专利名称：船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及船用大功率柴油机喷油器技术领域，尤其涉及船用柴油机针阀偶件的镍 基合金喷嘴及其制造工艺。
背景技术：
喷嘴是柴油机喷油器的重要组成部件，其主要功能是将来自喷油泵的高压柴油按一 定的要求进行雾化，并分布到燃烧室中形成良好的可燃混合气。喷嘴具有一定的喷射压 力、射程和喷雾角度，其对喷油器的工作性能起着决定性作用。喷嘴是通过针阀偶件中 针阀与针阀体的密封锥面的开启与关闭而实现自身的喷油状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供结构新颖、体积小、 耐高温、耐腐蚀、耐磨，可满足喷油器总成耗油低、排放少、可靠性好和使用寿命长的 的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴及其制造工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷 嘴，包括釆用镍基合金粉末热等压压制而成的喷嘴本体，喷嘴本体制有装配针阀偶件的 喷嘴内腔，喷嘴本体在喷嘴内腔端口处的肩部为用于和针阀偶件相配合的刚性密封平 '面，喷嘴本体的外周壁制有至少三个呈弧形排列的喷孔构成的喷孔组，在喷嘴本体的端 沿口外制有用于确定喷孔组中对应喷孔位置的定位槽，每一所述喷孔均与喷嘴内腔连 通，在喷孔组中位于外侧的两个喷孔的内孔口制有需进行放电加工制成的圆弧凹槽。
采取的措施还包括上述的喷孔组的喷孔个数为五个，分别为第一喷孔、第二喷孔、 第三喷孔、第四喷孔和第五喷孔；并且，第一喷孔、第二喷孔、第三喷孔、第四喷孔和 第五喷孔在喷嘴本体外周壁上成半圆弧形间距弧度排列，位于外侧的第一喷孔对应的圆 弧凹槽为第一圆弧凹槽，位于外侧的第五喷孔对应的圆弧凹槽为第二圆弧凹槽。
上述的第一喷孔的孔腔轴心线与其在刚性密封平面上的第一投影线构成的夹角为 26°，定位槽和喷嘴内腔轴心线的连线的垂直线构成垂线；垂线与第一喷孔的孔腔轴心 线第一投影线构成的夹角为ir，第一喷孔的直径为1.34mm至1.36mm,外孔口距密封 平面的距离为47. 9mrn至48. lmm。定位槽和喷嘴内腔轴心线构成定位平面，所述第一投 影线和所述定位平面的交点与喷嘴内腔轴心线的垂直距离为3. 1,至3. 3mm，在第一喷 '孔内孔口放电加工有第一圆弧凹槽，第一圆弧凹槽的中心与所述定位平面的垂直距离为 1.7誦至1.9mm，第一圆弧凹槽的半径为1. 4mm至1. 6,，放电加工后，第一圆弧凹槽与 刚性密封平面的距离为46. 6咖至46. 8mm。
上述的第二喷孔的孔腔轴心线与其在刚性密封平面上的第二投影线构成的夹角为 14°，第二投影线与所述垂线构成的夹角为2。，第二喷孔的直径为1.34mm至1.36mra，外 孔口距密封平面的距离为46. 7mm至46. 9mm。第二投影线与所述定位平面的交点与喷嘴 内腔轴心线的垂直距离为1. 4mrn至1. 6mm。
上述的第三喷孔的孔腔轴心线与其在 性密封平面上的第三投影线构成的夹角为.24°，第三投影线与所述垂线构成的夹角为2r，第三喷孔的直径为1.34鹏至1.36mm， 外孔口距密封平面的距离为47. 6咖至47. 8鹏。第三投影线与所述垂线的交点与喷嘴内 腔轴心线的垂直距离为1. 9mm至2. lmm。
上述的第四喷孔的孔腔轴心线与其在刚性密封平面上的第四投影线的构成的夹角 为1(T，第四投影线与所述垂线的夹角为35°，第四喷孔的直径为1.34mm至1.36mm，外 孔口与密封平面的距离为46. 3mra至46. 5mm。第四投影线与所述垂线的交点与喷嘴内腔 轴心线的垂直距离为0. 5mm至0. 7mra。
上述的第五喷孔的孔腔轴心线与其在刚性密封平面上的第五投影线的夹角为16°， 第五投影线与所述垂线的夹角为55°,第五喷孔的直径为1.34ram至1. 36mra，外孔口与 密封平面的距离为47mm至47. 2rara。所述垂线和第五投影线的交点与喷嘴内腔轴心线的 垂直距离为1.7mm至1.9mm，第五喷孔内孔口放电加工有第二圆弧凹槽，第二圆弧凹槽 的中心与所述定位平面的垂直距离为0. 4mra至0. 6ram，第二圆弧凹槽的半径为1. 4mm至 .1.6mm，放电加工后，第二圆弧凹槽与刚性密封平面的距离为46. 6mm至46.8咖。 船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴制造工艺，包括以下步骤
1) 采用镍基合金粉末热等压压制喷嘴毛坯；
2) 通过数控机床车出喷嘴本体外形；
3) 在喷嘴本体的端面钻出阶梯孔，形成喷嘴内腔；
4) 在喷嘴本体的端沿口铣出定位槽；通过定位槽定位，在喷嘴本体下部外周壁钻
出的五个间距弧度排列的喷孔；第一喷孔、第二喷孔、第三喷孔、第四喷孔和第五喷孔 在喷嘴本体外周壁上成半圆弧形间距弧度排列，位于外侧的第一喷孔对应的圆弧凹槽为 第一圆弧凹槽，位于外侧的第五喷孔对应的圆弧凹槽为第二圆弧凹槽。
5) 对各通孔腔腔壁和外周壁实施去毛剌；
6) 在喷孔组外侧的喷孔的内孔口放电电解出圆弧凹槽；
7) 采用三工位磨床磨削加工刚性密封平面和喷嘴本体内孔，密封平面再通过研磨 .技术，提高喷嘴内腔及密封平面的光洁度和平面度；
8) 清洗。
上述的喷嘴毛坯直径为31mm至33mm,长为72. 2mm至74. 2mm，制造后喷嘴的直径 为30. 3mm至30, 7咖，总长为61. 6咖至61. 8mm，喷嘴内腔为阶梯孔，直径分别为8鹏 至8. 015mm、 8.8mm至9.2mra、 17. 988咖至17. 996mm.
与现有技术相比，本发明通过合理的工艺及工装设计，保证喷嘴的加工精度及形位 公差；采用镍基合金粉末热等压压制铸造喷嘴，耐高温、耐腐蚀、耐磨，有效提高使用 寿命；同时开发设计电极和靠模，电解加工喷孔内孔口圆弧凹槽，提高喷射燃油的流畅 性，减少喷嘴空腔内残余燃油碳化物而造成堵塞喷孔，从而改善喷油器的供油特性和工 作性能，降低柴油机的油耗和排放，减少对外界环境的污染，满足柴油机对喷油器的工 作稳定性要求。
图i是本发明实施例的剖视结构示意图1A是图1的左视图；图1B是图1中部位D1的放大视图； 图1C是图1中部位D2的放大视图； 图2是本发明实施例的第一个喷孔的结构示意图； 图2A是图2的A-A向旋转后的剖视图； 图3是本发明实施例的第二个喷孔的结构示意图； 图3A是图3的A-A向旋转后的剖视图； 图4是本发明实施例的第三个喷孔的结构示意图； 图4A是图4的A-A向旋转后的剖视图； 图5是本发明实施例的第四个喷孔的结构示意图； 图5A是图5的A-A向旋转后的剖视图； 图6是本发明实施例的第五个喷孔的结构示意图； 图6A是图6的A-A向旋转后的剖视图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。 图1至图6A所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为喷嘴本体l、喷嘴内腔2、定位槽3、第一圆弧凹槽4、第二圆 弧凹槽5、第一喷孔6、第二喷孔7、第三喷孔8、第四喷孔9、第五喷孔IO、刚性密封 平面11。
如图1所示，船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，包括采用镍基合金粉末热等压 压制而成的喷嘴本体l，喷嘴本体1制有装配针阀偶件的喷嘴内腔2，喷嘴本体l在喷 嘴内腔2端口处的肩部为用于和针阀偶件相配合的刚性密封平面ll，喷嘴本体1的外周 壁制有至少三个呈弧形排列的喷孔构成的喷孔组，在喷嘴本体1的端沿口外制有用于确 定喷孔组中对应喷孔位置的定位槽3，每一所述喷孔均与喷嘴内腔2连通，在喷孔组中 位于外侧的两个喷孔的内孔口制有需进行放电加工制成的圆弧凹槽。
镍基合金喷嘴为多喷孔小直径多角度结构，嵌装在喷油器体前端内腔。喷嘴结构尺 寸直径为30. 3mm至30. 7mra,总长61. 6mm至61. 8mm。
如图2及图2A所示，本实施例的镍基合金喷嘴，其喷孔组由5个在喷嘴本体1外 周壁上成半圆弧形间距弧度排列的喷孔组成。分别为第一喷孔6、第二喷孔7、第三喷 孔8、第四喷孔9和第五喷孔10。位于外侧的第一喷孔6对应的圆弧凹槽为第一圆弧凹 槽4，位于外侧的第五喷孔10对应的圆弧凹槽为第二圆弧凹槽5。
喷孔组中的第一喷孔6的孔腔轴心线Ml与与其刚性密封平面11上的第一投影线 Mla构成的夹角为26。，定位槽3和喷嘴内腔轴心线0的连线N的垂直线构成垂线L;垂 线L与第一投影线Mla构成的夹角为ir,第一喷孔6的直径为1.35mm，外孔口距密封 平面ll的距离为48mm。定位槽3和喷嘴内腔轴心线0构成定位平面，在第一喷孔6的 内孔口处制有第一圆弧凹槽4，第一圆弧凹槽4的中心与所述定位平面的垂直距离为 L8mm，第一圆弧凹槽4的半径为Rl. 5，放电加工后，第一圆弧凹槽4与刚性密封平面 11间距46. 7mm。
所述第一投影线Mla和所述定位平面的交点Q与喷嘴内腔轴心线0的垂直距离为3. 2ram。
如图3及图3A所示，喷孔组中的第二喷孔7的孔腔轴心线M2与其在刚性密封平面 11上的第二投影线M2a构成的夹角为14°角，第二投影线M2a与所述垂线L构成的夹角 为2°，第二喷孔7的直径为1. 35鹏，外孔口距密封平面11的距离为46. 8咖，第二投影 线M2a和所述定位平面的交点Q与喷嘴内腔轴心线0的垂直距离为1. 5mm。
如图4及图4A所示，喷孔组中的第三喷孔8的孔腔轴心线M3与其在刚性密封平面 11的第三投影线M3a构成的夹角为24°角，第三投影线M3a与所述垂线L构成的夹角为 21°，第三喷孔8的直径为L35mm，外孔口距密封平面11的距离为47. 7鹏，第三投影 线M3a和所述垂线L的交点S与喷嘴内腔轴心线0的垂直距离为2mra。
如图5及图5A所示，喷孔组中的第四喷孔9的孔腔轴心线M4与其在刚性密封平面 11上的第四投影线M4a的夹角为l(T角，第四投影线M4a与所述垂线L的夹角为35°， 第四喷孔9的直径为1. 35mm，外孔口距密封平面11的距离为46. 4mm，第四投影线M4a 与所述垂线L的交点S与喷嘴内腔轴心线0的垂直距离为0. 6mm。
如图6及图6A所示，喷孔组中的第五喷孔10的孔腔轴心线M与其在刚性密封平面 11上的第五投影线M5a的构成的夹角为16'，第五投影线M5a与所述垂线L的夹角为55。， 第五喷孔10的直径为1. 35mm，外孔口距密封平面11的距离为47. lmra，所述垂线L和 第五投影线M5a的交点S与喷嘴内腔轴心线0的垂直距离为1. 8mm。在第五喷孔10的内 孔口处制有第二圆弧凹槽5，第二圆弧凹槽5的中心与所述定位平面的垂直距离为 0.5mm，第二圆弧凹槽5的半径为1.5 mm，放电加工后，第二圆弧凹槽5与刚性密封平 面11的间距为46. 7mm。
上述各个喷孔的直径均为1.35mra士0.01mm，通过合理的工艺及工装设计，保证喷 嘴的加工精度及形位公差。其中第一个喷孔6和第五个喷孔IO位于半圆弧的外侧，通 过专门设计的电极和靠模，分别在其内孔口处电解加工第一圆弧凹槽4和第二圆弧凹槽 5。内孔口电解有圆弧可提高喷射燃油的流畅性，减少喷嘴空腔内残余燃油碳化物而造 成堵塞喷嘴喷孔，从而提高使用寿命和满足工作稳定性要求。
本发明的镍基合金喷嘴的制造工艺，包括以下步骤
1) 采用镍基合金粉末热等压压制铸造喷嘴毛坯，喷嘴毛坯直径为31mra至33mm，长 为72. 2mm至74. 2mm。
2) 通过数控机床车出喷嘴本体1外形；
3) 在喷嘴本体1的端面钻出阶梯孔，形成喷嘴内腔2;
4) 在喷嘴本体1的上端沿铣出定位槽3;
通过定位槽3定位，在喷嘴本体1下端外周壁钻、铰出所述第一喷孔6、第二喷孔 7、第三喷孔8、第四喷孔9和第五喷孔10;位于外侧的第一喷孔6对应的圆弧凹槽为 第一圆弧凹槽4，位于外侧的第五喷孔10对应的圆弧凹槽为第二圆弧凹槽5;
5) 对各通孔腔腔壁和外周壁实施去毛刺；
6) 在相应喷孔的内孔口放电电解出圆弧凹槽；
7) 采用三工位磨床磨削加工刚性密封平面11及喷嘴内腔2，密封平面11再通过研
磨技术，提高喷嘴内腔2及密封平面11的光洁度和平面度；8)清洗。
密封平面11与喷嘴内腔2垂直度为0. 002，喷嘴内腔2的圆柱度为0. 003;第一喷 孔6、第二喷孔7、第三喷孔8、第四喷孔9和第五喷孔10的结构如图2、图3、图4、 图5和图6所示。
喷嘴加工完成后，进行压力和雾化特性等试验。
本发明的最佳实施例己阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会 脱离本发明的范围。
权利要求
1、船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，其特征是包括采用镍基合金粉末热等压压制而成的喷嘴本体(1)，所述的喷嘴本体(1)制有装配针阀偶件的喷嘴内腔(2)，喷嘴本体(1)在喷嘴内腔(2)端口处的肩部为用于和针阀偶件相配合的刚性密封平面(11)，所述的喷嘴本体(1)的外周壁制有至少三个呈弧形排列的喷孔构成的喷孔组，在喷嘴本体(1)的端沿口外制有用于确定喷孔组中对应喷孔位置的定位槽(3)，每一所述喷孔均与喷嘴内腔(2)连通，在喷孔组中位于外侧的两个喷孔的内孔口制有需进行放电加工制成的圆弧凹槽。
2、 根据权利要求1所述的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，其特征是所述的喷孔组的喷孔个数为五个，分别为第一喷孔(6)、第二喷孔(7)、第三喷孔(8)、第四喷孔(9)和第五喷孔(10);并且，所述的第一喷孔(6)、第二喷孔(7)、第三喷孔(8)、第四喷孔(9)和第五喷孔(10)在喷嘴本体(1)外周壁上成半圆弧形间距弧度排列，位于外侧的第一喷孔(6)对应的圆弧凹槽为第一圆弧凹槽(4)，位于外侧的第五喷孔(10)对应的圆弧凹槽为第二圆弧凹槽(5)。
3、 根据权利要求2所述的船用柴油机针阔偶件的镍基合金喷嘴，其特征是所述的第一喷孔(6)的孔腔轴心线(Ml)与其在刚性密封平面(11)上的第一投影线(Mla)构成的夹角为26"，定位槽(3)和喷嘴内腔轴心线(0)的连线(N)的垂直线构成垂线(L);所述的垂线(L)与所述的第一投影线(Mla)构成的夹角为ir，第一喷孔(6)的直径为1.34mm至1.36mm，外孔口距密封平面(11)的距离为47. 9mm至48. lmm，定位槽(3)和喷嘴内腔轴心线(0)构成定位平面，所述第一投影线(Mla)和所述定位平面的交点(Q)与喷嘴内腔轴心线(O)的垂直距离为3. lmm至3. 3咖，在第一喷孔(6)内孔口放电加工有第一圆弧凹槽(4)，第一圆弧凹槽(4)的中心与所述定位平面的垂直距离为1.7mm至1.9mm，第一圆弧凹槽(4)的半径为1.4mm至1.6mm，放电加工后，第一圆弧凹槽(4)与刚性密封平面(11)的距离为46. 6mm至46. 8mm。
4、 根据权利要求3所述的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，其特征是所述的第二喷孔(7)的孔腔轴心线(M2)与其在刚性密封平面(11)上的第二投影线(M2a)构成的夹角为14°，第二投影线(M2a)与所述垂线(L)构成的夹角为2°，第二喷孔(7)的直径为1. 34咖至1. 36咖，外孔口距密封平面(11)的距离为46. 7面至46.9mm，第二投影线(M2a)和所述定位平面的交点(Q)与喷嘴内腔轴心线(0)的垂直距离为1.4mm至1.6誦。
5、 根据权利要求4所述的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，其特征是所述的第三喷孔(8)的孔腔轴心线(M3)与其在刚性密封平面(11)上的第三投影线(M3a)构成的夹角为24'，第三投影线(M3a)与所述垂线(L)构成的夹角为2r，第三喷孔(8)的直径为1.34mm至1.36mm，外孔口距密封平面(11)的距离为47. 6mm至47. 8mm，第三投影线(M3a)和所述垂线(L)的交点(S)与喷嘴内腔轴心线(0)的垂直距离为L9mm至2. lmm。
6、 根据权利要求5所述的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，其特征是所述的第四喷孔(9)的孔腔轴心线(M4)与其在刚性密封平面(ll)上的第四投影线(M4a)的夹角为10',第四投影线(M4a)与所述垂线(L)的夹角为35'，第四喷孔(9)的直径为1. 34mm至1.36mm，外孔口与密封平面(11)的距离为46. 3mm至46. 5mm，第四投影线(M4a)与所述垂线(U的交点(S)与喷嘴内腔轴心线(0)的垂直距离为0. 5誦至0. 7mm。
7、 根据权利要求6所述的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，其特征是所述的第五喷孔(10)的孔腔轴心线(M5)与其在刚性密封平面(11)上的第五投影线(M5a)的夹角为16\第五投影线(M5a)与所述垂线(L)的夹角为55°，第五喷孔(10)的直径为1. 34mm至1.36mm，外孔口与密封平面(ll)的距离为47咖至47. 2隨，所述垂线(L)和第五投影线(M5a)的交点(S)与喷嘴内腔轴心线(0)的垂直距离为L7mm至1.9mm,第五喷孔(IO).内孔口放电加工有第二圆弧凹槽(5)，第二圆弧凹槽(5)的中心与所述定位平面的垂直距离为0.4國至0.6mm,第二圆弧凹槽(5)的半径为1. 4mm至1. 6ram，放电加工后，第二圆弧凹槽(5)与刚性密封平面(ll)的距离为46. 6咖至46. 8,。
8、 船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴的制造工艺，其特征是包括以下步骤1) 采用镍基合金粉末热等压压制喷嘴毛坯；2) 通过数控机床车出喷嘴本体(l)外形；3) 在喷嘴本体(l)的端面钻出阶梯孔，形成喷嘴内腔(2);4) 在喷嘴本体(1)的端沿口铣出定位槽(3);通过定位槽(3)定位，在喷嘴本体(l)下部外周壁钻出五个间距弧度排列的喷孔；分别为第一喷孔(6)、第二喷孔(7)、第三喷孔(8)、第四喷孔(9)和第五喷孔(10);并且，所述的第一喷孔(6)、第二喷孔(7)、第三喷孔(8)、第四喷孔(9)和第五喷孔(10)在喷嘴本体(1)外周壁上成半圆弧形间距弧度排列，位于外侧的第一喷孔(6)对应的圆弧凹槽为.第一圆弧凹槽(4)，位于外侧的第五喷孔(10)对应的圆弧凹槽为第二圆弧凹槽(5);5) 对各通孔腔腔壁和外周壁实施去毛刺；6) 在喷孔组外侧的喷孔的内孔口放电电解出圆弧凹槽；7) 采用三工位磨床磨削加工刚性密封平面(11)及喷嘴内腔(2),密封平面再通过研磨技术，提高喷嘴内腔(2)及密封平面(11)的光洁度和平面度；8) 清洗。
9、 根据权利要求9所述的船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴的制造工艺，其特征是所述的喷嘴毛坯直径为31咖至33mm，长为72. 2咖至74. 2ram，制造后喷嘴的直径为30. 3,至30. 7mm，总长为61. 6mm至61. 8mm,喷嘴内腔(2)为阶梯孔，直径分别为8咖至8. 015咖、8. 8mm至9. 2mm、 17. 988mm至17. 996ram。
全文摘要
本发明船用柴油机针阀偶件的镍基合金喷嘴，包括采用镍基合金粉末热等压压制而成的喷嘴本体，喷嘴本体制有装配针阀偶件的喷嘴内腔，喷嘴本体在喷嘴内腔端口处的肩部为刚性密封平面，喷嘴本体的外周壁制有至少三个呈弧形排列的喷孔构成的喷孔组，在喷嘴本体的端沿口外制有用于确定喷孔组中对应喷孔位置的定位槽，每一喷孔均与喷嘴内腔连通，在喷孔组中位于外侧的两个喷孔的内孔口制有圆弧凹槽。其制造工艺为经铸造喷嘴毛坯，车出喷嘴本体外形，钻出喷嘴内腔，铣出定位槽；在喷嘴本体下部外周壁钻出五个间距弧度排列的喷孔，去毛刺，电解出圆弧凹槽，磨削加工，清洗等步骤。本发明能提高喷射燃油的流畅性，减少喷嘴空腔内残余燃油碳化物而造成堵塞喷孔。
文档编号F02M61/18GK101598098SQ200910099570
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者舒学军 申请人:余姚市舒春机械有限公司