CN212634593U - 多功能微细计量孔电火花加工夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能微细计量孔电火花加工夹具，其包括：基座、装夹块I和装夹块II；基座中心开设有变径孔，变径孔中，上部孔的直径小于下部孔的直径；装夹块I底部设置定位轴I，定位轴I直径与上部孔直径相匹配，装夹块I上部设置偏心的滑阀安装槽，待加工滑阀装入滑阀安装槽内；装夹块II底部设置定位轴II，定位轴II直径与上部孔直径相匹配，装夹块I上部设置偏心阀块安装槽，待加工阀块装入阀块安装槽内；使用夹具加工滑阀时，在基座上装入装夹块I，滑阀装入装夹块I内，加工阀块时，在基座上装入装夹块II，阀块装入装夹块II内。本实用新型夹具组件结构简单，操作者装夹快捷，工艺性强，合理限制零件加工自由度，零件尺寸精度易保证。

Description

多功能微细计量孔电火花加工夹具

技术领域

本实用新型属于机械加工技术领域，涉及一种多功能微细计量孔电火花加工夹具。

背景技术

以四代坦克高功率密度和两栖高航速柴油机为代表的新一代装甲突击装备动力系统是我国未来陆军武器装备的核心，具有高功率密度、全域高机动性、大流量、超短喷油持续期的典型特点。随着我国陆军装备水平的逐步提高，新一代装甲突击装备动力系统选择高压共轨供油系统是必然需求。该系统中影响喷油器性能的的重要指标是核心关键零部件滑阀偶件对电磁阀响应时间，电磁阀不能直接控制针阀偶件的开启与关闭，通过滑阀偶件来控制针阀的开启与关闭，滑阀偶件进、泄油计量孔流量之比决定针阀开启与关闭的速率。因此，滑阀偶件制造技术是提升工艺基础能力关键。滑阀偶件由图1所示滑阀、滑阀套及图2所示阀块组成，主要作用是根据ECU指令，在电磁阀驱动下带动针阀偶件完成燃油喷射。其中滑阀进/泄油孔、阀块进/泄油孔两种零件加工精度一致性不高造成滑阀偶件进/泄油量比一致性差是主要影响因素之一。滑阀偶件进/泄油孔加工精度一致性包括滑阀、阀块(以下简称阀类零件)的微细计量孔(以下简称微孔)直径和相关关联尺寸(以下简称尺寸)一致性两种综合指标。实际生产中，我厂在阀类零件高硬度材料微细孔精密加工工艺的技术较为薄弱。传统针阀体加工技术及经验对阀类零件(滑阀材料9CrWMn工具钢，硬度要求62～65HRC；阀块材料W6Mo5Cr4V2合金钢，硬度要求62～ 66HRC)高精度微细孔加工无借鉴之处。

国内大多生产厂家对零件微细孔加工主要有两种方案：

第一种是钻床打孔。该技术又细分为普通高速钻床打孔和国内较为先进的高精密机床超声振动加工微孔两种工艺。普通高速钻床打孔技术缺陷较多：1.热处理前加工微孔，热处理后微孔易改变，且改变量不固定；2.加工精度低，尺寸一致性差；3.高速钻一般加工微孔直径在φ0.15mm～φ0.50mm之间，钻头细、易折断。第二种加工技术有微孔一致性强的优点，缺陷是：1.热处理前加工微孔，热处理后微孔易改变，且改变量不固定；2.高频率超声振动产生机械加工应力，影响机床工作台精度，受超声振动回弹力影响钻头易折断，该工艺所用钻头每根价格1200元，生产费用高。

第二种是电火花打孔。电火花打孔具有无机械加工应力、精度高、无毛刺、避免热处理变型等优点。

采用电火花打孔，加工所用夹具是电火花机床自身所配置的夹持系统。图3所示，机床夹具结构由弹簧I01和φ5.5mm心轴I02组成。弹簧I01用M3紧固螺钉I03固定在旋转工作台上端，起夹紧作用；φ5.5mm心轴I02用M5紧固螺钉I04固定在旋转工作台I05中心处，起定位作用。图中其他标记分别为：导向器I06，电极丝I07，针阀体 I08，机床下工作台I09。

加工原理：图4针阀体中孔用φ5.5mm心轴固定，弹簧夹紧针阀体轴肩。在工作面板输入需加工喷孔角度、数量、导向器电极丝与喷孔之间的距离，之后发出指令，机床开始加工喷孔。针阀体通过旋转工作台旋转，使喷孔与电极丝旋转中心夹角符合产品图样规定的角度77.5°±1°，操作者通过机床导向器调整找出喷孔入口处距夹具旋转中心的坐标位置(加工距离)，利用电极丝匀速旋转递进电腐蚀加工喷孔。

我厂利用现有电火花设备进行阀类零件微孔加工，可以创新阀类零件微细孔超精密加工技术、摸清电火花微细孔技术机理，为突破滑阀偶件进/泄油孔流量之比关键技术提高重要保障。

电火花打孔机夹持系统是机床专用刚性配置，缺陷如下:

1.适应单一产品:由图3所示，机床现有夹持结构只针对针阀体一种零件，加工产品类型单一；没有可调换夹持工装，不能满足与针阀体结构不同的其它类型零件的加工需要。

2.加工质量稳定性差，零件微孔与电极丝加工中心重合性差：机床夹具定位元件是φ5.5(+0.01/0)mm心轴(以下简称心轴)，针阀体中孔是定位基准，尺寸在φ5.6mm～φ5.9mm之间。该零件定位尺寸散差大造成和心轴间隙大小不确定，加工时定位基准误差造成中孔中心与导向器电极丝中心偏离，当机床下工作台旋转时，针阀体加工点与导向器电极丝中心距离远近不同，放电时间、脉冲电压出现微量差别，使喷孔孔径尺寸超差、喷孔不均布、角度超差。

实用新型内容

(一)实用新型目的

本实用新型的目的是：提供一种精确快速多功能微细计量孔电火花加工夹具，达到快速精准加工不同结构尺寸阀类零件微孔并保证尺寸的目的。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多功能微细计量孔电火花加工夹具，其包括：基座1、装夹块I2和装夹块II3；基座1 中心开设有变径孔，变径孔中，上部孔的直径小于下部孔的直径；装夹块I2底部设置定位轴I，定位轴I直径与上部孔直径相匹配，装夹块I2上部设置偏心的滑阀安装槽，待加工滑阀装入滑阀安装槽内；装夹块II3底部设置定位轴II，定位轴II直径与上部孔直径相匹配，装夹块I2上部设置偏心的阀块安装槽，待加工阀块装入阀块安装槽内；使用所述夹具加工滑阀时，在基座1上装入装夹块I2，滑阀装入装夹块I2内，加工阀块时，在基座1上装入装夹块II3，阀块装入装夹块II3内。

其中，所述装夹块I2的滑阀安装槽侧壁上沿径向开设有定位销孔，该定位销孔与待加工滑阀上的销孔同轴对齐，穿入定位销3对待加工滑阀定位。

其中，所述装夹块I2的滑阀安装槽底部开设有加工孔，加工孔位于装夹块I2中心轴线上，用于加工滑阀上不同位置的孔。

其中，所述装夹块II3的阀块安装槽侧壁上沿径向开设有定位孔，定位孔内装入固定块，固定块端面压紧在阀块侧壁上，对阀块进行限位。

其中，所述基座1材料18Cr2Ni4WA；热处理≥60～64HRC。

其中，所述装夹块II3材料Cr15；热处理54～58HRC。

其中，所述装夹块I2材料Cr15；热处理54～58HRC。

其中，所述固定块材料Cr2；热处理60～64HRC。

(三)有益效果

上述技术方案所提供多功能微细计量孔电火花加工夹具，具有以下有益效果：

1.机床上端工作台导向器定位系统固定：增加联接机床定位元件心轴的组件基座，基座孔径φ5.5(+0.02/+0.015)mm，基座和心轴是精密间隙配合，加工时定位基准误差消除，零件加工孔中心与电极丝中心重合，解决导向器定位系统中心偏离问题。

2.加工零点及加工距离固定：加工不同阀类零件，快速调换相应装夹块，装配后组件尺寸和机床预定加工距离相同，更换夹具只需1 分钟时间。

3.零件尺寸一致性好：设计夹具组件结构简单，操作者装夹快捷，工艺性强，合理限制零件加工自由度，零件尺寸精度易保证，产品合格率98％。

附图说明

图1-现有技术中滑阀简图。

图2-现有技术中阀块简图。

图3-现有技术中夹具结构简图。

图4-现有技术中针阀体简图。

图5-本实用新型夹具结构简图。A图和B图为两种不同测试对象。

图6-基座简图。

图7-装夹块II简图。

图8-装夹块I简图。

图9-固定块简图。

图10-夹具安装简图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图5至图10所示，本实用新型夹具包括：基座1、装夹块I2和装夹块II3；基座1中心开设有变径孔，变径孔中，上部孔的直径小于下部孔的直径；装夹块I2底部设置定位轴I，定位轴I直径与上部孔直径相匹配，装夹块I2上部设置偏心的滑阀安装槽，待加工滑阀B装入滑阀安装槽内；装夹块II3底部设置定位轴II，定位轴II直径与上部孔直径相匹配，装夹块I2上部设置偏心的阀块安装槽，待加工阀块装入阀块安装槽内；使用所述夹具加工滑阀A时，在基座1上装入装夹块I2，滑阀A装入装夹块I2内，加工阀块时，在基座1上装入装夹块II3，阀块装入装夹块II3内。

装夹块I2的滑阀安装槽侧壁上沿径向开设有定位销孔，该定位销孔与待加工滑阀A上的销孔同轴对齐，穿入定位销3对待加工滑阀A定位。

装夹块I2的滑阀A安装槽底部开设有加工孔，加工孔位于装夹块 I2中心轴线上，用于加工滑阀A上不同位置的孔。

装夹块II3的阀块安装槽侧壁上沿径向开设有定位孔，定位孔内装入固定块，固定块端面压紧在阀块侧壁上，对阀块进行限位。

图5所示：本实用新型夹具是手动调整组合结构，可以加工不同结构阀类零件，达到快速精准目的同时提高定位精确度，提升产品质量。

图10所示：基座属于定位元件，和心轴精密间隙配合，弹簧压紧基座上端面。装夹块属于夹紧元件，小外圆和基座φ5孔间隙配合。在装夹块中零件通过固定销(或固定块)夹紧，起固定夹紧作用。

基座加工精度参数：材料18Cr2Ni4WA；热处理≥60～64HRC；加工机床选用车削中心、数控枪孔钻床、高精度数控内圆磨床、高精度外圆磨床、高精度数控平面磨床；垂直度选用φ0.01；同轴度选用φ0.01，跳动选用0.04，表面粗糙度选用0.4。

装夹块II加工精度参数：材料Cr15；热处理54～58HRC；加工机床选用车削中心、立式加工中心、高精度工具磨床、高精度数控外圆磨床、高精度数控平面磨床；垂直度选用φ0.01；平行度选用0.01，表面粗糙度选用0.4。

装夹块I加工精度参数：材料Cr15；热处理54～58HRC；加工机床选用车削中心、立式加工中心、高精度工具磨床、高精度数控外圆磨床、高精度数控平面磨床；垂直度选用φ0.01；平行度选用φ0.01，表面粗糙度选用0.4。

固定块加工精度参数：材料Cr2；热处理60～64HRC；加工机床选用立式加工中心、高精度数控平面磨床；垂直度选用0.005；平行度选用0.005，表面粗糙度选用0.2。

图10所示：机床加工完成φ6mm孔径、加工距离52.05mm针阀体喷孔后，电火花加工滑阀φ0.12±0.005(图3)微孔，基座和心轴配合，基座上底端面紧贴机床工作台，弹簧压紧基座上端面，基座φ5孔和装有滑阀的夹紧元件装夹块II配合，微孔中心与电极丝中心自动重合。调整完成，按机床已有程序进行微孔加工。

加工阀块φ0.4(+0.02/0)微孔时，步骤如下：首先，根据零件需加工的微孔直径更换相应规格硬质合金丝；第二步，夹紧元件装夹块I装入阀块，装夹块I横槽插入固定块，固定块侧端面压紧阀块平面；第三步，更换装夹块，微孔中心与电极丝中心自动重合。调整完成，按机床已有程序进行微孔加工。

本实用新型机床装夹系统性质由刚性单一化改变为柔性多功能化。基座和装夹轴结构设计合理简单，消除因定位误差引起阀类零件微细孔中心与导向器电极丝中心偏离的不良加工状况，避免微细计量孔的相关关联尺寸超差，将原有夹持系统的不利因素去除。操作者更换产品能够实现有效及时，零件加工所需调整时间由0.5小时缩短成1 分钟，省时省力。从夹具制造精度上讲，加工手段简单、高精度机床的合理使用保证了夹具精度。适合阀类零件不同位置、不同直径的微细计量孔加工，实现机床换产快速调整。

由上述技术方案可以看出，本实用新型具有以下显著特点：

1.基座与装夹块间隙配合，基座孔φ5(+0.02/+0.01)mm和装夹块小外圆φ5±0.005mm配合，合配精度高，合配接触面表面粗糙度 0.4，加工精度高，中轴线重合性好，易保证零件加工合格率。

2.与机床心轴配合的定位元件基座唯一，更换产品只更换相应装夹轴，实现机床快速换产、加工零点固定，柔性加工等特点。

3.基座与机床心轴配合精度高，φ5.5(+0.02/+0.015)mm基座孔和心轴φ5.5(+0.01/0)mm配合组成定位元件，定位基准统一合配间隙小使夹具定位精度提高，实现准确生产目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，包括：基座(1)、装夹块I(2)和装夹块II(3)；基座(1)中心开设有变径孔，变径孔中，上部孔的直径小于下部孔的直径；装夹块I(2)底部设置定位轴I，定位轴I直径与上部孔直径相匹配，装夹块I(2)上部设置偏心的滑阀安装槽，待加工滑阀装入滑阀安装槽内；装夹块II(3)底部设置定位轴II，定位轴II直径与上部孔直径相匹配，装夹块I(2)上部设置偏心的阀块安装槽，待加工阀块装入阀块安装槽内；使用所述夹具加工滑阀时，在基座(1)上装入装夹块I(2)，滑阀装入装夹块I(2)内，加工阀块时，在基座(1)上装入装夹块II(3)，阀块装入装夹块II(3)内。

2.如权利要求1所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹块I(2)的滑阀安装槽侧壁上沿径向开设有定位销孔，该定位销孔与待加工滑阀上的销孔同轴对齐，穿入定位销对待加工滑阀定位。

3.如权利要求2所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹块I(2)的滑阀安装槽底部开设有加工孔，加工孔位于装夹块I(2)中心轴线上，用于加工滑阀上不同位置的孔。

4.如权利要求1所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹块II(3)的阀块安装槽侧壁上沿径向开设有定位孔，定位孔内装入固定块，固定块端面压紧在阀块侧壁上，对阀块进行限位。

5.如权利要求1所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述基座(1)材料18Cr2Ni4WA；热处理≥60～64HRC。

6.如权利要求1所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹块II(3)材料Cr15；热处理54～58HRC。

7.如权利要求1所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述装夹块I(2)材料Cr15；热处理54～58HRC。

8.如权利要求4所述的多功能微细计量孔电火花加工夹具，其特征在于，所述固定块材料Cr2；热处理60～64HRC。

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