CN110625328B - 制造共轨的方法 - Google Patents

Abstract

制造共轨的方法。本发明涉及一种制造燃料喷射***的共轨的方法。将钢件锻造成轨道坯料，该轨道坯料具有沿主轴(X)延伸的细长形状，并且其末端被加工以形成第一腔体和第二腔体。第一末端被进一步加工以在底面下方3mm至5mm的深度处形成内凹部，内凹部通过底面中开口的中间通道与第一腔体连通。邻近所述底面围绕所述中间通道加工入口倒角。从第二腔体沿着主轴(X)对轨道坯料进行钻孔以形成长度大于400mm且直径约为8mm至10mm的纵向通孔，以便形成在使用中接纳高压燃料的内部容积，纵向通孔通向内凹部。内凹部相对于纵向孔的直径比至少为1.4。

Description

制造共轨的方法

技术领域

本发明涉及一种制造在内燃机的燃料喷射***中使用的共轨的方法。

背景技术

众所周知，柴油机包括具有由高压泵供给燃料的高压燃料轨或共轨(commonrail)的共轨燃料喷射***。共轨通常由钢制成并具有细长的管状形状。在燃料被分配到多个电磁驱动燃料喷射器之前，共轨用作蓄压器。

共轨的制造过程通常从锻造共轨的钢坯开始。接下来，在轨道的每个末端(extremity)处加工圆筒形腔体。所述腔体可以是带螺纹的，以在压力传感器的一侧和在压力调节器设备(诸如被动阀或电磁控制阀)的相对侧上以互补的方式布置。加工所述腔体通常还包括在腔体的底面中形成具有环形入口倒角的盲端孔，该环形入口倒角将用作定位和/或密封表面。

随后的步骤包括沿着轨道坯料的主轴从端部腔体中的一个腔体到另一个腔体对轨道坯料进行钻孔，以形成限定内部容积的纵向通孔，该内部容积在使用中将接纳高压燃料。纵向通孔通常通过深孔钻削(例如，利用所谓的深孔钻(gun drill))来形成。

在下一步骤中，通常在加工完成之后，使所获得的共轨经受自增强(autofrettage)，以便提高燃料轨的耐久性。如本领域中已知的，在自增强期间，共轨经受超过材料屈服应力的非常高的压力，导致轨道的内部部分塑性屈服，一旦释放压力就产生内部压缩残余应力。将残余压缩应力引入材料增加了材料对于应力腐蚀开裂的抵抗力。

深钻的一个关键方面是纵向通孔的轴向对准。在实践中，纵向通孔从第一腔体开始钻孔，通过使底部腔体中的端孔轴向延伸穿过轨道的长度，以通向相反的第二腔体的端孔。

然而，已经观察到，在一些情况下，纵向通孔可略微偏离共轨的主轴。例如，在某些应用(如重型轨)中，需要较大的内部容积，包括较长的中心腔体长度(超过400mm)。已注意到，在长度超过400mm时，深孔钻长度的轴向偏差显著增加，从而产生关于深孔钻的出口区域的不确定性。

因此，在长的共轨中，传统的制造工艺具有破坏深孔钻出口处的第二腔体的端孔倒角的高风险，或者甚至具有影响腔体的整体形状的风险。这对于自增强是有问题的，自增强需要在共轨的两个末端处***高压喷嘴，即，在设置在腔体的底部的端孔中***高压喷嘴。由于内部压力，喷嘴受到很大的力。喷嘴的良好定位以提供最佳密封依赖于孔的均匀且可预测的表面。喷嘴的定位和密封是通过围绕腔体的底部的端孔的入口倒角实现的。倒角的破坏或修改直接影响喷嘴的密封质量并且在自增强期间导致不可逆的损坏。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于共轨的改进制造工艺，并且特别是用于具有较长长度的共轨的制造工艺。

本发明涉及一种制造共轨的方法，该共轨被构造为布置在燃料喷射***中，该方法包括以下步骤：

锻造钢件以形成共轨的轨道坯料，该轨道坯料具有沿主轴从第一末端延伸到第二末端的细长形状；

对所述轨道坯料的第一末端进行加工以形成第一腔体，该第一腔体由底面和圆筒形壁限定，并且用于互补地接纳设备，所述加工的步骤包括在所述底面下方3mm至5mm深度处形成内凹部，内凹部通过底面中开口的中间通道与第一腔体连通，邻近底面围绕中间通道来加工入口倒角；

对轨道坯料的第二末端进行加工，其中，轨道坯料被加工以形成用于互补地接纳另一设备的第二腔体；

从第二腔体沿着主轴对轨道坯料进行钻孔，以形成长度大于400mm且直径约为8mm至10mm的纵向通孔，以便形成在使用中接纳高压燃料的内部容积，该纵向通孔被钻孔成通向所述内凹部；以及

其中，内凹部相对于纵向通孔的直径比至少为1.4。

本发明提供了一种在长度大于400mm的共轨中的深孔钻削的轴向偏差的解决方案。内凹部的直径大于纵向孔的直径，使得在钻孔期间，纵向孔通向内凹部。通过这种设计，深钻孔阶段不会有改变第一腔体处的入口倒角的几何形状的风险(由于钻孔轴的偏差)。

该方法通常还包含通过对中间通道的所述入口倒角施加密封结构并在纵向通孔中引入非常高的压力来使共轨主体经受自增强的步骤。由于保留了第一腔体底部处的入口倒角的几何形状，所以本发明进一步消除了在共轨主体的各种加工步骤之后通常进行的自增强步骤期间损坏或破坏密封结构的风险。

附图说明

通过参照附图对非限制性实施方式的详细描述，本发明的进一步细节和优点将变得显而易见，其中：

图1是根据本发明的优选实施方式的共轨的前视图；

图2是沿着图1中的线2-2的截面图；

图3是图2的细节3的视图，该视图示出了图1的共轨的内凹部的第一实施方式；并且

图4是图3的细节4的视图。

具体实施方式

如图1至图4所示，在第一实施方式中，共轨10包括细长管状主体11，该细长管状主体11沿着主轴X从图的右侧的第一末端12延伸到图的左侧的第二末端14。在本发明的上下文中，共轨主体的长度大于400mm。

外表上，轨道10通常设置有沿着轨道主体的长度在末端12与14之间分布的突出部32。每个突出部32具有径向延伸的(相对于轴X)高压通道(未示出)，该高压通道被构造为使高压燃料流入轨道或朝向燃料喷射器离开轨道。突出部32通常可以在外部带有螺纹以固定高压管。

轨道10通常还设置有固定片(fixation tab)34，各个固定片具有固定孔(未示出)，以使得能够用例如在发动机缸体(engine block)中拧紧的螺栓固定。

在内部，共轨10包括位于第一末端12处的第一腔体16、位于第二末端14处的第二腔体18以及限定内部容积的纵向通孔20，该内部容积在使用中接纳高压燃料，并在第一腔体16与第二腔体18之间创建流体连接。共轨10还包括内部径向通道(在图2中不可见)，以允许孔20与突出部32中的孔之间的连通。

第一腔体16是与主轴X同轴的圆筒形腔体，其被构造为以互补方式接纳设备(未示出)。第一腔体16包括具有外倒角22的侧壁和底面23。附图标记28表示中间通道28(优选地是与主轴X同轴的孔)，该中间通道28的一端在底面23中开口并且另一端通向内凹部29。倒角26被布置在中间通道28的入口处，与底面23相邻。如下面详细说明的，内凹部29的直径分别大于中间通道28的直径和纵向孔20的直径。

第二腔体18是与第一腔体16相反地设置的圆筒形腔体，并且与主轴X大致同轴，并且被构造为以互补方式接纳另一个设备(未示出)。

在使用中，外部附加设备(像压力传感器或压力阀(未示出))可以***或塞入共轨的腔体中。例如，压力传感器可以被***第一腔体16中，并且压力阀可以被***第二腔体18中。

现在将描述共轨10的制造方法。制造通常从锻造步骤开始，以便提供共轨的锻造轨道坯料，其中，钢条被转变为锻造的轨道坯料。尽管也可以采用具有适当机械性能的其他材料作为共轨，但是钢(特别是微合金钢)通常用于轨道坯料。通常，锻造的轨道坯料可以经受冷却，使得材料的机械性能类似于回火钢(tempered steel)的机械性能。所获得的轨道坯料具有如图1所示的沿着主轴X在两个末端12与14之间延伸的大体细长形状。

在锻造和冷却时，轨道坯料在内部和外部都经历加工和钻孔阶段，以提供各种内部容积和其他期望的功能。

轨道坯料例如首先被加工以在第一末端12和第二末端14处形成端面12.1和14.1，如图1所示。这些端面12.1和14.1优选地垂直于主轴X并且例如是通过铣削加工获得的。

然后，对第一末端12进行加工以从第一端面12.1形成第一腔体16。这可以例如通过首先钻出以主轴X为中心的预备孔并且随后钻出第一腔体16来完成。

腔体钻孔可以从环形外倒角22的倾斜表面开始，然后钻头沿轴向方向(X)移动以形成第一腔体16的平直侧钻孔表面(straight lateral bore surface)38。在腔体的底部，形成平坦的底面23。

对第一末端的加工可以包括设置用于连接附加设备的螺纹。底面23和内倒角26可以用作高压传感器密封表面的定位表面。

第一末端加工还包括在第一腔体16的轴向延续部中加工中间通道28以及其入口倒角26。中间通道28的直径等于内倒角26的内径，并沿着主轴X在轨道10中形成第一腔体16的延伸。中间通道28具有预定长度，通常在3mm至5mm之间，以确保将第一腔体16与内凹部29分开的足够壁厚度/刚度。

然后，优选通过扩大中间通道28的内端部来加工内凹部29。可以使用任何合适的技术来加工内凹部，内凹部的直径分别大于中间通道28的直径和纵向孔20的直径。例如，内凹部29是通过围绕中间通道28的内端部进行径向加工凹槽30来获得的。也就是说，优选地在中间通道28的长度的预定部分上加工凹槽30，同时保持中间通道28的入口部分不变。实际上，中间通道28在第一腔体16凹槽30之间提供流体连接。在该制造阶段，内凹部29仅朝向中间通道28开口。

加工凹槽30可以例如借助于车床通过内槽加工工具来实现。

凹槽30可以具有任何合适的截面形状(即，沿着主轴的横截面-如图中平面所示)，并且可以具有以U或V、或方形或弧形形状的旋转连续横截面。

制造工序还包括加工第二末端。第二腔体18是在第二末端14处从端面14.1开始沿主轴X的方向与第一腔体16同轴地加工的。第二腔体18包括与第一腔体16相同的特征，并且该步骤类似于加工第一腔体的步骤。也就是说，第二腔体18是圆筒形的，具有平直的侧钻孔表面38'，该第二腔体18具有入口倒角22'并且以平坦的底面23'结束。

第二腔体18还可以在圆筒形表面38'中设置有螺纹(未示出)，以便稍后用于定位或密封附加设备。

在加工两个末端时，轨道坯料已准备好进行深孔钻削。在一些共轨设计中，纵向通孔在这里超过400mm的长度，直径为8mm至10mm之间。常规钻头不能为通孔提供这样的纵横比，并且通常利用所谓的深孔钻来代替。

将深孔钻***第二腔体18中，并且沿着主轴X从底面23'朝向第一末端12执行钻孔。在此，应当理解，执行钻孔，直到深孔钻到达内凹部29。由此，获得纵向通孔20，纵向通孔20从第二腔体18延伸到与第一腔体16连接的内凹部29。

深孔钻提供非常高的纵横比，但是对于超过400mm的长孔，可能偏离初始钻孔轴。也就是说，已知深孔钻的出口区域仅在误差的特定容限内。提供内凹部29以形成深孔钻的出口区域。考虑到深孔钻操作期间的固有偏差，内凹部29的径向延伸是预定的，使得深孔钻落入内凹部29内。

在实践中，这意味着内凹部29具有半径R1，该半径R1大于中间通道28的半径R2并且大于纵向孔20的半径R3。

例如，比率R1/R3可以在1.2至2之间，通常高于1.4或1.6。可以为R1/R2提供类似的比率。

为了最终获得如图1所示的共轨的形状，技术人员将理解，制造工序可以包括在本发明的上下文中未描述的进一步的加工步骤(例如，腰磨(waist mill)加工的步骤或者导致产生径向高压入口或出口的步骤等)。

一旦完成加工和钻孔操作，所获得的轨道主体11通常经受自增强，以加强轨道主体。自增强通常包含第一密封步骤，在第一密封步骤期间，中间通道28进入第一腔体16的底面的开口用密封结构(未示出)进行密封，并且机器喷嘴(未示出)被应用于第二末端14处。然后，在加压步骤中，将自增强流体在高压下注入轨道中。

密封结构通常被设计为插塞，使得当其接合在轨道的第一末端12中时，密封结构仅在内倒角26处接触轨道主体11。第一横向面和外倒角22不与密封结构接触，并且因此不会被密封结构损坏。

机器喷嘴是与密封结构相似地设计的，以在第二腔体18处略微接合纵向孔20的入口部分，通常接合在与底面23'的界面处围绕纵向孔20的入口的倒角(未示出)。

在执行第一密封步骤之后，操作加压步骤，在此期间，将经由喷嘴注入轨道中的自增强流体AF加压至通常超过材料屈服强度或材料屈服与拉伸强度之间的压力。该加压步骤需要几秒钟，流体压力和持续时间根据轨道几何形状和所需特性进行调整。

在加压步骤期间，根据密封目的所需的基本轴向上的力被施加到密封结构和机器喷嘴。

由于本制造方法，深钻孔阶段不会改变第一腔体处的内倒角26的几何形状，消除了在自增强步骤期间损坏或破坏密封结构的风险。

本燃料轨道10设计是针对长度约为400mm至950mm的燃料轨道开发的。第一腔体16可以是M18腔体，并且第二腔体18可以是M24。纵向孔20的直径在8mm至10mm之间，长度大于400mm。

Claims (2)

1.一种制造共轨(10)的方法，该共轨(10)被布置在燃料喷射***中，所述方法包括以下步骤：

锻造钢件以形成所述共轨的轨道坯料，所述轨道坯料具有沿主轴(X)从第一末端(12)延伸到第二末端(14)的细长形状；

对所述轨道坯料的所述第一末端(12)进行加工以形成第一腔体(16)，所述第一腔体(16)由底面(23)和圆筒形壁限定并且被构造成以互补的方式接纳设备，所述加工的步骤包括在所述底面下方3mm至5mm深度处形成内凹部(29)，所述内凹部(29)通过在所述底面中开口的中间通道(28)与所述第一腔体(16)连通，与所述底面(23)相邻地围绕所述中间通道(28)加工出入口倒角；

对所述轨道坯料的所述第二末端(14)进行加工，其中，所述轨道坯料被加工以形成以互补的方式接纳另一设备的第二腔体(18)；

从所述第二腔体(18)开始沿着所述主轴(X)对所述轨道坯料进行钻孔以形成长度大于400mm并且直径为8mm至10mm的纵向通孔(20)，以便形成在使用中接纳高压燃料的内部容积，所述纵向通孔(20)被钻孔成通向所述内凹部(29)，

其中，所述内凹部(29)相对于所述纵向通孔(20)的直径比至少为1.4。

2.根据权利要求1所述的制造共轨(10)的方法，其中，通过向所述中间通道(28)的所述入口倒角(26)应用密封结构并在所述纵向通孔(20)中引入非常高的压力，使所述共轨主体经受自增强的步骤。

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