基于螺纹分组定位的端面精密、高效磨削夹具的制作方法

本发明属于喷油器加工工装技术领域，涉及一种基于螺纹分组定位的端面精密、高效磨削夹具。

背景技术：

喷油器的功用是控制燃油进入燃烧室的通道。而喷油器体则是喷油器的重要组成件之一，其功用是喷油泵供给的燃油进入喷油器体后，在高压作用下，通过中间垫(或油滤偶件)进入针阀偶件，并按一定的时间以良好雾化质量喷入燃烧室内与高温高压空气形成良好的可燃混合气，满足发动机的性能指标要求。为此喷油器体与中间垫(或油滤偶件)的端面密封性是影响高压燃油定时、定量的关键。多品种型号的大功率发动机喷油器体密封端面设计示意图见图1，喷油器体总长度≤115mm；不同型号的喷油器体的顶部的密封端面a至中部的台阶端面b的尺寸为31～52mm；紧固螺纹m为m20～m24，螺距1.5mm，螺纹精度g为5h～6h；密封端面a表面粗糙度ra0.16um，密封端面a对紧固螺纹的垂直度为0.05mm，且要求密封端面a的平面度用光学平晶仪检查不得多于三条干涉带。密封端面的高精度设计要求给加工带来了一定难度，如果密封端面存在缺陷，工作过程中燃油供给出现误差将影响发动机性能和可靠性。

原加工方案是采用车削中心一次装夹完成螺纹和端面的精密车削，然后通过精度不分组的螺纹定位磨削端面。

原加工方案的主要技术缺陷是：

(1)采用精度不分组的螺纹定位装夹零件，定位精度低，不能完全满足密封端面的加工精度要求，造成密封端面对紧固螺纹的垂直度超差，质量稳定性差。

(2)采用单件装夹喷油器体，生产效率低，无法满足批量生产的要求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：研制一种基于螺纹精度分组定位的端面精密磨削夹具，且采用多件装夹方式，适应于多品种型号发动机喷油器体密封端面的加工，达到精确定位、高效生产、精密磨削的目的，满足多种型号发动机喷油器体的密封端面磨削，保证批量生产要求。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于螺纹分组定位的端面精密、高效磨削夹具，其包括：支架1和设置在支架1上的多个喷油器体定位孔，每个喷油器体定位孔上部安装支承定位衬套2，喷油器体穿过支承定位衬套2装入喷油器体定位孔内，支承定位衬套2顶部安装螺纹定位套3，喷油器体顶部的外螺纹与螺纹定位套3的内螺纹之间螺纹连接，实现对喷油器体的定位安装。

其中，所述支承定位衬套2和螺纹定位套3安装在支架1上之后，两者的顶部端面c进行磨平处理，实现顶部端面c表面粗糙度ra0.2～0.4um，且顶部端面c位于距离为公差值0.03～0.05mm且平行于支架底平面基准d的两平行平面之间。

其中，所述支架1采用材料为灰口铸铁，支架上平面f位于距离为公差值0.01～0.03mm且平行于支架底平面基准d的两平行平面之间。

其中，所述支承定位衬套2的底部端面e位于距离为公差值0.03～0.05mm且平行于支架底平面基准d的两平行平面之间。

其中，所述螺纹定位套3的紧固螺纹中经轴线位于距离为公差值0.03～0.05mm且垂直于支架底平面基准d的两平行平面之间。

其中，所述支承定位衬套2与支架上喷油器体定位孔之间的安装采用间隙配合，喷油器体定位孔表面粗糙度ra0.2～0.4um。

其中，所述螺纹定位套3与支承定位衬套2之间的安装采用过渡配合，且支承定位衬套2上用于安装螺纹定位套3的孔表面粗糙度ra0.4～0.8um，孔的底平面g位于距离为公差值0.005～0.01mm且垂直于螺纹定位套安装孔中心线的两平行平面之间。

其中，所述螺纹定位套上端面j和下端面k表面粗糙度ra0.4～0.8um，且上端面j和下端面k两平面位于距离为公差值0.005～0.01mm且垂直于螺纹中经的两平行平面之间。

其中，所述螺纹定位套3设计为内螺纹孔m20～m24的系列化定位套。

其中，所述支架1上设置8个喷油器体定位孔。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的基于螺纹分组定位的端面精密、高效磨削夹具，设计了一次装夹8件喷油器体的夹具支架，极大地提高了生产效率，达到了“高效”的目的，满足了多品种、多型号发动机喷油器体的批量生产要求；设计了不同规格的系列化螺纹定位衬套，满足了多品种发动机不同规格的喷油器体端面精密磨削，适应性强；并采用了螺纹中经分组定位，大幅提升了工件的定位精度，达到了“精确定位、精密磨削”的目的；夹具结构简单，制造成本低，工件装夹安全可靠、定位精度高，其发明的基于螺纹精度分组定位的端面精密磨削夹具，具有一定的独创性和先进性。

附图说明

图1为现有技术中多品种型号大功率发动机喷油器体密封端面设计示意图。

图2为本发明实施例夹具总体示意图，b图为a图的俯视图。

图3为本发明实施例夹具支架示意图，b图为a图的俯视图。

图4为本发明实施例支承定位衬套示意图。

图5为本发明实施例螺纹定位套示意图，b图为a图的俯视图。

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。

(1)应用环境

本实施例夹具所对应的加工设备采用通用型的立式平面磨床。

(2)夹具总体设计方案

根据图1分析，喷油器体的顶部密封端面a垂直度要求的基准为紧固螺纹中径，位置尺寸为零件的中部台阶上端面b，夹具设计方案应以喷油器体的紧固螺纹定位，以台阶限位；同时为了满足批量生产要求，根据加工设备的磁盘大小，一次装夹8个工件。

本实施例夹具结构见图2，包括支架1和设置在支架1上的多个喷油器体定位孔，每个喷油器体定位孔上部安装支承定位衬套2，喷油器体穿过支承定位衬套2装入喷油器体定位孔内，支承定位衬套2顶部安装螺纹定位套3，喷油器体顶部的外螺纹与螺纹定位套3的内螺纹之间螺纹连接，实现对喷油器体的定位安装。

本实施例中，在支架1上同时设置8个喷油器体定位孔。

为了保证一次装夹的8个喷油器体端面磨削尺寸的一致性，所有支承定位衬套2和螺纹定位套3安装在支架1上之后，两者的顶部端面c进行磨平处理，实现顶部端面c表面粗糙度ra0.2～0.4um，且顶部端面c必须位于距离为公差值0.03～0.05mm且平行于支架底平面基准d的两平行平面之间；螺纹定位套3的紧固螺纹中经轴线必须位于距离为公差值0.03～0.05mm且垂直于支架底平面基准d的两平行平面之间；支承定位衬套2的底部端面e必须位于距离为公差值0.03～0.05mm且平行于支架底平面基准d的两平行平面之间。

(2)夹具支架方案

夹具的支架设计见图3，主要作用是支承定位衬套2和螺纹定位套3，并装夹喷油器体实现端面精密磨削。为了提高加工效率，根据加工设备磁盘规格设计支架为一次装夹8个喷油器体。

支架采用材料为灰口铸铁，铸造后退火并喷砂清理；根据不同喷油器体的长度尺寸及磨削尺寸的一致性，设计支架总高度为115±0.02mm；为了保证装配后的夹具整体精度要求，支承定位衬套2与支架上喷油器体定位孔之间的安装采用间隙配合，喷油器体定位孔表面粗糙度ra0.2～0.4um，且支架上平面f必须位于距离为公差值0.01～0.03mm且平行于支架底平面基准d的两平行平面之间。

(3)定位衬套方案

定位衬套方案设计见图4，主要作用是支承螺纹定位套3，实现喷油器体不同螺纹中径定位装夹的快速更换。采用材料为优质工具钢，通过淬火达到热处理硬度为53～58hrc；根据多品种喷油器体的不同长度设计支承定位衬套总高度尺寸h，螺纹定位套3与支承定位衬套2之间的安装采用过渡配合，以保证定位的精确性，且支承定位衬套2上用于安装螺纹定位套3的孔表面粗糙度ra0.4～0.8um，孔的底平面g必须位于距离为公差值0.005～0.01mm且垂直于螺纹定位套安装孔中心线的两平行平面之间。

(4)螺纹定位套方案

螺纹定位套方案设计见图5，主要作用是安装在支承定位衬套2上，提高螺纹中径定位装夹实现喷油器体端面的精密磨削。该件是夹具设计的关键件，螺纹定位的精确性直接影响到喷油器体端面的磨削精度。为此，采用材料为高淬透性、高硬度、高耐磨性且淬火不变形的高碳合金工具钢，通过淬火达到热处理硬度为60～64hrc；为了保证夹具整体的装配精度，螺纹定位套3安装采用过渡配合，间隙量为0.016mm，过盈量为0.025mm；螺纹定位套上端面j和下端面k表面粗糙度ra0.4～0.8um，且j和k两平面必须位于距离为公差值0.005～0.01mm且垂直于螺纹中经的两平行平面之间；为了满足不同系列喷油器体的磨削，螺纹定位套3设计为内螺纹孔m20～m24的系列化定位套，并与不同高度的支承定位衬套进行装配使用，同时为保证螺纹定位精度，根据喷油器体螺纹中径尺寸大小，将定位套的螺纹中径设计为2～3个组别，中径组别尺寸见表1，且要求螺纹累积误差＜0.005mm，表面粗糙度ra0.2～0.4um。

表1螺纹定位套的螺纹中径组别尺寸

使用本实施例夹具时，首先将夹具装在设备磁盘上并锁紧，根据喷油器体不同螺纹中径尺寸进行安装并拧紧，8件喷油器体装夹好后进行磨削加工。

本实施例具有以下显著特点：

(1)发明了一次装夹8件喷油器体的夹具支架，极大地提高了生产效率，达到了“高效”的目的，满足了多品种、多型号发动机喷油器体的批量生产要求。

(2)发明了不同规格的系列化螺纹定位衬套，满足了多品种发动机不同规格的喷油器体端面精密磨削，适应性强；并采用了螺纹中经分组定位，大幅提升了工件的定位精度，达到了“精确定位、精密磨削”的目的。

(3)该夹具结构简单，制造成本低，工件装夹安全可靠、定位精度高，其发明的基于螺纹精度分组定位的端面精密磨削夹具，具有一定的独创性和先进性。

通过生产验证，该夹具使用方便，工件定位安全可靠；在原来基础上加工效率提高了8倍，产品合格率达到了100％。该发明技术已应用于所有型号柴油机喷油器体的批量生产，按年生产纲领8000件核算，可节约设备台时2880h，节约费用40余万元。

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。