CN110421316A - 一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空航天技术领域，达到了显著提高零件的合格率，使产品质量大幅度进行提高，同时大大缩短了加工周期，以及使孔的周围不存在热影响区，提高了准确度、精确度和光洁度的目的，本发明通过对燃油喷嘴的加工方法进行改进，能够使孔周围不存在热影响区，加工能够极好的去除规定的材料，而留下的加工界面处是没有受到热损伤的表面，极大地改善了孔壁表面性能，同时提高了准确度和精确度，并且孔的光洁度极高，其粗糙度可达到Ra≤0.1μm，因而可得到极好的性能，而且孔的一致性好，加工的这些完整而洁净的孔，其圆度、圆柱度、锥度和粗糙度都达到高度的一致性。

Description

一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体为一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法。

背景技术

燃油喷嘴的功能就是将燃油雾化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。长久以来，我国发动机制造技术始终是制约航空航天事业发展的瓶颈，产品的质量不过关来自两方面：一是材料技术；二是材料加工技术。

在航空航天领域，燃气轮机是发动机的三大关键部件之首，其性能决定发动机的好坏。燃油喷嘴的加工一直影响着发动机的燃烧效率。提高加工的质量是由加工的技术决定的。

以前传统的加工技术很多，例如电火花加工技术比较普遍，但是加工精度及质量不高，这是由该技术在实际的加工原理决定，电加工的成型机理决定。电火花加工是利用放在工作液的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用烧蚀导电材料的特殊加工方法。电极制造困难，加工好的部件容易磨损，加工速度慢，一致性不好、加工精度不高。排除孔内的加工屑比较困难，不易散热，不适合大批量生产。烧蚀后的零件表面质量很粗糙，产生的重熔层也很容易引起生锈，孔的尺寸精度很难保证。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法，达到了显著提高零件的合格率，使产品质量大幅度进行提高，同时大大缩短了加工周期，以及使孔的周围不存在热影响区，提高了准确度、精确度和光洁度的目的。

本发明提供如下技术方案：一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法，包括以下步骤：

1)合理的选择和设置加工基准是加工喷嘴质量得以保证的关键，工序基准选择应主要考虑以下几个方面：

①尽可能用设计基准作工序基准，当选用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须保证零件的设计尺寸和技术要求；

②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检验；

③多次修复基准，避免加工过程由于基准原因造成的误差累计；

2)零件加工路线的确定，工艺路线的安排也要遵循一定的原则，加工工序划分的原则主要有：

①粗、精加工分序法：对单个零件要先粗加工、半精加工而后精加工，或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后进行精加工，粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的得到充分恢复，在进行精加工，以提高零件的加工精度；

②按加工部位分序法，一般先加工平面、定位面，后加工孔，先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状，先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位；

3)对喷口结构的改变采用磨削和扩孔研磨的方式来进行，并采用高精度的接触测量的手段来测量孔结构尺寸，精确地评估喷嘴尺寸精度对喷嘴性能的一致性带来的影响，例如使用五个离心式喷嘴，如图1-2所示，通过改变每个离心式喷嘴的孔径结构尺寸进行试验，如图3所示；

①将喷嘴各个零件和试验工装用螺纹紧固在一起，在试验中不能拆分，避免零件位置的窜动和多次装配的误差对性能产生影响，然后通过试验验证新的加工工艺对喷嘴性能的提高数值；

②喷嘴出口压力为大气压，环境温度常温，燃油温度20～28℃，燃油流量采用容积法，记录压力为表压；

③喷嘴和旋流芯紧固在一起，采用研磨的方式来改变孔径的大小，采用端面磨削的方式来改变孔的长度；

4)得出结论

①图4所示为改变喷嘴孔径时的燃油流量变化情况，燃油流量随着供油压力的增大显著增大，采用不同喷嘴并逐渐增大喷嘴孔径时，燃油流量随之增大，这表明当喷嘴直径在“道”级公差会显著影响其流量的一致性能，在加工中新的研磨工艺提高了研磨精度，并在加工和制造中严格检验喷嘴孔径的尺寸是否达标以满足喷嘴尺寸；

②新工艺试验说明孔径尺寸差异对喷嘴流量会产生影响。如图5所示采用了不同孔径、不同供油压力、相同孔长时的雾化锥角变化情况通过试验得出：保持孔长不变而增大孔径时，燃油雾化锥角有一定的增加，较低供油压力及喷嘴直径在“道”级公差变化时，雾化锥角对孔径变化比较敏感。无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性。

本发明提供了一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法。具备以下有益效果：

(1)、本发明通过对燃油喷嘴的加工方法进行改进，能够使孔周围不存在热影响区，加工能够极好的去除规定的材料，而留下的加工界面处是没有受到热损伤的表面，极大地改善了孔壁表面性能，同时提高了准确度和精确度，并且孔的光洁度极高，其粗糙度可达到Ra≤0.1μm，因而可得到极好的性能，而且孔的一致性好，加工的这些完整而洁净的孔，其圆度、圆柱度、锥度和粗糙度都达到高度的一致性。

(2)、本发明通过对燃油喷嘴的加工方法进行改进，使燃油喷嘴无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，同时新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性，可以显著的提高零件的合格率，产品质量提高很大，从而大大缩短了加工周期，提高了加工精度、很好的提高了喷嘴的性能。

附图说明

图1为本发明结构离心式喷嘴的侧视图；

图2为本发明结构离心式喷嘴的正面示意图；

图3为本发明结构离心式喷嘴的孔径尺寸变化图；

图4为本发明试验的线性图；

图5为本发明试验的线性图。

图中：1喷嘴、12旋流芯。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法，包括以下步骤：

1)合理的选择和设置加工基准是加工喷嘴质量得以保证的关键，工序基准选择应主要考虑以下几个方面：

①尽可能用设计基准作工序基准，当选用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须保证零件的设计尺寸和技术要求；

②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检验；

③多次修复基准，避免加工过程由于基准原因造成的误差累计；

2)零件加工路线的确定，工艺路线的安排也要遵循一定的原则，加工工序划分的原则主要有：

①粗、精加工分序法：对单个零件要先粗加工、半精加工而后精加工，或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后进行精加工，粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的得到充分恢复，在进行精加工，以提高零件的加工精度；

②按加工部位分序法，一般先加工平面、定位面，后加工孔，先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状，先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位；

3)对喷口结构的改变采用磨削和扩孔研磨的方式来进行，并采用高精度的接触测量的手段来测量孔结构尺寸，精确地评估喷嘴尺寸精度对喷嘴性能的一致性带来的影响，例如使用五个离心式喷嘴，如图1-2所示，通过改变每个离心式喷嘴的孔径结构尺寸进行试验，如图3所示；

①将喷嘴各个零件和试验工装用螺纹紧固在一起，在试验中不能拆分，避免零件位置的窜动和多次装配的误差对性能产生影响，然后通过试验验证新的加工工艺对喷嘴性能的提高数值；

②喷嘴出口压力为大气压，环境温度常温，燃油温度20～28℃，燃油流量采用容积法，记录压力为表压；

③喷嘴和旋流芯紧固在一起，采用研磨的方式来改变孔径的大小，采用端面磨削的方式来改变孔的长度；

4)得出结论

①图4所示为改变喷嘴孔径时的燃油流量变化情况，燃油流量随着供油压力的增大显著增大，采用不同喷嘴并逐渐增大喷嘴孔径时，燃油流量随之增大，这表明当喷嘴直径在“道”级公差会显著影响其流量的一致性能，在加工中新的研磨工艺提高了研磨精度，并在加工和制造中严格检验喷嘴孔径的尺寸是否达标以满足喷嘴尺寸；

②新工艺试验说明孔径尺寸差异对喷嘴流量会产生影响。如图5所示采用了不同孔径、不同供油压力、相同孔长时的雾化锥角变化情况通过试验得出：保持孔长不变而增大孔径时，燃油雾化锥角有一定的增加，较低供油压力及喷嘴直径在“道”级公差变化时，雾化锥角对孔径变化比较敏感。无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性。

实施例一：

一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法，包括以下步骤：

1)合理的选择和设置加工基准是加工喷嘴质量得以保证的关键，工序基准选择应主要考虑以下几个方面：

①尽可能用设计基准作工序基准，当选用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须保证零件的设计尺寸和技术要求；

②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检验；

③多次修复基准，避免加工过程由于基准原因造成的误差累计；

2)零件加工路线的确定，工艺路线的安排也要遵循一定的原则，加工工序划分的原则主要有：

①粗、精加工分序法：对单个零件要先粗加工、半精加工而后精加工，或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后进行精加工，粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的得到充分恢复，在进行精加工，以提高零件的加工精度；

②按加工部位分序法，一般先加工平面、定位面，后加工孔，先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状，先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位；

3)对喷口结构的改变采用磨削和扩孔研磨的方式来进行，并采用高精度的接触测量的手段来测量孔结构尺寸，精确地评估喷嘴尺寸精度对喷嘴性能的一致性带来的影响，例如使用五个离心式喷嘴，如图1-2所示，使用喷嘴1 的孔径尺寸相对基准变化值为0.01进行试验；

①将喷嘴各个零件和试验工装用螺纹紧固在一起，在试验中不能拆分，避免零件位置的窜动和多次装配的误差对性能产生影响，然后通过试验验证新的加工工艺对喷嘴性能的提高数值；

②喷嘴出口压力为大气压，环境温度常温，燃油温度20～28℃，燃油流量采用容积法，记录压力为表压；

③喷嘴和旋流芯紧固在一起，采用研磨的方式来改变孔径的大小，采用端面磨削的方式来改变孔的长度；

4)得出结论

①图4所示为改变喷嘴孔径时的燃油流量变化情况，燃油流量随着供油压力的增大显著增大，采用不同喷嘴并逐渐增大喷嘴孔径时，燃油流量随之增大，这表明当喷嘴直径在“道”级公差会显著影响其流量的一致性能，在加工中新的研磨工艺提高了研磨精度，并在加工和制造中严格检验喷嘴孔径的尺寸是否达标以满足喷嘴尺寸；

②新工艺试验说明孔径尺寸差异对喷嘴流量会产生影响。如图5所示采用了不同孔径、不同供油压力、相同孔长时的雾化锥角变化情况通过试验得出：保持孔长不变而增大孔径时，燃油雾化锥角有一定的增加，较低供油压力及喷嘴直径在“道”级公差变化时，雾化锥角对孔径变化比较敏感。无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性

实施例二：

一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法，包括以下步骤：

1)合理的选择和设置加工基准是加工喷嘴质量得以保证的关键，工序基准选择应主要考虑以下几个方面：

①尽可能用设计基准作工序基准，当选用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须保证零件的设计尺寸和技术要求；

②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检验；

③多次修复基准，避免加工过程由于基准原因造成的误差累计；

2)零件加工路线的确定，工艺路线的安排也要遵循一定的原则，加工工序划分的原则主要有：

①粗、精加工分序法：对单个零件要先粗加工、半精加工而后精加工，或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后进行精加工，粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的得到充分恢复，在进行精加工，以提高零件的加工精度；

②按加工部位分序法，一般先加工平面、定位面，后加工孔，先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状，先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位；

3)对喷口结构的改变采用磨削和扩孔研磨的方式来进行，并采用高精度的接触测量的手段来测量孔结构尺寸，精确地评估喷嘴尺寸精度对喷嘴性能的一致性带来的影响，例如使用五个离心式喷嘴，如图1-2所示，使用喷嘴3 的孔径尺寸相对基准变化值为0.045进行试验；

①将喷嘴各个零件和试验工装用螺纹紧固在一起，在试验中不能拆分，避免零件位置的窜动和多次装配的误差对性能产生影响，然后通过试验验证新的加工工艺对喷嘴性能的提高数值；

②喷嘴出口压力为大气压，环境温度常温，燃油温度20～28℃，燃油流量采用容积法，记录压力为表压；

③喷嘴和旋流芯紧固在一起，采用研磨的方式来改变孔径的大小，采用端面磨削的方式来改变孔的长度；

4)得出结论

①图4所示为改变喷嘴孔径时的燃油流量变化情况，燃油流量随着供油压力的增大显著增大，采用不同喷嘴并逐渐增大喷嘴孔径时，燃油流量随之增大，这表明当喷嘴直径在“道”级公差会显著影响其流量的一致性能，在加工中新的研磨工艺提高了研磨精度，并在加工和制造中严格检验喷嘴孔径的尺寸是否达标以满足喷嘴尺寸；

②新工艺试验说明孔径尺寸差异对喷嘴流量会产生影响。如图5所示采用了不同孔径、不同供油压力、相同孔长时的雾化锥角变化情况通过试验得出：保持孔长不变而增大孔径时，燃油雾化锥角有一定的增加，较低供油压力及喷嘴直径在“道”级公差变化时，雾化锥角对孔径变化比较敏感。无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性。

本发明的有益效果是：本发明通过对燃油喷嘴的加工方法进行改进，能够使孔周围不存在热影响区，加工能够极好的去除规定的材料，而留下的加工界面处是没有受到热损伤的表面，极大地改善了孔壁表面性能，同时提高了准确度和精确度，并且孔的光洁度极高，其粗糙度可达到Ra≤0.1μm，因而可得到极好的性能，而且孔的一致性好，加工的这些完整而洁净的孔，其圆度、圆柱度、锥度和粗糙度都达到高度的一致性，本发明通过对燃油喷嘴的加工方法进行改进，使燃油喷嘴无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，同时新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性，可以显著的提高零件的合格率，产品质量提高很大，从而大大缩短了加工周期，提高了加工精度、很好的提高了喷嘴的性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种燃油喷嘴加工的新工艺研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)合理的选择和设置加工基准是加工喷嘴质量得以保证的关键，工序基准选择应主要考虑以下几个方面：

①尽可能用设计基准作工序基准，当选用设计基准为工序基准有困难时，可另选工序基准，但必须保证零件的设计尺寸和技术要求；

②所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检验；

③多次修复基准，避免加工过程由于基准原因造成的误差累计；

2)零件加工路线的确定，工艺路线的安排也要遵循一定的原则，加工工序划分的原则主要有：

①粗、精加工分序法：对单个零件要先粗加工、半精加工而后精加工，或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后进行精加工，粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的得到充分恢复，在进行精加工，以提高零件的加工精度；

②按加工部位分序法，一般先加工平面、定位面，后加工孔，先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状，先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位；

3)对喷口结构的改变采用磨削和扩孔研磨的方式来进行，并采用高精度的接触测量的手段来测量孔结构尺寸，精确地评估喷嘴尺寸精度对喷嘴性能的一致性带来的影响，例如使用五个离心式喷嘴，如图1-2所示，通过改变每个离心式喷嘴的孔径结构尺寸进行试验，如图3所示；

①将喷嘴各个零件和试验工装用螺纹紧固在一起，在试验中不能拆分，避免零件位置的窜动和多次装配的误差对性能产生影响，然后通过试验验证新的加工工艺对喷嘴性能的提高数值；

②喷嘴出口压力为大气压，环境温度常温，燃油温度20～28℃，燃油流量采用容积法，记录压力为表压；

③喷嘴和旋流芯紧固在一起，采用研磨的方式来改变孔径的大小，采用端面磨削的方式来改变孔的长度；

4)得出结论

①图4所示为改变喷嘴孔径时的燃油流量变化情况，燃油流量随着供油压力的增大显著增大，采用不同喷嘴并逐渐增大喷嘴孔径时，燃油流量随之增大，这表明当喷嘴直径在“道”级公差会显著影响其流量的一致性能，在加工中新的研磨工艺提高了研磨精度，并在加工和制造中严格检验喷嘴孔径的尺寸是否达标以满足喷嘴尺寸；

②新工艺试验说明孔径尺寸差异对喷嘴流量会产生影响。如图5所示采用了不同孔径、不同供油压力、相同孔长时的雾化锥角变化情况通过试验得出：保持孔长不变而增大孔径时，燃油雾化锥角有一定的增加，较低供油压力及喷嘴直径在“道”级公差变化时，雾化锥角对孔径变化比较敏感。无论是对喷嘴流量还是喷雾锥角都有显著影响，喷嘴雾化锥角随着孔径的增加而逐渐的扩张，当压力达到很高时，再进一步增大压力，雾化锥角反而略微减少，新工艺提高了加工精度，保证了雾化锥角的变化一致性。