件号1弹簧和件号2心轴组成。弹簧用M3紧固螺钉固定在旋转工作台上端，起夹紧作用；φ5.5mm心轴用M5紧固螺钉固定在旋转工作台中心处，起定位作用。

加工原理：针阀体(图2)中孔用心轴固定，弹簧夹紧针阀体轴肩。在工作面板输入需加工喷孔角度、数量、导向器电极丝与喷孔之间的距离，之后发出指令，机床开始加工喷孔。针阀体(图2)通过旋转工作台旋转，使喷孔与电极丝旋转中心夹角符合产品图样规定的角度77.5°±1°，操作者通过机床导向器调整找出喷孔入口处距夹具旋转中心的坐标位置(加工距离)，利用电极丝匀速旋转递进电腐蚀加工喷孔。

电火花打孔机夹持系统为刚性专用夹持，缺陷如下:

1.适应单一产品:由图1所示，弹簧与机床本体之间的距离固定，决定了该装夹系统只对图2针阀体有效。不能满足如图3、图4不同结构尺寸针阀体加工需要。

按照针阀体不同外形尺寸采用不同专用夹具，加工过程中更换专用夹具，定位基准及加工距离都会改变，为保证零件的尺寸精度要求、操作者必须重新调整机床。此种方法弊端较多，第一：操作者需根据改变后的定位基准，重调机床上端工作台导向器电极丝中心偏移量，直至针阀体中孔中心与电极丝中心重合为止。第二：操作者需根据针阀体喷孔的加工距离重设加工零点参数。第三：上述调整所需时间4小时。

2.加工质量稳定性差：针阀体喷孔加工一般要求孔径公差在0.02mm以内、喷孔孔距之间均布、角度误差±2°。由于φ5.5mm心轴尺寸固定，针阀体中孔尺寸在φ5.60mm～φ5.8mm之间。针阀体中孔尺寸大小不一造成和心轴间隙大小不确定，加工时装夹误差形成针阀体中孔中心与导向器电极丝中心的偏离，当机床下工作台旋转时，针阀体加工点与导向器中心电极丝距离远近不同，放电时间与电压出现微量差别，易使喷孔孔径尺寸超差、喷孔不能均布、角度超差的不良后果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种精确快速柔性电火花加工夹具，达到快速精准加工不同结构尺寸针阀体喷孔的目的。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种精确快速柔性电火花加工夹具，其包括：支柱1、定位块2、装夹轴3及开口圆头螺钉4；定位块2中心开螺纹孔，中心螺纹孔上半部分通过螺纹连接安装装夹轴3，中心螺纹孔下半部分通过螺纹连接安装支柱1，定位块2侧壁开螺纹孔，侧壁螺纹孔连通中心螺纹孔且两者中心轴向垂直，开口圆头螺钉4装入侧壁螺纹孔内，用于对装入中心螺纹孔的支柱1进行固定定位。

其中，所述装夹轴3一端为安装端，另一端为工件装夹端，工件装夹端的形状和尺寸与待装夹工件相匹配。

其中，所述装夹轴3包括多种型号，每种型号的工件装夹端的尺寸与对应的待装夹工件的尺寸相一致。

其中，所述装夹轴3的工件装夹端为柱状结构，其横截面形状为在圆形上相对两侧去掉两个相同弧度的圆弧后的长圆形，其穿过圆心的最长轴长度记为H，最短轴长度记为h；不同型号的装夹轴3的区别在于H和h不同。

其中，所述装夹轴3有三种型号，第一种装夹轴中，H＝6.1，h＝4；第二种装夹轴中，H＝5.1，h＝4；第三种装夹轴中，H＝4.1，h＝3.5。

其中，所述支柱1、定位块2、装夹轴3的垂直度选用0.02。

其中，所述支柱1同轴度选用

其中，所述装夹轴3同轴度选用

其中，所述支柱与装夹轴同轴度0.01。

其中，所述支柱1与定位块2、定位块2与装夹轴3之间通过螺纹柔性连接，螺纹选用精度是M10，即7H/6g。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的精确快速柔性电火花加工夹具，使得机床装夹系统性质由刚性、单一改变为柔性、组合，本身组合件之间安装简单；由于装夹轴直径H的可变性，减小装夹误差形成针阀体中孔中心与导向器电极丝中心的偏离，避免了大量喷孔分布不均现象的出现；操作者更换产品时支柱固定不变，不需重新对基准，能够有效及时实现零件加工，所需调整时间由4小时缩短为20分钟，省时省力；从夹具制造精度上讲，加工手段较为简单、精度易于保证；适应于柔性多品种针阀体喷孔加工，实现了机床换产时的快速调整，将原有夹持系统的不利因素消除。

附图说明

图1为现有技术中夹具结构简图。

图2为现有技术中针阀体结构简图。

图3和图4为现有技术中两种结构的针阀体。

图5为本发明夹具装配图。

图6为本发明装夹轴简图。

图7为本发明定位块简图。

图8为本发明支柱简图。

图9为基于本发明夹具的加工装配示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

基于现有技术中存在的问题，本发明夹具的设计目标为：

1.机床上端工作台导向器定位系统固定：在定位基准无需改变的情况下，可根据针阀体不同孔径快速选换相应尺寸装夹轴装夹，更换时间需要5分钟；

2.加工零点及加工距离实现固定：根据不同加工高度的喷孔快速调整定位块、装夹轴螺纹旋出高度，达到机床预定加工距离，更换时间需要3分钟。

如图5所示，本发明加工夹具为调整组合结构，包括支柱1、定位块2、装夹轴3及开口圆头螺钉4四部分，可以适用于加工不同结构尺寸的针阀体，达到快速精准的目的，同时提高定位的精确度，进而提升产品质量。

其中，定位块2中心开螺纹孔，中心螺纹孔上半部分通过螺纹连接安装装夹轴3，中心螺纹孔下半部分通过螺纹连接安装支柱1，定位块2侧壁开螺纹孔，侧壁螺纹孔连通中心螺纹孔且两者中心轴向垂直，开口圆头螺钉4装入侧壁螺纹孔内，用于对装入中心螺纹孔的支柱1进行固定定位。

如图6所示，装夹轴3一端为安装端，另一端为工件装夹端，工件装夹端的形状和尺寸与待装夹工件相匹配。

为了实现夹具对不同工件加工的普遍使用性，装夹轴3包括多种型号，每种型号的工件装夹端的尺寸与对应的待装夹工件的尺寸相一致。

装夹轴3的工件装夹端为柱状结构，其横截面形状为在圆形上相对两侧去掉两个相同弧度的圆弧后的长圆形，其穿过圆心的最长轴长度记为H，最短轴长度记为h。不同型号的装夹轴3的区别在于H和h不同。

根据常规需要，常用的三种型号装夹轴3中，(1)H＝6.1，h＝4；(2)H＝5.1，h＝4；(3)H＝4.1，h＝3.5。

如图7至图9所示，支柱1与机床旋转工作台用M5紧固螺钉连接，属于定位零件。定位块2与针阀体密封端面接触。装夹轴3用于针阀体中孔夹紧。

零件加工精度参数：材料40Cr；热处理28～32HRC；加工机床选用数控机床、立式数控中心；各零件的垂直度选用0.02；支柱同轴度选用装夹轴同轴度选用

装配精度参数：支柱与定位块垂直度0.02；支柱与装夹轴同轴度0.01。支柱与定位块、定位块与装夹轴之间通过螺纹柔性连接，螺纹选用精度是M10(7H/6g)。

使用本实施例夹具进行喷孔加工的工作步骤为：

如图2所示机床加工完成孔径、加工距离52.05mm针阀体喷孔后，需加工孔径、加工距离41.1mm针阀体(图3)喷孔时，只需将支柱与定位块之间螺纹拧紧长度旋出10.95mm。调整完成，按机床已有程序进行喷孔加工。

需加工孔径(孔径实际范围)、加工距离32mm针阀体(图4)喷孔时，步骤如下：首先，装夹轴更换成其次，将支柱与定位块之间螺纹拧紧长度旋出11mm，用开口圆头螺钉锁紧；最后，将定位块与装夹轴之间螺纹拧紧长度旋出9.05mm。调整完成，按机床已有程序进行喷孔加工。

基于本发明夹具，机床装夹系统性质由刚性、单一改变为柔性、组合，本身组合件之间安装简单；由于装夹轴直径H的可变性，减小装夹误差形成针阀体中孔中心与导向器电极丝中心的偏离，避免了大量喷孔分布不均现象的出现；操作者更换产品时支柱固定不变，不需重新对基准，能够有效及时实现零件加工，所需调整时间由4小时缩短为20分钟，省时省力；从夹具制造精度上讲，加工手段较为简单、精度易于保证；适应于柔性多品种针阀体喷孔加工，实现了机床换产时的快速调整，将原有夹持系统的不利因素消除。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：

1.定位块与装夹轴使用螺纹连接，可以通过调节螺纹的旋入深度来调整装夹轴的工作长度。

2.当更换加工产品时，不需要更换夹具，只需更换相应尺寸的装夹轴即可，实现柔性生产，快速换产等特点。

3.支柱与机床配合连接，减少了拆装误差，提高了定位精度，实现准确生产目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，包括：支柱(1)、定位块(2)、装夹轴(3)及开口圆头螺钉(4)；定位块(2)中心开螺纹孔，中心螺纹孔上半部分通过螺纹连接安装装夹轴(3)，中心螺纹孔下半部分通过螺纹连接安装支柱(1)，定位块(2)侧壁开螺纹孔，侧壁螺纹孔连通中心螺纹孔且两者中心轴向垂直，开口圆头螺钉(4)装入侧壁螺纹孔内，用于对装入中心螺纹孔的支柱(1)进行固定定位。

2.如权利要求1所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹轴(3)一端为安装端，另一端为工件装夹端，工件装夹端的形状和尺寸与待装夹工件相匹配。

3.如权利要求2所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹轴(3)包括多种型号，每种型号的工件装夹端的尺寸与对应的待装夹工件的尺寸相一致。

4.如权利要求3所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹轴(3)的工件装夹端为柱状结构，其横截面形状为在圆形上相对两侧去掉两个相同弧度的圆弧后的长圆形，其穿过圆心的最长轴长度记为H，最短轴长度记为h；不同型号的装夹轴(3)的区别在于H和h不同。

5.如权利要求4所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹轴(3)有三种型号，第一种装夹轴中，H＝6.1，h＝4；第二种装夹轴中，H＝5.1，h＝4；第三种装夹轴中，H＝4.1，h＝3.5。

6.如权利要求5所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述支柱(1)、定位块(2)、装夹轴(3)的垂直度选用0.02。

7.如权利要求5所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述支柱(1)同轴度选用

8.如权利要求7所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹轴(3)同轴度选用

9.如权利要求8所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述支柱(1)与装夹轴(3)同轴度0.01。

10.如权利要求1-9中任一项所述的精确快速柔性电火花加工夹具，其特征在于，所述支柱(1)与定位块(2)、定位块(2)与装夹轴(3)之间通过螺纹柔性连接，螺纹选用精度是M10，即7H/6g。