CN111519009A - 一种气动喷丸强化零件表面的装置 - Google Patents

Abstract

一种气动喷丸强化零件表面的装置，包括底座和喷***架，所述底座上设有至少一个支撑块和至少一根连杆，所述连杆的上部、下部均固定有第一固定杆或第二固定杆；所述第一固定杆的一侧设置有两个第一连接耳，该两个第一连接耳之间设有第二连接耳；所述第二固定杆的一侧设置有两个第三连接耳；所述喷***架上固定有至少一把喷枪，当设置两把以上的喷枪时，多把喷枪喷射出的弹丸流相交至同一强化区，且每一喷枪的出口与该强化区的距离L为170～200mm。本发明中喷枪喷射出的弹丸流均集中至同一强化区，使得零件表面的喷丸强化区域可控、喷丸覆盖率均匀性高；底座上可设置多根连杆，实现多件零件同时加工，减少设备停机时间，提高设备使用率。

Description

一种气动喷丸强化零件表面的装置

技术领域

本发明属于表面强化技术，具体是一种气动喷丸强化零件表面的装置。

背景技术

金属零件通过喷丸可以显著提高疲劳强度，喷丸产生的浅压痕可以作为一个油承，而且作为硬化的结果，减少了磨擦腐蚀，提高了零件30%左右的疲劳寿命。金属表面喷丸强化工艺方法广泛应用于航空航天产品领域，特别是在飞机起落架部件中的上下扭力臂、上下撑杆、弹射杆、锁连杆等非轴类结构零件的加工中极为常见。

飞机起落架结构中的喷丸零件尺寸在1200mm×500mm×200mm以内的占多数，传统的气动式喷丸强化加工中通常装夹单个零件，喷丸加工均需固定至大平面工作台进行，喷枪为直线运行。使用该方法时，设备需要多次停机，且需手动多次调整零件的喷丸部位。由于喷丸零件的结构复杂多样，所以对该类零件进行喷丸强度验证极为复杂。此外，由于设备喷枪结构为单排平行固定，导致零件的加工表面受到不同喷枪的多次强化，零件表面覆盖率不均匀且色差严重。过高的覆盖率会导致零件表面产生过硬化层，使零件表面产生缺陷，对零件强化效果起相反作用，造成零件局部出现微裂纹从而造成应力腐蚀，使得零件失效。因此，均匀的喷丸覆盖率对零件表面的强化极为重要。

在传统数控喷丸加工方式中需要多次调整模拟件的位置，完成零件表面的强度验证。由于该类喷丸零件结构复杂，喷丸数控程序语句为加工起落架零件中最复杂的语句，导致该类零件喷丸加工周期长，使得该类喷丸零件成为企业数控喷丸强化加工的瓶颈工序零件。因此，提高起落架零件喷丸强化加工效率尤为重要。

发明内容

为解决现有技术中零件喷丸强化加工效率低、喷丸覆盖率不均匀的问题，本发明提供了一种气动喷丸强化零件表面的装置，以提高零件喷丸强化的加工效率和加工质量。

本发明采用的技术方法是：一种气动喷丸强化零件表面的装置，包括底座和喷***架，所述底座上设有至少一个支撑块和至少一根连杆，所述连杆的上部、下部均固定有第一固定杆或第二固定杆；所述第一固定杆的一侧设置有两个第一连接耳，该两个第一连接耳之间设有第二连接耳；所述第二固定杆的一侧设置有两个第三连接耳；所述喷***架上固定有至少一把喷枪，当设置两把以上的喷枪时，多把喷枪喷射出的弹丸流相交至同一强化区，且每一喷枪的出口与该强化区的距离L为170-200mm。

由于飞机起落架中的零件多为带耳片的结构，且分为两类，第一类为一端有一个耳片、另一端有两个耳片的零件，第二类为两端都有两个耳片的零件；对零件表面进行喷丸强化时，可选择第一固定杆或第二固定杆将零件的两端固定在连杆上，并通过支撑块限制零件沿Z方向的移动，使得零件的喷丸表面充分暴露，然后通过喷枪固定至特定角度，保证喷枪喷射出的弹丸流均集中至同一强化区，使得零件表面的喷丸强化区域可控、喷丸覆盖率均匀性高，减少喷丸时间；同时，由于底座上可设置多根连杆，实现多件零件同时喷丸加工，减少设备停机时间，提高设备使用率。

优选的，第二连接耳和其中一个第一连接耳之间设有挡块，从而限制与第二连接耳连接的零件一端沿Y方向的移动。

优选的，位于连杆上部的第二固定杆的两个第三连接耳之间的距离与位于连杆下部的第二固定杆的两个第三连接耳之间的距离不相等，以和具有不同尺寸的第二类零件相匹配。

优选的，所述连杆的上部、下部均开设有第一螺纹孔，所述第一固定杆和第二固定杆上均开设有与第一螺纹孔对应的第二螺纹孔，第一固定杆、第二固定杆均通过螺钉固定在连杆上。

优选的，所述第一固定杆的另一侧、第二固定杆的另一侧均开设有与连杆相锲合的凹槽，所述第二螺纹孔与凹槽连通。

优选的，所述第一连接耳、第二连接耳的端部均开设有第三螺纹孔，该第三螺纹孔与第一连接耳、第二连接耳的耳孔垂直；使用时，零件一端的耳片与第一连接耳、零件另一端的耳片与第二连接耳均通过固定销连接，且固定销被设置在第三螺纹孔中的螺钉压紧，通过固定销和螺钉可以限制第一类零件沿X方向的移动。

优选的，所述第三连接耳的端部开设有第三螺纹孔，该第三螺纹孔与第三连接耳的耳孔垂直；使用时，零件两端的耳片与第三连接耳均通过固定销连接，且固定销被设置在第三螺纹孔中的螺钉压紧，通过固定销和螺钉可以限制第二类零件沿X方向的移动。

优选的，所述底座呈“十字型”，且底座的每一侧均设置有一根连杆，以实现多个零件的同时加工。

优选的，所述第一连接耳、第二连接耳和第三连接耳三者的耳片孔均为腰型孔，以和不同尺寸的零件耳片进行连接。

优选的，所述底座开设有第四螺纹孔，则通过螺钉就可将底座固定至加工平台上。

本发明的有益效果是：

1、采用本发明的装置及方法，能够实现多件零件同时喷丸加工，减少设备的停机时间，提高设备使用率；

2、该装置结构简单，方便零件重复安装和拆卸，且固定杆可精确定位零件，确保喷丸强化过程中零件不晃动；

3、喷***架的设计可保证弹丸流集中至同一强化区，使得受喷表面的强化区域可控，零件表面各处覆盖率的均匀性高，减少了喷丸时间；

4、该装置与零件的接触面积小，喷射的弹丸流利用率高，两次装夹即可完成零件外表面的喷丸加工和强度验证。

附图说明

图1是本发明装置与第一类零件的安装图；

图2是图1中D处的放大图；

图3是图1中装置的分解图；

图4是本发明装置中底座与第一固定杆的安装图；

图5是本发明实施例一中第一类零件与第一固定杆的连接图；

图6是本发明实施例二中第二类零件与第二固定杆的连接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

如图1～5所示，一种气动喷丸强化零件表面的装置，包括“十字型”的底座1，该底座的每一侧均固定安装一根连杆2，底座每一侧的端部还固定有多个支撑块3。连杆2的上、下部分别固定有第一固定杆4A，其中连杆2的上、下部均开设有第一螺纹孔5A，第一固定杆4A上开设有与第一螺纹孔5A对应的第二螺纹孔5B，第一固定杆4A通过螺钉固定在连杆2上。该装置还包括对零件进行喷丸处理的喷枪9和放置喷枪9的喷***架10，该喷***架10上安装有一把以上的喷枪9，当设置多把喷枪9时，该多把喷枪9喷射出的弹丸流相交至同一强化区，且每一喷枪的出口与该强化区的距离为170-200mm，使得喷丸强度最佳及强化区域最显著。

第一固定杆4A的一侧对称设置有第一连接耳41，两个第一连接耳41之间设有第二连接耳42。第二连接耳42和其中一个第一连接耳41之间设有挡块44。在第一连接耳41、第二连接耳42的端部均开设有第三螺纹孔5C，该第三螺纹孔5C与第一连接耳41、第二连接耳42的耳孔垂直，对零件喷丸时，零件一端的耳片与第一连接耳41、零件另一端的耳片与第二连接耳42均通过固定销7连接，且固定销7被设置在第三螺纹孔5C中的螺钉6压紧。

在本实施例中，第一固定杆4A的另一侧设有与连杆2相锲合的凹槽43，第二螺纹孔5B与该凹槽43连通，且与凹槽43的底部垂直，从而防止第一固定杆4A在连杆2上左、右晃动。

当对第一类零件8A进行喷丸时，第一固定杆4A呈中心对称的安装在连杆2上。将第一类零件8A一端的二个耳片分别放置在第一固定杆4A的第一连接耳41的外侧，将第一类零件8A另一端的一个耳片放置在另一个第一固定杆4A的挡块44和第二连接耳42之间，此时第一类零件8A的底部与支撑块3抵接；然后通过固定销7将第一类零件8A的两端分别和第一连接耳41、第二连接耳42连接，并通过螺钉6将固定销7压紧。

由此，通过第一固定杆4A限制了第一类零件8A在Y方向的运动，通过固定销7限制了第一类零件8A在X方向的运动，并通过支撑块3限制了第一类零件8A在Z方向的运动，确保了零件装夹的稳固可靠。

本实施例中，底座1上还开设有第四螺纹孔5D，通过螺钉可将底座1固定在加工平台11上，实现对整个装置的固定。

实施例二

与实施一不同的在于，本实施例中采用第二固定杆4B替代第一固定杆。

在实施例二中，待加工的第二类零件8B的结构特征为两头大小相当（均具有两个耳片）

在本实施例中，第二固定杆4B的一侧对称设置有第三连接耳45。第二固定杆4B上开设有与第一螺纹孔5A对应的第二螺纹孔5B，第二固定杆4B通过螺钉固定在连杆2上。在第三连接耳45的端部均开设有第三螺纹孔5C，该第三螺纹孔5C与第三连接耳45的耳孔垂直，对零件喷丸时，零件两端的耳片与第三连接耳45均通过固定销7连接，且固定销7被设置在第三螺纹孔5C中的螺钉6压紧。

第二固定杆4B的另一侧设有与连杆2相锲合的凹槽43，第二螺纹孔5B与该凹槽43连通，且与凹槽43的底部垂直，从而防止第二固定杆4B在连杆2上左、右晃动。

根据零件两端尺寸的不同，可将连杆上、下的两个第二固定杆4B的尺寸设置为不同的。

当对第二类零件8B进行喷丸时，将第二类零件8B两端的二个耳片分别放置在相应第二固定杆4B上第三连接耳45的外侧，此时第二类零件8B的底部与支撑块3抵接；然后通过固定销7将第二类零件8B的两端和第三连接耳45连接，并通过螺钉6将固定销7压紧。

由此，通过第二固定杆4B限制了第二类零件8B在Y方向的运动，通过固定销7限制了第二类零件8B在X方向的运动，并通过支撑块3限制了第二类零件8B在Z方向的运动，确保了零件装夹的稳固可靠。

在实际过程中，利用实施例一或实施例二中的装置进行喷丸加工的方法包括以下步骤：

步骤一、将底座1固定至加工平台11上；

步骤二、根据加工零件的不同，将第一固定杆4A或第二固定杆4B安装至底座的连杆上；该步骤中，根据第一类零件8A或第二类零件8B两端的结构特征，确定底座1的连杆2上、下端的第一螺纹孔5A的间距，并在第一固定杆4A、第二固定杆4B上开设对应的第二螺纹孔5B，然后通过螺钉将两者固定；同时要根据零件特征确定支撑块3的高度及位置。

在对第一螺纹孔5A与第二螺纹孔5B进行设计时，应最大程度的使零件喷丸部位与装置的接触面少，暴露在机器人喷枪加工范围的喷丸表面最大。底座1可根据零件大小设计多根连杆2，实现多件零件同时装夹。

步骤三、将零件固定至第一固定杆4A或第二固定杆4B上，并使零件与支撑块3抵接；该步骤中，当出现第一类零件8A时只需要第一固定杆4A，即既可满足零件上下部位装夹。当出现第二类零件8B且第二类零件8B两端尺寸不同时，需要设计两种尺寸不同的第二固定杆4B，分别对零件上下耳片部位固定。

步骤四、将喷***架10固定至机器人上，再将喷枪9固定至喷***架10上，启动数控设备运行数控程序对零件表面进行喷丸强化；

该步骤中，根据设备配置喷***构，设计喷***架以固定多个喷枪，使得多个喷枪喷射出的弹丸流能够集中至一个有效强化区。同时，根据零件对称装夹的特性，对一次装夹有多个零件的外表面分模块编程，实现简化编程操作，并精确控制零件外表程序轨迹，确保零件外表面喷丸强度及覆盖率满足要求。此外，在满足图纸及规范要求喷丸强度前提下最大限度的提高弹丸流量。当零件外表面为一个喷丸强度范围时，最大限度的保证工艺参数中的弹丸流量、气压、移动速度这三个关键参数一致。

步骤五、当零件一表面加工完成后需换另一表面加工时，先拆卸零件，然后重复三和四，直至零件完成所有喷丸工艺。

步骤六、对零件进行鉴定，确定加工方案及数控程序，对零件程序进行备份。并定期对夹具重复定位精度进行校准，确保夹具变形在控制范围内。

Claims (10)

1.一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，包括底座（1）和喷***架（10），所述底座（1）上设有至少一个支撑块（3）和至少一根连杆（2），所述连杆（2）的上部、下部均固定有第一固定杆（4A）或第二固定杆（4B）；所述第一固定杆（4A）的一侧设置有两个第一连接耳（41），该两个第一连接耳（41）之间设有第二连接耳（42）；所述第二固定杆（4B）的一侧设置有两个第三连接耳（45）；所述喷***架（10）上固定有至少一把喷枪（9），当设置两把以上的喷枪（9）时，多把喷枪（9）喷射出的弹丸流相交至同一强化区，且每一喷枪（9）的出口与该强化区的距离L为170～200mm。

2.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述第二连接耳（42）和其中一个第一连接耳（41）之间设有挡块（44）。

3.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，位于连杆（2）上部的第二固定杆（4B）的两个第三连接耳（45）之间的距离与位于连杆（2）下部的第二固定杆（4B）的两个第三连接耳（45）之间的距离不相等。

4.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述连杆（2）的上部、下部均开设有第一螺纹孔（5A），所述第一固定杆（4A）和第二固定杆（4B）上均开设有与第一螺纹孔（5A）对应的第二螺纹孔（5B），第一固定杆（4A）、第二固定杆（4B）均通过螺钉固定在连杆（2）上。

5.如权利要求4所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述第一固定杆（4A）的另一侧、第二固定杆（4B）的另一侧均开设有与连杆（2）相锲合的凹槽（43），所述第二螺纹孔（5B）与凹槽（43）连通。

6.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述第一连接耳（41）、第二连接耳（42）的端部均开设有第三螺纹孔（5C），该第三螺纹孔（5C）与第一连接耳（41）、第二连接耳（42）的耳孔垂直；使用时，零件一端的耳片与第一连接耳（41）、零件另一端的耳片与第二连接耳（42）均通过固定销（7）连接，且固定销（7）被设置在第三螺纹孔（5C）中的螺钉（6）压紧。

7.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述第三连接耳（45）的端部开设有第三螺纹孔（5C），该第三螺纹孔（5C）与第三连接耳（45）的耳孔垂直；使用时，零件两端的耳片与第三连接耳（45）均通过固定销（7）连接，且固定销（7）被设置在第三螺纹孔（5C）中的螺钉（6）压紧。

8.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述底座（1）呈“十字型”，且底座（1）的每一侧均设置有一根连杆（2）。

9.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述第一连接耳（41）、第二连接耳（42）和第三连接耳（45）三者的耳片孔均为腰型孔。

10.如权利要求1所述的一种气动喷丸强化零件表面的装置，其特征在于，所述底座（1）开设有第四螺纹孔（5D）。

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