柴油機(jī)燃油系統(tǒng)產(chǎn)品主要零部件的制造工藝解析

1、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)產(chǎn)品主要零部件的制造工藝一 .概述：柴油機(jī)燃油系統(tǒng)主要零部件包括噴油泵，噴油器總成，噴油嘴，柱塞偶件，出油閥偶件等精密零部件。其制造過程，包括鑄造，鍛造，沖壓，冷擠壓和金屬切削加工等熱處理前的軟加工成形技術(shù)。熱處理后還要經(jīng)過磨、珩、研以及電火花、電解等加工方法進(jìn)行精加工，完成了零件的加工之后，還要按規(guī)定的程序進(jìn)行裝配和性能試驗(yàn)。 合格后才能作為成品出廠。 因此如何制定合理的工藝過程，采用先進(jìn)加工設(shè)備（當(dāng)然根據(jù)具體條件）,成為機(jī)械工藝工程師的重要任務(wù)。我國油泵油嘴廠數(shù)量多而分散， 不少工廠采用通用設(shè)備， 工序分散，手工操作多，生產(chǎn)方式也落后，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。改革開放以來國內(nèi)部分廠家

2、投入大量資金， 引進(jìn)了許多國外先進(jìn)設(shè)備， 在關(guān)鍵工序上把好質(zhì)量關(guān)， 引進(jìn)了部分的先進(jìn)制造技術(shù)， 如瑞士 mikron 的 dr-12噴油嘴體內(nèi)腔成型組合機(jī)床，瑞典uva中孔座面磨床，stude配磨磨床和a型泵、pw泵、s系列噴油嘴加工技術(shù)等一批先進(jìn)加工設(shè)備和技術(shù)。 引進(jìn)了世界最大的燃油噴射系統(tǒng)制造商bosch 公司的生產(chǎn)制造技術(shù)。使國內(nèi)的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)產(chǎn)品的制造技術(shù)有了很大的提高，產(chǎn)品質(zhì)量有明顯的改善，但總體技術(shù)與國外還有較大差別。國外油泵油嘴零件的加工和裝配試驗(yàn)已達(dá)到很高的自動(dòng)化程度，采用專用高效設(shè)備組成 cam 自動(dòng)線加工零件。 油泵油嘴總成的裝配，實(shí)現(xiàn)了信息化capp-pdm的自動(dòng)化管理

3、，由于加工過程的自動(dòng)化和科學(xué)的質(zhì)量管理體系（62質(zhì)量認(rèn)證的質(zhì)量管理方法），所以生產(chǎn)效 率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。二.柴油機(jī)燃油系統(tǒng)精密偶件的主要加工工藝和技術(shù)要求：圖1為噴油嘴偶件。2.1 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)精密偶件的主要技術(shù)要求：柴油機(jī)油泵油嘴精密偶件主要有三對，噴油嘴偶件，柱塞偶件和出油閥偶件。jb/t72962004柴油機(jī)噴油嘴偶件技術(shù)條件，jb/t7174.12004柴油機(jī)出油閥偶件技術(shù)條件，jb/t7173.12004柴油機(jī)噴柱塞偶件技術(shù)條件。表一：噴油嘴偶件的主要技術(shù)要求零件名稱偏差名稱精度mm粗糙度仙m針閥體11.內(nèi)圓工作表圓圓度f 0.00050.052.內(nèi)圓工作表面的軸線直線度0.00

4、13.內(nèi)圓工作表面的素線平行度+0.00150.00054.密封錐面對內(nèi)圓工作表面的斜向圓跳動(dòng)0.0040.405.密封端面的平向度0.00090.206.噴孔軸心線與針閥體軸心線的角度差±3° （孔 式）7.圓周上各噴孔軸心線的角度偏差±3° （孔 式）8.噴孔對內(nèi)圓工作表面的圓跳動(dòng)0.003 （軸針式）針閥.導(dǎo)向工作表面的圓度f 0.00030.052.導(dǎo)向工作表面的軸線直線度0.00053.導(dǎo)向工作表面的素線平行度i 0.000514.密封錐面的圓度10.0010.205.密封錐面對導(dǎo)向工作表面的斜向圓跳動(dòng)0.00156.針閥軸針對導(dǎo)向工作表面的圓

5、跳動(dòng)0.002 （軸 針式）偶件1.升程偏差614 秒降壓法19.62.配合表面密封值mpa降到17.64 mpa表二：柱塞偶件的主要技術(shù)要求零件名稱偏差名稱精度mm粗糙度仙m柱塞丁圓柱工作表向圓度:0.00050.042.圓柱工作表面的軸線直線度0.0013.圓柱工作表面的素線平行度20:0.000614.控制斜槽的線輪廓度0.04柱塞套1.內(nèi)圓柱工作表向圓度0.00050.042.內(nèi)圓柱工作表面的軸線直線度0.00113.內(nèi)圓柱工作表面的素線平行度20:0.00064.密封端面的平向度0.00090.16偶件配合表面密封值（|）6.5-（|）8.51126秒19.60±0.245

6、 mpa 等壓試驗(yàn)配合表面密封信小8.5-（|）12922 秒表三：出油閥偶件的主要技術(shù)指標(biāo)（略）2.2 精密偶件的材料及熱處理；2.21 精密偶件的材料選擇；精密偶件的材料除了要求熱處理后應(yīng)具有較高的硬度和耐磨性， 有較高的抗回火性和尺寸穩(wěn)定性，有較好的抗腐蝕能力和接觸疲勞強(qiáng) 度，以及小的線膨脹系數(shù)外，還應(yīng)具有良好的機(jī)械加工性能。1噴油嘴偶件的常用材料；軸針式噴油嘴偶件較多的采用gch5,熱處理后硬度為 hrc6064。長型孔式噴油嘴偶件的針閥體則采用合金滲碳鋼，針閥 為高速鋼。針閥體材料有18cr2ni4wa, 25sicrmov , 18crni2,20crmos, 20crni, gc

7、r15等。大功率柴油機(jī)噴油嘴的針閥體采用 27simn2mov合金滲碳鋼或38crmoal氮化鋼等材料。采用合金滲碳 鋼熱處理的針閥體，其滲碳層深度為 0.40.9mm,硬度n hrc57,采 用38crmoal氮化鋼熱處理的針閥體，其滲碳層深度為 0.30.4mm, 硬度hva950。針閥采用高速鋼 w18cr4v, w6mo5cr4v2制造，其 硬度為hrc6265。2柱塞偶件大多采用gcr15,其硬度為hrc6064,也有用crwmn 或20crmo等材料的。3出油閥偶件的材料和技術(shù)要求：出油閥偶件以采用 gcr15為多，也有用20crmo, crwmn的，其硬度為hrc6063,當(dāng)采用

8、20crmo時(shí)硬度a hrc58,當(dāng)偶件承受較大沖擊載荷時(shí)，常采用 38crmoal或27simn2mov等材料。2.2.2精密偶件的熱處理：1 .軸承鋼；a：富鹽爐加熱淬火：簡單，防脫碳，極毒，污染。b：氣體保護(hù)氣氛加熱淬火：（氨分解，滴注式兩種）節(jié)能，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，生態(tài)保護(hù)好，推廣應(yīng)用。氨分解氣的成分：nh3 650c , h2 （75%） +n2 （25%）滴注式有直接滴注和間接滴注兩種。直接滴注是1: 2丙酮和乙醇直接滴入加熱爐內(nèi)分解。間接滴注是甲醛和乙醇3: 7混合滴入裂解爐內(nèi)900c分解，推桿爐，多用爐推桿爐操作：力口熱850c-10c （推料10分鐘）-冷卻160190c （10

9、#機(jī)械油 80c檢驗(yàn)-冷處理60c （1小時(shí)）-回火190c ± 10c （4小時(shí)）-130 + 10 cc：井式滲碳爐加熱淬火2 .滲碳鋼：a： 18cr2niwa針閥體的固體滲碳：一般用箱式爐式井式滲碳爐中孔塞碳棒一裝罐一滲碳爐880 900c (5-5.5小時(shí))出爐室冷-一檢 查滲碳層深度-開罐篩碳一冷處理60c (6090分)-清洗一回 火 160c ±i0c (4 小時(shí))b: 20crmos針閥體的固體滲碳3. 38crmoal針閥體的氣體氮化氮化前調(diào)質(zhì)處理，硬度為 hrc3135,再做半精加工，再氮化?？捎酶脑斓木綘t，nh3的分解率為1840%. 525c 一

10、 .一零件裝爐一180c排氣一氮化 坐一爐冷卻至180c出爐35小時(shí)4.高速鋼的熱處理a： w18cr4v高速鋼的鹽溶處理；b: w18cr4v高速鋼的真空熱處理；真空爐：第一次預(yù)熱 550c600c-保溫t1=30+ (1.52) d;第二次預(yù)熱 850c900c保溫 t2=30+ (1.52) d;第三次預(yù)熱 1260c1280c保溫 t1=20+ (0.250.5) d;預(yù)冷至1000 c進(jìn)入油淬火。三：精密偶件的加工工藝及制造技術(shù)（噴油嘴偶件）一 針 閥偶件的熱處理前軟加工：1. 針閥的軟加工：針閥的毛坯加工如圖 1：針閥毛坯圖針閥毛坯加工單軸自動(dòng)車、 數(shù)控車床， 也可用專用設(shè)備加工。

11、圖 2 是數(shù)控車床加工針閥簡圖加工結(jié)果： 切削表面對導(dǎo)向表面的跳動(dòng)應(yīng)不大于 0.08mm， 并為熱處理后的硬加工留有0.30.5mm 的余量。毛坯在經(jīng)過檢驗(yàn)之后入庫進(jìn)行熱處理。2. 針閥體的軟加工：針閥體毛坯如圖3：針閥毛坯加工多軸自動(dòng)車、數(shù)控車床圖 4 六角車加工簡圖，圖 5 組合機(jī)床加工過程針閥體的軟加工：a：槍孔鉆床打二級(jí)中孔，二級(jí)中孔同軸度0.02mm,對外圓跳動(dòng)0.04mmb:數(shù)控車床（六角車床）一麻花鉆一粗較一精較（或硬質(zhì)合金雙級(jí)錢刀）對外園跳動(dòng)0.08mm,二級(jí)中孔同軸度0.04mm。c；以二級(jí)中孔為基準(zhǔn)加工；一一座面一壓力室座面用冷擠壓，如圖6,（可保證0.006mm跳動(dòng)）壓力

12、室以二級(jí)中孔定位鉆加工（可保證壓力室對中孔跳動(dòng)0.08mm)盛油槽加工有電解成型和機(jī)械刀挖，如圖 7定位孔和進(jìn)油孔可用組合機(jī)床加工，也可用臺(tái)鉆和鉆模加工。鉆噴孔、球頭要精車或粗磨，為保證球頭壁厚公差，加工時(shí)要以壓力室低部定長，噴孔可用噴孔鉆床加工。0.15 0.17歐3圖 9 針閥體軟加工工藝過程，圖 10 噴孔鉆床（0.100.14歐4）0.07 0.10歐5流量檢測和噴孔角度檢測 圖 11 流量試驗(yàn)臺(tái)二 精 密偶件的硬加工：精密偶件零件的硬加工， 指熱處理之后的切削加工， 其加工質(zhì)量決定了精密偶件的產(chǎn)品質(zhì)量， 由于精密偶件的加工精度很高， 所以在硬加工過程中往往要經(jīng)過多次粗精磨削和珩磨等工

13、序，逐次提高加工精度，才能達(dá)到圖紙要求。 為了減少磨削過程中的磨削應(yīng)力，在精磨之前要進(jìn)行第二次時(shí)效，為保證零件材質(zhì)，要對零件100%作磁性探傷，經(jīng)磁性探傷后要進(jìn)行退磁，保證零件的剩磁不超過5 高斯。3. 針閥偶件的硬加工：圖 12是針閥體硬加工主要工藝過程a：經(jīng)熱處理后零件，去壓力室毛刺，清洗。b：磨工藝角，糾正熱處理變形，減小座面磨削余量，跳動(dòng)0.02mm,加工方法如圖13,磨工藝角示意圖。c：磨兩級(jí)外圓及球頭。以中孔孔口和座面量規(guī)尺寸©3mm定位。成型砂輪磨削全部外表面：精度高，效率高，定位以中孔孔口和座面d 3mm定位。可達(dá)到外圓對中孔跳動(dòng) 0.02mm,球頭壁厚差 士 0.0

14、5mm,易保證球心位置。圖 14 成型砂輪磨削。d:磨大端面。平面度 0.0009mm ra0.09mme：去噴孔毛刺及測流量，流量散差士 3%。圖 15液體擠壓研磨機(jī)床f:磨中孔座面圖 16 uva80 中孔座面磨床，圖 17磨中孔座面的夾持方法圖 18 w042 中孔座面磨床，圖 19小風(fēng)磨uva80 中孔座面磨床可達(dá)到：中孔：圓度0.0005mm,素線平行度 0.001mm,粗糙度ra0.1 m 座面：圓度0.0008mm,對中孔跳動(dòng)w 0.003mm,粗糙度ra0.2 m, 座面角度分差士 10'。g:研磨中孔：主要用于改善中孔的表面粗糙度，使粗糙度達(dá)到 ra0.05w m （

15、對于 w042,小風(fēng)磨加工的中孔最好用班磨）。 h:研磨面：（研磨面主要是用以改善表面粗糙度）。i ：研大端面： （超精磨大端面）使大端面平面度達(dá)到0.0006mm，ra0.05mm。圖 20 （tlhs）4. 針閥的硬加工：a：針閥熱處理后的硬加工，通常工作大外圓用無芯磨床磨削。圖21 針閥成型無芯磨床加工示意圖。也可用外圓磨床來加工。此時(shí)應(yīng)以工作大外圓做定位基準(zhǔn)，支承在v 型夾具上，由壓輪帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)完成磨削加工，這就要求工作大外圓有極高的精度，以保證座面和各級(jí)外圓的加工精度和同軸度。 圖 21 的加工結(jié)果工作外圓可達(dá)到圓度0.002mm 的精度。b:磨尾桿?？捎?-001用大外圓和前尖定

16、位。c：通磨外圓：使用 m80高精度無芯磨床，使大外圓度提高到 0.0008mm,切削余量至0.02mm,素線平行度w 0.015mm。d:磨針尖：以提高精度的大外圓進(jìn)一步磨針尖，使針尖圓度達(dá)到0.0008 m。e：磨45° ,通常用j4-012斜切磨床。f ：精磨外圓：使用高精度無芯磨床，使大外圓圓度提高到0.0005m,素線平行度w 0.001mm, ra0.1 區(qū) m。g:無芯研磨外圓：無芯研磨機(jī)h:粗研外圓：雙盤研磨機(jī)i:精磨尾桿：j4-012斜切磨床j:精磨 45 , studev s21 圓度w 0.0003區(qū) m,粗糙度 ra0.08i m 圖 21 studev s2

17、1 磨床k:精磨座面：studev s21 圓度w 0.0003 m,粗糙度 ra0.08i ml:精研外圓：雙盤研磨機(jī)精研大外圓，ra0.05w m。5. 精密偶件的配付和性能試驗(yàn)：加工好的單件成品需要裝配成偶件，叫插配。精密偶件的插配配付有相當(dāng)嚴(yán)格的要求， 在相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定。由于在大量的生產(chǎn)過程中精密零件的加工精度還不能實(shí)現(xiàn)100%的配付成功，因此配付過程中還需要采取各種措施來提高配付合格率，偶件要100%進(jìn)行試驗(yàn)合格才能出廠。噴油嘴偶件的配付和試驗(yàn)檢查：機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn) jb/t7297-2004 柴油機(jī)噴油嘴偶件性能要求中規(guī)定，針閥在針閥體內(nèi)應(yīng)具有良好的滑動(dòng)性，兩個(gè)工作表面間應(yīng)具有一定的徑向間隙；徑向間隙以油壓法試驗(yàn)的徑部密封值評(píng)定。試驗(yàn)用油為20c時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度10.210.7cat的混合油；對噴霧質(zhì)量的要求是，噴出的燃油應(yīng)成霧化狀，不應(yīng)有油粒飛濺。噴油開始前和終了后噴孔口不允許有滲油現(xiàn)象。噴油結(jié)束后只允許針閥體頭部有輕微濕潤，噴油嘴流量偏差要在規(guī)定的范圍內(nèi)，該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規(guī)定了試驗(yàn)方法。插配配付的工序是：表5，圖22 空氣量儀圖 23 電感比較儀a：針閥和針閥體分級(jí)：空氣量儀或電感比較儀按0.0005mm一級(jí)