CN109986382B - 一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻削加工辅助设备技术领域，特别涉及一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，包括底板、定位芯轴，所述定位芯轴上依次连接定位盘、分度棘轮、定位衬套、工件，所述底板固连前层喷孔定位块、后层喷孔定位块、立柱，所述前层喷孔定位块与定位盘接触，分度棘轮通过滑块与定位芯轴固定，所述定位盘与分度棘轮通过销钉固定，所述分度棘轮设有卡槽，所述分度棘轮卡槽与棘爪卡槽结合在一起。本发明解决分工序、多次装夹造成的产品一致性差、生产效率低等问题，实现针阀体一次装夹完成多维角度、双层分布的10个喷孔的精密加工。

Description

一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具

技术领域

本发明涉及钻削加工辅助设备技术领域，特别涉及一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具。

背景技术

喷油嘴偶件是由针阀体和针阀配对的部件，是柴油机燃油喷射系统的关键、精密偶件之一，其性能指标直接影响柴油机的燃油消耗率、排放指标及可靠性，喷油嘴偶件针阀体喷孔几何尺寸、形位公差技术指标属于产品设计的关键要素，其喷孔直径公差为0.005mm，喷孔角度公差为±1°，是燃油喷射压力形成、燃油雾化质量、喷雾油束形状等关键所在。随着人类对环境保护意识的提升，为了满足日益提高的各类排放标准，喷油嘴偶件喷孔的结构与技术指标也在不断改进与优化，多维空间角度、复合型、异型等喷孔结构应用于产品设计中，满足了柴油机技术的发展。ND5型机车发电机组柴油机配套的喷油器采用了新型多维角度、双层喷孔喷油嘴偶件。

在产品研发、生产过程中，喷孔加工多采用电火花或微孔高速钻削等工艺，电火花加工工艺能够保证产品的几何形状与技术指标要求，但设备多为国外引进，设备与电极丝价格昂贵，制造成本高，生产效率低。燃油喷射系统行业多数采用高速钻削工艺，为了满足产品结构与生产要求，一般采用分工序、多套夹具加工不同角度、不同孔径的喷孔，导致生产周期、夹具调整时间、工艺流程长，生产效率低、制造成本较高。

在ND5型柴油机配套的新型多维角度、双层喷孔喷油嘴偶件开发研制过程中，采用的是高速钻削工艺，分工序、多套夹具加工不同角度、不同孔径的喷孔，由于是多次装夹工件、分工序加工，产品性能、技术指标的一致性和质量的稳定性受到较大的影响，产品合格率较低，喷油嘴偶件匹配柴油机试验时，导致柴油机各缸关键技术指标差异大，整机性能不稳定，而且生产周期、夹具调整时间、工艺流程长，生产效率低、制造成本较高。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，包括底板、定位芯轴，所述定位芯轴上依次连接定位盘、分度棘轮、定位衬套、工件，所述底板固连前层喷孔定位块、后层喷孔定位块、立柱，所述前层喷孔定位块与定位盘接触，所述定位盘由锁紧螺母轴向压紧在定位芯轴上，分度棘轮通过滑块与定位芯轴固定，所述定位盘与分度棘轮通过销钉固定，所述定位芯轴将分度棘轮与工件串联在一起，所述工件由螺帽采用螺纹连接固定在定位芯轴上，所述分度棘轮设有卡槽，所述分度棘轮卡槽与棘爪卡槽结合在一起，所述棘爪安装在固定轴上，所述棘爪能绕固定轴旋转，配重固定安装在棘爪上，所述定位芯轴连接定位衬套，所述定位衬套位于分度棘轮和工件之间，所述定位衬套外套有横臂，一固定块焊接在横臂上，横臂与旋转板通过螺栓连接，所述立柱上连接有回转轴，所述回转轴套有回转轴衬套，所述旋转板和回转轴采用螺钉固连。

作为优选方案，所述前层喷孔定位块、后层喷孔定位块均由螺母锁紧到底板上。

作为优选方案，所述分度棘轮共10个齿轮，所述分度棘轮选用W6Mo5Cr4V2材料制造，热处理硬度＞60 HRC，夹角公差要求6′。

作为优选方案，所述定位盘、固定块下端接触工作平面设计成弧面，弧形表面强化处理，表面硬度＞60HRC，表面粗糙度Ra0.4，定位盘和固定块选用GCr15材料。

作为优选方案，所述前层喷孔定位块、后层喷孔定位块选用40Cr材料，热处理硬度28～33 HRC ，接触工作平面镶嵌硬质合金，平面度要求为0.01mm，表面粗糙度为Ra0.4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：以采用高速钻削工艺方法加工ND5型柴油机配套的喷油嘴偶件多维角度、双层喷孔为前提，在分析研究多维角度、双层喷孔喷油嘴针阀体产品技术特性、结构特征的基础上，以实现工件一次装夹完成多维角度、多孔、不同夹角喷孔加工为目标，采用精密分度棘轮、精密角度块与定位心轴等技术方法，设计发明一套具有复合功能型的喷孔加工夹具，满足多维角度、双层喷孔喷油嘴针阀体的制造需求，缩短生产周期、夹具调整时间、工艺流程，提高产品性能指标的一致性和质量稳定性，降低产品成本。

在分析研究ND5型柴油机配套的喷油嘴结构特征、技术指标等的基础上，采用成组串联、联动式精密棘轮分度机构满足多孔均匀分布要求；通过两级精密定位、弧面与平面接触式角度块部件，使得两层喷孔可以精确定位，实现一次装夹工件完成多维角度、双层喷孔的钻削；采用优质合金钢、轴承钢或镶嵌硬质合金等方式，制造精密分度棘轮、两级精密定位角度块、定位盘和固定块等，解决关键可调整零部件的耐磨性和可靠性问题，保证产品的技术指标一致性，解决分工序、多次装夹造成的产品一致性差、生产效率低等问题，实现ND5型机车发电机组柴油机配套的针阀体一次装夹完成多维角度、双层分布的10个喷孔的精密加工。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的前层喷孔加工定位结构示意图；

图4是本发明的后层喷孔加工定位结构示意图；

图5是本发明的分度棘轮结构示意图；

图6是本发明的定位盘和前层喷孔定位块接触结构示意图；

图7是本发明的固定块和后层喷孔定位块接触结构示意图；

图8是本发明的ND5型喷油嘴多维角度、双层喷孔结构局部放大示意图

图中：1底板，2立柱，3后层喷孔定位块，4固定块，5前层喷孔定位块，6锁紧螺母，7定位盘，8销钉，9分度棘轮，10横臂，11定位衬套，12定位芯轴，13螺帽，14旋转板，15工件，16回转轴，17棘爪，18固定轴，19配重，20回转轴衬套。

具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。如图1-3所示，该种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，包括底板1、定位芯轴12，定位芯轴12上依次连接定位盘7、分度棘轮9、定位衬套11、工件15，底板1固连前层喷孔定位块5、后层喷孔定位块3、立柱2，定位芯轴12将分度棘轮9与工件15串联在一起，分度棘轮9的转动带动工件15的周向旋转。分度棘轮9通过滑块与定位芯轴12周向固定，与定位盘7一起由锁紧螺母6轴向压紧在定位芯轴12上。工件15由螺帽13采用螺纹连接固定在定位芯轴12上。棘爪17安装在固定轴18上并可绕其旋转，配重19安装在棘爪17上，分度棘轮9顺时针转动，棘爪17卡槽与分度棘轮9卡槽结合在一起，并经过配重19压紧完成一次定位。

图3、图4为分层定位机构，前、后排喷孔的加工靠两组精密定位块保证，两级喷孔定位块3和5交替发挥作用，如图8所示，保证相邻的两个前后排喷孔中心线交于旋转中心A点，实现前、后层喷孔的精密加工。定位盘7与分度棘轮9通过销钉固定，横臂10与旋转板14通过螺栓连接，固定块4焊接在横臂10上，前层喷孔定位块5、后层喷孔定位块3由螺母锁紧到底板1上。定位芯轴12通过定位衬套11周向旋转一周，同时通过旋转板14、回转轴16绕旋转中心A点进行旋转，带动定位盘7旋转，定位盘7上的5个齿轮轮流与前层喷孔定位块5接触，横臂10不旋转，只进行平行移动，固定块4与后层喷孔定位块3接触5次。

图5为成组精密分度棘轮简图，分度棘轮共10个齿轮，轮与轮之间夹角公差为6′，前、后排喷孔的周向均匀分布精度靠精密分度棘轮9来保证。

加工操作流程：

第一步：清理工作台和夹具底平面，确保无杂物，将钻削夹具放在工作台上；

第二步：旋开螺帽13，装入工件，旋紧螺帽13。

第三步：在工作台移动钻削夹具调节喷孔位置，合适后通过螺栓将夹具固定在工作台上；

第四步：旋转定位芯轴12，听到“啪”的一声，分度棘轮9、棘爪17配合，定位盘7与前层喷孔定位块5接触或固定块4与后层喷孔定位块3接触，进行喷孔钻削。

第六步：继续旋转定位芯轴12，共听到10次“啪”的响声，完成前后排共计10个喷孔的钻削。

第七步：旋开螺帽13，拆卸下工件。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述具体实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述具体实施方式，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，包括底板（1）、定位芯轴（12）、分度棘轮（9），所述分度棘轮（9）设有卡槽，所述分度棘轮（9）卡槽与棘爪（17）卡槽结合在一起，其特征在于，所述定位芯轴（12）上依次连接定位盘（7）、分度棘轮（9）、定位衬套（11）、工件（15），所述底板（1）固连前层喷孔定位块（5）、后层喷孔定位块（3）、立柱（2），所述前层喷孔定位块（5）与定位盘（7）接触，所述定位盘（7）由锁紧螺母（6）轴向压紧在定位芯轴（12）上，分度棘轮（9）通过滑块与定位芯轴（12）固定，所述定位盘（7）与分度棘轮（9）通过销钉（8）固定，所述定位芯轴（12）将分度棘轮（9）与工件（15）串联在一起，所述工件（15）由螺帽（13）采用螺纹连接固定在定位芯轴（12）上，所述棘爪（17）安装在固定轴（18）上，所述棘爪（17）能绕固定轴（18）旋转，配重（19）固定安装在棘爪（17）上，所述定位芯轴（12）连接定位衬套（11），所述定位衬套（11）位于分度棘轮（9）和工件（15）之间，所述定位衬套（11）外套有横臂（10），一固定块（4）焊接在横臂（10）上，横臂（10）与旋转板（14）通过螺栓连接，所述立柱（2）上连接有回转轴（16），所述回转轴（16）套有回转轴衬套（20），所述旋转板（14）和回转轴（16）采用螺钉固连。

2.根据权利要求1所述的喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，其特征在于：所述前层喷孔定位块（5）、后层喷孔定位块（3）均由螺母锁紧到底板（1）上。

3.根据权利要求1所述的喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，其特征在于：所述分度棘轮（9）共10个齿轮，所述分度棘轮（9）选用W6Mo5Cr4V2材料制造，热处理硬度＞60 HRC，夹角公差要求6′。

4.根据权利要求1所述的喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，其特征在于：所述定位盘（7）、固定块（4）下端接触工作平面设计成弧面，弧形表面强化处理，表面硬度＞60HRC，表面粗糙度Ra0.4，定位盘（7）和固定块（4）选用GCr15材料。

5.根据权利要求1所述的喷油嘴针阀体多维角度、双层复合喷孔钻削夹具，其特征在于：所述前层喷孔定位块（5）、后层喷孔定位块（3）选用40Cr材料，热处理硬度28～33 HRC ，接触工作平面镶嵌硬质合金，平面度要求为0.01mm，表面粗糙度为Ra0.4。