CN111098151A - 一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置 - Google Patents

一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，包括检测模块、动力模块、夹紧模块、定位模块和基础模块；基础模块由基础架I和基础架II插接连接，基础架II上开弧形槽；检测模块包括检测表和测量柱，测量柱安装在弧形槽内，检测表安装在测量柱上；动力模块包括设置在基础架I顶部的动力传动芯轴；定位模块安装在基础架I上，定位片上开有V型槽；夹紧模块包括胶圈，胶圈穿过相邻定位片之间的缝隙连接芯轴和待测针阀，将待测针阀的外圆柱面压紧在V型槽内；待测针阀密封锥体跳动值通过检测表检测并予以显示。本发明保证针阀密封锥体加工符合技术要求，为针阀的后续加工提供有力保证，确保产品检测精度的同时提高生产效率。

Description

一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置
技术领域
本发明属于机加检测技术领域，涉及一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置。
背景技术
电控喷油器是共轨式燃油系统中最关键和最复杂的部件，它的作用是根据ECU发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油轨中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入燃烧室。电控喷油器由喷油嘴、控制活塞、控制量孔、控制电磁阀组成。喷油嘴作为燃油喷入气缸的最后环节，其工作性能直接影响柴油机的燃烧过程，其加工制造技术是影响其工作性能的关键。喷油嘴主要包括针阀、针阀体。目前，国内在电控喷油器针阀(图1，以下简称：针阀)热处理前加工方案为两种：第一种是高精度数控纵切机床加工针阀一次成型；第二种是普车加工(粗车一端)—粗磨外圆(无心磨床)—普车加工(粗车另一端)，多工序反复装夹加工成型。我厂采用第一种工艺：高精度数控纵切机床精车车刀仿形加工针阀各级外圆，角度车刀加工针阀锥体，一次加工成型，生产效率较高。但操作者为保证针阀的加工质量，当该机床加工针阀密封锥体(以下简称：锥体)时必须根据实际情况随时调整锥体车刀插补参数，因此需100％在线检测锥体跳动值技术指标。
跳动作为形位公差的一部分在日常的检测工作中经常遇到，按测量检具分：第一种情况规则轴类或小件零件一般采用的测量方法为V型支架、钢球加杠杆百分表或偏摆仪等专用检具以及适当的组合辅助工具进行检测；第二种情况采用三坐标测量仪检测，三坐标测量仪是国内行业中测量跳动的最理想设备。该仪器检测跳动的最大特点是无需转动工件，而是探针相对工件进行均分角等半径的采样运动。或扫描测量，其测量结果为沿采样方向的最大最小测点之差。
实际生产过程中，选择检测器具应根据被测零件的精度要求、零件的形状、体积、重量、生产批量、表面状况、测量方法及经济性等进行全面衡量。一直以来，我厂加工P系列喷油器针阀时热处理前不检测锥体跳动，采用增大加工余量的工艺方法来保证热处理后锥体的磨削要求，但该方法只适用于结构简单、总长≤60mm的针阀(图15)。现阶段，我厂生产的针阀结构复杂、总长达88.98mm，热处理后针阀锥体磨削时摆动幅度增大，无法按以往经验加工，适当减少锥体磨削预留量，可以减小加工后期针阀难度。因此，为了确保热处理前针阀锥体的加工质量，100％检测锥体跳动是一种行之有效的方案。
我厂采用以上两种常规检测锥体跳动的方法弊端如下：
第一种测量方法：从针阀外形结构看，由于基准是外圆φ4.5mm，使用的V型铁宽度必须≤32mm才能够将φ6.2mm台阶圆避开，现场V型铁最小宽度是35mm，不能使用常规的V型铁作为定位装置。同时，按常规检测规范操作：测量头应该垂直于被测要素60°针阀锥体。现场操作者借助辅助工具也只能做到测头接近垂直，操作规范符合性低，检测出的数据不具有精准性。
第二种测量方法：现阶段，我厂的针阀日产量达100件，每件都要检测锥体跳动。受现有条件制约，三坐标测量仪只能检测小批量、首件产品，对针阀检验率达不到100％。其次，热处理前锥体表面粗糙度Ra0.8，检测该表面探针磨损快，经济性差。第三，检测锥体跳动时，检测人员必须先测量出φ2mm直径截面，才能旋转探针进行检测，操作过程较繁琐，检测时间达20min。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是在加工过程中提供一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，通过对定位装置的结构优化设计，增加旋转芯轴平稳性，扩展测量装置的检测功能，实现高效、量化、精确检测锥体跳动的目标；如图2所示，在准确判断被测要素是否满足工艺要求的同时，为操作者提供直观的检测数据，方便及时快速调整机床加工参数，确保针阀质量稳定，生产效率提高。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其包括检测模块1、动力模块2、夹紧模块3、定位模块4和基础模块5；基础模块5包括基础架I5-1和基础架II5-2；基础架I5-1为竖直板，其上部和下部分别开设有上安装槽、下安装槽；基础架II5-2为水平板，水平板一侧设置与安装槽相匹配的安装板，安装板嵌入下安装槽内，实现基础架I5-1和基础架II5-2的插接连接；水平板上设置有以待测针阀密封锥体端部为圆心的弧形槽；检测模块1包括检测表1-1和测量柱1-3，测量柱1-3下端可移动地安装在弧形槽内，检测表1-1安装在测量柱1-3上端，检测表1-1的表针垂直待测针阀密封锥体锥面，用来显示针阀密封锥体跳动值；动力模块2包括设置在基础架I5-1顶部的动力传动芯轴2-1；定位模块4包括安装部和设置在安装部一侧的多个间隔的定位片，安装部嵌入上安装槽内，每个定位片上开设有开口向下的V型槽；夹紧模块3包括胶圈，胶圈穿过相邻定位片之间的缝隙连接芯轴2-2和待测针阀，将待测针阀的外圆柱面压紧在V型槽内；待测针阀密封锥体跳动值通过检测表1-1检测并予以显示。
其中，所述水平板上弧形槽的弧度为90°，弧形槽外侧的水平板上逆时针设置有0°至90°的刻度线，90°刻度线位于待测针阀中心轴线方向上。
其中，所述基础架I5-1顶部和底部分别开设有螺钉孔，通过锁紧螺钉6、锁紧螺钉5-4穿过螺钉孔实现对定位模块4安装部和基础架II5-2安装板的压紧定位。
其中，所述基础架I5-1竖直板上还开设有定位槽，定位槽位于下安装槽的槽底面上，定位块5-3装配在定位槽内，定位块5-3和定位槽过渡配合，定位块5-3一端伸出竖直板，位于待测针阀密封锥体端部前端，用于对待测针阀进行轴向限位。
其中，所述检测模块1还包括衬套1-2和两个锁紧螺钉1-4，衬套1-2安装在测量柱1-3上，检测表1-1的表针穿过衬套1-2，衬套1-2外壁上设有开口，通过衬套1-2调整和锁紧检测表1-1，松开衬套1-2可调整检测表1-1压缩量，适当的压缩量可提高检测表1-1灵敏度；两个锁紧螺钉1-4中，一个锁紧螺钉1-4穿过测量柱1-3顶部压紧在衬套1-2侧壁上；测量柱1-3下部沿中心轴向开设有分割槽，将测量柱1-3分为两半，另一个锁紧螺钉1-4穿过一半测量柱1-3，通过调整锁紧螺钉1-4，实现两半测量柱1-3在弧形槽上涨紧安装，使得测量柱1-3安装稳定。
其中，所述动力模块2还包括锁紧套2-1和两个单列向心推力球轴承2-3，锁紧套2-1包括固定座和轴承套，固定座为倒U形，套压在基础架I5-1顶部，并通过螺钉穿过锁紧。
其中，所述轴承套内的内孔和单列向心推力球轴承2-3外径过盈配合，固定单列向心推力球轴承2-3径向位置并限制轴向位移；单列向心推力球轴承2-3内径和芯轴2-2的外圆过盈配合，固定芯轴2-2径向位置并限制芯轴轴向位移。
其中，所述衬套1-2材料Cr15，硬度58～62HRC；测量柱1-3材料40Cr，硬度28～32HRC；锁紧套2-1材料Cr15，硬度28～32HRC；芯轴2-2材料W6Mo5Cr4V2，硬度60～63HRC。
其中，所述定位装置4材料W6Mo5Cr4V2，硬度60～63HRC。
其中，所述基础架I5-1材料40Cr，硬度28～32HRC；基础架II5-2材料40Cr，硬度28～32HRC；定位块5-3材料硬质合金B210。
(三)有益效果
上述技术方案所提供多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，在加工过程中可以对针阀密封锥体实现在线检测率100％，填补热处理前针阀密封锥体跳动无测量装置总成的空白；操作者能够快速、准确测量针阀密封锥体跳动值，根据检测数据及时调整机床加工参数，保证针阀密封锥体加工符合技术要求，为针阀的后续加工提供有力保证，确保产品检测精度的同时提高生产效率。
附图说明
图1-针阀简图。
图2-零件检测示意图。
图3-测量模块结构示意图。
图4-检测模块装配示意图。
图5-动力模块装配示意图。
图6-基础模块装配示意图。
图7-衬套示意图。
图8-测量柱示意图。
图9-锁紧套示意图。
图10-芯轴示意图。
图11-定位模块示意图。
图12-基础架I示意图。
图13-基础架II示意图。
图14-定位块示意图。
图15-不同结构、不同尺寸针阀简图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图3至图15所示，本发明测量装置包括检测模块1、动力模块2、夹紧模块3、定位模块4和基础模块5；基础模块5包括基础架I5-1和基础架II5-2；基础架I5-1为竖直板，其上部和下部分别开设有上安装槽、下安装槽；基础架II5-2为水平板，水平板一侧设置与安装槽相匹配的安装板，安装板嵌入下安装槽内，实现基础架I5-1和基础架II5-2的插接连接；水平板上设置有以待测针阀密封锥体端部为圆心的弧形槽；检测模块1包括检测表1-1和测量柱1-3，测量柱1-3下端可移动地安装在弧形槽内，检测表1-1安装在测量柱1-3上端，检测表1-1的表针垂直待测针阀密封锥体锥面，用来显示针阀密封锥体跳动值；动力模块2包括设置在基础架I5-1顶部的动力传动芯轴2-1；定位模块4包括安装部和设置在安装部一侧的多个间隔的定位片，安装部嵌入上安装槽内，每个定位片上开设有开口向下的V型槽；夹紧模块3包括胶圈，胶圈穿过相邻定位片之间的缝隙连接芯轴2-2和待测针阀，将待测针阀的外圆柱面压紧在V型槽内；待测针阀密封锥体跳动值通过检测表1-1检测并予以显示。
其中，水平板上弧形槽的弧度为90°，弧形槽外侧的水平板上逆时针设置有0°至90°的刻度线，90°刻度线位于待测针阀中心轴线方向上。
基础架I5-1顶部和底部分别开设有螺钉孔，通过锁紧螺钉6、锁紧螺钉5-4穿过螺钉孔实现对定位模块4安装部和基础架II5-2安装板的压紧定位。
基础架I5-1竖直板上还开设有定位槽，定位槽位于下安装槽的槽底面上，定位块5-3装配在定位槽内，定位块5-3和定位槽过渡配合，定位块5-3一端伸出竖直板，位于待测针阀密封锥体端部前端，用于对待测针阀进行轴向限位。
检测模块1还包括衬套1-2和两个锁紧螺钉1-4，衬套1-2安装在测量柱1-3上，检测表1-1的表针穿过衬套1-2，衬套1-2外壁上设有开口，通过衬套1-2调整和锁紧检测表1-1，松开衬套1-2可调整检测表1-1压缩量，适当的压缩量可提高检测表1-1灵敏度；两个锁紧螺钉1-4中，一个锁紧螺钉1-4穿过测量柱1-3顶部压紧在衬套1-2侧壁上；测量柱1-3下部沿中心轴向开设有分割槽，将测量柱1-3分为两半，另一个锁紧螺钉1-4穿过一半测量柱1-3，通过调整锁紧螺钉1-4，实现两半测量柱1-3在弧形槽上涨紧安装，使得测量柱1-3安装稳定。
动力模块2还包括锁紧套2-1和两个单列向心推力球轴承2-3，锁紧套2-1包括固定座和轴承套，固定座为倒U形，套压在基础架I5-1顶部，并通过螺钉穿过锁紧；轴承套内的φ30(0/-0.02)mm内孔和单列向心推力球轴承2-3外径过盈配合，固定单列向心推力球轴承2-3径向位置并限制轴向位移；单列向心推力球轴承2-3内径和芯轴2-2的φ10(+0.02/0)mm外圆过盈配合，固定芯轴2-2径向位置并限制芯轴轴向位移。
利用胶圈的防滑特性，夹紧模块3用胶圈φ4×50承担，胶圈将芯轴2-2和针阀柔性连接起来，芯轴2-2转动胶圈带动定位装置4内针阀转动，实现检测模块1对锥体跳动的检测。
定位模块4中与V型槽接触的针阀大外圆是测量基准，间断的V型槽扩展了测量装置功能，可以对图15所示不同结构针阀锥体跳动检测。
根据被测锥体的角度，将测量柱刻线和圆弧槽刻度线对齐，检测模块1安装在基础架II圆弧槽内，测头垂直锥体截面确保检测数值的精准性。
衬套1-2加工精度参数：材料Cr15；硬度58～62HRC；加工机床选用车削中心、外圆磨床、内孔磨床、平面磨床、工具磨床；表面粗糙度Ra选用0.4。
测量柱1-3加工精度参数；材料40Cr；硬度28～32HRC；加工机床选用数控车、外圆磨床、内孔磨床、平面磨床、线切割机床、台式钻床、激光刻线机；φ10孔垂直度选用φ0.01，表面粗糙度Ra选用0.4。
锁紧套2-1加工精度参数：材料Cr15；硬度28～32HRC；加工机床选用线切割机床、立式加工中心；φ30孔表面粗糙度Ra选用0.4。
芯轴2-2加工精度参数：材料W6Mo5Cr4V2；硬度60～63HRC；加工机床选用车削中心、高精度外圆磨床、滚花机；φ10(+0.02/0)外圆是加工基准，表面粗糙度Ra选用0.2；φ15外圆同轴度选用φ0.01。
定位装置4加工精度参数：材料W6Mo5Cr4V2；硬度60～63HRC；加工机床选用立式加工中心、高精度工具磨床、线切割机床；V型槽对称度选用0.02、垂直度选用0.01、表面粗糙度Ra选用0.1。
基础架I5-1加工精度参数：材料40Cr；硬度28～32HRC；加工机床选用立式加工中心、平面磨床；φ10开口直槽平行度选用0.05，表面粗糙度Ra选用0.8。
基础架II5-2加工精度参数：材料40Cr；硬度28～32HRC；加工机床选用立式加工中心、平面磨床、高精度激光刻线机；圆弧槽表面粗糙度Ra选用0.8。
定位块5-3加工精度参数：材料硬质合金B210；加工机床选用线切割机床、高精度平面磨床；锥体定位面表面粗糙度Ra选用0.2。
在锥体跳动检测前，先调整总成中各模块之间的距离：先将针阀测量基准圆用胶圈夹紧在定位模块V型槽内，之后插入定位块固定针阀的轴向位置，按锥体角度安装检测模块，拧紧测量柱后螺钉；之后，调整检测表的压缩量处于适宜位置并紧固，然后将检测表指针调整到“0”位。调整测量装置完成后，手工旋转芯轴手柄，胶圈带动针阀转动，此时检测表针的变化量就是该针阀密封锥体相对于基准圆的跳动量。操作人员通过检测数值知道针阀密封锥体跳动是否符合工艺要求。
有上述技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：
1、测量精度高、重复测量一致性好，根据检测的锥体角度，操作者直接按基础架2的圆弧槽刻度0～90°显示就能安装好检测模块，不需要辅助工具就可以达到检测规范的操作要求，测量精度高。同时，定位块有效限制针阀轴向位移，检测误差消除，重复测量一致性好。
2、定位模块设计结构简单、加工工艺条件易于实现、制造精度高，加工成本低；间断V型槽定位面的设计，不需更换任何定位模块即可实现不同测量基准圆针阀密封锥体跳动的准确测量。加工过程中，操作者更换加工零件后检测锥体跳动时间缩短，从20min缩短到2min，加工效率得到提升。
3、动力模块中单列向心轴承采用面对面装配，旋转手柄时，芯轴的平稳性增强，胶圈带动针阀转动时检测锥体跳动截面的变化误差消除，检测精准度高。
4、基础模块中基础架I两个开口直槽设计，操作者根据针阀的不同长度，及时改变基础架I和基础架II、基础架I和动力模块等相关装配尺寸，安装简单迅速，时间只需2min，实现了检具的多功能化，节约检具的制造费用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，包括检测模块(1)、动力模块(2)、夹紧模块(3)、定位模块(4)和基础模块(5)；基础模块(5)包括基础架I(5-1)和基础架II(5-2)；基础架I(5-1)为竖直板，其上部和下部分别开设有上安装槽、下安装槽；基础架II(5-2)为水平板，水平板一侧设置与安装槽相匹配的安装板，安装板嵌入下安装槽内，实现基础架I(5-1)和基础架II(5-2)的插接连接；水平板上设置有以待测针阀密封锥体端部为圆心的弧形槽；检测模块(1)包括检测表(1-1)和测量柱(1-3)，测量柱(1-3)下端可移动地安装在弧形槽内，检测表(1-1)安装在测量柱(1-3)上端，检测表(1-1)的表针垂直待测针阀密封锥体锥面，用来显示针阀密封锥体跳动值；动力模块(2)包括设置在基础架I(5-1)顶部的动力传动芯轴(2-1)；定位模块(4)包括安装部和设置在安装部一侧的多个间隔的定位片，安装部嵌入上安装槽内，每个定位片上开设有开口向下的V型槽；夹紧模块(3)包括胶圈，胶圈穿过相邻定位片之间的缝隙连接芯轴(2-2)和待测针阀，将待测针阀的外圆柱面压紧在V型槽内；待测针阀密封锥体跳动值通过检测表(1-1)检测并予以显示。
2.如权利要求1所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述水平板上弧形槽的弧度为90°，弧形槽外侧的水平板上逆时针设置有0°至90°的刻度线，90°刻度线位于待测针阀中心轴线方向上。
3.如权利要求2所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述基础架I(5-1)顶部和底部分别开设有螺钉孔，通过锁紧螺钉(6)、锁紧螺钉(5-4)穿过螺钉孔实现对定位模块(4)安装部和基础架II(5-2)安装板的压紧定位。
4.如权利要求3所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述基础架I(5-1)竖直板上还开设有定位槽，定位槽位于下安装槽的槽底面上，定位块(5-3)装配在定位槽内，定位块(5-3)和定位槽过渡配合，定位块(5-3)一端伸出竖直板，位于待测针阀密封锥体端部前端，用于对待测针阀进行轴向限位。
5.如权利要求4所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述检测模块(1)还包括衬套(1-2)和两个锁紧螺钉(1-4)，衬套(1-2)安装在测量柱(1-3)上，检测表(1-1)的表针穿过衬套(1-2)，衬套(1-2)外壁上设有开口，通过衬套(1-2)调整和锁紧检测表(1-1)，松开衬套(1-2)可调整检测表(1-1)压缩量，适当的压缩量可提高检测表(1-1)灵敏度；两个锁紧螺钉(1-4)中，一个锁紧螺钉(1-4)穿过测量柱(1-3)顶部压紧在衬套(1-2)侧壁上；测量柱(1-3)下部沿中心轴向开设有分割槽，将测量柱(1-3)分为两半，另一个锁紧螺钉(1-4)穿过一半测量柱(1-3)，通过调整锁紧螺钉(1-4)，实现两半测量柱(1-3)在弧形槽上涨紧安装，使得测量柱(1-3)安装稳定。
6.如权利要求5所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述动力模块(2)还包括锁紧套(2-1)和两个单列向心推力球轴承(2-3)，锁紧套(2-1)包括固定座和轴承套，固定座为倒U形，套压在基础架I(5-1)顶部，并通过螺钉穿过锁紧。
7.如权利要求6所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述轴承套内的内孔和单列向心推力球轴承(2-3)外径过盈配合，固定单列向心推力球轴承(2-3)径向位置并限制轴向位移；单列向心推力球轴承(2-3)内径和芯轴(2-2)的外圆过盈配合，固定芯轴(2-2)径向位置并限制芯轴轴向位移。
8.如权利要求7所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述衬套(1-2)材料Cr15，硬度58～62HRC；测量柱(1-3)材料40Cr，硬度28～32HRC；锁紧套(2-1)材料Cr15，硬度28～32HRC；芯轴(2-2)材料W6Mo5Cr4V2，硬度60～63HRC。
9.如权利要求7所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述定位装置(4)材料W6Mo5Cr4V2，硬度60～63HRC。
10.如权利要求7所述的多功能快速精准针阀密封锥体跳动测量装置，其特征在于，所述基础架I(5-1)材料40Cr，硬度28～32HRC；基础架II(5-2)材料40Cr，硬度28～32HRC；定位块(5-3)材料硬质合金B210。
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