CN110253347A - 一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备与方法 - Google Patents

一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备与方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备与方法，属于机械工程中的机械制造和磨料流光整加工技术领域，是一种能够实现喷油嘴喷孔倒锥成型的加工方法。一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备与方法，活塞将下料缸中的磨料通过连接管、软管挤压进待加工的喷油嘴进口，高频超声振动下，进入待加工的喷油嘴中的磨料从喷油嘴喷孔喷出，形成倒锥形的喷油嘴喷孔。本发明采用粘弹性高分子聚合物流体磨料加工喷油嘴喷孔，利用粘弹性流体磨料能在喷油嘴喷孔入口处储存弹性能量并且在喷油嘴的入口与出口处可形成较大的压力差，这样提高加工倒圆角和喷孔锥度的效率。

Description

一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备与方法
技术领域
本发明一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备与方法，属于机械工程中的机械制造和磨料流光整加工技术领域，是一种能够实现喷油嘴喷孔倒锥成型的加工方法。
背景技术
喷油嘴是汽车发动机喷油系统的关键零件，喷孔的加工质量和形状结构是影响喷油嘴性能的重要因素，研究表明带有一定锥度的喷孔可以改善燃油的雾化性能，从而对发动机的燃烧和排放性能有很大影响并且圆管工件孔径的压力随着流动方向孔径逐渐减小，形成锥形。目前，汽车发动机喷油嘴喷孔直径范围介于0.05—0.5之间，常用制造工艺主要是先由电火花打直孔，再由磨料流对直孔进行光整加工，以此提高孔壁的光洁度。磨料流加工用的流体磨料主要由机油流体相和500—1000目碳化硅等硬质颗粒组成。由于流体相与颗粒相的密度差异较大，颗粒相的粒径较小，容易发生流体相与颗粒相分层，颗粒相沉淀、团聚等现象，由此导致流体相与颗粒相混合不均匀，形成的团聚颗粒在光整加工时堵塞喷孔进而不能对孔壁进行光整加工，甚至完全堵死喷孔造成整个喷油嘴报废。
本发明采用将超声振动作用在喷孔光整中流体磨料的主流道孔壁上。一方面超声振动使喷油嘴产生垂直于主流道孔的横向振动，使得微细喷孔中的流体颗粒两相流发生震荡，使得流体相与颗粒相之间、颗粒与颗粒之间发生冲击、碰撞，增强流体磨粒在喷孔中的通过性。另一方面，超声振动通过流道孔壁作用在主流道内的流体磨料上，使得流体相发生空化效应。空化效应作用在颗粒相上，使得团聚的颗粒炸裂、分离，进而有效促进流体相与颗粒相在喷孔入口前均匀混合，形成均一两相流，增加其在微细喷孔中的通过性，同时，利用振动冲击作用使磨粒在喷孔内壁的运动形态比常规方法更加杂乱，增强喷孔内壁光整加工的效果，提升光整加工的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何改善目前磨料流加工喷油嘴过程中，形成的团聚颗粒堵塞喷孔，从而起不到对孔壁进行光整加工的现象，
本发明所采用的技术方案是：一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备，包括电机（1）、减速器（2）、联轴器（3）、螺杆（4）、活塞（9）、下料缸（10）、软管（12）、喷油嘴（15），电机（1）输出轴连接减速器（2），减速器（2）输出轴通过联轴器（3）连接下端带外螺纹的螺杆（4），上部有带内螺纹沉孔的升降杆下部连接活塞（9），螺杆（4）下部伸入升降杆的带内螺纹沉孔中，螺杆（4）的外螺纹与升降杆的内螺纹啮合，活塞（9）挤压装有磨料的下料缸（10），从下料缸（10）下部出口挤出的磨料通过软管（12）进入高频超声振动的待加工喷油嘴（15）中。
作为一种优选方式，还包括螺帽（5）、机架（6）、填料缸（7）、活塞杆（8）、连接管（11）、、连接件（13）、喷油嘴夹具（14）、超声波发生器（16）、超声波换能器（17）、超声变幅杆（18）、U型螺栓（19），活塞杆（8）和螺帽（5）组成升降杆，电机（1）固定在机架（6）顶端，活塞杆（8）的顶部固定连接螺帽（5），活塞杆（8）的上部有直接大于螺杆（4）沉孔，螺杆（4）的外螺纹与螺帽（5）的内螺纹啮合，螺杆（4）伸入活塞杆（8）的沉孔中，在螺杆（4）和螺帽（5）的作用下实现活塞杆（8）的上下移动，机架（6）包括三个圆盘和六根支柱，顶盘用于固定电机（1）和检索器（2），中盘通过三根支柱与顶盘固定，底盘通过三根支柱与中盘固定，填料缸（7）底部和下料缸（10）联通，填料缸（7）和下料缸（10）固定在中盘上，活塞杆（8）的底部连接活塞（9），活塞（9）的直径与下料缸（10）的内径相同，填料缸（7）上有用以填装磨料的填料口，下料缸（10）底部有开口连接连接管（11），连接管（11）连接软管（12），超声变幅杆（18）通过U型螺栓（19）固定在底盘上的一根支柱上，超声变幅杆（18）的一端连接超声波换能器（17），超声波换能器（17）连接超声波发生器（16），超声变幅杆（18）的另一端连接连接件（13），连接件（13）通过喷油嘴夹具（14）固定喷油嘴（15），软管（12）连接待加工的喷油嘴（15）进口。
一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型方法，活塞（9）将下料缸（10）中的磨料通过连接管（11）、软管（12）挤压进待加工的喷油嘴（15）进口，高频超声振动下，进入待加工的喷油嘴（15）中的磨料从喷油嘴喷孔喷出，形成倒锥形的喷油嘴喷孔。
超声波发生器（16）型号是GBP-USC2011A ，超声波换能器（17）型号是YP-5020-4BZ，超声波发生器（16）作用是把工频交流电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，超声波换能器（17）将高频交流电信号转化为高频超声振动并传递到超声变幅杆（18）上，由外壳、匹配层、压电陶瓷等组成。用U型螺栓（19）与超声变幅杆（18）连接。超声变幅杆（18）增大超声波振动幅度，并将超声能量集中在工具端面，用U型螺栓（19）与连接件（13）连接。
本发明的有益效果是：本发明采用粘弹性高分子聚合物流体磨料加工喷油嘴喷孔，利用粘弹性流体磨料能在喷油嘴喷孔入口处储存弹性能量并且在喷油嘴的入口与出口处可形成较大的压力差，这样提高加工倒圆角和喷孔锥度的效率。本发明改善传统磨料流加工喷油嘴团聚颗粒堵塞喷油嘴孔的现象，通过向流体磨料施加高频超声振动，震开堵塞喷孔团聚颗粒，增强喷孔内壁光整加工的效果，提升加工的质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是超声变幅杆连接示意图；
图3是喷油嘴连接示意图。
其中，1、电动机，2、减速器，3、联轴器，4、螺杆，5、螺母，6、支架，7、填料缸，8、活塞杆，9、活塞，10、下料缸，11、连接管，12、软管，13、连接件，14、喷油嘴夹具，15、喷油嘴，16、超声波发生器，17、超声波换能器，18、超声变幅杆，19、U型螺栓。
具体实施方式
如图1-图3所示，先于填料缸7中添加流体磨料，磨料型号VLFA-Ⅱ使下料缸10中填满流体磨料。然后启动电机1，电机1转动，通过减速器2使电机转速降低，以免下料缸中压力过大，造成危险。减速器2再通过联轴器3连接螺杆4，由此，螺杆4由电机1带动转动起来。而螺母5与螺杆4啮合，活塞杆8上端杆内开有内径大于螺杆外径的沉孔，螺杆4在活塞杆8通孔中转动，螺母5相对螺杆4转动起来，从而向下移动，螺母5通过螺栓连接活塞杆8，由此，螺母5带动活塞杆8与活塞9向下移动，活塞9推动下料缸10中的流体磨料，流体磨料在活塞9的推力下依次流过连接管11 、高压软管12、连接件13、喷油嘴夹具14与喷油嘴15。此时，启动超声发生器16，使得连接在连接件换能器17的超声变幅杆18振动起来，超声变幅杆18振动带动连接件13振动。磨料通过连接管11，高压软管12，连接件13向下移动时，受到高频往复超声振动，磨料中的团聚颗粒在受到高频往复超声振动下依次炸裂、分离，从而有效防止团聚颗粒阻塞喷油嘴15喷孔，磨料作用在用夹具14固定在连接件13的喷油嘴15上，从而加工喷油嘴15。

Claims (3)

1.一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备，其特征在于：包括电机（1）、减速器（2）、联轴器（3）、螺杆（4）、活塞（9）、下料缸（10）、软管（12）、喷油嘴（15），电机（1）输出轴连接减速器（2），减速器（2）输出轴通过联轴器（3）连接下端带外螺纹的螺杆（4），上部有带内螺纹沉孔的升降杆下部连接活塞（9），螺杆（4）下部伸入升降杆的带内螺纹沉孔中，螺杆（4）的外螺纹与升降杆的内螺纹啮合，活塞（9）挤压装有磨料的下料缸（10），从下料缸（10）下部出口挤出的磨料通过软管（12）进入高频超声振动的待加工喷油嘴（15）中。
2.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型设备，其特征在于：还包括螺帽（5）、机架（6）、填料缸（7）、活塞杆（8）、连接管（11）、、连接件（13）、喷油嘴夹具（14）、超声波发生器（16）、超声波换能器（17）、超声变幅杆（18）、U型螺栓（19），活塞杆（8）和螺帽（5）组成升降杆，电机（1）固定在机架（6）顶端，活塞杆（8）的顶部固定连接螺帽（5），活塞杆（8）的上部有直接大于螺杆（4）沉孔，螺杆（4）的外螺纹与螺帽（5）的内螺纹啮合，螺杆（4）伸入活塞杆（8）的沉孔中，在螺杆（4）和螺帽（5）的作用下实现活塞杆（8）的上下移动，机架（6）包括三个圆盘和六根支柱，顶盘用于固定电机（1）和检索器（2），中盘通过三根支柱与顶盘固定，底盘通过三根支柱与中盘固定，填料缸（7）底部和下料缸（10）联通，填料缸（7）和下料缸（10）固定在中盘上，活塞杆（8）的底部连接活塞（9），活塞（9）的直径与下料缸（10）的内径相同，填料缸（7）上有用以填装磨料的填料口，下料缸（10）底部有开口连接连接管（11），连接管（11）连接软管（12），超声变幅杆（18）通过U型螺栓（19）固定在底盘上的一根支柱上，超声变幅杆（18）的一端连接超声波换能器（17），超声波换能器（17）连接超声波发生器（16），超声变幅杆（18）的另一端连接连接件（13），连接件（13）通过喷油嘴夹具（14）固定喷油嘴（15），软管（12）连接待加工的喷油嘴（15）进口。
3.一种超声振动辅助磨料流喷油嘴喷孔倒锥成型方法，其特征在于：活塞（9）将下料缸（10）中的磨料通过连接管（11）、软管（12）挤压进待加工的喷油嘴（15）进口，高频超声振动下，进入待加工的喷油嘴（15）中的磨料从喷油嘴15喷孔喷出，形成倒锥形的喷油嘴喷孔。
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