专利名称：喷油嘴喷孔的挤压研磨装置及方法
技术领域：
本发明涉及精密加工技术领域，具体涉及零件微小孔的精密加工，尤其涉及柴油 机用喷油嘴喷孔的挤压研磨装置及喷孔的流量控制方法。
背景技术：
喷油嘴是柴油机燃油系统中的重要部件之一，随着国家排放要求的提高、高压共 轨技术的应用，喷油嘴也向多孔数、小孔径方向发展，其加工质量直接影响喷油嘴的雾化特 性、油线贯穿度及流量系数，最终影响柴油机的经济性、动力性和排放指标，其中，喷孔流量 系数是评定喷油嘴质量的一个重要指标，该值的大小直接影响到燃油的喷雾特性，为了满 足越来越严格的排放法规要求，柴油机要求喷油嘴流量系数在O. 8以上，因此需要进一步 提闻其流量系数。
提高喷油嘴的流量系数、减小喷油嘴的流量散差已经成为喷油嘴加工工艺中的重 要研究课题，在喷油嘴喷孔加工过程中能够进行喷孔流量检测及控制的磨粒流挤压研磨加 工工艺正在喷油嘴喷孔的加工中逐步推广。目前，在喷油嘴喷孔加工过程中对喷孔流量进 行检测的技术主要有磨料浆体射流微孔喷嘴内流道加工技术，该技术采用高压发生装置使 磨料浆体在预定的系统压力下高速流动，使磨料浆体中磨料粒子动能增大，因而具有较强 磨削能力，浆料进入微孔喷油嘴内流道后喷射出去，通过磨料粒子对孔口和孔壁的磨削作 用，完成孔口倒角，并去除孔内壁表面的毛刺和氧化物等附着物，从而有效地提高了喷孔流 量系数，在研磨过程中，同步进行流量检测，即利用进入料罐的液压油的实时流量与由微孔 喷嘴喷出的浆体流量相等的原理，通过测量料罐进油口液压油的实时流量从而间接测量微 孔的实时流量。该方法的缺点如下驱动用的液压油和磨削用的浆料同时存放在一个高压 料罐中，为使两者隔开，高压料罐采用了特殊结构，加工过程中压力波动大，造成系统压力 难以稳定，难以满足高精度流量测量的要求；另一方面，该方法涉及复杂的液压系统，各种 泵、阀对液压油要求很高，造成系统维护成本高，且故障率高。发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种喷油嘴喷孔的挤压研磨 装置及方法，其可以形成符合工艺要求的孔口圆角，提高喷孔孔壁光洁度，提高喷油嘴的流 量系数，且其装置结构简单、维护方便。
本发明的技术方案如下本发明之喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，包括磨料缸及夹具，夹具安装固定加工零件，夹 具具有与加工零件的小孔相连通的流道，夹具由夹紧缸驱动；还包括电动缸，电动缸与磨料 缸驱动连接，电动缸的活塞带动磨料缸的活塞往复运动，磨料缸通过管道依次连接有换向 阀、过滤器、截止阀一和高压软管，高压软管接通夹具，夹具由接料盘支撑，接料盘与磨料箱 管道连接；磨料箱还与填充泵的进口管道连接，填充泵出口与换向阀管道连接；电动缸的 活塞杆上装有位移传感器。
其进一步技术方案为所述夹具包括夹具压头、夹具底座，夹具压头具有与加工零件的小孔相连通的流道，高 压软管接通夹具压头，夹具压头由夹紧缸驱动；夹具底座安装固定加工零件，夹具底座由接 料盘支撑。
所述截止阀一和高压软管之间通过管道连接有压力传感器、温度传感器一。
所述磨料箱通过管道与排空泵的进口连接，排空泵出口通过管道连接截止阀二， 截止阀二另一端与废料箱管道连接。
所述磨料箱通过管道与循环泵的进口连接，循环泵出口通过管道连接热交换器， 热交换器另一端接通磨料箱，磨料箱上装有温度传感器二。
所述接料盘通过管道连接有截止阀三，截止阀三另一端与废料箱管道连接。
本发明之喷油嘴喷孔的挤压研磨方法，包含以下步骤第一步，对磨料缸进行填料填充泵动作，磨料箱中的磨料经填充泵和换向阀进入磨料 缸，同时电动缸动作，电动缸的活塞杆带动磨料缸的活塞杆回缩；第二步，位移传感器测量电动缸活塞杆的位移，控制系统获取位移传感器的电信号并 计算，当电动缸活塞杆退回到设定位置时，填充泵停止动作，电动缸活塞杆停止运动，填料 结束；第三步，对喷油嘴进行挤压研磨加工将喷油嘴装在夹具底座上，夹紧缸动作，使夹具 压头与喷油嘴接通并压紧密封，换向阀得电，电动缸动作驱动磨料缸将磨料缸中的液体磨 料挤出并形成高压，当系统压力达到预设值后截止阀一打开，高压磨料经过换向阀、过滤 器、截止阀一和高压软管由夹具压头进入喷油嘴的喷孔，对喷孔开始加工；第四步，对喷油嘴喷孔的实时磨料流量进行检测控制系统通过压力传感器的反馈信 号控制电动缸，保持系统压力恒定，位移传感器测量电动缸活塞杆的位移，控制系统获取位 移传感器的位移数据并计算出活塞杆的速度，根据喷孔的实时磨料流量和电动缸活塞杆运 动速度成正比的原理，计算并获得喷油嘴喷孔的实时磨料流量；第五步，对喷油嘴喷孔的实时磨料流量与目标设定值进行比对当喷油嘴喷孔的实时 磨料流量达到设定值时，控制系统发出信号，截止阀一关闭，电动缸停止动作，夹紧缸松开， 喷油嘴和夹具压头分离，挤压研磨加工结束。
其进一步技术方案为在第一步之前，先对磨料箱中磨料的温度进行调节，即循环泵动作，磨料箱中磨料经过 热交换器的作用，达到一定温度，磨料箱中磨料的实时温度由温度传感器二测量，当实时温 度达到所需温度时，循环泵停止动作。
在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀三常闭，对喷油嘴喷孔进行磨 削加工的磨料经接料盘与磨料箱连接的管道回到磨料箱中。
在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀二常闭，当磨料箱中的磨料无 法适应继续工作时，停止加工，截止阀二打开，排空泵动作，将磨料箱中的磨料排至废料箱 中。
本发明的技术效果本发明通过研磨一流量检测并比对一研磨一流量检测并比对这种逐步逼近法对喷油 嘴喷孔进行挤压研磨加工，直至加工达到工艺要求，即将本发明之喷油嘴喷孔的挤压研磨方法中第四步获得的喷油嘴喷孔的实时磨料流量与目标设定值进行比对，一旦所述喷孔实 时磨料流量达到设定值，则研磨加工结束，这种比对并逐步逼近的方法控制的挤压研磨加 工，可以消除喷油嘴压力室与喷孔处的毛刺，扩大其相贯线处的圆角，提高喷孔孔壁光洁 度，提高喷油嘴的流量系数；通过所述磨料温度控制管路的设置，可以控制磨料箱中模量的 工作温度；通过所述应急排空管路的设置，可以在整个挤压研磨装置出现异常状况时进行 应急排空处理；通过磨料缸由电动缸驱动的设置，省去了复杂的液压系统，使得整个挤压研 磨装置结构简单，且维护方便；通过特定算法，可将本发明之喷油嘴喷孔的挤压研磨方法 中第四步获得的喷油嘴喷孔的实时磨料流量换算成实际需要的柴油流量，便于日常生产管 理，提高了本发明的工艺实用性。
图1为本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨装置的简易结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式
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见图1，本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨装置包括电动缸3，电动缸3与磨料缸I驱 动连接，电动缸3的活塞带动磨料缸I的活塞往复运动，磨料缸I通过管道依次连接有换向 阀4、过滤器5、截止阀一 6和高压软管7，截止阀一 6和高压软管7之间通过管道连接有压 力传感器12、温度传感器一 13，高压软管7接通夹具2 ;夹具2包括夹具压头201、夹具底 座202，夹具压头201具有与加工零件的小孔相连通的流道，高压软管7接通夹具压头201， 夹具压头201由夹紧缸21驱动，夹具底座202安装固定加工零件，夹具底座202由接料盘 9支撑，接料盘9与磨料箱10管道连接，磨料箱10带有搅拌器23 ;磨料箱10还与填充泵8 的进口管道连接，填充泵8出口与换向阀4管道连接，三者通过管道连接形成磨料的填充管 路，作用是对磨料缸I进行磨料填充；电动缸3的活塞杆上装有位移传感器11 ;本发明之喷 油嘴喷孔挤压研磨装置还包括磨料温度控制管路、磨料排空管路和应急排空管路；所述磨料温度控制管路的构成如下磨料箱10通过管道与循环泵17的进口连接，循环 泵17出口通过管道连接热交换器18，热交换器18另一端接通磨料箱10，磨料箱10上装有 温度传感器二 19，该管路的作用是通过热交换器18和温度传感器二 19来控制磨料箱10中 磨料的温度，使磨料温度为需要的工作温度；所述磨料排空管路的构成如下磨料箱10通过管道与排空泵14的进口连接，排空泵 14出口通过管道连接截止阀二 15，截止阀二 15另一端与废料箱16管道连接，该管路的作 用是当磨料箱10中磨料反复工作而已经无法适于工作需要时，则通过该管路将磨料排至 废料箱16中；所述应急排空管路的构成如下接料盘9通过管道连接有截止阀三20，截止阀三20另 一端与废料箱16管道连接，该管路的作用是当挤压研磨过程中出现非加工状态的异常状 况时，直接将经过喷油嘴22喷孔的异常切削磨料经由该管路排至废料箱16中，通常，截止 阀三20处于常闭状态，该管路只是在异常状况时才可能使用。
本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨装置中的所述磨料填充管路、磨料温度控制管路、 磨料排空管路和应急排空管路之外的管路，为对喷油嘴22喷孔进行挤压研磨加工的管路，该管路在对喷油嘴喷孔进行挤压研磨加工的同时，可以同步检测喷油嘴22喷孔的实时磨 料流量，并通过将该实时磨料流量与设定值进行比对，来决定加工的时间，即当该实时磨料 流量达到设定值时，挤压研磨加工结束。
本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨方法包含以下步骤第一步，对磨料缸I进行填料填充泵8动作，磨料箱10中的磨料经填充泵8和换向阀 4进入磨料缸I,同时电动缸3动作，电动缸3的活塞杆带动磨料缸I的活塞杆回缩；第二步，位移传感器11测量电动缸3活塞杆的位移，控制系统获取位移传感器11的电 信号并计算，当电动缸3活塞杆退回到设定位置时，填充泵8停止动作，电动缸3活塞杆停 止运动，填料结束；第三步，对喷油嘴22进行挤压研磨加工将喷油嘴22装在夹具底座202上，夹紧缸21 动作，使夹具压头201与喷油嘴22接通并压紧密封，换向阀4得电，电动缸3动作驱动磨料 缸1，将磨料缸I中的液体磨料挤出并形成高压，当系统压力达到预设值后截止阀一6打开， 高压磨料经过换向阀4、过滤器5、截止阀一 6和高压软管7由夹具压头201进入喷油嘴22 的喷孔，对喷孔开始加工；第四步，对喷油嘴22喷孔的实时磨料流量进行检测控制系统通过压力传感器12的反 馈信号控制电动缸3，保持系统压力恒定，位移传感器11测量电动缸3活塞杆的位移，控制 系统获取位移传感器11的位移数据并计算出活塞杆的速度，根据喷孔的实时磨料流量和 电动缸3活塞杆运动速度成正比的原理，计算并获得喷油嘴22喷孔的实时磨料流量； 第五步，对喷油嘴22喷孔的实时磨料流量与目标设定值进行比对当喷油嘴22喷孔的 实时磨料流量达到设定值时，控制系统发出信号，截止阀一 6关闭，电动缸3停止动作，夹紧 缸21松开，喷油嘴22和夹具压头201分离，挤压研磨加工结束。
具体地，本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨方法还包含以下步骤在第一步之前，先对磨料箱10中磨料的温度进行调节，即循环泵17动作，磨料箱10中 磨料经过热交换器18的作用，达到一定温度，磨料箱10中磨料的实时温度由温度传感器二 19测量，当实时温度达到所需温度时，循环泵17停止动作；在第四步计算喷油嘴22喷孔的实时磨料流量时，将压力传感器12和温度传感器一 13 的数据输入控制器，对喷油嘴22喷孔的实时磨料流量进行补偿计算；在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀三20常闭，对喷油嘴22喷孔进行研 磨加工的磨料经接料盘9与磨料箱10连接的管道回到磨料箱10中；在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀二 15常闭，当磨料箱10中的磨料无 法继续工作时，停止加工，截止阀二 15打开，排空泵14动作，将磨料箱10中的磨料排至废 料箱16中；在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀三20常闭，当加工过程中出现非加 工状态的异常状况时，截止阀三20打开，将经过喷油嘴22喷孔的异常切削磨料经由该管路 排至废料箱16中。
当磨料缸I中的磨料用完，则通过本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨方法中的第一步 对磨料缸I进行磨料填充，并根据本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨方法中后续步骤对喷油嘴 22喷孔进行研磨加工，所述后续加工步骤可以总结为研磨一流量检测并比对一研磨一流量 检测并比对的逐步逼近法，采用这种逐步逼近法对喷油嘴22喷孔进行加工，直至达到工艺要求，即将第四步获得的喷油嘴22喷孔的实时磨料流量与目标设定值进行比对，一旦所述 喷孔实时磨料流量达到设定值，则研磨加工结束，由这种逐步比对方法控制的挤压研磨加 工，可以消除喷油嘴22压力室与喷孔处的毛刺，扩大其相贯线处的圆角，降低喷孔孔壁粗 糙度，提高喷油嘴的流量系数。
由本发明之喷油嘴喷孔挤压研磨方法中的第四步获得的喷油嘴22喷孔的实时磨 料流量，可以通过特定算法换算成实际需要的柴油流量，便于日常生产管理，提高了本发明 的工艺实用性。
本发明之装置及方法除应用于喷油器喷孔的挤压研磨加工，还可应用于带有微小 孔的其他零件的微小孔的挤压研磨加工。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利 要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
权利要求
1.喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，包括磨料缸(I)及夹具(2)，夹具(2)安装固定加工零件，夹具(2)具有与加工零件的小孔相连通的流道，夹具(2)由夹紧缸(21)驱动，其特征在于还包括电动缸(3),电动缸(3)与磨料缸(I)驱动连接，电动缸(3)的活塞带动磨料缸(I)的活塞往复运动，磨料缸(I)通过管道依次连接有换向阀(4)、过滤器(5)、截止阀一(6)和高压软管(7)，高压软管(7)接通夹具(2)，夹具(2)由接料盘(9)支撑，接料盘(9)与磨料箱(10)管道连接；磨料箱(10)还与填充泵(8)的进口管道连接，填充泵(8)出口与换向阀(4)管道连接；电动缸(3)的活塞杆上装有位移传感器(11)。
2.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，其特征在于所述夹具(2)包括夹具压头(201)、夹具底座(202)，夹具压头(201)具有与加工零件的小孔相连通的流道，高压软管(7 )接通夹具压头(201)，夹具压头(201)由夹紧缸(21)驱动；夹具底座(202 )安装固定加工零件，夹具底座(202)由接料盘(9)支撑。
3.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，其特征在于所述截止阀一(6)和高压软管(7)之间通过管道连接有压力传感器(12)、温度传感器一(13)。
4.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，其特征在于所述磨料箱(10)通过管道与排空泵(14)的进口连接，排空泵(14)出口通过管道连接截止阀二( 15)，截止阀二(15)另一端与废料箱(16)管道连接。
5.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，其特征在于所述磨料箱(10)通过管道与循环泵(17 )的进口连接，循环泵(17 )出口通过管道连接热交换器(18 )，热交换器(18)另一端接通磨料箱(10)，磨料箱(10)上装有温度传感器二(19)。
6.按权利要求1所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨装置，其特征在于所述接料盘(9)通过管道连接有截止阀三(20)，截止阀三(20)另一端与废料箱(16)管道连接。
7.喷油嘴喷孔的挤压研磨方法，其特征在于，包含以下步骤第一步，对磨料缸(I)进行填料填充泵(8)动作，磨料箱(10)中的磨料经填充泵(8)和换向阀(4)进入磨料缸(I)，同时电动缸(3 )动作，电动缸(3 )的活塞杆带动磨料缸(I)的活塞杆回缩；第二步，位移传感器(11)测量电动缸(3)活塞杆的位移，控制系统获取位移传感器(II)的电信号并计算，当电动缸(3)活塞杆退回到设定位置时，填充泵(8)停止动作，电动缸(3)活塞杆停止运动，填料结束；第三步，对喷油嘴(22)进行挤压研磨加工将喷油嘴(22)装在夹具底座(202)上，夹紧缸(21)动作，使夹具压头(201)与喷油嘴(22)接通并压紧密封，换向阀(4)得电，电动缸(3)动作驱动磨料缸(I)将磨料缸(I)中的液体磨料挤出并形成高压，当系统压力达到预设值后截止阀一(6)打开，高压磨料经过换向阀(4)、过滤器(5)、截止阀一(6)和高压软管(7)由夹具压头(201)进入喷油嘴(22)的喷孔，对喷孔开始加工；第四步，对喷油嘴(22)喷孔的实时磨料流量进行检测控制系统通过压力传感器(12)的反馈信号控制电动缸(3)，保持系统压力恒定，位移传感器(11)测量电动缸(3)活塞杆的位移，控制系统获取位移传感器(11)的位移数据并计算出活塞杆的速度，根据喷孔的实时磨料流量和电动缸(3)活塞杆运动速度成正比的原理，计算并获得喷油嘴(22)喷孔的实时磨料流量；第五步，对喷油嘴(22)喷孔的实时磨料流量与目标设定值进行比对当喷油嘴(22)喷孔的实时磨料流量达到设定值时，控制系统发出信号，截止阀一(6)关闭，电动缸(3)停止动作，夹紧缸(21)松开，喷油嘴(22)和夹具压头(201)分离，挤压研磨加工结束。
8.按权利要求7所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨方法，其特征在于在第一步之前，先对磨料箱(10)中磨料的温度进行调节，即循环泵(17)动作，磨料箱(10)中磨料经过热交换器(18)的作用，达到一定温度，磨料箱(10)中磨料的实时温度由温度传感器二( 19)测量，当实时温度达到所需温度时，循环泵(17)停止动作。
9.按权利要求7所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨方法，其特征在于在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀三(20)常闭，对喷油嘴(22)喷孔进行磨削加工的磨料经接料盘(9)与磨料箱(10)连接的管道回到磨料箱(10)中。
10.按权利要求7所述的喷油嘴喷孔的挤压研磨方法，其特征在于在第三步至第五步的挤压研磨加工过程中，截止阀二( 15)常闭，当磨料箱(10)中的磨料无法适应继续工作时，停止加工，截止阀二( 15)打开，排空泵(14)动作，将磨料箱(10)中的磨料排至废料箱(16)中。
全文摘要
喷油嘴喷孔的挤压研磨装置及方法属于对喷油嘴喷孔的精密加工技术领域，本发明之喷油嘴喷孔的挤压研磨装置包括磨料填充管路、磨料加工管路、磨料排空管路、磨料温度控制管路和应急排空管路，其中所述磨料加工管路上设置了检测装置，可对喷油嘴喷孔的实时磨料流量进行检测；本发明之喷油嘴喷孔的挤压研磨方法主要是通过研磨—流量检测并比对—研磨—流量检测并比对这种逐步逼近法对喷油嘴喷孔进行挤压研磨加工，采用该方法精密检测喷孔实时磨料流量，并逐步比对直至该流量值达到设定值，如此可确保研磨加工达到工艺要求。本发明可以形成符合工艺要求的孔口圆角，提高喷孔孔壁光洁度，提高喷油嘴的流量系数，且其装置结构简单、维护方便。
文档编号B24B39/02GK102990506SQ20121051068
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者吴欲龙, 唐维平, 张丽敏, 周毅, 吴克忠, 吴淳武 申请人:中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所