Отраслевое применение
Приложение
Технология шлифования отверстий и плоских седел в форсунках (часть 1)
Подробности случая
01 Введение
02 Рыночная стоимость топливной системы внутреннего сгорания 
03 Технология производства и оборудование для форсунок
04 Пример инструмента для технологической обработки посадочной поверхности среднего отверстия
4.1 Выбор технологической оснастки
4.2 Технологические меры и сопутствующие продукты
4.3 Технологический эффект
05 Заключение
Ключевые слова: автомобиль, двигатель, система впрыска топлива, технология шлифования
01 Введение
Двигатель внутреннего сгорания в настоящее время является основным видом силовой техники в мире и ключевым фактором эффективности человеческого общества; именно этому направлению Arrowstone уделяет постоянное внимание.
02 Рыночная стоимость топливной системы внутреннего сгорания
В 2023 году объём производства отечественных двигателей внутреннего сгорания составил 44,7376 млн единиц, что на 2,85% больше по сравнению с предыдущим годом;
В 2023 году объём продаж дизельных двигателей внутреннего сгорания составил 5,1165 млн единиц, что на 19,36% больше по сравнению с предыдущим годом;
В 2023 году объём продаж бензиновых двигателей внутреннего сгорания составил 39,5847 млн единиц, что на 1,88% больше по сравнению с предыдущим годом.
Если исходить из того, что каждый двигатель внутреннего сгорания имеет четыре цилиндра, а каждый цилиндр — по одному топливному форсунку, то общий годовой объём производства топливных форсунок в Китае можно оценить следующим образом:
1) Рынок новых двигателей ≈ 45 млн единиц × 4 форсунки на единицу = 180 млн топливных форсунок;
2) Внутренний послепродажный рынок ≈ 336 млн единиц × 4 шт./ед. × коэффициент замены 5% = 67 млн шт.;
3) Внешний послепродажный рынок ≈ 100 000 млн единиц × 4 шт./ед. × коэффициент замены 5% × уровень проникновения 40% = 80 млн шт.;
Общее количество топливных форсунок составляет примерно 18 000 + 6 700 + 8 000 = 327 миллионов штук; это чрезвычайно крупный рынок, годовой объём потребления которого исчисляется сотнями миллионов единиц — уступая лишь рынку персональной бытовой электроники, в частности мобильных телефонов (в 2023 году глобальные продажи мобильных телефонов составили около 1,17 миллиарда устройств). Поэтому углублённое исследование данного вопроса крайне необходимо.
03 Технология производства и оборудование для форсунок
Из восьми основных подсистем двигателя внутреннего сгорания топливная система является ключевой; при этом игольчатый клапан, плунжер и цилиндр, а также выпускной клапан топливной системы — это три основные сопряжённые детали данной системы, для которых предъявляются чрезвычайно высокие требования к точности обработки, что значительно усложняет их шлифование. В особенности сборка игольчатого клапана форсунки, являющаяся ключевым компонентом системы впрыска топлива, своими параметрами точности и гладкости напрямую определяет эффективность впрыска топлива и степень эффективности сгорания в двигателе.
Как показано в таблице ниже, приведены основные технологические этапы (Phase) и типовая комплектация оборудования для производства корпусов игольчатых клапанов у типичных китайских производителей; при этом ключевые технологические операции, выделенные красной рамкой, являются темой нашего сегодняшнего обсуждения.
Порядковый номер
|
Этапы обработки корпуса игольчатого клапана
|
Определение процессов и этапов
|
Оборудование
|
Бренд
|
1
|
Сверление заготовки
|
Выполняется черновая обработка заготовки корпуса игольчатого клапана: четырёхосевое сверление с использованием струйной системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости — за одну установку; формирование среднего отверстия форсунки — за одну операцию.
|
Четырёхосевой станок для сверления с использованием пулемётного сверла
|
Немецкий TBT
|
2
|
Отверстие для болта
|
Обработка всех отверстий корпуса игольчатого клапана
|
Вертикальный обрабатывающий центр
|
Немецкий SW
|
3
|
Электрохимический электролизный резервуар для масла
|
При обеспечении размеров масляного поддона необходимо также гарантировать отсутствие заусенцев.
|
Электрохимическая электролиз (ECM)
|
Германия (ЭМАК)
|
4
|
Обработка отверстий для распыления
|
Микропористая электроэрозионная обработка с точностью подачи ±1%.
|
Микропористый станок электроэрозионной обработки
|
Руй+ГФ+
|
5
|
Прессование и измельчение
|
Онлайн-контроль расхода в корпусе экструзионного игольчатого клапана с достижением нормативных значений расхода и контролем погрешности в пределах ±1%.
|
Оборудование для экструзионного измельчения (AFM)
|
Америка (Ли Цюйхун)
|
6
|
Обнаружение трафика
|
Корпус каждого масляного штуцера на 100% проходит проверку на согласованность расхода.
|
Оборудование для контроля трафика
|
Пекинский институт машинного оборудования
|
7
|
Диагностика системного трафика
|
После установки оригинального топливного инжектора провести испытания технических параметров на всех режимах работы.
|
Тестовый стенд для топливных форсунок с общей топливной магистралью
|
Смысл
|
8
|
Среднее отверстие, сиденье, большая торцевая поверхность
|
Компьютерно-управляемый высокоточный шлифовальный станок для обработки среднего отверстия и седельной поверхности корпуса игольчатого клапана, а также большой торцевой поверхности.
|
Шлифовальный станок для среднего отверстия на посадочной поверхности
|
Руй УВА и т. д.
|
04 Пример инструмента для технологической обработки посадочной поверхности среднего отверстия
В процессе производства форсунок шлифовальная обработка является ключевым этапом, обеспечивающим высокую точность и гладкость сопел. При использовании соответствующих шлифовальных кругов, оптимальных параметров шлифования и охлаждающей жидкости в сочетании с высокоточным шлифовальным оборудованием и приспособлениями можно добиться высокоточной шлифовки сопел.
Например, при точном шлифовании форсунок с использованием CBN-круга можно обеспечить высокую точность таких ключевых размеров, как диаметр отверстия, форма отверстия и конусность, а также улучшить шероховатость поверхности и износостойкость форсунки. Такая технологическая схема шлифования не только повышает эксплуатационные характеристики и надёжность инжекторов, но и эффективно снижает затраты на производство и техническое обслуживание.
Два примера анализа случаев
Кейс (Случай) 1
Станок: УФА
Спецификация шлифовального круга: среднее отверстие 1A1W, 4×6×2×16,5×M2 CBN
Посадочная поверхность: 1A1W–Z/60°3,3×11,5×1,5×21,6×M2 CBN 
Скорость вращения шлифовального круга:
Среднее отверстие: 90000 об/мин
Поверхность сиденья: 60000 об/мин
Запас на шлифование:
Среднее отверстие: Ф0,1 мм
Поверхность сиденья: Ф0,1 мм
Способ обработки: алмазный спечённый ролик
Период корректировки:
Сиденье: 10 шт./ремонт
Среднее отверстие: 12 шт./ремонт
Материал заготовки: 18CrNi8, твёрдость по Роквеллу ≥55
Таблица 1: Отчёт о контрастном тестировании
Бренд
|
Тип
|
Круглость (мкм)
|
Шероховатость (Ra)
|
Точность обработки и другие характеристики
|
Стрела пробивает камень
|
Сиденье
|
0,64–0,84
|
0,101–0,126
|
Угол, размеры и круглость соответствуют требованиям; износостойкость и срок службы сопоставимы с импортными шлифовальными кругами.
|
|
Среднее отверстие
|
0,36–0,42
|
0,072–0,096
|
Размеры и конусность соответствуют требованиям, а долговечность и срок службы сопоставимы с импортными шлифовальными кругами.
|
Майстер
|
Сиденье
|
0,85–0,89
|
0,127–0,187
|
\
|
|
Среднее отверстие
|
0,35–0,47
|
0,075–0,097
|
\
|
Кейс (Случай) 2
Станок: BAHMÜLLER ULTRA
Спецификация шлифовального круга:
Среднее отверстие: 1A1W 4×6×2×14,5×M2 CBN
Сиденье: 1A1W–Z/60°3,3×9×1,5×23,5×M2 CBN
Скорость вращения шлифовального круга:
Средняя скорость: 95000 об/мин
Скорость вращения сиденья: 85000 об/мин
Запас на шлифование:
Среднее отверстие: Ф0,02–0,03 мм
Поверхность сиденья: Ф0,1–0,15 мм
Способ обработки: алмазный спечённый ролик
Период корректировки:
Среднее отверстие: 10 шт./ремонт
Сиденье: 8 шт./ремонт
Материал заготовки: 38CrMoAlA, твёрдость — HRC ≥ 55.
Таблица 2: Отчёт о контрастном тестировании
Бренд
|
Тип
|
Круглость (мкм)
|
Прямолинейность (мкм)
|
Конусность (мкм)
|
Шероховатость
|
Стрела пробивает камень |
Сиденье
|
0.38
|
\
|
\
|
Ra0.06/Rz0.55
|
|
Среднее отверстие
|
0.26
|
0,3–0,8
|
0,4–1,0
|
Ra0.08/Rz0.66
|
A-Schmeier
|
Сиденье
|
0.36
|
\
|
\
|
Ra0.06/Rz0.55
|
|
Среднее отверстие
|
0.45
|
0,4–0,8
|
0,6–1,2
|
Ra0.12/Rz1.32
|
При тщательном выборе технологий и параметров шлифования можно добиться высокой точности, высокого качества и высокой производительности обработки. Например, в авиационно-космической отрасли шлифование лопаток двигателей требует чрезвычайно высокой точности и качества поверхности; применение аналогичных технологий шлифования позволяет значительно улучшить эксплуатационные характеристики лопаток и продлить их срок службы. Кроме того, в производстве медицинского оборудования шлифовальные технологии широко используются при обработке хирургических инструментов, что обеспечивает высокую остроту и долговечность их режущих кромок.
Эти успешные примеры вновь подтверждают важную роль шлифовальной технологии в повышении качества продукции и сокращении производственных затрат. Путём постоянной оптимизации шлифовальных процессов и оборудования производственный сектор сможет более эффективно удовлетворять всё более жёсткие требования рынка, способствуя техническому прогрессу отрасли и её модернизации.
Консультация по случаю
Свяжитесь с нами
Номер 105, корпус 8, район 8, рынок Линьсинь, район Цзяннин, город Нанкин