专利名称：针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油泵油嘴喷油嘴中偶件阀体的轴套类零件加工设备，尤其涉及高精度轴套类零件端面加工设备。
背景技术：
高精度轴套类零件在各类机械中都有应用，有些零件的设计要求很高，用常规的加工设备无法满足加工要求。图I是德国博世(Bosch)公司生产的高压共轨喷油器总成的结构示意图，它包括电磁阀、电磁阀弹簧调整垫圈、电磁阀弹簧、衬环、电磁铁紧帽、控制阀偶件、阀组件、孔板定位销、密封圈、弹簧上座、调整垫片、调压弹簧、顶杆、过渡块、油嘴定位销、喷油嘴偶件、喷油嘴紧帽、上密封圈和喷油嘴偶件，其中，喷油嘴偶件由针阀体和针阀组成，针阀与针阀体上的针阀孔精密滑动配合，通过针阀在针阀体内的轴向移动实现供油或关闭。由于高压共轨喷油器的工作压力高达1600Pa，而喷油嘴偶件与总成之间是通过平面对接方式来密封连接的，若对接面的加工精度达不到设计要求，轻则会出现渗漏泄压，严重时会导致阀针与针阀体的针阀孔之间产生卡塞或咬死现象，因此，针阀体的加工精度直接影响到高压共轨喷油器的性能指标，针阀体的结构如图2所示，其中，对接端面53的设计精度要求极高，平面度为O. 0008毫米，直线度为￠0.0005毫米，相对于针阀孔基准A的垂直度仅为O. 012毫米，表面粗糙度为O. 05毫米，对接端面53到出油锥面的三个轴向尺寸为39. 6_°_°8、40. 23^01和
42.1+°_°5，因此如果对接端面加工精度达不到设计精度要求，高压共轨喷油器就会出现供油压力不足、喷油嘴偶件卡阻、喷油量不稳，直接影响到柴油机的输出功率，严重时会导致整个高压共轨喷油系统无法正常工作。由此可知，针阀体的对接端面的加工十分重要，它是高压共轨喷油器能否国产化生产的关键技术之一。目前，类似于喷油器的针阀体的高精度轴套类零碎件的端面加工都是以针阀体的外圆定位，进行粗磨、精磨和超精磨三道工序分步磨削加工，针阀体的装夹与国内油泵油嘴偶件的加工方式相同，都是利用图3所示的自定心涨套来夹紧的，当涨套收紧时工件会随涨套在轴向移动，针阀体在轴向没有稳定的定位基准，对接端面磨削后所得到的控制喷油量的三个轴向尺寸精度39. 6_°_°8、40. 23-°·01和42. 1+°_°5很难达到设计要求，稳定性差。同时在磨削过程中针阀体需要分别安装三次，存在安装误差，容易导致对接端面53相对于针阀孔基准A的垂直度超差；对接端面53的磨削都是普遍的高速磨削头来完成的，对接端面53 的平面度、直线度和表面粗糙度有时也达不到要求；这样的加工工艺和磨削加工设备不仅辅助时间多，而且成品率较低。通过上述客观分析可知，在现有柴油机高压共轨喷油器中，针阀体的对接端面磨削加工工艺设计不合理，用现有的外圆磨床来加工质量不稳定，尤其是针阀体的安装定位方式不合理，零件的装夹在轴向没有统一定位基准，多次安装夹紧存在不重合误差。这是影响柴油机高压共轨喷油器国产化的关键技术难题之一。为了克服现有柴油机高压共轨喷油器针阀体加工中存在的上述不足，更经济地生产出具有自主知识产权的国产柴油机高压共轨喷油，申请人经过认真的研究和试验设计了针阀体端面超精密加工磨床。它能对高压共轨喷油器针阀体端面进行一次安装，分步磨削加工，其中，针阀体精准定位夹紧装置是关键部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置，它能使针阀体在轴向和径向精准定位并可靠夹紧。本发明采取的技术方案如下一种针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置，包括旋转轴套、涨紧外导套、执行套、自定心涨套、弹性轴向限位结构、固定销和活塞杆，涨紧外导套与旋转轴套的输出端固定连接，执行套套装在涨紧外导套的内孔中，两者之间为间隙配合，执行套与活塞杆的伸出端固定连接，自定心涨套套装在执行套的内孔中，在执行套上设有轴向长槽，自定心涨套和涨紧外导套之间由固定销进行轴向固定，固定销位于执行套上的轴向长槽内；弹性轴向限位结构设置在自定心涨套的内孔中，且位于针阀体进口一侧，并由固定销轴向限位；活塞杆可轴向滑动地套装在旋转轴套中心孔中。进一步，所述弹性轴向限位结构由固定弹簧座、弹簧和移动弹簧座组成，固定弹簧座和移动弹簧座结构相同，一端为平面端，另一端设有与弹簧相对应的凹坑，固定弹簧座和移动弹簧座对称直线设置，弹簧设置在固定弹簧座和移动弹簧座之间，固定弹簧座的平面端与固定销相接触，凹坑面与弹簧相接触，移动弹簧座与待加工针阀体相对应。当待加工针阀体被气动送料装置送到自定心涨套的内孔中时，针阀体先由弹性轴向限位结构中的移动弹簧座缓冲接收，然后缓速靠近固定弹簧座，弹簧被压缩，当移动弹簧座与固定弹簧座接触后针阀体在轴向得到精准限位，然后由活塞杆带动执行套向右移动， 自定心涨套对针阀体在径向夹紧，在夹紧过程中由于自定心涨套通过固定销与涨紧外导套固定连接，因此自定心涨套在轴向固定不动，这样就确保了精磨变频电主轴和超精磨变频电主轴在极限位置时相对于待加工针阀体端面的距离，从而能精确地控制待加针阀体的对接端面到出油锥面的三个高精度轴向尺寸精度39. 6_°_°8、40. 23-° °1和42. 1+°_°5。对接端面相对于阀针孔基准A的垂直度也能得到保证。另外，待加工针阀体只要一次装夹即可完成端面的精加工和超精加工，不仅加工精度得到保证，而且生产效率得到提高，它是实现高压共轨喷油器国产化的关键设备。
图I为高压共轨喷油器的针阀体的结构示意图2为现在技术中针阀体安装夹紧的结构示意图3为申请人设计的针阀体对接端面磨床的结构示意图4为图3的俯视图5为本发明的结构示意图6为弹性轴向限位结构的一种结构示意图7为气动推料装置的结构示意图。
图中，I-床身；2_针阀体轴向弹性精准定位夹紧装置；3_工件电机；4装置；5_精磨变频电主轴；6_超精磨变频电主轴；7_纵向滑台；8_横向滑台；9_纵向伺服电机；10_横向伺服电机；21_支撑座；22_主轴承；23_旋转轴套；24_涨紧外导套；25_执行套；26_自定心涨套；27_弹性轴向限位结构；28_固定销；29_螺钉；30_轴承端盖；31_活塞杆；32_长轴套；33_驱动轮；34_气缸体；35_气缸径向轴承；36_主轴螺母；37_活塞； 38-活塞螺母；39_端面轴承；40_短轴套；41_送料气缸；42_送料活塞；43_送料杆；44纵向丝杆；45_横向丝杆；46_送料槽。50-针阀体；51_阀针孔；52_锥面；53_对接端面；54_定位外圆；271-固定弹簧座；272_弹簧；273_移动弹簧座。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。一种针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置，如图5所示，它包括支撑座21、主轴承22、旋转轴套23、涨紧外导套24、执行套25、自定心涨套26、弹性轴向限位结构27、固定销28、螺钉29、轴承端盖30、活塞杆31、长轴套32、驱动轮33、气缸体34、气缸径向轴承 35、主轴螺母36、活塞37、活塞螺母38、端面轴承39和短轴套40，旋转轴套23通过主轴承 22安装在支撑座21内，长轴套32设置在两主轴承22之间，在两主轴承22的外侧均由轴承端盖30限位；涨紧外导套24与旋转轴套23的输出端固定连接，执行套25套装在涨紧外导套24的内孔中，两者之间为间隙配合，执行套25与活塞杆31的伸出端固定连接，自定心涨套26套装在执行套25的内孔中，在执行套25上设有轴向长槽，自定心涨套26和涨紧外导套24之间由固定销28进行轴向固定，固定销28位于执行套25上的轴向长槽内；弹性轴向限位结构27设置在自定心涨套26的内孔中，且位于针阀体进口一侧，并由固定销28轴向限位；驱动轮33安装在旋转轴套23上，并通过短轴套40、气缸径向轴承35和主轴螺母 36进行轴向固定，活塞杆31可轴向滑动地套装在旋转轴套23中心孔中，气缸体34通过气缸径向轴承35安装在旋转轴套23上，活塞37套装在活塞杆31上，在活塞37的两端设有平面轴承39，并由活塞螺母38轴向固定，气缸体34固定在床身I上；所述弹性轴向限位结构27如图6所示，由固定弹簧座271、弹簧272和移动弹簧座273组成，固定弹簧座271和移动弹簧座273结构相同，一端为平面端，另一端设有与弹簧272相对应的凹坑，固定弹簧座271和移动弹簧座273对称直线设置，弹簧272设置在固定弹簧座271和移动弹簧座273 之间，固定弹簧座271的平面端与固定销28相接触，凹坑面与弹簧272相接触，移动弹簧座 273与待加工针阀体相对应。在申请人设计的高压共轨喷油器的针阀体端面超精密加工磨床中就应用本发明， 这种磨床的结构如图3、图4所示，它包括床身I、针阀体轴向弹性精准定位夹紧装置2、工件电机3、气动推料装置4、精磨变频电主轴5、超精磨变频电主轴6、纵向滑台7、横向滑台8、 纵向伺服电机9和横向伺服电机10，针阀体精准定位夹紧装置2固定安装在床身I上，横向滑台8设置在床身I上，两者之间通过直线导轨配合，横向滑台8和床身I之间通过丝杆螺母机构实现横向滑台8相对于床身I的直线滑动；纵向滑台7固定在横向滑台8上，两者之间通过直线导轨配合，纵向滑台7和横向滑台8之间通过丝杆螺母机构实现纵向滑台7相对于横向滑台8的直线滑动；气动推料装置4、精磨变频电主轴5和超精磨变频电主轴6都固定安装在纵向滑台7上，三者的分布方案是，气动推料装置4、精磨变频电主轴5和超精磨变频电主轴6的轴线都处于同一水平面内，精磨变频电主轴5和超精磨变频电主轴6设置在气动推料装置4的两侧，三者的轴线相互平行，纵向伺服电机9通过丝杆螺母机构驱动纵向滑台7，横向伺服电机10通过丝杆螺母机构驱动横向滑台8，工件电机3驱动针阀体精准定位夹紧装置2中夹持头，针阀体精准定位夹紧装置2中夹持头的轴线与气动推料装置4、 精磨变频电主轴5和超精磨变频电主轴6的轴线都处于同一水平面内。所述气动推料装置4如图7所示,它包括送料气缸41、送料活塞42、送料杆43、纵向丝杆44、横向丝杆45和送料槽46，送料气缸41安装在纵向滑台7上，在纵向滑台7上设有导向孔，送料活塞42位于送料气缸41内，送料杆43固定在送料活塞42上，送料杆43与纵向滑台7上的导向孔之间为精密移动配合，送料槽46固定安装在纵向滑台7上，送料槽 46设置在送料杆43的前端，且送料槽46的底部圆心轴线与送料杆43的轴线重合。在这种专用磨床中，送料槽46的底部圆心轴线与送料杆43的轴线重合，且送料杆 43的轴线必须与针阀体精准定位夹紧装置2中的自定心涨套26的轴线重合。由于在送料杆43的伸出端设有与针阀体50的阀针孔51相配合芯轴段，待加工针阀体50从送料槽46 落到槽底圆弧，由送料杆43将待加工针阀体送入自定心涨套26的中心孔中，待加工针阀体 50轴向由弹性轴向限位结构27缓冲并准确轴向限位，确保待加工针阀体50轴向加工基准的一致性，当弹性轴向限位结构27完成对待加工针阀体50轴向精确定位后，控制针阀体精准定位夹紧装置2中的工件夹紧气缸，使其活塞37向右移动，带动执行套25向右移动，从而实现对待加工针阀体50的夹紧，由机床的控制系统对工件电机3、精磨变频电主轴5、超精磨变频电主轴6、纵向伺服电机9、横向伺服电机10、送料气缸和工件夹紧气缸进行动作控制，使它们加工工艺要求进行顺序动作在非工作状态，工件夹紧气缸的活塞杆处于收缩状态，送料气缸的送料杆也处于收缩状态。工作顺序动作为送料气缸动作，自动送料；待加工针阀体50送入自定心涨套26 的中心孔内后，由弹性轴向限位结构27对待加工针阀体50进行缓冲并轴向准确限位，然后工件气缸动作，执行套25随活塞杆31向外伸展，迫使自定心涨套26夹紧针阀体50的定位外圆54，此时送料气缸反向缩回复位；横向伺服电机10动作，使横向滑台8向左移动到极限位置后停止，纵向伺服电机9动作，使精磨变频电主轴5和超精磨变频电主轴6依次对待加工针阀体的端面进行精磨和超精磨加工，加工结束后纵向滑台7复位，横向滑台8复位， 工件夹气缸反向动作，使执行套25向左移动，自定心涨套26松开，加工好的针阀体在弹性轴向限位结构27的弹力作用下自动弹出，完成一个加工循环。在本例中，是以磨削高压共轨喷油器中的针阀体端面为例来说明的，对于其它加工设备，或者类似于针阀体的高精度其它零件都适用，只要使用本发明的定位夹紧技术方案都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置，其特征是包括旋转轴套(23)、涨紧外导套(24)、执行套(25)、自定心涨套(26)、弹性轴向限位结构(27)、固定销(28)和活塞杆(31)，涨紧外导套(24)与旋转轴套(23)的输出端固定连接，执行套(25)套装在涨紧外导套(24)的内孔中，两者之间为间隙配合，执行套(25)与活塞杆(31)的伸出端固定连接，自定心涨套(26)套装在执行套(25)的内孔中，在执行套(25)上设有轴向长槽，自定心涨套(26)和涨紧外导套(24)之间由固定销(28)进行轴向固定，固定销(28)位于执行套(25)上的轴向长槽内；弹性轴向限位结构(27)设置在自定心涨套(26)的内孔中，且位于针阀体(50)进口一侧，并由固定销(28)轴向限位；活塞杆(31)可轴向滑动地套装在旋转轴套(23)中心孔中。
2.根据权利要求I所述针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置，其特征是所述弹性轴向限位结构(27)由固定弹簧座(271)、弹簧(272)和移动弹簧座(273)组成，固定弹簧座(271)和移动弹簧座(273)结构相同，一端为平面端，另一端设有与弹簧(272)相对应的凹坑，固定弹簧座(271)和移动弹簧座(273)对称直线设置，弹簧(272)设置在固定弹簧座(271)和移动弹簧座(273)之间，固定弹簧座(271)的平面端与固定销(28)相接触，凹坑面与弹簧(272)相接触，移动弹簧座(273)与待加工针阀体相对应。
全文摘要
一种针阀体类零件轴向弹性精准定位夹紧装置，当针阀体被送到自定心涨套的内孔中时，先由弹性轴向限位结构对之进行精确的轴向限位，然后由执行套伸缩夹紧，在夹紧过程中自定心涨套在轴向固定不动，这样就确保了两变频电主轴到待加工端面的距离，从而能精确地控制针阀体的对接端面到出油锥面的高精度轴向尺寸精度，对接端面相对于阀针孔基准的垂直度也能得到保证。
文档编号B24B41/06GK102601729SQ20121008764
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者汤志明 申请人:常州博瑞油泵油嘴有限公司