高压共轨管加工工艺可行性研究

摘要：本文主要对高压共轨管加工工艺流程进行可行性研究，重点对钻孔和去毛刺工序工艺可行性进行了详细的分析和研究，并制定出最佳的生产工艺方案。

关键词：高压共轨管 数控多轴钻床 磨粒流去毛刺

0 引言

随着世界能源危机和环境污染的加重，为了节约能源、降低排放，柴油机电控喷射技术得到了飞速的发展。在既要保住直喷柴油机卓越的燃油经济性能，又要满足日益严格的排放法规的情况下，高压共轨电控燃油喷射技术的应用发挥了巨大的威力：不仅进一步降低燃油消耗、增强了动力性能、满足了更加严格的排放法规，而且具有更高的喷射压力和更加灵活的喷油方式。

1 高压共轨管零件介绍

1.1 高压共轨电控燃油喷射系统能够有效的改善柴油机的排放性能，完全满足降低排放，提高发动机动力性方面的时代要求。高压共轨管是供油系统的核心部件之一。高压共轨管图纸如下图所示：

1.2 高压共轨管图纸基本信息

原材料为AISI 304不锈钢无缝钢管，外径为Ф21±0.1mm、长度317±0.3mm、壁厚2.8mm，管子上有2-Ф11.87（0，-0.05）mm、2-Ф11.97（0，-0.05）mm、5-Ф5.2

（0，-0.2）mm共9个小孔。

2 高压共轨管加工工艺流程

下料―端口去毛刺―钻孔―磨粒流去毛刺―高压水枪冲洗―超声波清洗。

3 各工序工艺分析

3.1 下料：

使用全自动切割机装卡Ф21夹具进行下料长度尺寸317±0.3mm。

3.2 端口去毛刺：

使用直管去毛刺机，按高压共轨管长度尺寸调整两滚刷距离，刷掉管子两端端口毛刺。

3.3 钻孔：

钻孔工序需加工2-Ф11.87（0，-0.05）mm、2-Ф11.97

（0，-0.05）mm、5-Ф5.2（0，-0.2）mm共9个小孔。

3.3.1 方案一：立式加工中心；

使用可自动换刀（至少6-8把刀）且附带第4轴的立式加工中心加工小孔。使用第四轴装卡工件一端，另一端用辅助工装卡定位；采用定心钻引孔-粗钻孔-铣孔的流程，加工中心自动换刀，第四轴旋转定位加工共轨管，所使用的刀具为按图纸要求孔尺寸专门定制的非标准合金刀具；此方案加工的优点是一次装卡完成工件所有孔加工，孔定位精度较高；缺点是单件装卡加工效率较低，适合中、小批量订单生产。

3.3.2 方案二：数控多轴钻床：

本机床为PLC编程控制；设有制动、手动、急停按钮；手动按钮，完成调整机床各定位后，自动完成工件压紧、快进、工进、快退、放松工件。此设备需定制采购。

高压共轨管钻孔工艺过程：共需三台数控多轴钻床，3套装卡定位胎具，一次装卡两件共轨管毛坯同时加工；第一台数控多轴钻床使用刀具为Ф5及Ф11.6合金钻头；第二台数控多轴钻床使用刀具为定制刀具合金阶梯铰刀，上部直径Ф11.97（0，-0.02），下部阶梯直径Ф11.87（0，-0.02）；第三台数控多轴钻床使用刀具为Ф5合金钻头。

①加工完成八个Ф11.6孔和八个Ф5.2孔；将两工件手工上料装卡在定位胎具上按下启动按钮上胎板在油缸作用下通过导柱下滑与下胎板将工件夹紧12个轴快进钻孔完成两工件钻孔12个轴快退上胎板在油缸作用下通过导柱上滑与下胎板分开手工取下两工件如此循环。

②加工完成四个Ф11.87孔和四个Ф11.97孔；将两工件手工上料装卡在定位胎具上（用两个Ф5.2孔定位）按下启动按钮上胎板在油缸作用下通过导柱下滑与下胎板将两工件夹紧12个轴快进合金阶梯铰刀铰孔完成两工件铰孔12个轴快退上胎板在油缸作用下通过导柱上滑与下胎板分开手工取下两工件如此循环。

③加工完成两个Ф5.2孔；将两工件手工上料装卡在定位胎具上（用四个Ф11.87孔和四个Ф11.97孔定位）按下启动按钮上胎板在油缸作用下通过导柱下滑与下胎板将两工件夹紧12个轴快进钻孔完成两工件上偏移30°（两个Ф5.2孔）12个轴快退上胎板在油缸作用下通过导柱上滑与下胎板分开手工取下两工件如此循环。

钻孔工序小结：提样及小批量阶段建议采用方案一立式加工中心，此设备为通用设备；大批量生产建议使用方案二数控多轴钻床，此设备需为专用设备；优点：①实现自动化连续生产，改善产品加工质量，提高生产效率；②降低工作人员劳动强度和工作量；③钻床系统工作平稳，满足工作要求。

3.4 磨粒流去毛刺：利用传统的加工方法来实现对共轨管交叉孔处去毛刺及倒圆角是极其困难的，磨粒流加工技术是国外70年代末发展起来的一项精饰去毛刺新工艺，磨粒流超精密抛光技术能够很好的解决内部深孔、交叉孔、细小孔、沟槽等处的去毛刺、抛光以及尖边倒圆的最有效办法。磨粒流加工工艺是使有粘弹特性的磨料在压力作用下往复挤过工件的内外表面、边缘和孔道，对通道面和边角进行去毛刺、抛光和倒圆角的工艺过程，以达到工件去毛刺、去锐边和抛光等光整加工的目的。这一工艺尤其适用于通常较难抛光的内腔形状。利用磨粒流中的磨粒充作无数的切削刀具，以其坚硬的锋利的棱角对工件表面进行反复切削，从而达到去除毛刺目的。

磨粒流加工技术的工艺特点：

①适用范围：粘弹特性的磨料是一种具有半固态流动性的物体，具有可塑性，又有弹性，它可以适应各种复杂表面的抛光和去毛刺；对于传统工具难以接触的零件内腔，这种粘弹性介质在压力作用下可以流动，流过的任何部位都将实现光整加工，去毛刺的小孔孔径最小可达0.2mm。

②加工效率：磨料流动加工可实现自动化生产，材料去除量一般为0.01～0.1mm，加工时间通常为1～5分钟；可多件同时加工来提升效率。

③表面质量：加工后的表面粗糙度与原始状态和磨料粒度等有关，一般可降低为加工前粗糙度值的十分之一，最低的粗糙度可以达到Ra0.025μm的镜面。磨料流动加工可以去除在0.025mm深度的表面残余应力；可去除前面工序形成的表面变质层和表面微观缺陷。

④加工精度：磨粒流加工是一种表面加工技术，因此它不能修正零件的形状误差切削均匀性可以保持在被切削量的10%以内，尺寸精度可控制在微米的数量级。

在工艺实施中，通常采用两个相对的磨粒缸，使磨粒流在零件和夹具所形成的通道中来回流动。磨粒流所流经的任何部位都将被光整，对于那些一般工具难以接触的零件内腔，磨粒流加工技术的优越性尤为突出。当磨粒均匀而渐进地对通道表面或边角进行工作时，产生去毛刺、抛光、倒角的作用。由以上分析可见使用磨料流加工机床去除高压共轨管内孔毛刺应该能够完全达到图纸上“零件必须无毛刺”的技术要求。

3.5 高压水枪冲洗：

使用高压水枪冲洗清除管子内外壁残留的磨粒。

3.6 清洗：

使用超声波清洗机加入清洗剂清洗、烘干，使高压共轨管管子内外壁清洁、无异物、无油脂残留，表面张力≥38mN/m达到图纸要求。超声波清洗的优点：

①清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致；

②清洗速度快，提高生产效率；

③不须人手接触清洗液，安全可靠；

④对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净；

⑤节省溶剂、热能、工作场地和人工等。

4 结论

上述对高压共轨管加工工艺流程中下料、端口去毛刺、高压水枪冲洗、超声波清洗四道工序进行了简单的分析和介绍，主要详细分析了钻孔和磨粒流去毛刺两道关键工序的技术工艺可行性；由上述对各工序的理论分析可知，按高压共轨管加工工艺流程来进行生产加工从理论上分析能够达到图纸要求。

参考文献：

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[2]向红，陈仕品.柴油机高压共轨电控燃油喷射技术[J].机电产品开发与创新，2006（05）.

[3]李明诚.柴油机高压共轨喷射系统的合理维护[J].农业机械，2009（11）.