CN110977788A - 一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装及方法，工装包括用于装夹喷油嘴的上部夹具和下部夹具，上部夹具在与喷油嘴入口相对处开设有用于供磨粒流进入喷油嘴入口的中心孔；下部夹具在与喷油嘴的锥形喷孔锥面相对的位置设有锥形导流结构，锥形导流结构的锥度与锥形喷孔锥面的锥度相同，锥形导流结构的上部伸入喷油嘴的出口，锥形导流结构与锥形喷孔锥面之间具有供磨粒流流出的间隙；下部夹具上开设有出料孔，出料孔用于供喷油嘴出口流出的磨粒流流出下部夹具。本发明能够高效率、高一致性去除航空发动机喷油嘴喷孔的毛刺，克服传统加工技术所造成的缺陷。

Description

一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装及方法

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装及方法。

背景技术

目前航空发动机喷油器零件的微小孔的加工多采用机械加工方法，优点是加工效率高，缺点是容易造成喷孔粗糙度高且喷孔表面有大量毛刺等现象。目前航空发动机喷油嘴喷孔去毛刺主要采用砂纸、磨头等作为辅助工具，利用人工去毛刺方法。手工去毛刺效率低下且一致性差，经常会出现毛刺去除不干净等现象，而且喷嘴的贯穿孔孔径较小，一般工具难以进入，部分毛刺难以彻底清除。

磨粒流加工作为一种利用黏弹性磨料实现光整加工的工艺，可用于去除工件表面的重铸层以及对零件的不可见型腔和微型通道进行倒圆角、去毛刺和抛光加工，有效改善了传统抛光加工方法在效率和工艺上的局限性。

磨料流加工需要特定夹具才能进行，故不同喷油嘴需要设计不同夹具。现行针对此型喷油器设计的夹具在使用时，磨粒流在压力的作用下快速从喷油器喷孔与夹具出料孔喷出，磨粒流不能很好的去除喷油口下端的锥形喷孔锥面边缘的毛刺。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装及方法，本发明能够高效率、高一致性去除航空发动机喷油嘴喷孔的毛刺，克服传统加工技术所造成的缺陷。

本发明采用的技术方案如下：

一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，包括用于装夹喷油嘴的上部夹具和下部夹具，上部夹具在与喷油嘴入口相对处开设有用于供磨粒流进入喷油嘴入口的中心孔；下部夹具在与喷油嘴的锥形喷孔锥面相对的位置设有锥形导流结构，锥形导流结构的锥度与锥形喷孔锥面的锥度相同，锥形导流结构的上部伸入喷油嘴的出口，锥形导流结构与锥形喷孔锥面之间具有供磨粒流流出的间隙；下部夹具上开设有出料孔，出料孔用于供喷油嘴出口流出的磨粒流流出下部夹具。

优选的，锥形导流结构为圆锥形结构或圆台形结构。

优选的，上部夹具中心孔的孔径小于喷油嘴入口的孔径，上部夹具在中心孔的外缘设有圆柱体凸台，圆柱体凸台伸入喷油嘴入口中，圆柱体凸台与喷油嘴入口之间无缝配合。

优选的，上部夹具的材质为尼龙。

优选的，下部夹具上设有供喷油嘴装入的安装腔，安装腔为阶梯腔，锥形导流结构和出料孔设置于安装腔的底部。

优选的，出料孔设置若干个，若干个出料孔均匀分布于锥形导流结构的四周。

优选的，下部夹具是钢制的。

优选的，上部夹具上开设有第一定位孔，下部夹具上开设有第二定位孔，上部夹具和下部夹具通过第一定位孔、第二定位孔以及定位销装配连接。

一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的方法，通过本发明所述的工装进行，包括如下过程：

将磨粒流从上部夹具中心孔引流至喷油嘴入口；

磨粒流从喷油嘴入口进入，从喷油嘴出口流出，磨粒流流动过程中磨削喷油嘴的内壁面；

在磨粒流通过锥形喷孔锥面与锥形导流结构之间的间隙时，通过锥形导流结构的阻挡，磨粒流能够达到整个锥形喷孔锥面，对整个锥形喷孔锥面进行磨削，去除锥形喷孔锥面的毛刺；

从锥形喷孔锥面与锥形导流结构之间流出的磨粒流从出料孔流出下部夹具。

本发明具有如下有益效果：

本发明的用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装通过在与喷油嘴的锥形喷孔锥面相对的位置设有锥形导流结构，锥形导流结构的锥度与锥形喷孔锥面的锥度相同，锥形导流结构的上部伸入喷油嘴的出口，锥形导流结构与锥形喷孔锥面之间具有供磨粒流流出的间隙，因此，在通过磨粒流去除锥形喷孔锥面的毛刺时，通过锥形导流结构，能够使磨料贴近整个锥形喷孔锥面流出，保证整个锥形喷孔锥面上的毛刺均能够得到有效的去除，提高表面光洁度。通过设置出料孔，能够保证磨料及时流出，保证整个去除毛刺过程顺利进行。利用本发明的的工装能够确保航空发动机喷油嘴喷孔毛刺的有效去除，该工装适用于磨粒流工艺，因此还能够提高去除毛刺的效率以及一致性，克服传统加工技术所造成的缺陷。

进一步的，中心孔的孔径小于喷油嘴入口的孔径，以及设置所述圆柱体凸台，能够使得磨料直接流入喷油嘴中心流道而去除中心流道表面的毛刺，从而保护了喷油嘴入口处的尺寸，减少磨料对非加工表面的损坏。

进一步的，上部夹具的材质采用尼龙，因此可以有效地保护喷嘴零件上表面不被磨粒流加工工艺损伤。

本发明用磨粒流工艺与本发明的工装相结合去除航空发动机喷油嘴毛刺，可以代替手工去毛刺的方法，成为航空喷嘴制造类企业自动去毛刺的工艺方法，同时能够保证去毛刺的一致性，同时效率更高。

附图说明

图1是本发明待加工的喷油嘴结构示意图。

图2是本发明待加工的喷油嘴剖面图，喷油嘴出口为锥孔。

图3是改进前的夹具下模结构剖面图。

图4是改进前夹具和待加工的喷油嘴以及定位销的装配示意图。

图5是改进前夹具磨粒流流向示意图。

图6(a)是本发明上部夹具的俯视图，图6(b)是本发明上部夹具的仰视图，图6(c)是本发明上部夹具的剖面图。

图7(a)是本发明下部夹具的俯视图，图7(b)是本发明下部夹具的仰视图，图7(c)是本发明下部夹具的剖面图。

图8是待加工喷油嘴与本发明工装组合并用定位销装配示意图。(注：改进前的夹具上模的材料是45号钢，其结构与本发明的上部夹具基本相同，但是改进前夹具上模的引流孔的直径与喷油嘴的入口直径相同，并且缺少图6(c)中的圆柱体凸台)。

图9为图8中的C部放大图。

图中，A为上部夹具，B为下部夹具，1-为第一定位孔，2-为第二定位孔，3为圆柱体凸台，4为中心孔，5为锥形导流结构，6为出料孔，7为喷油嘴，7-1为锥形喷孔锥面，7-2为喷油嘴入口，8-磨粒流。

具体实施方式

以下结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图6(a)～图6(c)、图7(a)～图7(c)和图8，本发明用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，包括用于装夹喷油嘴7的上部夹具A和下部夹具B，上部夹具A在与喷油嘴入口7-2相对处开设有用于供磨粒流进入喷油嘴入口7-2的中心孔4；下部夹具B在与喷油嘴7的锥形喷孔锥面7-2相对的位置设有锥形导流结构5，锥形导流结构5的锥度与锥形喷孔锥面7-2的锥度相同，锥形导流结构5的上部伸入喷油嘴7的出口，锥形导流结构5与锥形喷孔锥面7-2之间具有供磨粒流流出的间隙；下部夹具B上开设有出料孔6，出料孔6用于供喷油嘴7出口流出的磨粒流流出下部夹具B。

作为本发明优选的实施方案，锥形导流结构5为圆锥形结构或圆锥台结构。

作为本发明优选的实施方案，参照图6(b)、图6(c)和图8，中心孔4的孔径小于喷油嘴入口7-2的孔径，上部夹具A在中心孔4的外缘设有圆柱体凸台3，圆柱体凸台3伸入喷油嘴入口7-2中，圆柱体凸台3与喷油嘴入口7-2之间无缝配合。

作为本发明优选的实施方案，上部夹具A的材质为尼龙。

作为本发明优选的实施方案，参照图7(c)和图8，下部夹具B上设有供喷油嘴7装入的安装腔，安装腔为阶梯腔，锥形导流结构5和出料孔6设置于安装腔的底部。

作为本发明优选的实施方案，参照图7(a)和图7(b)，出料孔6设置若干个，若干个出料孔6均匀分布于锥形导流结构5的四周。

作为本发明优选的实施方案，下部夹具B是钢制的。

作为本发明优选的实施方案，参照图6(a)～图6(c)、图7(a)～图7(c)以及图8，上部夹具A上开设有第一定位孔1，下部夹具B上开设有第二定位孔2，上部夹具A和下部夹具B通过第一定位孔1、第二定位孔2以及定位销装配连接。

参照图8，本发明用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的方法，通过上述的工装进行，包括如下过程：

将磨粒流从中心孔4引流至喷油嘴入口7-2；

磨粒流从喷油嘴入口7-2进入，从喷油嘴7出口流出，磨粒流流动过程中磨削喷油嘴7的内壁面；

在磨粒流通过锥形喷孔锥面7-2与锥形导流结构5之间的间隙时，通过锥形导流结构5的阻挡，磨粒流能够达到整个锥形喷孔锥面7-2，对整个锥形喷孔锥面7-2进行磨削，去除锥形喷孔锥面7-2的毛刺；

从锥形喷孔锥面7-2与锥形导流结构5之间流出的磨粒流从出料孔6流出下部夹具B。

实施例

如图6(a)～图6(c)、图7(a)～图7(c)以及图8所示，本实施例的用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装采用上下两部分结构，分别为上部夹具A和下部夹具B，其中上部夹具A和下部夹具B均有两个定位销孔，上部夹具A采用尼龙材料制成，与待加工的喷油嘴7上表面软接触，上部夹具A下端的圆柱体凸台3可插入喷油嘴7上端的进油口，圆柱体凸台3与喷油嘴进油口之间无缝配合，圆柱体凸台3的高度较低，圆柱体凸台3可避免以往磨料在夹具与喷油嘴上端的缝隙中流出，以保护喷油器零件的上表面。下部夹具B为45号钢制造，下部夹具B上设置安放喷油嘴7的阶梯腔如图7(c)和图8所示)，阶梯腔底部中心处设计了圆锥导流结构，圆锥导流结构的锥度与喷油嘴7出口处的锥形喷孔锥面7-2的锥度相同，圆锥导流结构伸入喷油嘴7的出口，并与锥形喷孔锥面7-2之间留有均匀的间隙，圆锥导流结构能够使磨料贴近锥形喷孔锥面7-2流出；出料孔6设置四个，位于同一圆周上，并均匀分布在锥形导流结构5的四周，出料孔6与喷油器喷孔不在同一轴线，这样设计的目的是在四个出料孔6的中间地带形成一个磨料流出阻尼，通过这个阻尼作用使磨料能沿着喷油嘴出口的锥面流出，从而更好地将锥形喷孔锥面7-1上的毛刺去除掉，因此该结构可使磨粒流沿着喷孔的内表面流动，减缓磨粒流流动速率，进一步提高打磨效率，提高表面光洁度。其中上部夹具A和下部夹具B上的两个定位销孔均呈左右对称分布。上部夹具A上的中心孔4的直径小于喷油嘴入口7-2的直径，中心孔4用于使磨料经上部夹具A的引流可直接到达喷油嘴中心流道的内壁，避免磨料对喷油嘴入口尺寸的破坏。上部夹具A和下部夹具B通过定位孔和定位销定位连接在一起。本实施例的工装在使用时，包括以下步骤：

(1)将待加工的喷油器7塞入下部夹具B的阶梯孔中；

(2)将上部夹具A的圆柱体凸台3插入喷油器进油孔(即喷油嘴入口7-2)；

(3)将第一定位孔1和第二定位孔2对齐并插入定位销，实现上部夹具A与下部夹具B的定位连接；

(4)将整套工装置入磨粒流去毛刺机床出料缸处，操作机床实现对此工装的夹紧，通过机床将磨粒流不断从上部夹具A的引流口(即中心孔4)流入喷油嘴中心流道，通过上部夹具A将磨粒流注入喷油嘴的喷油孔中磨料通过圆柱状凸起直接进入喷油器，不断磨削喷油器喷孔，由于夹具引流口的直径小于喷油嘴的入口直径，磨料直接流入喷油嘴中心流道而去除中心流道表面的毛刺，从而保护了喷油嘴入口处的尺寸。另外，在磨粒流通过喷油孔末端与圆锥形导流结构形成的通路时，能使磨料更加贴近喷油孔锥孔壁面，并在末端减速从流出孔流出，减缓磨粒流流动速率，进一步提高打磨效率，达到彻底去除喷油孔毛刺的效果。流出的磨料经圆周处的四个小孔流回磨料流机床的回料缸。

综上可以看出，本发明能够将喷油嘴固定并通过夹具的导流作用更加彻底地清除喷油孔内表面的毛刺，同时保护喷油嘴非加工表面的目的，克服传统加工技术所造成的缺陷。本发明可以代替手工去毛刺的方法，成为航空喷嘴制造类企业自动去毛刺的工艺方法，同时能够保证去毛刺的一致性。

Claims (9)

1.一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，包括用于装夹喷油嘴(7)的上部夹具(A)和下部夹具(B)，上部夹具(A)在与喷油嘴入口(7-2)相对处开设有用于供磨粒流进入喷油嘴入口(7-2)的中心孔(4)；下部夹具(B)在与喷油嘴(7)的锥形喷孔锥面(7-2)相对的位置设有锥形导流结构(5)，锥形导流结构(5)的锥度与锥形喷孔锥面(7-2)的锥度相同，锥形导流结构(5)的上部伸入喷油嘴(7)的出口，锥形导流结构(5)与锥形喷孔锥面(7-2)之间具有供磨粒流流出的间隙；下部夹具(B)上开设有出料孔(6)，出料孔(6)用于供喷油嘴(7)出口流出的磨粒流流出下部夹具(B)。

2.根据权利要求1所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，锥形导流结构(5)为圆锥形结构或圆锥台结构。

3.根据权利要求1所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，中心孔(4)的孔径小于喷油嘴入口(7-2)的孔径，上部夹具(A)在中心孔(4)的外缘设有圆柱体凸台(3)，圆柱体凸台(3)伸入喷油嘴入口(7-2)中，圆柱体凸台(3)与喷油嘴入口(7-2)之间无缝配合。

4.根据权利要求3所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，上部夹具(A)的材质为尼龙。

5.根据权利要求1所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，下部夹具(B)上设有供喷油嘴(7)装入的安装腔，安装腔为阶梯腔，锥形导流结构(5和出料孔(6)设置于安装腔的底部。

6.根据权利要求1或5所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，其特征在于，出料孔(6)设置若干个，若干个出料孔(6)均匀分布于锥形导流结构(5)的四周。

7.根据权利要求1所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，下部夹具(B)是钢制的。

8.根据权利要求1所述的一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的工装，其特征在于，上部夹具(A)上开设有第一定位孔(1)，下部夹具(B)上开设有第二定位孔(2)，上部夹具(A)和下部夹具(B)通过第一定位孔(1)、第二定位孔(2)以及定位销装配连接。

9.一种用磨粒流工艺去除航空发动机喷油嘴毛刺的方法，其特征在于，通过权利要求1-8任意一项所述的工装进行，包括如下过程：

将磨粒流从中心孔(4)引流至喷油嘴入口(7-2)；

磨粒流从喷油嘴入口(7-2)进入，从喷油嘴(7)出口流出，磨粒流流动过程中磨削喷油嘴(7)的内壁面；

在磨粒流通过锥形喷孔锥面(7-2)与锥形导流结构(5)之间的间隙时，通过锥形导流结构(5)的阻挡，磨粒流能够达到整个锥形喷孔锥面(7-2)，对整个锥形喷孔锥面(7-2)进行磨削，去除锥形喷孔锥面(7-2)的毛刺；

从锥形喷孔锥面(7-2)与锥形导流结构(5)之间流出的磨粒流从出料孔(6)流出下部夹具(B)。

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