简析喷嘴类零件加工工艺研究及质量过程控制

简析喷嘴类零件加工工艺研究及质量过程控制

陆瑶 ,张驰

中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，导管喷嘴加工厂，辽宁省沈阳市，110043

摘  要：随着航空航天、液压、通讯、微特电子、医疗器械等行业的迅速发展，许多高精度、多批量、外形复杂的小型精密复合零件的车铣复合加工给机械制造业提出了很大的挑战。随着技术的不断提高，喷嘴也向多孔数、小孔径方向发展。其加工质量直接影响嘴的雾化特性、流量系数，最终影响经济性、动力性。 本文介绍并分析了嘴喷孔各种加工工艺的特点，并对不同加工工艺设备的结构原理、特点及加工精度进行了叙述。

关键词：喷嘴种类；零件加工；工艺方法；质量控制；策略

引言

随着技术的进步，在变频或风动高速台钻上采用手工钻削的工艺已经逐步淘汰；激光打孔机加工喷孔技术目前尚在试验阶段，还没有应用于实际生产中；电解去压力室喷孔毛刺工艺，只是对喷孔毛刺有一定的去除作用，不能改变喷孔的直径和粗糙度。在此，本文只介绍其他的加工方法。 目前，国内用于嘴喷孔的主要加工方法有四种：在变频或风动高速台钻上采用手工钻削；采用数控三轴钻床钻喷孔；采用电火花喷孔机床加工喷孔；采用激光打孔机加工喷孔。另外，用于喷孔后续加工的还有喷孔挤压研磨工艺和电解去压力室喷孔毛刺工艺。 传统的数控加工方法和加工工艺已经无法满足多样化、个性化、异形化加工的需求，制造业正在朝着高效、精密、复合的方向快速发展。针对这类零件的特点，国内大部分企业都采用改善设备性能和设计新型加工工艺的方法来满足加工需求、提高生产效率。

1 数控三轴钻加工喷孔工艺

目前，国内生产嘴偶件的大部分制造厂家加工孔的主要设备都是数控三轴钻，通过高精度的变频调速电主轴，进行打中心孔、钻孔和扩孔；电主轴的换位和进给均为伺服电机驱动。工件分度为二维精度分度的定位机构，采用了传动误差小、空回小、传动效率高的谐波传动减速器及伺服驱动电机；主轴换位及进给和水平分度轴的轴向移动均采用直线滚动导轨副和滚珠丝杠副等精密传动部件。通过现场生产的加工零件来看，该种设备加工后喷孔内毛刺较大，反应出来的喷孔流量散差较大，手工不易清理喷孔内的毛刺，对器总成的性能具有一定的影响。最主要的是，使用该种设备加工直径小于0.20mm以下的喷孔时，因钻头的刚性差，造成断钻头现象严重，且生产效率很低，严重制约着企业的发展。为此，生产企业已逐渐引进电火花加工设备。

2 电火花加工喷孔工艺

随着排放要求的提高，嘴喷孔向小孔径、多孔数发展，钻削加工喷孔的工艺将很难适应喷孔直径越来越小的要求。而电火花加工喷孔则具有可加工直径小、精度高和压力室无毛刺的特点，并可放在热处理后加工。

2.1 加工原理

电火花加工的原理是基于电极和工件之间脉冲性火花放电时的电蚀现象，电蚀多余的金属，达到加工孔的目的。加工喷孔的电极是利用300mm长的杆状金属丝。此电极丝是通过无心磨床加工，电极丝的圆度保证在3μm以下，直线度保证在3μm以下。 目前的电火花加工方式主要有两种：一种是加工喷孔时电解丝做轴向进给，另一种是加工喷孔时电极丝做轴向进给和旋转运动。在加工过程中，总是根据加工零件的不同来确定放电参数。

2.2 加工设备及工艺参数

该机床有3个转动轴和3位移轴，是六轴自动控制机床；具有单夹紧系统和双夹紧系统两种加工方法。加工时，以嘴的中孔和座面定位、两个销孔定圆周方向，并通过爪形机构夹紧，装卸十分方便。

3 挤压研磨加工工艺

在嘴的加工中，国内的大部分生产厂还都在使用钻孔工艺加工喷孔。这种工艺加工的喷孔，粗糙度差，在压力室中有翻边毛刺，嘴流量系数只有0.5～0.6。为了满足越来越严格的排放法规要求，要求嘴流量系数在0.8以上，需要进一步提高其流量系数。

3.1 加工原理

磨粒流挤压研磨工艺是在具有一定粘弹性的高分子材料中掺入硬质颗粒形成半流体状的研磨介质：在机床的压力作用下，研磨介质从工件的被加工表面流过，从而产生微量切削。由于嘴中孔直径D与喷孔直径d的比值D/d较大，其截面面积之比是D/d的平方，因此磨料在嘴中孔和喷孔中的流速相差约100倍。而磨料的切削作用只有在一定速度下才能起到作用，即磨料在高压的作用下，由夹具压头进入嘴中孔，经过嘴压力室，高速通过喷孔；在压力室喷孔产生切削磨粒流，对压力室喷孔边角毛刺和喷孔进行微量磨削；在喷孔入口处研磨出圆角并使孔壁粗糙度提高，而不会破坏精加工后嘴中孔、座面的精度。

3.2 加工设备及工艺参数

油泵油嘴研究所生产的KYM－Ⅱ型挤压研磨设备。该设备是针对嘴喷孔的挤压研磨设备，不能自动控制流量，加工过程应利用流量检测设备，按研磨－检测－研磨－检测这种逐步逼近法进行加工，直至达到工艺要求。

3.3 试验结果

试验证明，经过挤压研磨后，可以消除压力室与喷孔处的毛刺，扩大其相贯线处的圆角，减少高压油的压力损失；降低喷孔表面的粗糙度，增加油的流速，获得良好的雾化效果；可提高嘴的流量系数。

4 喷嘴的涂装设备技术管理及主要工艺

4.1 选择适宜的涂料品种

双组分涂料可预先混合均匀，也可前后设置两个涂料幕，使双组分涂料在先后落下的两层漆膜混合后反应固化，但需注意涂料的活化期和固化时间等因素的影响。

4.2 调整涂料的粘度

该法施工的粘度为15～120s（涂-4杯）。从涂装效率、涂布量和膜厚等装饰性方面考虑，涂装硝基涂料则以30～50s为宜。由于在施工过程中的溶剂挥发，要注意定期检查涂料的粘度，随时添加溶剂。

4.3 输送带速率的调节

输送速率越快，涂装效率越高，但涂布量越小，漆膜膜厚降低，容易出现漆膜的不连续。控制好涂料的粘度和输送速率等涂装条件，可获得均匀膜厚的涂膜，膜厚差可控制在1～2μm内。通常较为适宜的输送速率为70～90m/min。

4.4 注意安全防火防爆设施的安装摆放和定期检查

主要是将涂料喷淋或流淌过工件表面的涂装方法。它是浸涂法的改进，虽需增加一些装置，但适用于大批量流水线生产方式，是一种比较经济和高效的涂装方法。它是以压力或重力通过喷嘴，使漆液浇到物件上。它与喷涂法的区别在于漆液不是分散为雾状喷出，而是以液流的形式，如同喷泉的水柱一样。采用此方法，被涂物件放置于传送装置上，以一定的速率通过装有喷嘴的喷漆室，多余的涂料回收于漆槽中，用泵抽走，重复使用。

结束语

本文提供了几种零件的数控车削加工工艺，并探讨了程序设计中的编程要点。目前，国内各油嘴生产厂家执行的工艺主要有两种：数控三轴钻钻喷孔—热处理—电解压力室喷孔毛刺—挤压研磨喷孔；热处理—精加工中孔座面—电火花打喷孔—挤压研磨喷孔。本方案的核心难点是喷嘴零件的小直径内锥孔的加工和零件的夹紧变形问题，通过刃磨钻头及使用扇形卡爪装夹来解决，为同类零件的加工提供了有益参考。

【参考文献】

［1］刁振华.薄壁箱体零件的数控加工［J］.机械设计与制造，2018（12）

［2］黄杰.一种薄壁零件数控车削加工工艺分析与编程加工［J］.南京工业职业技术学院学报，2017（02）

［3］焦红卫.数控技术基础［M］.北京：机械工业出版社，2016（09）.

［4］陈洪涛.数控加工工艺与编程［M］.北京：高等教育出版社，2018（07）.

作者简介：

姓名：陆瑶，出生年月：1985年4月，性别：女，职称：工程师，联系方式：18640595881

姓名：张驰，出生年月：1994年12月，性别：男，职称：助理工程师，联系方式：13940215360