空氣霧化燃油噴嘴高效加工工藝研究

黃強飛 陳艷芳 黃袖清

摘 要：燃油噴嘴是發動機燃燒室的一個重要零件。它的主要功用是按照發動機不同的工作狀態，供給燃燒室合適數量的、具有良好霧化質量的燃油。其中噴嘴的供油量是保證發動機推力要求、影響燃燒效率和性能的一個主要指標。通過噴嘴高效加工工藝研究，可以解決小尺寸噴口和旋流器高效數控加工、高精度霧化噴嘴孔流量調試、噴口和渦流片沖鉚后松動等關鍵技術瓶頸，具有較大的指導意義和廣闊的應用前景。該文通過采用Edgecam七軸數控編程軟件開發了加工小尺寸噴口及渦流器槽的編程工藝，結合機械自動翻邊代替手工翻邊的機械加工工藝，進行翻邊夾具的設計與研究，開辟了一條空氣霧化噴嘴制造的高效加工途徑。

關鍵詞：霧化噴嘴 數控加工 機械翻邊 流量調試

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0112-02

空氣霧化燃油噴嘴與離心式、直流式噴嘴不僅從結構上有較大差異，而且在加工工藝方面也具有特殊性，國內開展此方面的研究很少。該文通過采用Edgecam七軸數控編程軟件開發了加工小尺寸噴口及渦流器槽的編程工藝，結合機械自動翻邊代替手工翻邊的機械加工工藝，進行翻邊夾具的設計與研究，開辟了一條空氣霧化噴嘴制造的高效加工途徑。

1 優化噴口及霧化噴嘴組件工藝技術

噴口、渦流器鉚接后進行流量試驗合格后入庫，到組件燃油噴嘴進行組件的流量試驗，發現組件進行流量試驗時漏油，剖開檢查噴口，發現φ4.8（+0.02）孔裂紋。究竟是單件噴口形成還是組件燃油噴嘴真空釬焊后形成，需要我們對噴口、燃油噴嘴工藝方案進行分析。分析后發現單件噴口電火花φ4.8孔，在表面形成重鑄層，經過組件工序真空釬焊后易形成表面微裂紋，進行組件流量試驗后燃油從該處漏油，帶來質量隱患。解決方案是將噴口工藝路線進行調整，將電火花工序改為數控加工，一是防止真空釬焊后電火花表面形成重鑄層；二是電火花加工效率低，改為數控后提高加工效率。

2 購置七軸編程軟件，實現數控高效加工技術

以前編程是利用Mastercam9.0，先在數車環境下編好數車程序，放在七軸第一主軸上加工，再在數銑環境下編好數銑程序，生成后置處理，手動進行坐標轉換，在第二主軸上加工。手動轉換坐標轉換編程繁瑣，工作量大且容易出錯，通過與UG軟件公司、北京蘭光、英國VERO公司等軟件公司進行技術交流，購置集一套數車、數銑和設計編程一體的實體編程軟件。

2011年通過招標購買英國VERO公司Edagecam編程軟件。Edagecam編程軟件分設計和編程兩個模塊，將設計和編程模塊集為一體。機床軟件在驗收中，對軟件后置處理提出多條整改意見。在北京優徑創能軟件技術優先公司的工程師參與試切和后處理的定制過程中，該軟件已成熟使用。

3 數控微孔編程模塊建立技術

采用車銑復合將所有機加尺寸一次加工出來。渦流片兩孔徑的尺寸φ0.51（+0.01），孔位置尺寸0.42±0.012、0.75±0.012及角度45°±10′、孔表面粗糙度直接影響噴嘴流量試驗試驗性能。經過多次工藝編程試驗并在萬能高倍顯微鏡下檢測，總結出來加工微斜孔的編程方法。

（1）螺旋銑微孔，深度為孔深的1/5。

在設計模塊下搜索微孔特征—在設計模塊下新建微孔坐標系—進入編程模塊—在編程模塊中選擇刀具—選擇銑切加工模式：平面模式—機床轉向微孔新建坐標系—選擇銑切加工方式：輪廓銑—在輪廓銑切削參數中選擇：螺旋，設置好切削深度、切削轉速、進給量等參數—刀具回零—生成NC程序。

（2）鉆孔。

在編程模塊中選擇鉆頭—選擇銑切加工模式：平面模式—機床轉向微孔新建坐標系—選擇銑切加工方式：孔加工—在孔加工參數中設置好切削深度、切削轉速、進給量等參數—刀具回零—生成NC程序。

（3）鉸孔。

在編程模塊中選擇鉸刀—選擇銑切加工模式：平面模式—機床轉向微孔新建坐標系—選擇銑切加工方式：孔加工—在孔加工參數中設置好切削深度、切削轉速、進給量等參數—刀具回零—生成NC程序。

（4）模擬。

在Edagecame模擬器中模擬，將機床顯示打開，可形象顯示零件在機床中加工情況。

4 噴口和渦流片機械沖鉚技術

（1）沖鉚夾具的改進：原翻邊沖鉚夾具操作繁瑣，須先將兩螺母取下，再將壓板取出，裝入零件后放平壓板，最后用扳手擰緊螺母。手動敲打插銷零件沖鉚后報廢嚴重，零件合格率不到20%，難以保證噴口與渦流片完全固緊和密封，導致零件合格率低，生產效率低，加工成本顯著上升。改進后夾具將壓板取出，直接裝入零件，放在壓力機上壓緊。新夾具比原夾具省去裝、卸兩螺母時間，裝夾效率得到提高。

（2）翻邊操作工藝的改進：原翻邊操作是手工操作，工人用榔頭敲打夾具，由于用力不均勻，翻邊尺寸φ3.2±0.2需時時在高倍放大鏡上檢測，有時用力過輕，φ3.2±0.2檢測則沒有到尺寸，又需敲打，后又檢測，直到合格；如用力過重，φ3.2±0.2尺寸超差則報廢。解決方案：在壓力機上加工，進行工藝試驗，固化壓力值。用機械可調式壓力機加工，壓力機直接壓在夾具上，壓力從1000N加到10000N， 先插入140°定位銷，再插入170°定位銷，時間保持6s，壓完后剖開零件在坐標工具顯微鏡測量尺寸為φ3.2±0.2，尺寸與壓力關系。（見表1）

（3）實施效果：確定壓力參數為4000N-5000N，并制定樣件，同時送熒光檢驗、磁粉檢驗檢查無裂紋，壓力機翻邊壓力固定，尺寸容易保證，且無裂紋，質量穩定。首件調好后單件加工時間只需6 min，不需要反復在高倍放大鏡下檢測尺寸。取代傳統手工加工需要調試25 min，降低了工人加工的難度，提高了加工效率。

5 應用效果

（1）生產效率和產品質量。

單件噴口加工情況：采用電火花機床的加工時間、組件裂紋、組件漏油分別為40 min、30%、30%；而采用數控機床其相應數據分別為10 min、0、0。單件渦流片加工情況：采用人工翻邊的加工時間和合格率分別為25 min、50%；而采用機床翻邊的相應數據分別為6 min、80%。

（2）效果。

改進后零件的跳動和精密尺寸的合格率大幅度提高，零件的準備時間減少，提高了加工效率。通過改進達到組件流量試驗取得了較好的效果。

6 結語

通過對噴口、渦流片等零件的結構、加工方法與加工參數的優化與改進，以及機械自動翻邊代替手工翻邊、微孔七軸加工與編程、翻邊夾具的設計和制造等創新點，大大提高了燃油噴嘴組件的流量試驗合格率，能滿足小批生產的需要，而且攻關中的經驗及思路可推廣至其他類似燃油噴嘴的加工與調試工作中，以此來提高科研生產水平和加快生產進度，為航機的順利交付提供有力保障。

參考文獻

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