CN112222764B

CN112222764B - 燃油喷嘴的加工方法、燃油喷嘴

Info

Publication number: CN112222764B
Application number: CN202010899487.7A
Authority: CN
Inventors: 王亚平; 杨建辉; 施跃幸; 罗俊卿; 徐舟; 张金梅
Original assignee: AECC South Industry Co Ltd
Current assignee: AECC South Industry Co Ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: CN112222764A

Abstract

本发明公开了一种燃油喷嘴的加工方法、燃油喷嘴，包括以下步骤：加工带有第一油路和第二油路的喷嘴座，喷嘴座的进油端端面采用铣削加工去除部分余量，再采用石墨砂轮磨削去除剩余余量，获得喷嘴座；将旋流器与副喷口配套组装，将组装后的旋流器与副喷口的出油端端面采用车削加工去除加工余量，获得副喷口组件；加工主喷口并将主喷口上用于喷嘴帽罩压紧的台阶面加工成倒锥结构，再将主喷口与副喷口组件组装成喷口组件；将喷口组件冷装配至喷嘴座的进油端端面处，获得组合件；通过外作用力将喷嘴帽罩压紧至主喷口的倒锥结构上并与喷嘴座螺纹连接，获得燃油喷嘴。本发明的燃油喷嘴的加工方法，喷嘴密封性试验合格率提高。

Description

燃油喷嘴的加工方法、燃油喷嘴

技术领域

本发明涉及航空发动机燃油喷嘴领域，特别地，涉及一种燃油喷嘴的加工方法。此外，本发明还涉及一种包括上述燃油喷嘴的加工方法制备得到的燃油喷嘴。

背景技术

燃油喷嘴是航空发动机燃烧室部件的主要元件，燃油喷嘴的密封性是极其关键的指标，在供油压力高的情况下，渗油不仅影响燃烧、降低工作性能，还会威胁发动机的安全。燃油喷嘴装置中喷嘴帽罩与喷嘴座竖直方向采用螺纹连接的方式实现紧固，通过控制压紧力的大小，喷嘴帽罩将力传递给副喷口，副喷口与旋流器的出油端端面与喷嘴座的进油端端面贴合，在试验压力的条件下，要求密封无渗漏。其中，喷嘴座进油端端面的加工方式主要是在数控加工中心上铣削加工，但是表面有明显的贯穿性刀痕，加工完后用细粒度氧化铝砂轮磨削加工或者手工研磨去除贯穿性刀痕，用细粒度氧化铝砂轮磨削加工时，由于砂轮不可避免的磨粒露出高度差异以及加工过程中难以避免的掉砂现象，喷嘴座加工完后会在表面仍然留有极其细微的贯穿性划痕（肉眼无法直接看到划痕，需要在显微镜下才能观察到）。用手工研磨的方式，严重依赖工人的经验、手感，由于零件形状复杂，研磨面小，研磨力度不稳定，研磨后经常出现平面歪斜、过度研磨现象。另外，由于喷嘴帽罩与喷嘴座之间的螺纹垂直度误差，主喷口、副喷口面平行度误差及喷嘴座加工面微量不平度和划痕的影响，螺纹拧紧时压力不均匀，压紧效果不理想。且喷嘴帽罩在主喷口台阶面压紧时，由于零件厚度较薄，会出现轻微变形，台阶面实际上与喷嘴帽罩为线接触，力度传递效果不理想，有效压紧力未达到理想设计效果，而且压痕不均匀，密封试验渗漏率较多，燃油喷嘴的质量稳定性无法控制。

发明内容

本发明提供了一种燃油喷嘴的加工方法、燃油喷嘴，以解决现有燃油喷嘴密封性差，漏油率、渗油率高，维修次数多，零件合格率低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

燃油喷嘴的加工方法，包括以下步骤：

S1、加工带有第一油路和第二油路的喷嘴座，喷嘴座外壁面上加工有与喷嘴帽罩螺纹配合的外螺纹，喷嘴座的进油端端面采用铣削加工去除部分余量，再采用石墨砂轮磨削去除剩余余量，获得喷嘴座；

S2、加工带有第一油路的副喷口，加工带有第二油路的旋流器，将旋流器与副喷口配套组装，将组装后的旋流器与副喷口的出油端端面采用车削加工去除加工余量，获得副喷口组件；

S3、加工主喷口并将主喷口上用于喷嘴帽罩压紧的台阶面加工成倒锥结构，再将主喷口与副喷口组件组装形成喷口组件；

S4、将喷口组件冷装配至喷嘴座的进油端端面处，获得组合件；

S5、加工与组合件配套的喷嘴帽罩，通过外作用力将喷嘴帽罩压紧至主喷口的倒锥结构上并与喷嘴座螺纹连接，以使副喷口组件的出油端端面与喷嘴座进油端端面刚性贴合形成密封面，获得燃油喷嘴。

进一步地，步骤S1中采用铣削加工后剩余0.02mm～0.04mm的加工余量。

进一步地，采用石墨砂轮磨削的工艺包括：在平面磨床上采用石墨砂轮进行磨削，石墨砂轮转速V_S为2500r/min，进给速度V_W为500mm/min，进给量f为0.002 mm/d·str。

进一步地，经过石墨砂轮磨削处理后的喷嘴座的进油端端面的表面粗糙度Ra≤0.1。

进一步地，倒锥结构的竖直方向的深度为0.02mm～0.03mm。

进一步地，倒锥结构的锥角的角度为2°～4°。

进一步地，喷嘴帽罩压紧至组合件的压紧力为7.5MPa～8.5MPa。

进一步地，喷嘴帽罩压紧至组合件的压紧力为8MPa。根据本发明的另一方面，还提供了一种燃油喷嘴，采用上述燃油喷嘴的加工方法制备获得。

本发明具有以下有益效果：

本发明的燃油喷嘴的加工方法，通过加工方式的改进，大大提高密封性试验合格率，返修率下降，有效保证了发动机使用性能。上述燃油喷嘴的加工方法，一方面在主喷口的台阶面加工成倒锥结构，喷嘴帽罩与喷嘴座之间螺纹连接紧固后产生微小变形，以使得线接触压紧变为面接触压紧，压紧面增大，压紧力均匀地传递到密封面上使得外作用力产生的压紧力均匀的分散，保证了密封面的密封效果；另一方面，先采用铣削加工去除部分余量，再采用石墨砂轮磨削去除剩余余量，不会在喷嘴座表面产生划痕，同时磨削时产生的细微磨屑被石墨覆盖，不易划伤喷嘴座表面，实现镜面加工，满足刚性贴合的密封面的密封要求。本发明的燃油喷嘴的加工方法，有效提高喷嘴座加工表面质量，消除划痕，且加工效率高，质量稳定。可现实一次加工合格率提高到100%，避免出现零件返修或报废等现象。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明：

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选的燃油喷嘴示意图；

图2是本发明优选的燃油座石墨砂轮磨削加工示意图；以及

图3是本发明优选的主喷口的倒锥结构示意图。

附图标号说明：

1、喷嘴座；2、喷嘴帽罩；3、副喷口；4、旋流器；5、主喷口；6、第一油路；7、第二油路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选的燃油喷嘴示意图；图2是本发明优选的燃油座石墨砂轮磨削加工示意图；图3是本发明优选的主喷口的倒锥结构示意图。

如图1所示，本发明的优选实施例提供了一种燃油喷嘴的加工方法，包括以下步骤：

S1、加工带有第一油路6和第二油路7的喷嘴座1，喷嘴座1外壁面上加工有与喷嘴帽罩2螺纹配合的外螺纹，喷嘴座1的进油端端面采用铣削加工去除部分余量，再采用石墨砂轮磨削去除剩余余量，获得喷嘴座1；

S2、加工带有第一油路6的副喷口3，加工带有第二油路7的旋流器4，将旋流器4与副喷口3配套组装，将组装后的旋流器4与副喷口3的出油端端面采用车削加工去除加工余量，获得副喷口3组件；

S3、加工主喷口5并将主喷口5上用于喷嘴帽罩2压紧的台阶面加工成倒锥结构，再将主喷口5与副喷口3组件组装形成喷口组件；

S4、将喷口组件冷装配至喷嘴座1的进油端端面处，获得组合件；

S5、加工与组合件配套的喷嘴帽罩2，通过外作用力将喷嘴帽罩2压紧至主喷口5的倒锥结构上并与喷嘴座1螺纹连接，以使副喷口3组件的出油端端面与喷嘴座1进油端端面刚性贴合形成密封面，获得燃油喷嘴。

本发明的燃油喷嘴的加工方法，通过加工方式的改进，大大提高密封性试验合格率，返修率下降，有效保证了发动机使用性能。上述燃油喷嘴的加工方法，一方面在主喷口5的台阶面加工成倒锥结构，喷嘴帽罩2与喷嘴座1之间螺纹连接紧固后产生微小变形，以使得线接触压紧变为面接触压紧，压紧面增大，压紧力均匀地传递到密封面上使得外作用力产生的压紧力均匀的分散，保证了密封面的密封效果；另一方面，先采用铣削加工去除部分余量，再采用石墨砂轮磨削去除剩余余量，不会在喷嘴座1表面产生划痕，同时磨削时产生的细微磨屑被石墨覆盖，不易划伤喷嘴座1表面，实现镜面加工，满足刚性贴合的密封面的密封要求。本发明的燃油喷嘴的加工方法，有效提高喷嘴座1加工表面质量，消除划痕，且加工效率高，质量稳定。可现实一次加工合格率提高到100%，避免出现零件返修或报废等现象。

由于零件厚度较薄，螺纹连接拧紧后，喷嘴帽罩2压紧台阶面会出现轻微的向上变形，台阶面实际上与喷嘴帽罩2为线接触，因此通过大量的试验和实际测算，在台阶面处加工倒锥结构，用于抵消变形带来的负面效果。经过对实验结果进行分析发现，未加工倒锥结构前，密封面处压痕较浅且存在不均匀的现象，加工倒锥结构后，在密封面处压痕明显变深，且压痕较均匀，密封试验效果改善。

如图1和图2所示，本实施例中，步骤S1中采用铣削加工后剩余0.02mm～0.04mm的加工余量。现有的磨削方法和铣削方法无法完全消除贯穿性划痕，使得第一油路6和第二油路7之间出现轻微的窜油现象，或者，第一油路6向外渗透，出现漏油、渗油现象，影响航空发动机的使用性能和安全。通过设计铣削加工部分加工余量，将剩余的0.02mm～0.04mm的加工余量采用石墨砂轮磨削，有效的避免贯穿性划痕的产生。而且，预留0.02mm～0.04mm的余量是综合考虑加工效率和镜面加工质量后，经过试验优化获得的。相对铣削加工来说，石墨砂轮磨削的效率较低，喷嘴座1毛坯多为铸件，加工余量较多，采用石墨砂轮磨削的方式直接加工到尺寸，加工效率太低，而且也不经济。采用铣削加工的方式，表面会有明显的贯穿性刀痕，因此，余量的大小一定要超过划痕的深度，石墨砂轮磨削时才能将划痕完全消除。另外，铣削加工后转磨削时会有一定的装夹误差，导致喷嘴座1进油端端面的平面度变大，要预留一定的余量才能将喷嘴座1进油端端面完全加工起来，最终满足刚性贴合的密封面的密封要求。

本实施例中，采用石墨砂轮磨削的工艺包括：在平面磨床上采用石墨砂轮进行磨削，石墨砂轮转速V_S为2500r/min，进给速度V_W为500mm/min，进给量f为0.002mm/d·str。石墨砂轮转速和进给速度可根据平面磨床的性能自行进行调整，进给量最大不宜超过0.005mm/d·str，否则难以保证镜面加工效果。零件装夹好进行加工前，先用马克笔在零件的待加工上表面轻涂一层标记，待表面所涂的标记被完全磨掉以后，说明整个面已被磨削加工到，零件加工过程中注意测量高度此处，防止超差。

本实施例中，经过石墨砂轮磨削处理后的喷嘴座1的进油端端面的表面粗糙度Ra≤0.1。在数控加工中心上铣削加工喷嘴座1进油端端面后，按最终设计尺寸要求预留0.02mm～0.04mm的加工余量，再在平面磨床上采用合适的石墨砂轮调整磨削参数进行磨削加工，获得最终设计尺寸，表面粗糙度达Ra≤0.1，实现镜面加工。

如图1和图3所示，本实施例中，倒锥结构的竖直方向的深度为0.02mm～0.03mm。喷嘴帽罩2在主喷口5台阶面压紧时，由于零件厚度较薄，压紧时会出现轻微变形，台阶面实际为线接触，力度传递效果不理想，有效压紧力未达到理想设计效果，零件拆卸后可在喷嘴座1进油端端面明显的看出压痕不均匀，密封试验渗漏率较多。经过改进，在主喷口5台阶面上用于喷嘴帽罩2压紧的台阶面上加工一个竖直方向的深度为0.02mm～0.03mm的倒锥结构，喷嘴帽罩2与喷嘴体座之间螺纹连接拧紧产生微小变形后，线接触压紧变为面接触压紧，压紧面增大，压紧力均匀地传递到密封面上，改善了零件密封面的压紧效果。上述倒锥结构先采用80°内孔车刀进行初加工轮廓，单边预留0.1mm的余量，再采用35°内孔车刀进行精加工，采用35°内孔车刀沿径向倾斜方向，由外向内走刀进行加工0.02mm～0.03mm的倒锥结构。优选地，倒锥结构的锥角的角度为2°～4°。

本实施例中，喷嘴帽罩2压紧至组合件的压紧力为7.5MPa～8.5MPa。燃油喷嘴主要结构如上图1所示，喷嘴帽罩2与喷嘴座1之间采用螺纹连接的方式实现紧固，可以通过设置拧紧力矩控制压紧力的大小。优选地，喷嘴帽罩2压紧至组合件的压紧力为8MPa时，拧紧力矩可采用12±0.5N.m。喷嘴帽罩2经过主喷口5台阶面将力传递给副喷口3，旋流器4与副喷口3的出油端端面与喷嘴座1进油端端面贴合，在试验压力8MPa的条件下，要求密封无渗漏。

本实施例的燃油喷嘴，采用上述燃油喷嘴的加工方法制备得到的燃油喷嘴。本发明的燃油喷嘴，通过燃油喷嘴的加工方法制备得到，密封性试验调试周期大大缩短，现行工艺加工质量不稳定，加工周期长，需要反复的进行返修，且经常出现零件返修不合格报废现象。本发明的燃油喷嘴可以将一次加工合格率提高到100%，避免出现零件返修或报废，且加工效率高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、加工带有第一油路（6）和第二油路（7）的喷嘴座（1），所述喷嘴座（1）外壁面上加工有与喷嘴帽罩（2）螺纹配合的外螺纹，所述喷嘴座（1）的进油端端面采用铣削加工去除部分余量，再采用石墨砂轮磨削去除剩余余量，获得喷嘴座（1）；

S2、加工带有第一油路（6）的副喷口（3），加工带有第二油路（7）的旋流器（4），将所述旋流器（4）与所述副喷口（3）配套组装，将组装后的所述旋流器（4）与所述副喷口（3）的出油端端面采用车削加工去除加工余量，获得副喷口（3）组件；

S3、加工主喷口（5）并将所述主喷口（5）上用于喷嘴帽罩（2）压紧的台阶面加工成倒锥结构，再将所述主喷口（5）与所述副喷口（3）组件组装形成喷口组件；

S4、将所述喷口组件冷装配至所述喷嘴座（1）的进油端端面处，获得组合件；

S5、加工与所述组合件配套的喷嘴帽罩（2），通过外作用力将所述喷嘴帽罩（2）压紧至所述主喷口（5）的倒锥结构上并与所述喷嘴座（1）螺纹连接，以使所述副喷口（3）组件的出油端端面与所述喷嘴座（1）进油端端面刚性贴合形成密封面，获得燃油喷嘴。

2.根据权利要求1所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

所述步骤S1中采用铣削加工后剩余0.02mm～0.04mm的加工余量。

3.根据权利要求2所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

采用石墨砂轮磨削的工艺包括：

在平面磨床上采用石墨砂轮进行磨削，石墨砂轮转速V_S为2500r/min，进给速度V_W为500mm/min，进给量f为0.002 mm/d·str。

4.根据权利要求3所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

经过所述石墨砂轮磨削处理后的所述喷嘴座（1）的进油端端面的表面粗糙度Ra≤0.1。

5.根据权利要求1所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

所述倒锥结构的竖直方向的深度为0.02mm～0.03mm。

6.根据权利要求5所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

所述倒锥结构的锥角的角度为2°～4°。

7.根据权利要求1所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

所述喷嘴帽罩（2）压紧至所述组合件的压紧力为7.5MPa～8.5MPa。

8.根据权利要求7所述的燃油喷嘴的加工方法，其特征在于，

所述喷嘴帽罩（2）压紧至所述组合件的压紧力为8MPa。

9.一种燃油喷嘴，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的燃油喷嘴的加工方法制备得到的燃油喷嘴。