基于成组技术的发动机阀座面加工方法及定位夹具与流程

本发明属于精密机械加工，具体涉及一种基于成组技术的发动机阀座面加工方法及定位夹具，尤其适用于薄壁易变形套类零件内孔的精密加工。

背景技术：

1、发动机进、排气阀座是发动机的关键零部件，其安装在发动机缸盖上并与气阀配合，控制发动机工作过程中气缸的进、排气。气阀阀面和阀座阀面之间的配合质量直接影响发动机燃烧腔的气密性和工作压力，对发动机整机工作性能有着重要影响。因此，设计中对进、排气阀座的阀面质量及阀面与外圆的同轴度提出了较高要求。

2、然而，发动机阀座为薄壁环状结构，刚性较差，在阀面精密加工过程中，若装夹方式不当，往往会造成零件变形，导致同轴度、圆度、直线度等几何公差超差，无法保证设计要求。因此，阀面精密加工工序中，如何保证阀面与外圆的同轴度、零件定位夹紧后不变形，是需要重点解决的问题。本道工序的夹紧定位夹具设计对整个零件的加工质量具有决定性作用。

3、传统装夹方式存在以下问题：采用外圆软爪夹持时，零件装夹后易变形，无法保证圆度及直线度；采用普通心轴或定位套定位时，配合间隙难以平衡，间隙过小导致零件装夹困难，间隙过大则定位精度不足；零件阀面和外圆距离较小，端面压紧加工阀面时易产生干涉；普通可胀夹具结构复杂，制造成本较高，零件定位部分可调范围小，多品种零件加工时需多套工装夹具。因此，亟需一种低成本、高精度、易于操作且可兼顾多品种类似零件加工的阀座面加工技术。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题：提供一种基于成组技术的发动机阀座面加工方法及定位夹具，以解决发动机气阀座零件阀面加工中因装夹变形、夹具定位误差、装夹零件干涉及定位夹具兼容性差导致的零件装夹变形、几何公差超差、装夹效率低、制造成本高、研发周期长等问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

3、基于成组技术的发动机阀座面加工方法，包括以下步骤：

4、对加工零件的外圆尺寸和厚度尺寸进行归纳成组；

5、提供定位夹具，所述定位夹具包括夹具本体、垫圈、压紧螺母、压紧垫圈和碟形簧片组；所述夹具本体上部中心设有定位止口d1和止口深度h1，所述定位止口d1和止口深度h1根据成组零件的最大外圆尺寸d1和最大厚度h1确定； 将垫圈、碟形簧片组、压紧垫圈依次装入夹具本体的定位止口中，旋紧压紧螺母，使碟形簧片组处于压紧状态，在压紧状态下精磨碟形簧片组的内孔，使内孔尺寸在压紧状态下比产品定位外圆小0.03～0.05mm； 加工零件时，以精磨后的碟形簧片组内孔和垫圈定位待加工零件，旋紧压紧螺母，通过碟形簧片组的轴向变形转变为内孔的均匀收缩变形，实现零件的精确定位和夹紧； 对夹紧后的零件的阀座面进行精车加工。

6、进一步地，所述碟形簧片组选用5～8片，材料为弹簧钢，经调质处理后硬度为40hrc～45hrc，内孔及外圆切有均匀分布的变形槽，外形采用碟形设计，外圆公差为h6，内孔留有0.3～0.4mm加工余量。

7、进一步地，在压紧状态下精磨碟形簧片组内孔时，先将夹具本体装夹在内孔磨床上，找正夹具本体定位止口d1相对机床主轴跳动不大于0.005mm，然后装入垫圈、碟形簧片组、压紧垫圈，旋紧压紧螺母使碟形簧片组压缩量为0.7mm，再精磨内孔。

8、进一步地，所述定位止口d1与碟形簧片组、垫圈、压紧垫圈的配合形式为小间隙配合，配合公差为h7/h6。

9、进一步地，所述垫圈和压紧垫圈两端面平行度不大于0.01mm，表面粗糙度值不大于ra0.4，外圆与夹具本体内孔配合公差为h7/h6。

10、进一步地，还包括：根据类似零件的不同外圆和厚度尺寸，将夹具本体的定位止口d1和止口深度h1按加工零件最大外圆和最大厚度进行设计，通过更换不同内孔和厚度尺寸的垫圈、碟形簧片组和压紧垫圈来满足不同零件的加工要求。

11、本发明还提供一种用于实施上述方法的定位夹具，包括： 夹具本体，其上部中心设有定位止口d1和止口深度h1，所述定位止口d1和止口深度h1根据成组零件的最大外圆尺寸d1和最大厚度h1确定； 垫圈，安装在夹具本体的定位止口中； 碟形簧片组，安装在垫圈上方，其材料为弹簧钢，硬度为40hrc～45hrc，内孔及外圆设有均匀分布的变形槽，外形为碟形，内孔在压紧状态下精磨至比产品定位外圆小0.03～0.05mm； 压紧垫圈，设置在碟形簧片组上方； 压紧螺母，用于旋紧后将轴向压紧力传递给压紧垫圈和碟形簧片组，使碟形簧片组的内孔均匀收缩变形。

12、进一步地，所述定位止口d1与碟形簧片组、垫圈、压紧垫圈的配合公差为h7/h6；所述垫圈和压紧垫圈两端面平行度不大于0.01mm，表面粗糙度值不大于ra0.4。

13、本发明与现有技术相比的优点：

14、1、本方案精度提升：利用碟形簧片组内孔压紧后的均匀变形，均匀定位并压紧零件，避免了零件装夹过程中产生的变形以及刚性设计零件与定位孔之间的配合间隙造成的定位误差，解决了零件准确定位和弹性均匀压紧问题，避免了零件变形和定位不准造成的圆度和同轴度超差问题。阀面圆度可达0.01，阀面直线度可达0.01，阀面与外圆同轴度可稳定达到φ0.015以内；

15、2、本方案成本降低：通过应用成组加工技术，设计成组的碟形簧片组，组成成组夹具，实现类似零件的成组加工，节省了制造成本和产品准备周期，成本大大降低；

16、3、本方案装夹优化：采用弹性元件定位装夹、压紧，操作方便可靠，装夹时间大大缩短；

17、4.本方案利用普通调质钢和调质的定位原件，可实现发动机阀座面的精密定位、装夹及成组加工，加工出的零件位置精度高，质量稳定，加工效率高，满足设计要求；

18、5.本方案通用性强：适用于发动机进排气阀座、轴承座等多品种薄壁套类零件。

1.基于成组技术的发动机阀座面加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于成组技术的发动机阀座面加工方法，其特征在于：所述碟形簧片组（2-5）选用5～8片，材料为弹簧钢，经调质处理后硬度为40hrc～45hrc，内孔及外圆切有均匀分布的变形槽(2-5-1)，外形采用碟形设计，外圆公差为h6，内孔留有0.3～0.4mm加工余量。

3.根据权利要求1所述的基于成组技术的发动机阀座面加工方法，其特征在于：在压紧状态下精磨碟形簧片组（2-5）内孔时，先将夹具本体（2-1）装夹在内孔磨床上，找正夹具本体（2-1）定位止口d1相对机床主轴跳动不大于0.005mm，然后装入垫圈（2-2）、碟形簧片组（2-5）、压紧垫圈（2-4），旋紧压紧螺母（2-3）使碟形簧片组（2-5）压缩量为0.7mm，再精磨内孔。

4.根据权利要求1所述的基于成组技术的发动机阀座面加工方法，其特征在于：所述定位止口d1与碟形簧片组（2-5）、垫圈（2-2）、压紧垫圈（2-4）的配合形式为小间隙配合，配合公差为h7/h6。

5.根据权利要求1所述的基于成组技术的发动机阀座面加工方法，其特征在于：所述垫圈（2-2）和压紧垫圈（2-4）两端面平行度不大于0.01mm，表面粗糙度值不大于ra0.4，外圆与夹具本体（2-1）内孔配合公差为h7/h6。

6.根据权利要求1所述的基于成组技术的发动机阀座面加工方法，其特征在于：还包括：根据类似零件的不同外圆和厚度尺寸，将夹具本体（2-1）的定位止口d1和止口深度h1按加工零件最大外圆和最大厚度进行设计，通过更换不同内孔和厚度尺寸的垫圈（2-2）、碟形簧片组（2-5）和压紧垫圈（2-4）来满足不同零件的加工要求。

7.一种用于实施权利要求1-6任一项所述方法的定位夹具，其特征在于：包括： 夹具本体（2-1），其上部中心设有定位止口d1和止口深度h1，所述定位止口d1和止口深度h1根据成组零件的最大外圆尺寸d1和最大厚度h1确定； 垫圈（2-2），安装在夹具本体（2-1）的定位止口中； 碟形簧片组（2-5），安装在垫圈（2-2）上方，其材料为弹簧钢，经调质处理后硬度为40hrc～45hrc，内孔及外圆设有均匀分布的变形槽（2-5-1），外形为碟形，内孔在压紧状态下精磨至比产品定位外圆小0.03～0.05mm； 压紧垫圈（2-4），设置在碟形簧片组（2-5）上方； 压紧螺母（2-3），用于旋紧后将轴向压紧力传递给压紧垫圈（2-4）和碟形簧片组（2-5），使碟形簧片组（2-5）的内孔均匀收缩变形。

8.根据权利要求7所述的定位夹具，其特征在于：所述定位止口d1与碟形簧片组（2-5）、垫圈（2-2）、压紧垫圈（2-4）的配合公差为h7/h6；所述垫圈（2-2）和压紧垫圈（2-4）两端面平行度不大于0.01mm，表面粗糙度值不大于ra0.4。