CN106976008A - 一种大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，包括：夹具和磨料缸，磨料缸包括相对的上磨料缸和下磨料缸，上、下磨料缸之间夹持夹具，夹具上安装待去除毛刺的喷油器体，在挤压力的作用下，磨料从下磨料缸内挤到上磨料缸内，然后才从上磨料缸内挤到下磨料缸内，往返数次，通过磨料对喷油器体的油孔进行抛光，去除毛刺。本发明结构简单，使用方便，制造成本低，特别是多品种、系列化的喷油器体专用夹具实用性强，且一次能够装夹多个工件，大幅提升了生产效率，满足了批量生产要求。

Description

一种大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置及方法
技术领域
本发明属于深油孔加工工艺技术领域，涉及一种大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置及方法。
背景技术
柴油机喷油器体主要用于装配调压弹簧、挺杆、中间阀、针阀偶件及喷油器螺帽等外形支承件而形成喷油器。喷油器主要功用是根据柴油机混合气形成的特点，将喷油泵供给的高压燃油通过喷油器体油孔进入针阀偶件雾化成细微的油滴，按一定要求喷入燃烧室。因此，喷油器是影响柴油机性能指标和可靠性的关键部件之一。某型号柴油机喷油器体油孔结构设计与精度见图1。
根据设计图分析，5个Φ2mm油孔属于典型的大长径比深孔，表面粗糙度为Ra0.4um。要想将油孔内部毛刺清理干净，Φ2mm进油孔交叉处必须是光滑过渡。
原工艺方案采用CMC超声波磨料流设备，依靠人为夹持单个工件上下往复运动完成油孔的研磨，研磨后采用工具显微镜检测内孔毛刺情况。
原加工方案的主要技术缺陷是：
(1)手工操作劳动强度较大，研磨杆容易折断。
(2)一次加工一件产品时间为10min，生产效率低，无法满足批量生产要求。
(3)研磨杆无法贯穿深孔交叉处，不能完全实现深孔交叉处光滑过渡，不合格率达40％。
(4)采用工具显微镜检测，无法判别交叉孔处是否光滑。
(5)深孔清洁度差，在工作过程中经高压油冲击，存在的毛刺脱落，严重影响了柴油机的性能及可靠性。
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：(1)在研制磨料流体抛光研磨装置的基础上，发明一种能够一次装夹多个工件的专用夹具，以提高生产效率；(2)发明一种能够彻底去除毛刺的工艺方法，实现大长径比交叉深油孔的毛刺清理，满足加工质量和批量生产要求。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其包括：夹具和磨料缸，磨料缸包括相对的上磨料缸和下磨料缸，上、下磨料缸之间夹持夹具，夹具上安装待去除毛刺的喷油器体，在挤压力的作用下，磨料从下磨料缸内挤到上磨料缸内，然后才从上磨料缸内挤到下磨料缸内，往返数次，通过磨料对喷油器体的油孔进行抛光，去除毛刺。
其中，所述夹具包括法兰和套筒，套筒为圆筒状，其上端部安装法兰，法兰上设置多个喷油器体安装孔，喷油器体通过具有内螺纹的定位套安装在喷油器体安装孔内；装配法兰和喷油器体后的套筒两端分别用于和磨料缸对接，通过磨料缸向喷油器体的油孔内挤压磨料。
其中，对应多个所述喷油器体安装孔，定位套为以零件外螺纹M20和M24定位的系列定位套。
其中，所述夹具由45#碳素结构钢制作。
其中，所述法兰外直径大于磨料缸内直径35mm-45mm，法兰厚度大于25mm。
其中，所述法兰上设置了8个喷油器体安装孔，同时安装8个喷油器体。
本发明还提供了一种基于上述大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置的方法，其包括以下过程：
首先，装夹零件，将喷油器体依次以外螺纹定位固定在夹具法兰的定位套上；
然后，闭合上、下磨料缸，按预设压力将磨料从喷油器体的油孔下端压入，贯穿整个油孔后将磨料挤压到油孔上端，再从油孔上端将磨料压入至油孔下端；按照预设次数在油孔内往返挤压磨料，完成抛光行程工作；
接下来，松开上、下磨料缸，拆卸喷油器体，清洗并检验。
其中，所述磨料种类为SIC碳化硅弹性流体磨料，磨料颗粒为124#～132#。
其中，上、下所述磨料缸通过气源提供压力，气源压强为0.6～1.2Mpa，磨料缸加工压力为600～800Psi，单个磨料缸装载磨料容量为8Kg；油孔抛光行程为往返3次挤压磨料，磨料由油孔下端压至油孔上端，再由油孔上端压至油孔下端的往返一次挤压时间为5～10min。
其中，检验所述喷油器体的方式为：先用工具显微镜检测内孔毛刺情况，然后再用1/16英寸的钢球检查油孔，钢球能够顺利通过说明交叉孔处达到了光滑过渡。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置及方法，装置结构简单，使用方便，制造成本低，特别是多品种、系列化的喷油器体专用夹具实用性强，且一次能够装夹多个工件，大幅提升了生产效率，满足了批量生产要求。
附图说明
图1为现有技术中某型号柴油机喷油器体油孔结构示意图。
图2为本发明实施例设计方案的流程图。
图3为本发明实施例夹具法兰示意图，a图为主视图，b图为侧视图。
图4为本发明实施例夹具套筒示意图，a图为主视图，b图为侧视图。
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。
(1)本发明总体设计方案
充分挖掘和利用现有资源，借鉴国内外燃油喷射系统的先进制造技术，以消化吸收未来柴油机燃油喷射系统制造技术为起点，以提升柴油机清洁度为核心，设计喷油器体深孔磨料流体抛光总体技术方案，总体发明方案流程见图2。主要根据喷油器体油孔结构及精度要求，研制适宜性的油孔磨料流体抛光装置，采用一种弹性流体研磨磨料，在挤压作用下，选择合理的工艺参数，使磨料进入零件的油孔内进行往复冲击，以达到抛光的效果；研究磨料流介质的选择与应用，分析磨料流抛光过程的行程、压力、时间、速度等工艺参数，在工艺试验验证的基础上，通过优化、改进工艺方案与工艺参数，形成一种喷油器体大长径比交叉深油孔的毛刺去除方法，满足柴油机的清洁度需求。
(2)磨料流体抛光装置设计
将零件固定在规定的夹具位置上，两个相对的磨料缸通过液压力将工件闭合，在挤压力的作用下，将磨料从一个缸内挤到另一个缸内，零件被约束的部位即可产生研磨作用。通过验证优化，合理调整行程位置和研磨次数，以完成喷油器体油孔的研磨，达到提高零件清洁度的目的。
(3)专用工装设计
目的是用来装夹喷油器体并固定在装置规定的位置上，通过导引磨料在指定的通道上流动，实现对喷油器体深油孔的毛刺清理。根据设备上下磨料缸结构与研磨工作要求，发明了通用性的柴油机喷油器体油孔去毛刺装夹夹具。
夹具的作用主要是用来将喷油器体固定在规定的位置上，并导引磨料在指定的通道上流动，从而实现对喷油器体油孔及交叉处完成毛刺清理和提高光洁孔表面的目的。
参照图3和图4所示，该夹具包括法兰和套筒，套筒为圆筒状，其上端部安装法兰，法兰上设置多个喷油器体安装孔；对应多个喷油器体安装孔，设有以零件外螺纹M20和M24定位的系列定位套；定位套对待处理的喷油器体进行装配定位，装配法兰和喷油器体后的套筒两端分别用于和磨料缸对接，通过磨料缸向喷油器体的油孔内挤压磨料实现对油孔内毛刺的去除。
本实施例中，夹具由45#碳素结构钢制作。
法兰外直径大于磨料缸内直径35mm-45mm，优选40mm，法兰厚度大于25mm。法兰上设置了8个喷油器体安装孔，可以同时安装8个喷油器体。
套筒设计以满足法兰和喷油器体装夹、以及磨料缸的磨料密封为原则，定位套能够满足多型号、多品种柴油机喷油器体的大长径比交叉油孔毛刺去除，提高工装的适应性。
(4)磨料选择
在进行油孔内毛刺去除时，通过磨料缸产生的挤压力将磨料传递给喷油器体的油孔内，并进行研磨抛光。
磨料主要指标是磨料的粘度、种类及粒度。在挤压力作用下，高粘度磨料被剪切变形，保证了喷油器体油孔毛刺去除后的尺寸一致性。
本实施例中，根据喷油器体零件的硬度，选择磨料种类为SIC碳化硅弹性流体磨料。根据喷油器体深油孔表面粗糙度要求，选择磨料颗粒为124#～132#。
(5)工艺步骤
基于上述夹具结构，本实施例所提供的毛刺去除方法包括以下步骤：
装夹零件：将8件喷油器体依次以外螺纹定位固定在夹具法兰的定位套上，并拧紧——闭合上、下磨料缸——按预设压力将磨料从喷油器体的油孔下端压入，贯穿整个油孔后将磨料挤压到油孔上端——再从油孔上端将磨料压入至油孔下端——按照预设次数在油孔内往返挤压磨料，完成抛光行程工作——松开上、下磨料缸——拆卸零件——清洗——检验。
(6)工艺参数
上述工艺步骤中，磨料缸通过气源提供压力，气源压强为0.6～1.2Mpa，磨料缸加工压力为600～800Psi，单个磨料缸装载磨料容量为8Kg；油孔抛光行程为往返3次挤压磨料，磨料由油孔下端压至油孔上端，再由油孔上端压至油孔下端的往返一次挤压时间为5～10min。
(7)深孔交叉处毛刺检测方案
先用工具显微镜检测内孔毛刺情况，然后再用1/16英寸的钢球检查油孔，钢球能够顺利通过说明交叉孔处达到了光滑过渡的目的。
上述技术方案，具有以下显著特点：
(1)基于磨料流体抛光用夹具和方法，满足了多品种型号柴油机喷油器体大长径比交叉深油孔的毛刺去除要求。如果根据不同零件发明不同的夹具，还能够实现对其它金属和非金属零件的铸造表面、淬硬表面的研磨、抛光、倒角及去毛刺。其工艺技术具有其它加工方法无法相比的优点，适应性和先进性较强。
(2)系列定位套和一次装夹多件的专用夹具，能够满足多品种、系列化的柴油机喷油器体装夹，适应性强，生产效率高，达到了高效的目的。
(3)在工艺试验验证基础上，发明的磨料选择、工艺流程、工艺参数及检测方法等，能够满足多品种型号柴油机喷油器体大长径比交叉深油孔的毛刺去除，适应性较强，且达到了高效、高质的目的。
上述技术方案，通过现场工艺试验，验证效果如下：
(1)研制的磨料流体抛光装置，结构简单，使用方便，制造成本低。特别是多品种、系列化的喷油器体专用夹具实用性强，且一次能够装夹8个工件，大幅提升了生产效率，满足了批生产要求。
(2)通过基于磨料流体抛光装置工艺方法的发明，喷油器体大长径比深孔的毛刺去除完全达到了产品设计要求，在原来的基础上油孔表面粗糙度提高了3个等级多，特别是深孔交叉处不仅达到了光滑过渡，而且表面质量得到了显著提高。该技术已在所有型号柴油机的喷油器体批量生产中得到了应用，生产效率提高了50％以上，产品合格率达到了100％，按原来工艺方案加工的合格率计算，年创造效益80余万元，特别是柴油机燃油喷射系统可靠性得到了显著提高。
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)

1.一种大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其特征在于，包括：夹具和磨料缸，磨料缸包括相对的上磨料缸和下磨料缸，上、下磨料缸之间夹持夹具，夹具上安装待去除毛刺的喷油器体，在挤压力的作用下，磨料从下磨料缸内挤到上磨料缸内，然后才从上磨料缸内挤到下磨料缸内，往返数次，通过磨料对喷油器体的油孔进行抛光，去除毛刺。
2.如权利要求1所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其特征在于，所述夹具包括法兰和套筒，套筒为圆筒状，其上端部安装法兰，法兰上设置多个喷油器体安装孔，喷油器体通过具有内螺纹的定位套安装在喷油器体安装孔内；装配法兰和喷油器体后的套筒两端分别用于和磨料缸对接，通过磨料缸向喷油器体的油孔内挤压磨料。
3.如权利要求2所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其特征在于，对应多个所述喷油器体安装孔，定位套为以零件外螺纹M20和M24定位的系列定位套。
4.如权利要求2所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其特征在于，所述夹具由45#碳素结构钢制作。
5.如权利要求2所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其特征在于，所述法兰外直径大于磨料缸内直径35mm-45mm，法兰厚度大于25mm。
6.如权利要求2所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置，其特征在于，所述法兰上设置了8个喷油器体安装孔，同时安装8个喷油器体。
7.基于权利要求1-6中任一项所述大长径比交叉深油孔的毛刺去除装置的方法，其特征在于，包括以下过程：
首先，装夹零件，将喷油器体依次以外螺纹定位固定在夹具法兰的定位套上；
然后，闭合上、下磨料缸，按预设压力将磨料从喷油器体的油孔下端压入，贯穿整个油孔后将磨料挤压到油孔上端，再从油孔上端将磨料压入至油孔下端；按照预设次数在油孔内往返挤压磨料，完成抛光行程工作；
接下来，松开上、下磨料缸，拆卸喷油器体，清洗并检验。
8.如权利要求7所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除方法，其特征在于，所述磨料种类为SIC碳化硅弹性流体磨料，磨料颗粒为124#～132#。
9.如权利要求7所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除方法，其特征在于，上、下所述磨料缸通过气源提供压力，气源压强为0.6～1.2Mpa，磨料缸加工压力为600～800Psi，单个磨料缸装载磨料容量为8Kg；油孔抛光行程为往返3次挤压磨料，磨料由油孔下端压至油孔上端，再由油孔上端压至油孔下端的往返一次挤压时间为5～10min。
10.如权利要求7所述的大长径比交叉深油孔的毛刺去除方法，其特征在于，检验所述喷油器体的方式为：先用工具显微镜检测内孔毛刺情况，然后再用1/16英寸的钢球检查油孔，钢球能够顺利通过说明交叉孔处达到了光滑过渡。
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