專利名稱：針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及油泵油嘴噴油嘴中偶件閥體的軸套類零件加工設備，尤其涉及高精度軸套類零件端面加工設備。
背景技術：
高精度軸套類零件在各類機械中都有應用，有些零件的設計要求很高，用常規的加工設備無法滿足加工要求。圖I是德國博世(Bosch)公司生產的高壓共軌噴油器總成的結構示意圖，它包括電磁閥、電磁閥彈簧調整墊圈、電磁閥彈簧、襯環、電磁鐵緊帽、控制閥偶件、閥組件、孔板定位銷、密封圈、彈簧上座、調整墊片、調壓彈簧、頂桿、過渡塊、油嘴定位銷、噴油嘴偶件、噴油嘴緊帽、上密封圈和噴油嘴偶件，其中，噴油嘴偶件由針閥體和針閥組成，針閥與針閥體上的針閥孔精密滑動配合，通過針閥在針閥體內的軸向移動實現供油或關閉。由于高壓共軌噴油器的工作壓力高達1600Pa，而噴油嘴偶件與總成之間是通過平面對接方式來密封連接的，若對接面的加工精度達不到設計要求，輕則會出現滲漏泄壓，嚴重時會導致閥針與針閥體的針閥孔之間產生卡塞或咬死現象，因此，針閥體的加工精度直接影響到高壓共軌噴油器的性能指標，針閥體的結構如圖2所示，其中，對接端面53的設計精度要求極高，平面度為O. 0008毫米，直線度為￠0.0005毫米，相對于針閥孔基準A的垂直度僅為O. 012毫米，表面粗糙度為O. 05毫米，對接端面53到出油錐面的三個軸向尺寸為39. 6_°_°8、40. 23^01和
42.1+°_°5，因此如果對接端面加工精度達不到設計精度要求，高壓共軌噴油器就會出現供油壓力不足、噴油嘴偶件卡阻、噴油量不穩，直接影響到柴油機的輸出功率，嚴重時會導致整個高壓共軌噴油系統無法正常工作。由此可知，針閥體的對接端面的加工十分重要，它是高壓共軌噴油器能否國產化生產的關鍵技術之一。目前，類似于噴油器的針閥體的高精度軸套類零碎件的端面加工都是以針閥體的外圓定位，進行粗磨、精磨和超精磨三道工序分步磨削加工，針閥體的裝夾與國內油泵油嘴偶件的加工方式相同，都是利用圖3所示的自定心漲套來夾緊的，當漲套收緊時工件會隨漲套在軸向移動，針閥體在軸向沒有穩定的定位基準，對接端面磨削后所得到的控制噴油量的三個軸向尺寸精度39. 6_°_°8、40. 23-°·01和42. 1+°_°5很難達到設計要求，穩定性差。同時在磨削過程中針閥體需要分別安裝三次，存在安裝誤差，容易導致對接端面53相對于針閥孔基準A的垂直度超差；對接端面53的磨削都是普遍的高速磨削頭來完成的，對接端面53 的平面度、直線度和表面粗糙度有時也達不到要求；這樣的加工工藝和磨削加工設備不僅輔助時間多，而且成品率較低。通過上述客觀分析可知，在現有柴油機高壓共軌噴油器中，針閥體的對接端面磨削加工工藝設計不合理，用現有的外圓磨床來加工質量不穩定，尤其是針閥體的安裝定位方式不合理，零件的裝夾在軸向沒有統一定位基準，多次安裝夾緊存在不重合誤差。這是影響柴油機高壓共軌噴油器國產化的關鍵技術難題之一。為了克服現有柴油機高壓共軌噴油器針閥體加工中存在的上述不足，更經濟地生產出具有自主知識產權的國產柴油機高壓共軌噴油，申請人經過認真的研究和試驗設計了針閥體端面超精密加工磨床。它能對高壓共軌噴油器針閥體端面進行一次安裝，分步磨削加工，其中，針閥體精準定位夾緊裝置是關鍵部件。

發明內容
本發明的目的是提供一種針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置，它能使針閥體在軸向和徑向精準定位并可靠夾緊。本發明采取的技術方案如下一種針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置，包括旋轉軸套、漲緊外導套、執行套、自定心漲套、彈性軸向限位結構、固定銷和活塞桿，漲緊外導套與旋轉軸套的輸出端固定連接，執行套套裝在漲緊外導套的內孔中，兩者之間為間隙配合，執行套與活塞桿的伸出端固定連接，自定心漲套套裝在執行套的內孔中，在執行套上設有軸向長槽，自定心漲套和漲緊外導套之間由固定銷進行軸向固定，固定銷位于執行套上的軸向長槽內；彈性軸向限位結構設置在自定心漲套的內孔中，且位于針閥體進口一側，并由固定銷軸向限位；活塞桿可軸向滑動地套裝在旋轉軸套中心孔中。進一步，所述彈性軸向限位結構由固定彈簧座、彈簧和移動彈簧座組成，固定彈簧座和移動彈簧座結構相同，一端為平面端，另一端設有與彈簧相對應的凹坑，固定彈簧座和移動彈簧座對稱直線設置，彈簧設置在固定彈簧座和移動彈簧座之間，固定彈簧座的平面端與固定銷相接觸，凹坑面與彈簧相接觸，移動彈簧座與待加工針閥體相對應。當待加工針閥體被氣動送料裝置送到自定心漲套的內孔中時，針閥體先由彈性軸向限位結構中的移動彈簧座緩沖接收，然后緩速靠近固定彈簧座，彈簧被壓縮，當移動彈簧座與固定彈簧座接觸后針閥體在軸向得到精準限位，然后由活塞桿帶動執行套向右移動， 自定心漲套對針閥體在徑向夾緊，在夾緊過程中由于自定心漲套通過固定銷與漲緊外導套固定連接，因此自定心漲套在軸向固定不動，這樣就確保了精磨變頻電主軸和超精磨變頻電主軸在極限位置時相對于待加工針閥體端面的距離，從而能精確地控制待加針閥體的對接端面到出油錐面的三個高精度軸向尺寸精度39. 6_°_°8、40. 23-° °1和42. 1+°_°5。對接端面相對于閥針孔基準A的垂直度也能得到保證。另外，待加工針閥體只要一次裝夾即可完成端面的精加工和超精加工，不僅加工精度得到保證，而且生產效率得到提高，它是實現高壓共軌噴油器國產化的關鍵設備。


圖I為高壓共軌噴油器的針閥體的結構示意圖2為現在技術中針閥體安裝夾緊的結構示意圖3為申請人設計的針閥體對接端面磨床的結構示意圖4為圖3的俯視圖5為本發明的結構示意圖6為彈性軸向限位結構的一種結構示意圖7為氣動推料裝置的結構示意圖。
圖中，I-床身；2_針閥體軸向彈性精準定位夾緊裝置；3_工件電機；4裝置；5_精磨變頻電主軸；6_超精磨變頻電主軸；7_縱向滑臺；8_橫向滑臺；9_縱向伺服電機；10_橫向伺服電機；21_支撐座；22_主軸承；23_旋轉軸套；24_漲緊外導套；25_執行套；26_自定心漲套；27_彈性軸向限位結構；28_固定銷；29_螺釘；30_軸承端蓋；31_活塞桿；32_長軸套；33_驅動輪；34_氣缸體；35_氣缸徑向軸承；36_主軸螺母；37_活塞； 38-活塞螺母；39_端面軸承；40_短軸套；41_送料氣缸；42_送料活塞；43_送料桿；44縱向絲桿；45_橫向絲桿；46_送料槽。50-針閥體；51_閥針孔；52_錐面；53_對接端面；54_定位外圓；271-固定彈簧座；272_彈簧；273_移動彈簧座。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。一種針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置，如圖5所示，它包括支撐座21、主軸承22、旋轉軸套23、漲緊外導套24、執行套25、自定心漲套26、彈性軸向限位結構27、固定銷28、螺釘29、軸承端蓋30、活塞桿31、長軸套32、驅動輪33、氣缸體34、氣缸徑向軸承 35、主軸螺母36、活塞37、活塞螺母38、端面軸承39和短軸套40，旋轉軸套23通過主軸承 22安裝在支撐座21內，長軸套32設置在兩主軸承22之間，在兩主軸承22的外側均由軸承端蓋30限位；漲緊外導套24與旋轉軸套23的輸出端固定連接，執行套25套裝在漲緊外導套24的內孔中，兩者之間為間隙配合，執行套25與活塞桿31的伸出端固定連接，自定心漲套26套裝在執行套25的內孔中，在執行套25上設有軸向長槽，自定心漲套26和漲緊外導套24之間由固定銷28進行軸向固定，固定銷28位于執行套25上的軸向長槽內；彈性軸向限位結構27設置在自定心漲套26的內孔中，且位于針閥體進口一側，并由固定銷28軸向限位；驅動輪33安裝在旋轉軸套23上，并通過短軸套40、氣缸徑向軸承35和主軸螺母 36進行軸向固定，活塞桿31可軸向滑動地套裝在旋轉軸套23中心孔中，氣缸體34通過氣缸徑向軸承35安裝在旋轉軸套23上，活塞37套裝在活塞桿31上，在活塞37的兩端設有平面軸承39，并由活塞螺母38軸向固定，氣缸體34固定在床身I上；所述彈性軸向限位結構27如圖6所示，由固定彈簧座271、彈簧272和移動彈簧座273組成，固定彈簧座271和移動彈簧座273結構相同，一端為平面端，另一端設有與彈簧272相對應的凹坑，固定彈簧座271和移動彈簧座273對稱直線設置，彈簧272設置在固定彈簧座271和移動彈簧座273 之間，固定彈簧座271的平面端與固定銷28相接觸，凹坑面與彈簧272相接觸，移動彈簧座 273與待加工針閥體相對應。在申請人設計的高壓共軌噴油器的針閥體端面超精密加工磨床中就應用本發明， 這種磨床的結構如圖3、圖4所示，它包括床身I、針閥體軸向彈性精準定位夾緊裝置2、工件電機3、氣動推料裝置4、精磨變頻電主軸5、超精磨變頻電主軸6、縱向滑臺7、橫向滑臺8、 縱向伺服電機9和橫向伺服電機10，針閥體精準定位夾緊裝置2固定安裝在床身I上，橫向滑臺8設置在床身I上，兩者之間通過直線導軌配合，橫向滑臺8和床身I之間通過絲桿螺母機構實現橫向滑臺8相對于床身I的直線滑動；縱向滑臺7固定在橫向滑臺8上，兩者之間通過直線導軌配合，縱向滑臺7和橫向滑臺8之間通過絲桿螺母機構實現縱向滑臺7相對于橫向滑臺8的直線滑動；氣動推料裝置4、精磨變頻電主軸5和超精磨變頻電主軸6都固定安裝在縱向滑臺7上，三者的分布方案是，氣動推料裝置4、精磨變頻電主軸5和超精磨變頻電主軸6的軸線都處于同一水平面內，精磨變頻電主軸5和超精磨變頻電主軸6設置在氣動推料裝置4的兩側，三者的軸線相互平行，縱向伺服電機9通過絲桿螺母機構驅動縱向滑臺7，橫向伺服電機10通過絲桿螺母機構驅動橫向滑臺8，工件電機3驅動針閥體精準定位夾緊裝置2中夾持頭，針閥體精準定位夾緊裝置2中夾持頭的軸線與氣動推料裝置4、 精磨變頻電主軸5和超精磨變頻電主軸6的軸線都處于同一水平面內。所述氣動推料裝置4如圖7所示,它包括送料氣缸41、送料活塞42、送料桿43、縱向絲桿44、橫向絲桿45和送料槽46，送料氣缸41安裝在縱向滑臺7上，在縱向滑臺7上設有導向孔，送料活塞42位于送料氣缸41內，送料桿43固定在送料活塞42上，送料桿43與縱向滑臺7上的導向孔之間為精密移動配合，送料槽46固定安裝在縱向滑臺7上，送料槽 46設置在送料桿43的前端，且送料槽46的底部圓心軸線與送料桿43的軸線重合。在這種專用磨床中，送料槽46的底部圓心軸線與送料桿43的軸線重合，且送料桿 43的軸線必須與針閥體精準定位夾緊裝置2中的自定心漲套26的軸線重合。由于在送料桿43的伸出端設有與針閥體50的閥針孔51相配合芯軸段，待加工針閥體50從送料槽46 落到槽底圓弧，由送料桿43將待加工針閥體送入自定心漲套26的中心孔中，待加工針閥體 50軸向由彈性軸向限位結構27緩沖并準確軸向限位，確保待加工針閥體50軸向加工基準的一致性，當彈性軸向限位結構27完成對待加工針閥體50軸向精確定位后，控制針閥體精準定位夾緊裝置2中的工件夾緊氣缸，使其活塞37向右移動，帶動執行套25向右移動，從而實現對待加工針閥體50的夾緊，由機床的控制系統對工件電機3、精磨變頻電主軸5、超精磨變頻電主軸6、縱向伺服電機9、橫向伺服電機10、送料氣缸和工件夾緊氣缸進行動作控制，使它們加工工藝要求進行順序動作在非工作狀態，工件夾緊氣缸的活塞桿處于收縮狀態，送料氣缸的送料桿也處于收縮狀態。工作順序動作為送料氣缸動作，自動送料；待加工針閥體50送入自定心漲套26 的中心孔內后，由彈性軸向限位結構27對待加工針閥體50進行緩沖并軸向準確限位，然后工件氣缸動作，執行套25隨活塞桿31向外伸展，迫使自定心漲套26夾緊針閥體50的定位外圓54，此時送料氣缸反向縮回復位；橫向伺服電機10動作，使橫向滑臺8向左移動到極限位置后停止，縱向伺服電機9動作，使精磨變頻電主軸5和超精磨變頻電主軸6依次對待加工針閥體的端面進行精磨和超精磨加工，加工結束后縱向滑臺7復位，橫向滑臺8復位， 工件夾氣缸反向動作，使執行套25向左移動，自定心漲套26松開，加工好的針閥體在彈性軸向限位結構27的彈力作用下自動彈出，完成一個加工循環。在本例中，是以磨削高壓共軌噴油器中的針閥體端面為例來說明的，對于其它加工設備，或者類似于針閥體的高精度其它零件都適用，只要使用本發明的定位夾緊技術方案都在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置，其特征是包括旋轉軸套(23)、漲緊外導套(24)、執行套(25)、自定心漲套(26)、彈性軸向限位結構(27)、固定銷(28)和活塞桿(31)，漲緊外導套(24)與旋轉軸套(23)的輸出端固定連接，執行套(25)套裝在漲緊外導套(24)的內孔中，兩者之間為間隙配合，執行套(25)與活塞桿(31)的伸出端固定連接，自定心漲套(26)套裝在執行套(25)的內孔中，在執行套(25)上設有軸向長槽，自定心漲套(26)和漲緊外導套(24)之間由固定銷(28)進行軸向固定，固定銷(28)位于執行套(25)上的軸向長槽內；彈性軸向限位結構(27)設置在自定心漲套(26)的內孔中，且位于針閥體(50)進口一側，并由固定銷(28)軸向限位；活塞桿(31)可軸向滑動地套裝在旋轉軸套(23)中心孔中。
2.根據權利要求I所述針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置，其特征是所述彈性軸向限位結構(27)由固定彈簧座(271)、彈簧(272)和移動彈簧座(273)組成，固定彈簧座(271)和移動彈簧座(273)結構相同，一端為平面端，另一端設有與彈簧(272)相對應的凹坑，固定彈簧座(271)和移動彈簧座(273)對稱直線設置，彈簧(272)設置在固定彈簧座(271)和移動彈簧座(273)之間，固定彈簧座(271)的平面端與固定銷(28)相接觸，凹坑面與彈簧(272)相接觸，移動彈簧座(273)與待加工針閥體相對應。
全文摘要
一種針閥體類零件軸向彈性精準定位夾緊裝置，當針閥體被送到自定心漲套的內孔中時，先由彈性軸向限位結構對之進行精確的軸向限位，然后由執行套伸縮夾緊，在夾緊過程中自定心漲套在軸向固定不動，這樣就確保了兩變頻電主軸到待加工端面的距離，從而能精確地控制針閥體的對接端面到出油錐面的高精度軸向尺寸精度，對接端面相對于閥針孔基準的垂直度也能得到保證。
文檔編號B24B41/06GK102601729SQ20121008764
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者湯志明 申請人:常州博瑞油泵油嘴有限公司