高壓共軌管加工工藝可行性研究

摘要：本文主要對高壓共軌管加工工藝流程進行可行性研究，重點對鉆孔和去毛刺工序工藝可行性進行了詳細的分析和研究，并制定出最佳的生產工藝方案。

關鍵詞：高壓共軌管 數控多軸鉆床 磨粒流去毛刺

0 引言

隨著世界能源危機和環境污染的加重，為了節約能源、降低排放，柴油機電控噴射技術得到了飛速的發展。在既要保住直噴柴油機卓越的燃油經濟性能，又要滿足日益嚴格的排放法規的情況下，高壓共軌電控燃油噴射技術的應用發揮了巨大的威力：不僅進一步降低燃油消耗、增強了動力性能、滿足了更加嚴格的排放法規，而且具有更高的噴射壓力和更加靈活的噴油方式。

1 高壓共軌管零件介紹

1.1 高壓共軌電控燃油噴射系統能夠有效的改善柴油機的排放性能，完全滿足降低排放，提高發動機動力性方面的時代要求。高壓共軌管是供油系統的核心部件之一。高壓共軌管圖紙如下圖所示：

1.2 高壓共軌管圖紙基本信息

原材料為AISI 304不銹鋼無縫鋼管，外徑為Ф21±0.1mm、長度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個小孔。

2 高壓共軌管加工工藝流程

下料—端口去毛刺—鉆孔—磨粒流去毛刺—高壓水槍沖洗—超聲波清洗。

3 各工序工藝分析

3.1 下料：

使用全自動切割機裝卡Ф21夾具進行下料長度尺寸317±0.3mm。

3.2 端口去毛刺：

使用直管去毛刺機，按高壓共軌管長度尺寸調整兩滾刷距離，刷掉管子兩端端口毛刺。

3.3 鉆孔：

鉆孔工序需加工2-Ф11.87（0，-0.05）mm、2-Ф11.97

（0，-0.05）mm、5-Ф5.2（0，-0.2）mm共9個小孔。

3.3.1 方案一：立式加工中心；

使用可自動換刀（至少6-8把刀）且附帶第4軸的立式加工中心加工小孔。使用第四軸裝卡工件一端，另一端用輔助工裝卡定位；采用定心鉆引孔-粗鉆孔-銑孔的流程，加工中心自動換刀，第四軸旋轉定位加工共軌管，所使用的刀具為按圖紙要求孔尺寸專門定制的非標準合金刀具；此方案加工的優點是一次裝卡完成工件所有孔加工，孔定位精度較高；缺點是單件裝卡加工效率較低，適合中、小批量訂單生產。

3.3.2 方案二：數控多軸鉆床：

本機床為PLC編程控制；設有制動、手動、急停按鈕；手動按鈕，完成調整機床各定位后，自動完成工件壓緊、快進、工進、快退、放松工件。此設備需定制采購。

高壓共軌管鉆孔工藝過程：共需三臺數控多軸鉆床，3套裝卡定位胎具，一次裝卡兩件共軌管毛坯同時加工；第一臺數控多軸鉆床使用刀具為Ф5及Ф11.6合金鉆頭；第二臺數控多軸鉆床使用刀具為定制刀具合金階梯鉸刀，上部直徑Ф11.97（0，-0.02），下部階梯直徑Ф11.87（0，-0.02）；第三臺數控多軸鉆床使用刀具為Ф5合金鉆頭。

①加工完成八個Ф11.6孔和八個Ф5.2孔；將兩工件手工上料裝卡在定位胎具上→按下啟動按鈕→上胎板在油缸作用下通過導柱下滑與下胎板將工件夾緊→12個軸快進→鉆孔→完成兩工件鉆孔→12個軸快退→上胎板在油缸作用下通過導柱上滑與下胎板分開→手工取下兩工件→如此循環。

②加工完成四個Ф11.87孔和四個Ф11.97孔；將兩工件手工上料裝卡在定位胎具上（用兩個Ф5.2孔定位）→按下啟動按鈕→上胎板在油缸作用下通過導柱下滑與下胎板將兩工件夾緊→12個軸快進→合金階梯鉸刀鉸孔→完成兩工件鉸孔→12個軸快退→上胎板在油缸作用下通過導柱上滑與下胎板分開→手工取下兩工件→如此循環。

③加工完成兩個Ф5.2孔；將兩工件手工上料裝卡在定位胎具上（用四個Ф11.87孔和四個Ф11.97孔定位）→按下啟動按鈕→上胎板在油缸作用下通過導柱下滑與下胎板將兩工件夾緊→12個軸快進→鉆孔→完成兩工件上偏移30°（兩個Ф5.2孔）→12個軸快退→上胎板在油缸作用下通過導柱上滑與下胎板分開→手工取下兩工件→如此循環。

鉆孔工序小結：提樣及小批量階段建議采用方案一立式加工中心，此設備為通用設備；大批量生產建議使用方案二數控多軸鉆床，此設備需為專用設備；優點：①實現自動化連續生產，改善產品加工質量，提高生產效率；②降低工作人員勞動強度和工作量；③鉆床系統工作平穩，滿足工作要求。

3.4 磨粒流去毛刺：利用傳統的加工方法來實現對共軌管交叉孔處去毛刺及倒圓角是極其困難的，磨粒流加工技術是國外70年代末發展起來的一項精飾去毛刺新工藝，磨粒流超精密拋光技術能夠很好的解決內部深孔、交叉孔、細小孔、溝槽等處的去毛刺、拋光以及尖邊倒圓的最有效辦法。磨粒流加工工藝是使有粘彈特性的磨料在壓力作用下往復擠過工件的內外表面、邊緣和孔道，對通道面和邊角進行去毛刺、拋光和倒圓角的工藝過程，以達到工件去毛刺、去銳邊和拋光等光整加工的目的。這一工藝尤其適用于通常較難拋光的內腔形狀。利用磨粒流中的磨粒充作無數的切削刀具，以其堅硬的鋒利的棱角對工件表面進行反復切削，從而達到去除毛刺目的。

磨粒流加工技術的工藝特點：

①適用范圍：粘彈特性的磨料是一種具有半固態流動性的物體，具有可塑性，又有彈性，它可以適應各種復雜表面的拋光和去毛刺；對于傳統工具難以接觸的零件內腔，這種粘彈性介質在壓力作用下可以流動，流過的任何部位都將實現光整加工，去毛刺的小孔孔徑最小可達0.2mm。

②加工效率：磨料流動加工可實現自動化生產，材料去除量一般為0.01～0.1mm，加工時間通常為1～5分鐘；可多件同時加工來提升效率。

③表面質量：加工后的表面粗糙度與原始狀態和磨料粒度等有關，一般可降低為加工前粗糙度值的十分之一，最低的粗糙度可以達到Ra0.025μm的鏡面。磨料流動加工可以去除在0.025mm深度的表面殘余應力；可去除前面工序形成的表面變質層和表面微觀缺陷。

④加工精度：磨粒流加工是一種表面加工技術，因此它不能修正零件的形狀誤差切削均勻性可以保持在被切削量的10%以內，尺寸精度可控制在微米的數量級。

在工藝實施中，通常采用兩個相對的磨粒缸，使磨粒流在零件和夾具所形成的通道中來回流動。磨粒流所流經的任何部位都將被光整，對于那些一般工具難以接觸的零件內腔，磨粒流加工技術的優越性尤為突出。當磨粒均勻而漸進地對通道表面或邊角進行工作時，產生去毛刺、拋光、倒角的作用。由以上分析可見使用磨料流加工機床去除高壓共軌管內孔毛刺應該能夠完全達到圖紙上“零件必須無毛刺”的技術要求。

3.5 高壓水槍沖洗：

使用高壓水槍沖洗清除管子內外壁殘留的磨粒。

3.6 清洗：

使用超聲波清洗機加入清洗劑清洗、烘干，使高壓共軌管管子內外壁清潔、無異物、無油脂殘留，表面張力≥38mN/m達到圖紙要求。超聲波清洗的優點：

①清洗效果好，清潔度高且全部工件清潔度一致；

②清洗速度快，提高生產效率；

③不須人手接觸清洗液，安全可靠；

④對深孔、細縫和工件隱蔽處亦可清洗干凈；

⑤節省溶劑、熱能、工作場地和人工等。

4 結論

上述對高壓共軌管加工工藝流程中下料、端口去毛刺、高壓水槍沖洗、超聲波清洗四道工序進行了簡單的分析和介紹，主要詳細分析了鉆孔和磨粒流去毛刺兩道關鍵工序的技術工藝可行性；由上述對各工序的理論分析可知，按高壓共軌管加工工藝流程來進行生產加工從理論上分析能夠達到圖紙要求。

參考文獻：

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