柴油機燃油系統產品主要零部件的制造工藝一. 概述：柴油機燃油系統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。熱處理后還要經過磨、珩、研以及電火花、電解等加工方法進行精加工，完成了零件的加工之后，還要按規定的程序進行裝配和性能試驗。合格后才能作為成品出廠。因此如何制定合理的工藝過程，采用先進加工設備（當然根據具體條件）,成為機械工藝工程師的重要任務。我國油泵油嘴廠數量多而分散，不少工廠采用通用設備，工序分散，手工操作多，生產方式也落后，產品質量不穩定。改革開放以來國內部分廠家投入大量資金，引進了許多國外先進設備，在關鍵工序上把好質量關，引進了部分的先進制造技術，如瑞士Mikron的DR-12噴油嘴體內腔成型組合機床，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等一批先進加工設備和技術。引進了世界最大的燃油噴射系統制造商BOSCH公司的生產制造技術。使國內的柴油機燃油系統產品的制造技術有了很大的提高，產品質量有明顯的改善，但總體技術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已達到很高的自動化程度，采用專用高效設備組成CAM自動線加工零件。油泵油嘴總成的裝配，實現了信息化CAPPPDM的自動化管理，由于加工過程的自動化和科學的質量管理體系（6質量認證的質量管理方法），所以生產效率高，產品質量穩定。二. 柴油機燃油系統精密偶件的主要加工工藝和技術要求：圖1為噴油嘴偶件。2.1柴油機燃油系統精密偶件的主要技術要求：柴油機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 柴油機噴油嘴偶件技術條件，JB/T7174.12004 柴油機出油閥偶件技術條件，JB/T7173.12004 柴油機噴柱塞偶件技術條件。表一：噴油嘴偶件的主要技術要求零件名稱偏差名稱精度mm粗糙度m針閥體1.內圓工作表面圓度0.00050.052. 內圓工作表面的軸線直線度0.0013. 內圓工作表面的素線平行度+0.0015-0.00054.密封錐面對內圓工作表面的斜向圓跳動0.0040.405.密封端面的平面度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.噴孔對內圓工作表面的圓跳動0.003（軸針式）針閥1.導向工作表面的圓度0.00030.052. 導向工作表面的軸線直線度0.00053. 導向工作表面的素線平行度0.00054. 密封錐面的圓度0.0010.205. 密封錐面對導向工作表面的斜向圓跳動0.00156.針閥軸針對導向工作表面的圓跳動0.002（軸針式）偶件1.升程偏差614秒降壓法19.6 MPa降到17.64 MPa2.配合表面密封值表二：柱塞偶件的主要技術要求零件名稱偏差名稱精度mm粗糙度m柱塞1.圓柱工作表面圓度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20：0.00064.控制斜槽的線輪廓度0.04柱塞套1.內圓柱工作表面圓度0.00050.042.內圓柱工作表面的軸線直線度0.0013.內圓柱工作表面的素線平行度20：0.00064.密封端面的平面度0.00090.16偶件配合表面密封值6.58.51126秒19.600.245 Mpa等壓試驗配合表面密封值8.512922秒表三：出油閥偶件的主要技術指標（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具有較高的硬度和耐磨性，有較高的抗回火性和尺寸穩定性，有較好的抗腐蝕能力和接觸疲勞強度，以及小的線膨脹系數外，還應具有良好的機械加工性能。1 噴油嘴偶件的常用材料；軸針式噴油嘴偶件較多的采用GCr15，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，GCr15等。大功率柴油機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HV950。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，當采用20CrMo時硬度HRC58，當偶件承受較大沖擊載荷時，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：氰鹽爐加熱淬火：簡單，防脫碳，極毒，污染。b：氣體保護氣氛加熱淬火：（氨分解，滴注式兩種）節能，減輕勞動強度，生態保護好，推廣應用。氨分解氣的成分：NH3 650 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分解。間接滴注是甲醛和乙醇3：7混合滴入裂解爐內900分解，推桿爐，多用爐推桿爐操作：加熱850-10（推料10分鐘）-冷卻160190（10#機械油80檢驗-冷處理60（1小時）-回火19010（4小時）-13010c：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-裝罐-滲碳爐880900（5-5.5小時）出爐室冷-檢查滲碳層深度-開罐篩碳-冷處理60（6090分）-清洗-回火16010（4小時）b：20CrMoS針閥體的固體滲碳3. 38CrMoAl針閥體的氣體氮化氮化前調質處理，硬度為HRC3135，再做半精加工，再氮化。可用改造的井式爐，NH3的分解率為1840%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：第一次預熱550600保溫t1=30+（1.52）D； 第二次預熱850900保溫t2=30+（1.52）D； 第三次預熱12601280保溫t1=20+（0.250.5）D； 預冷至1000進入油淬火。三：精密偶件的加工工藝及制造技術（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車、數控車床，也可用專用設備加工。圖2是數控車床加工針閥簡圖加工結果：切削表面對導向表面的跳動應不大于0.08mm，并為熱處理后的硬加工留有0.30.5mm的余量。毛坯在經過檢驗之后入庫進行熱處理。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車、數控車床圖4六角車加工簡圖，圖5組合機床加工過程針閥體的軟加工：a： 槍孔鉆床打二級中孔，二級中孔同軸度0.02mm，對外圓跳動0.04mmb：數控車床（六角車床）麻花鉆粗鉸精鉸（或硬質合金雙級鉸刀）對外園跳動0.08mm，二級中孔同軸度0.04mm。c：以二級中孔為基準加工；座面壓力室座面用冷擠壓，如圖6，（可保證0.006mm跳動）壓力室以二級中孔定位鉆加工（可保證壓力室對中孔跳動0.08mm）盛油槽加工有電解成型和機械刀挖，如圖7定位孔和進油孔可用組合機床加工，也可用臺鉆和鉆模加工。鉆噴孔、球頭要精車或粗磨，為保證球頭壁厚公差，加工時要以壓力室低部定長，噴孔可用噴孔鉆床加工。圖9針閥體軟加工工藝過程，圖10噴孔鉆床（）流量檢測和噴孔角度檢測 圖11流量試驗臺二 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，其加工質量決定了精密偶件的產品質量，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過多次粗精磨削和珩磨等工序，逐次提高加工精度，才能達到圖紙要求。為了減少磨削過程中的磨削應力，在精磨之前要進行第二次時效，為保證零件材質，要對零件100%作磁性探傷，經磁性探傷后要進行退磁，保證零件的剩磁不超過5高斯。1. 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0.02mm，加工方法如圖13，磨工藝角示意圖。c：磨兩級外圓及球頭。以中孔孔口和座面量規尺寸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3mm定位。可達到外圓對中孔跳動0.02mm，球頭壁厚差0.05mm，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3%。圖15液體擠壓研磨機床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小風磨UVA80中孔座面磨床可達到：中孔：圓度0.0005mm，素線平行度0.001mm，粗糙度Ra0.1m座面：圓度0.0008mm，對中孔跳動0.003mm，粗糙度Ra0.2m，座面角度分差10。g：研磨中孔：主要用于改善中孔的表面粗糙度，使粗糙度達到Ra0.05m（對于W042，小風磨加工的中孔最好用珩磨）。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）使大端面平面度達到0.0006mm，Ra0.05mm。圖20（TLHS）2. 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。此時應以工作大外圓做定位基準，支承在V型夾具上，由壓輪帶動工件旋轉完成磨削加工，這就要求工作大外圓有極高的精度，以保證座面和各級外圓的加工精度和同軸度。圖21的加工結果工作外圓可達到圓度0.002mm的精度。b：磨尾桿。可用4-001用大外圓和前尖定位。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0.015mm。d：磨針尖：以提高精度的大外圓進一步磨針尖，使針尖圓度達到0.0008m。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0.001mm，Ra0.1m。g：無芯研磨外圓：無芯研磨機h：粗研外圓：雙盤研磨機i：精磨尾桿：J4-012斜切磨床j：精磨45，Studev S21 圓度0.0003m，粗糙度Ra0.08m圖21 Studev S21 磨床k：精磨座面：Studev S21 圓度0.0003m，粗糙度Ra0.08ml：精研外圓：雙盤研磨機精研大外圓，Ra0.05m。3. 精密偶件的配付和性能試驗：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嚴格的要求，在相關的國家標準中都有明確的規定。由于在大量的生產過程中精密零件的加工精度還不能實現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%進行試驗合格才能出廠。噴油嘴偶件的配付和試驗檢查：機械部標準JB/T7297-2004柴油機噴油嘴偶件性能要求中規定，針閥在針閥體內應具有良好的滑動性，兩個工作表面間應具有一定的徑向間隙；徑向間隙以油壓法試驗的徑部密封值評定。試驗用油為20時，運動粘度10.210.7cat的混合油；對噴霧質量的要求是，噴出的燃油應成霧化狀，不應有油粒飛濺。噴油開始前和終了后噴孔口不允許有滲油現象。噴油結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定的范圍內，該標準同時規定了試驗方法。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：空氣量儀或電感比較儀按0.0005mm一級