CN102909660A - 一种喷丸强化装置 - Google Patents

Abstract

一种喷丸强化装置，电机固定在支撑座上。工作台安装在电机的输出轴上，所述的工作台的一个表面有三爪卡盘。支撑杆的一端安装在所述三爪卡盘内，另一端安装有工件。前挡块套装在支撑杆上，位于工作台与工件之间。后挡块套装在支撑杆上，并且该后挡块的一个端面与工件的另一个端面贴合。喷枪有两个，通过喷丸机工作舱顶部保持杆固定在支撑杆一端的工件的上方，并分布在所述杆件的两侧。本发明将常规平卧喷丸加工方式变为垂直旋转喷丸加工方式，实现两把喷枪在工件两面进行对喷，由于工件两面形变的相互抵消，从而有效减少工件在喷丸强化过程中产生的形变，减少零件的超差或报废损失，减少二次加工，提升产品质量。

Description

一种喷丸强化装置

技术领域

本发明涉及喷丸强化领域，具体是一种垂直旋转式双面对喷丸强化装置。

背景技术

喷丸强化是高速运动的弹丸流喷射材料表面并使其表层发生塑性变形的过程，合理的利用引入表面塑性变形层内的残余应力场和变形的显微组织，可以改善金属材料的疲劳断裂及应力腐蚀断裂抗力。喷丸强化技术已广泛应用于航空航天、汽车及船舶等领域。

传统喷丸强化通过将工件放入专用喷丸设备内，利用压缩空气作为动力带动丸粒冲击工件表面来获得喷丸强化层。目前国内相关喷丸强化设备工作台均为水平工作转台。由于该类设备喷枪基本只能在工作转台水平面以上运动，因此当整体叶盘水平放置于工作转台上时，喷枪只能加工工件水平朝上的一面，而工件贴住工作转台向下的一面则无法喷到，只能单面喷丸，覆盖率不均匀，有导致工件变形量趋大的可能，且加工效率一般。

在中国发明专利01802866.7中提出了一种超声横向喷丸表面处理叶轮的工艺方法和装置，该装置为一垂直轴旋转平台，轴上带有固定飞轮装置，在飞轮上侧面工作腔装有待喷丸的工件，与平台同轴。驱动平台旋转，利用工作腔中的微粒对工件进行喷丸强化。该技术的特点是不论工件相对飞轮旋转轴距离多少，可以对所有表面进行喷丸，并实现薄壁叶片双面对喷，有效避免薄区型面变形。但实际上该装置不是独立的，要实现所描述的功能，必须有能实现上述功能的专用喷丸机，设备成本高。由于目前国内外多采用传统气动式喷丸强化，因此该技术尚难以普及使用。

发明内容

为克服现有技术中存在的覆盖率不均匀，导致工件变形量趋大的不足，本发明提出了一种喷丸强化装置。

本发明包括电机、带三爪卡盘的工作台、前挡块、支撑杆、后挡块和支撑座。其中：电机固定在支撑座上。工作台安装在电机的输出轴上，所述的工作台的一个表面有三爪卡盘。支撑杆的一端安装在所述三爪卡盘内，另一端安装有工件。前挡块套装在支撑杆上，位于工作台与工件之间，并且该前挡块的一个端面与工件的一个端面贴合。后挡块套装在支撑杆上，并且该后挡块的一个端面与工件的另一个端面贴合。喷枪有两个，通过喷丸机工作舱顶部保持杆固定在支撑杆一端的工件的上方，并分布在所述杆件的两侧。喷枪喷口到工件之间的距离为150mm，喷管中心线与工件表面的角度呈45°±5°。

所述的喷枪通过连接螺钉与滑套连接；滑套固定在保持杆上。紧固螺钉位于滑套侧面。通过调整所述紧固螺钉的松紧度，使滑套带动喷枪沿保持杆的轴向和周向运动；通过调节所述连接螺钉的松紧度，实现喷枪绕保持杆轴线做180°摆动。

所述支撑杆的一端与所述工作台中心孔过盈配合。支撑杆另一端的外表面分别为前挡块的安装段、工件的安装段和后挡块的安装段，并且所述支撑杆上各安装段的外径分别与与之配合的前挡块、工件和后挡块之间均为过盈配合。在支撑杆的中部，有径向凸出的轴肩。

所述前挡块为套筒状，其内孔的孔径与工件上的轴身外径相同；所述前挡块内孔的长度大于工件上轴身的长度，使工件上轴身装入前挡块的内孔中后两者之间无干涉。所述前挡块一端有端板，该端板的中心有通孔。前挡块的外径与工件的封严齿外径相同。

所述后挡块亦为套筒状，其内孔的孔径与支撑杆端头的外径相同。后挡块的外圆表面为阶梯状。所述后挡块的最大外径略小于工件的安装边内径；所述后挡块的最小外径不小于工件的安装边内径1mm。

支承座由底板和支杆组成。在支承座的底板上有连接孔。

本发明利用支架将电机架起并固定，电机转轴为水平。将工作转台垂直安装于电机转轴之上，该转台为三爪卡盘式，便于换装不同尺寸工件夹具。工件夹具是喷丸工件与工作转台连接的工具，此夹具根据不同类型工件有不同设计和结构，可根据实际情况自行设计，保证工件可夹持在工作台上并绕水平轴旋转即可。将工件夹具装夹于工作转台，利用三爪卡盘卡紧。将喷丸工件装夹于工件夹具。此时分别调节位于工件左右两边的喷枪，使喷枪到工件表面的距离、角度等参数一致。启动工作转台旋转，调节到所需的转数，完成其他准备工作即可启动喷丸。

由于本发明采取的技术方案，利用一套装置解决了双面对喷式喷丸的问题，实现了叶盘、叶轮等薄壁零件旋转状态下的双面对喷强化。

本发明具有以下特点:

易于实施。无复杂的构件，只需电机、转台、夹具、支架及转数控制器组装即可，对于普及使用十分便利。

适用性强。本发明为一套独立装置，使用时只需通过支撑座固定在喷丸设备内部合适位置即可，不需要对原有喷丸设备本身进行改动，不影响原有功能。

本发明实现双面旋转对喷对于解决薄壁件喷丸变形效果显著。将常规平卧喷丸加工方式变为垂直旋转喷丸加工方式，实现两把喷枪在工件两面进行对喷式喷丸，此时由于工件两面形变的相互抵消，从而有效减少工件在喷丸强化过程中产生的形变，减少零件的超差或报废损失，减少二次加工，提升产品质量。

加工效率高。采用两把喷枪双面对喷，可显著提升加工效率。首先两把喷枪相比一把喷枪加工同样面积的工件表面，时间缩短一半，效率提升1倍；其次因为本装置是双面对喷，一次即可完成加工，不需喷完一面后进行零件翻面、重新装夹等步骤，节省加工时间。因此综合效率提升1.5倍以上。

本发明的目的是提供一种实现工件双面对喷强化、减少工件变形、提升加工效率和强化效果的装置，且该装置易于组装，可配合传统气动喷丸机使用。

附图说明

图1是垂直旋转式喷丸强化装置的结构分解示意图；

图2是涡轮叶盘工件结构图；

图3是工件与工件夹具配合示意图；

图4是喷枪结构及运动方式示意图；

图5是本发明与喷丸机的配合示意图。

图中：

1.电机        2.工作台    3.前挡块       4.支撑杆    5.后挡块

6.转数调节器  7.支承座    8.喷枪         9.工件      10.轴身

11.封严齿     12.安装边   13.保持杆      14.滑套     15.连接螺钉

16.紧固螺钉

具体实施方式

本实施例是一种垂直旋转式双面对喷丸强化装置，包括电机1、带三爪卡盘的工作台2、前挡块3、支撑杆4、后挡块5、转数调节器6和支撑座7。其中：

电机1固定在支撑座7上。工作台2安装在电机1的输出轴上，所述的工作台2的一个表面有三爪卡盘。支撑杆4的一端安装在所述三爪卡盘内，另一端安装有工件9。前挡块3套装在支撑杆4上，位于工作台2与工件9之间，并且该前挡块3的一个端面与工件9的一个端面贴合。后挡块5套装在支撑杆4上，并且该后挡块5的一个端面与工件9的另一个端面贴合。

喷枪8有2个，通过本装置所在喷丸机工作舱顶部保持杆13固定在支撑杆4一端的工件9的上方，并分布在所述杆件的两侧。喷枪喷口到工件之间的距离为150mm，喷管中心线与工件表面的角度呈45°±5°。喷枪采用文丘里喷嘴。

所述的喷枪通过连接螺钉15与滑套14连接。所述滑套固定在保持杆13上。滑套的侧面开有螺钉孔，并通过紧固螺钉16将该滑套固定在保持杆上。通过调整所述紧固螺钉的松紧度，使滑套带动喷枪沿保持杆的轴向做上下运动，沿保持杆的周向做旋转运动。通过调节所述连接螺钉的松紧度，实现喷枪绕保持杆轴线两侧做180°摆动。该装置运行示意图见图4。

所述支撑杆4的一端为等径段，该等径段的外径与所述工作台2中心孔的孔径相同，并且两者之间为过盈配合。支撑杆4另一端的外表面为阶梯状，分别为前挡块3的安装段、工件9的安装段和后挡块5的安装段，并且所述支撑杆4上各安装段的外径分别与与之配合的前挡块3、工件9和后挡块5的内径相同，使所述前挡块3、工件9和后挡块5与所述支撑杆4之间均为过盈配合。在支撑杆4的中部，有径向凸出的轴肩。

所述前挡块3为套筒状，其内孔的孔径与工件9上的轴身10外径相同；所述前挡块3内孔的长度大于工件9上轴身10的长度，使工件9上轴身10装入前挡块3的内孔中后两者之间无干涉。所述前挡块3一端有端板，该端板的中心有通孔，该通孔的孔径与支撑杆4的外径相同。前挡块3的外径与工件9的封严齿11外径相同。

所述后挡块5亦为套筒状，其内孔的孔径与支撑杆4端头的外径相同。后挡块5的外圆表面为阶梯状。所述后挡块5的最大外径略小于工件9的安装边12内径；所述后挡块5的最小外径不小于工件9的安装边12内径1mm。

本实施例中，所选用的电机1为调速电机，该电机的转速在0-20rpm之间可调，并且通过连线外接转数调节器6。

本实施例中的工作台2为直径500mm,厚度10mm,表面硬化处理，硬度HRC≥58。

所述的支承座7由底板和支杆组成。在支承座7的底板上有连接孔，用螺钉11通过该连接孔将该支承座与喷丸机工作台连接。所述的支承座7须具有足够的刚性，使安装在之上的电机及转台摆幅不超过3mm。

安装时，将前挡块3套装在支撑杆4上，并使该前挡块3端板的外表面与支撑杆4的中部的轴肩贴合。将工件9的轴身10装入前挡块3的内孔中，并使该工件9的轴身10与前挡块3的内孔表面贴合，使该工件9的内孔表面与支撑杆4的外表面贴合。将后挡块5套装在支撑杆4上，并使该后挡块5的最大外径一端的端面与工件9安装边12内孔到轴身10内孔的转接面贴合，使该后挡块5的最小外径的外表面与工件9的安装边12内孔表面贴合。用螺母将后挡块5固定在支撑杆4的端头处。支撑杆4的另一端装入工作台2的内孔中，并通过三爪卡盘夹紧。

将支撑座7通过支撑座固定螺钉固定在喷丸机的工作台上。将电机1水平固定在支承座上，最后将旋转工作台安装在电机转轴前端。

所述电机1输出轴与支撑杆4同轴。

通常第一次将支架、电机及转台组装后可不再拆解，方便下次使用。将工件9与工件夹具前挡块3、工件夹具支撑杆4、工件夹具后挡块5组装在一起，如图3。将组装好的组件装夹在工作台上，用三爪卡盘卡紧。此时整个装置已组装完毕。

调节位于工件左右两侧的喷枪8，使两把喷枪口到工件被喷丸表面的距离、角度一致。

转数调节器9连接电机1并置于喷丸机外部，给电机1接通电源，按所需加工参数设定转数，关闭喷丸机工作舱舱门。启动喷丸设备即可进行喷丸加工。

Claims (6)

1.一种喷丸强化装置，其特征在于，包括电机、带三爪卡盘的工作台、前挡块、支撑杆、后挡块和支撑座；其中：电机固定在支撑座上；工作台安装在电机的输出轴上，所述的工作台的一个表面有三爪卡盘；支撑杆的一端安装在所述三爪卡盘内，另一端安装有工件；前挡块套装在支撑杆上，位于工作台与工件之间，并且该前挡块的一个端面与工件的一个端面贴合；后挡块套装在支撑杆上，并且该后挡块的一个端面与工件的另一个端面贴合；喷枪有个，通过喷丸机工作舱顶部保持杆固定在支撑杆一端的工件的上方，并分布在所述杆件的两侧；喷枪喷口到工件之间的距离为150mm，喷管中心线与工件表面的角度呈45°±5°。

2.如权利要求1所述一种喷丸强化装置，其特征在于，所述的喷枪通过连接螺钉与滑套连接；滑套固定在保持杆上；紧固螺钉位于滑套侧面；通过调整所述紧固螺钉的松紧度，使滑套带动喷枪沿保持杆的轴向和周向运动；通过调节所述连接螺钉的松紧度，实现喷枪绕保持杆轴线做180°摆动。

3.如权利要求1所述一种喷丸强化装置，其特征在于，所述支撑杆的一端与所述工作台中心孔过盈配合；支撑杆另一端的外表面分别为前挡块的安装段、工件的安装段和后挡块的安装段，并且所述支撑杆上各安装段的外径分别与与之配合的前挡块、工件和后挡块之间均为过盈配合；在支撑杆的中部，有径向凸出的轴肩。

4.如权利要求1所述一种喷丸强化装置，其特征在于，所述前挡块为套筒状，其内孔的孔径与工件上的轴身外径相同；所述前挡块内孔的长度大于工件上轴身的长度，使工件上轴身装入前挡块的内孔中后两者之间无干涉；所述前挡块一端有端板，该端板的中心有通孔；前挡块的外径与工件的封严齿外径相同。

5.如权利要求1所述一种喷丸强化装置，其特征在于，所述后挡块亦为套筒状，其内孔的孔径与支撑杆端头的外径相同；后挡块的外圆表面为阶梯状；所述后挡块的最大外径略小于工件的安装边内径；所述后挡块的最小外径不小于工件的安装边内径1mm。

6.如权利要求1所述一种喷丸强化装置，其特征在于，所述的支承座由底板和支杆组成；在支承座的底板上有连接孔。

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