CN111015523B - 一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具及方法，夹具包括用于装夹喷油嘴的第一夹具上模和第一夹具下模，第一夹具上模在与喷油嘴的入口相对处开设有用于供磨粒流进入入口的中心孔；第一夹具下模在与喷油嘴的出口正对的位置设有挡板，挡板与出口之间留有间隙，挡板的外周设有出料孔，出料孔用于供喷油嘴出口流出的磨粒流流出第一夹具下模。利用挡板对流出的磨料的阻尼作用，迫使磨料沿着喷油嘴的锥形孔内壁流出，将锥形孔内壁上的毛刺去除干净。因此保证了喷油嘴整个中心流道上的毛刺均能够得到有效的去除，提高表面光洁度。该夹具适用于磨粒流工艺，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。

Description

一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具及 方法

技术领域

本发明属于航空航天技术，具体涉及一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具及方法。

背景技术

随着机械产品向着高精度、微型化、密集化方向发展，产品的表面质量要求日益提高。图1(a)和图1(b)中所示的喷油嘴的中心孔的最小直径为0.3mm，目前喷油嘴用传统的机械加工方法加工，其喷油嘴中心流道会存在较多毛刺。针对国内大多数航空制造类企业采用传统机械加工微孔这一实际情况，其产生的关于如何去除喷油嘴中心流道处的毛刺问题，已成为国内航空制造类企业大力攻关的难点。目前国内的大多数的中小型航空制造类企业，对于这一问题仍然没有比较好的处理方法，仍然采用人力手工去毛刺的方案。对于图1(a)和图1(b)所示的喷油嘴，采用手工去毛刺存在诸多弊端，其一是该型号的喷油嘴的喷口交叉壁面处的毛刺根本无法用手工去掉，其二是用手工去毛刺无法保证去毛刺效果的一致性，而且还容易造成喷油嘴中心流道的刮伤。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。

为改善上述航空喷油器制造过程中去毛刺工艺的各种不足，欲采用磨粒流工艺去除喷油器中心流道的毛刺，首先需要解决的问题便是设计一种合适的夹具。

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去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具及方法，以达到去除喷油嘴中心流道的毛刺的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，包括用于装夹喷油嘴的第一夹具上模和第一夹具下模，第一夹具上模在与喷油嘴的入口相对处开设有用于供磨粒流进入入口的中心孔；第一夹具下模在与喷油嘴的出口正对的位置设有磨料流出阻尼挡板，磨料流出阻尼挡板与出口之间留有间隙，磨料流出阻尼挡板的外周设有出料孔，出料孔用于供喷油嘴出口流出的磨粒流流出第一夹具下模。

优选的，中心孔的孔径小于入口的孔径。

优选的，第一夹具上模的材质为尼龙。

优选的，第一夹具下模上设有供喷油嘴装入的安装腔，安装腔为阶梯腔，出料孔开设于安装腔底部，安装腔底面上与喷油嘴的出口正对的部分作为磨料流出阻尼挡板，安装腔底面在出口正对部位的周向开设出料孔。

优选的，出料孔设置若干个，若干个出料孔均匀分布于磨料流出阻尼挡板的四周。

优选的，第一夹具下模是钢制的。

优选的，第一夹具上模和第一夹具下模均开设有定位销孔，第一夹具上模和第一夹具下模通过定位销孔以及销子装配连接。

一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的方法，通过本发明上述夹具进行，包括如下过程：

将磨粒流从中心孔引流至喷油嘴的入口；

磨粒流从入口进入，从喷油嘴的出口流出，磨粒流流动过程中磨削喷油嘴中心流道的内壁面；

在磨粒流通过出口与磨料流出阻尼挡板之间的间隙时，通过磨料流出阻尼挡板的阻尼作用，磨粒流能够沿着出口的锥面流出，对整个锥面进行磨削，去除锥面的毛刺；

从喷油嘴出口与磨料流出阻尼挡板之间流出的磨粒流从出料孔流出第一夹具下模。

本发明具有如下有益效果：

本发明的用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具通过在与喷油嘴出口正对的位置设有磨料流出阻尼挡板，利用磨料流出阻尼挡板对流出的磨料的阻尼作用，磨料流出阻尼挡板会迫使磨料沿着喷油嘴的锥形孔内壁(即锥面)流出，将锥形孔内壁上的毛刺去除干净。因此保证了喷油嘴整个中心流道上的毛刺均能够得到有效的去除，提高表面光洁度。利用本发明的夹具能够确保航空发动机喷油嘴喷孔毛刺的有效去除，该夹具适用于磨粒流工艺，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，中心孔的孔径小于入口的孔径，因此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。

进一步的，第一夹具上模的材质采用尼龙，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。

进一步的，出料孔设置若干个，若干个出料孔均匀分布于磨料流出阻尼挡板的四周，能够保证喷油嘴周向上，磨料流速基本上相同，能够保证整个锥面加工的均匀性。

本发明用磨粒流工艺与本发明的夹具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(a)是本发明中需要夹紧的喷油嘴的结构示意图，图1(b)是该喷油嘴的剖面图，喷嘴出口为锥孔。

图2(a)是本发明的夹具下模结构俯视图；图2(b)是本发明的夹具下模结构侧视图；

图2(c)是本发明的夹具下模结构仰视图；图2(d)是本发明的夹具下模结构立体图。

图3(a)是本发明的夹具下模结构俯视图；图3(b)是本发明的夹具下模结构侧视图；图3(c)是本发明的夹具下模结构仰视图；图3(d)是本发明的夹具下模结构立体图。

图4是本发明的夹具和喷油嘴以及定位销的装配示意图。

图5(a)是改进前的夹具下模结构侧视图；图5(b)是改进前的夹具下模结构俯视图；图5(c)是改进前的夹具下模结构剖面图。

图6是改进前夹具和喷油嘴以及定位销的装配示意图。(注：改进前的夹具上模的材料是45号钢，其结构与本发明的夹具上模基本相同，但是夹具上模的引流孔的直径与喷油嘴的入口直径相同,且没有设计磨料流出阻尼挡板)。

图中，4-1为第一夹具上模，4-1-1为中心孔，4-2为第一销子，4-3为第二销子，4-4为第一夹具下模，4-4-1为出料孔，4-4-2为安装腔，4-5为喷油嘴，4-5-1为入口，4-5-2为出口，4-5-2-1为锥面，4-6为磨料流出阻尼挡板，4-7为定位销孔；6-1为第二夹具上模，6-2为第三销子，6-3为第四销子2，6-4为第二夹具下模，6-4-1为下模孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1(a)、图1(b)以及图4，本发明的用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，包括用于装夹喷油嘴4-5的第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4，第一夹具上模4-1在与喷油嘴4-5的入口4-5-1相对处开设有用于供磨粒流进入入口4-5-1的中心孔4-1-1；第一夹具下模4-4在与喷油嘴4-5的出口4-5-2正对的位置设有磨料流出阻尼挡板4-6，磨料流出阻尼挡板4-6与出口4-5-2之间留有间隙，磨料流出阻尼挡板4-6的外周设有出料孔4-4-1，出料孔4-4-1用于供喷油嘴4-5出口流出的磨粒流流出第一夹具下模4-4。

作为本发明优选的实施方案，参照图4，中心孔4-1-1的孔径小于入口4-5-1的孔径。

作为本发明优选的实施方案，第一夹具上模4-1的材质为尼龙。

作为本发明优选的实施方案，参照图2(a)～图2(d)，第一夹具下模4-4上设有供喷油嘴4-5装入的安装腔4-4-2，安装腔4-4-2为阶梯腔，出料孔4-4-1开设于安装腔4-4-2底部，安装腔4-4-2底面上与喷油嘴4-5的出口4-5-2正对的部分作为磨料流出阻尼挡板4-6，安装腔4-4-2底面在出口4-5-2正对部位的周向开设出料孔4-4-1。

作为本发明优选的实施方案，参照图2(a)和图2(c)，出料孔4-4-1设置若干个(一般为四个)，若干个出料孔4-4-1均匀分布于磨料流出阻尼挡板4-6的四周。

作为本发明优选的实施方案，第一夹具下模4-4是钢制的。

作为本发明优选的实施方案，参照图2(a)～图2(d)、图3(a)～图3(d)以及图4，第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4均开设有定位销孔4-7，第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4通过定位销孔4-7以及销子装配连接。

参照图4，利用本发明上述夹具以及磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的方法，包括如下过程：

将磨粒流从中心孔4-1-1引流至喷油嘴4-5的入口4-5-1；

磨粒流从入口4-5-1进入，从喷油嘴4-5的出口4-5-2流出，磨粒流流动过程中磨削喷油嘴4-5中心流道的内壁面；

在磨粒流通过出口4-5-2与磨料流出阻尼挡板4-6之间的间隙时，通过磨料流出阻尼挡板4-6的阻尼作用，磨粒流能够沿着出口4-5-2的锥面4-5-2-1流出，对整个锥面4-5-2-1进行磨削，去除锥面4-5-2-1的毛刺；

从出口4-5-2与磨料流出阻尼挡板4-6之间流出的磨粒流从出料孔4-4-1流出第一夹具下模4-4。

实施例

如图4所示，本实施例的用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，包括用于装夹喷油嘴4-5的第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4，第一夹具上模4-1在与喷油嘴4-5的入口4-5-1相对处开设有用于供磨粒流进入入口4-5-1的中心孔4-1-1(如图3(a)～图3(d))，中心孔4-1-1的孔径小于入口4-5-1的孔径；如图2(a)～图2(d)，第一夹具下模4-4上设有供喷油嘴4-5装入的安装腔4-4-2，安装腔4-4-2为阶梯腔，出料孔4-4-1开设于安装腔4-4-2底部，安装腔4-4-2底面上与喷油嘴4-5的出口4-5-2正对的部分作为磨料流出阻尼挡板4-6，安装腔4-4-2底面在出口4-5-2正对部位的周向开设出料孔4-4-1，出料孔4-4-1设置四个，四个出料孔4-4-1均匀分布于磨料流出阻尼挡板4-6的四周。其中，第一夹具上模4-1的材质为尼龙，第一夹具下模4-4采用45号钢制作；如图2(a)～图2(d)、图3(a)～图3(d)以及图4所示，第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4均开设有定位销孔4-7，第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4通过定位销孔4-7以及第一销子4-2和第二销子4-3装配连接。

利用本实施例的夹具去除毛刺得过程如下：

首先将欲加工的喷油嘴4-5放入第一夹具下模4-4的安装腔4-4-2中，然后将定位销(即第一销子和第二销子)插入第一夹具下模4-4的定位销孔4-7，最后将第一夹具上模4-1和定位销配合好，实现第一夹具上模4-1和第一夹具下模4-4对喷油嘴4-5的夹紧和定位。在进行喷油嘴微孔磨粒流加工时，磨料经夹具第一夹具上模4-1的引流口(即中心孔4-1-1)流入喷油嘴中心流道的入口，由于中心孔4-1-1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，磨料流出喷油嘴时由于磨料流出阻尼挡板4-6对流出磨料有阻尼的作用，磨料会沿着喷油嘴的锥形孔内壁流出，将锥形孔内壁上的毛刺去除干净。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 (8)

1.一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，包括用于装夹喷油嘴(4-5)的第一夹具上模(4-1)和第一夹具下模(4-4)，第一夹具上模(4-1)在与喷油嘴(4-5)的入口(4-5-1)相对处开设有用于供磨粒流进入入口(4-5-1)的中心孔(4-1-1)；第一夹具下模(4-4)在与喷油嘴(4-5)的出口(4-5-2)正对的位置设有磨料流出阻尼挡板(4-6)，磨料流出阻尼挡板(4-6)与出口(4-5-2)之间留有间隙，磨料流出阻尼挡板(4-6)的外周设有出料孔(4-4-1)，出料孔(4-4-1)用于供喷油嘴(4-5)出口流出的磨粒流流出第一夹具下模(4-4)。

2.根据权利要求1所述的一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，中心孔(4-1-1)的孔径小于入口(4-5-1)的孔径。

3.根据权利要求1所述的一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，第一夹具上模(4-1)的材质为尼龙。

4.根据权利要求1所述的一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，第一夹具下模(4-4)上设有供喷油嘴(4-5)装入的安装腔(4-4-2)，安装腔(4-4-2)为阶梯腔，出料孔(4-4-1)开设于安装腔(4-4-2)底部，安装腔(4-4-2)底面上与喷油嘴(4-5)的出口(4-5-2)正对的部分作为磨料流出阻尼挡板(4-6)，安装腔(4-4-2)底面在出口(4-5-2)正对部位的周向开设出料孔(4-4-1)。

5.根据权利要求1所述的一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，出料孔(4-4-1)设置若干个，若干个出料孔(4-4-1)均匀分布于磨料流出阻尼挡板(4-6)的四周。

6.根据权利要求1所述的一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，第一夹具下模(4-4)是钢制的。

7.根据权利要求1所述的一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的夹具，其特征在于，第一夹具上模(4-1)和第一夹具下模(4-4)均开设有定位销孔(4-7)，第一夹具上模(4-1)和第一夹具下模(4-4)通过定位销孔(4-7)以及销子装配连接。

8.一种用磨粒流去除航空发动机喷油嘴中心流道毛刺的方法，其特征在于，通过权利要求1-7任意一项所述的夹具进行，包括如下过程：

将磨粒流从中心孔(4-1-1)引流至喷油嘴(4-5)的入口(4-5-1)；

磨粒流从入口(4-5-1)进入，从喷油嘴(4-5)的出口(4-5-2)流出，磨粒流流动过程中磨削喷油嘴(4-5)中心流道的内壁面；

在磨粒流通过出口(4-5-2)与磨料流出阻尼挡板(4-6)之间的间隙时，通过磨料流出阻尼挡板(4-6)的阻尼作用，磨粒流能够沿着出口(4-5-2)的锥面(4-5-2-1)流出，对整个锥面(4-5-2-1)进行磨削，去除锥面(4-5-2-1)的毛刺；

从出口(4-5-2)与磨料流出阻尼挡板(4-6)之间流出的磨粒流从出料孔(4-4-1)流出第一夹具下模(4-4)。

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