CN107354417B - 一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法，包括步骤：1)将导向叶片的喷涂程序按区域进行划分，分为上缘板，下缘板，叶身吸力面，叶身压力面和叶身前缘五个大的区域；2)建立三个空间坐标系，3)对上下缘板与叶身吸力面、叶身压力面和叶身前缘的交界线进行线喷涂，4)对叶身压力面进行喷涂，5)对叶身前缘进行喷涂，6)对叶身吸力面进行喷涂，7)对下缘板和上缘板进行喷涂。本发明提出的方法，实现了高速喷涂涡轮叶片，喷枪移动速度达到500毫米每秒。确保了喷枪的TCP点相对喷涂表面的线速度均匀一致。3.本发明的方法，仅使用两者各自独立的六轴机械手和二轴转台即可完成自动喷涂，降低了设备要求。

Description

一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法

技术领域

本发明属于涂装技术领域，具体涉及一种热喷涂的自动控制方法。

背景技术

燃气轮机涡轮叶片，尤其是一级静、动叶片，所处工作环境十分严苛，其表面往往需要喷涂MCrAlY金属粘结层和陶瓷隔热层进行保护。叶片本身翼型复杂，并且沿径向包含弯曲和扭转。在多联静叶片中，还涉及上下缘板及两叶身之间的相互干扰和遮挡，这对喷涂十分不利。受制于零组件的结构，实际生产中，此类零组件的生产大概有两种方式。一种是使用手工方式进行热喷涂。一种是采用机械手慢速自动喷涂。

采用手工方式进行热喷涂涡轮叶片的缺点很多。第一，手工喷涂的涂层质量不稳定，无法保证一致性和重复性。受操作工经验和主观能动性影响较大。由于叶片本身结构复杂，喷枪的移动速度，喷涂距离、喷涂角度等参数很难做到稳定且可重复。第二，即使操作工经验丰富，受人力本身的限制，手工喷涂的喷枪移动速度也不会过高，最高只能达到300毫米每秒(实际当中基本采用100～200毫米每秒的喷涂线速度)。这与本专利实施例一的500毫米每秒的喷涂速度形成了强烈的对比，因此我们这里将其称为慢速喷涂。第三，涂层质量不高。在零件服役过程中，更容易出现叶片烧蚀、断裂等缺陷。例如，某型航空发动机，在进行300小时修理时，叶片更换率达到80％。第四，加工效率低。人工的可用劳动强度要远远低于机械的可用劳动强度，这点无需赘述。

采用机械手慢速自动喷涂涡轮导向叶片，可以降低编程难度，并避免了速度过快时可能出现的因机械手姿态调整不及时而发生移动过程中局部出现减速的隐患。同时，慢速喷涂在有些工艺条件下，可以做到其涂层质量稳定、重复。但在另外的一些工艺条件下，针对涂层的一些特定的技术标准，慢速喷涂并不能满足要求。如前所述，这里所谓的“慢速”，是指采用机械手自动喷涂时，喷枪的移动速度在300毫米每秒以内的喷涂。

目前在热喷涂涡轮叶片叶身时，往往采用水平喷涂的方式(由叶片径向方向按固定搭接间距逐层喷涂)。该方法的算法简单，建模方便，容易编程。但存在两个缺点。一是叶身翼形复杂，喷枪的TCP点(Tool Center Point，工具中心点)在叶身表面的相对线速度并不均匀。这造成单位时间内叶片叶身各局部区域的粉末沉积效率并不相同。粉末沉积效率的不同改变涂层应力场，并容易致使涂层产生内部质量缺陷。二是热喷涂喷枪在喷涂叶身表面时，喷枪本体形态相对要发生较大角度的水平摆动，连接在喷枪尾部的水电缆、信号线等在喷枪高速摆动时，也会随之发生大幅度的摆动，我们称之为甩带。这些水电缆、信号线与喷枪连接方式是螺纹连接或焊接，尤其是水电缆，要通过螺纹连接同时保证管路的密封通水和通电功能。长时间的甩带，会造成水电缆螺纹连接的松动或损坏，容易发生生产事故。

喷枪的TCP点相对喷涂表面的线速度(简称喷枪线速度)是热喷涂众多参数中相对比较重要的一个参数。该线速度能够影响单位时间内的粉末沉积效率，对涂层质量有较大影响。例如DVC涂层(垂直纵向裂纹涂层)需要单位时间较大的粉末沉积率才能形成，这在一定的情况下，只能通过降低喷枪线速度来达到。而在有些情况下，如果要达到工艺要求的涂层质量，则需要较高的喷枪线速度才可以。

发明内容

针对本技术领域的不足之处，相对目前的低速喷涂涡轮叶片(喷枪移动速度一般为100～200毫米每秒)，本发明的目的是提供一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法，实现高速喷涂涡轮叶片，喷枪移动速度可达500毫米每秒。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法，包括步骤：

1)将导向叶片的喷涂程序按区域进行划分，分为上缘板A，下缘板B，叶身吸力面C(简称“吸力面”)，叶身压力面D(简称“压力面”)和叶身前缘E(简称“前缘”)五个大的区域，每一个区域将对应一个机械手运动子程序。

2)建立三个空间坐标系，一个坐标系以机械手的大地坐标系为基础，将原点移至转台中心线与工件卡盘平面的交点处，称之为“基础坐标系”；另一个坐标系是将导向叶片从地面法向方向向机械手方向偏转正1～90度，然后以此时导向叶片的下缘板面作为其中一个基准平面，坐标系另外两个面分别与该面垂直，而且另外这两个面彼此垂直，称这个坐标系为“前倾坐标系”；第三个坐标系是将导向叶片从地面法向方向向机械手方向偏转负1～90度，然后以此时导向叶片的上缘板面作为其中一个基准平面，坐标系另外两个面分别与该面垂直，而且另外这两个面彼此垂直，称这个坐标系为“后倾坐标系”；

3)对上下缘板与叶身吸力面、叶身压力面和叶身前缘的交界线进行线喷涂：下缘板与叶身吸力面、压力面交界线的喷涂在前倾坐标系下完成，上缘板与叶身吸力面、压力面交界线的喷涂在后倾坐标系下完成；

4)对叶身压力面、叶身前缘、叶身吸力面、下缘板和上缘板进行喷涂(其顺序不分先后)，其中：

叶身压力面进行喷涂的坐标系选择基础坐标系，喷涂方式采用纵向喷涂，即有效喷涂轨迹与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直；

对叶身前缘进行喷涂的坐标系选择基础坐标系，喷涂方式采用纵向喷涂，即有效喷涂轨迹与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直；

对叶身吸力面进行喷涂的坐标系选择基础坐标系，喷涂方式采用纵向喷涂，即有效喷涂轨迹与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直；

喷涂下缘板采用前倾坐标系，喷涂上缘板采用后倾坐标系。

进一步地，将上缘板分为2或3个以直线分割的亚区域，同样划分下缘板、叶身吸力面和叶身压力面。

导向叶片的下缘板面、上缘板面是直径极大的圆柱面的一小段，可近似视为平面。

为了便于表达，各亚区域可标记为A1，A2，A3。同样划分下缘板、叶身吸力面和叶身压力面，也细分为3个亚区域，即B1，B2，B3。将吸力面分为分为2个亚区域，即C1，C2。将压力面分为2个亚区域，即D1，D2。

其中，将导向叶片的喷涂程序按区域划分后，设置工具中心点(TCP点)。设置三个坐标系后设置三个初始点，分别为设置在基础坐标系下的初始点、设置在前倾坐标系下的初始点和设置在后倾坐标系下的初始点。可分别命名为Phome1，Phome2和Phome3。

其中，步骤4)对压力面进行喷涂的操作中，首先将前缘与压力面的交界线确定为动线。然后将该交界线沿压力面表面向尾缘平移，平移所用导为直线。

其中，步骤5)对前缘进行喷涂的操作中，喷涂起始线以叶身压力面和前缘的交界线为起始线，在所喷涂导向叶片包含工装的结构装配图中确定前缘区域各机械手动作点的空间坐标，然后采用“MoveC”和/或“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖前缘区域，并由机械手途经点组成的包络线图确定前缘区域与吸力面区域的交界线。由此，完成前缘机械手运动子程序，简称QY。

其中，步骤6)对吸力面进行喷涂的操作中，将前缘区域和吸力面区域的交界线作为喷涂吸力面区域的起始线，然后将该起始线沿吸力面表面向尾缘平移，平移所用导线为一条直导线，然后采用“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖一个亚区域；同理，将该亚区域与相邻的下一个亚区域的交界线为曲动线，根据直导线沿压力面表面向尾缘移动。由此，完成吸力面机械手运动子程序，简称XLM。

其中，步骤7)对下缘板进行喷涂的操作中，以压力面区域与下缘板区域的交界线为起始线，然后将该起始线沿下缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为一条直导线。

其中，对下缘板进行喷涂的操作中，采用“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖下缘板一个亚区域。同理，各自以前缘E区域与下缘板区域的交界线和吸力面区域与下缘板区域的交界线为起始线，喷涂覆盖剩下的亚区域。

其中，步骤7)对上缘板进行喷涂的操作中，将前述确定的上缘板与叶身吸力面、压力面和前缘的交界线作为起始线，把所述起始线分为三段，或将下缘板与压力面和吸力面对应的交界线作为起始线，把所述起始线分为两段；从一个起始线沿上缘板或下缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为直导线，采用“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖一个亚区域；再以下一段交界线为起始线，喷涂覆盖剩下的亚区域。

由此，完成上缘板机械手运动子程序，简称SYB。

例如，对于起始线分为三段，其分别对应的是压力面与上缘板的交界线，前缘与上缘板的交界线以及吸力面与上缘板的三段交界线，以压力面与上缘板的交界线为起始线，然后将该起始线沿下缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为一条直导线。然后采用“MoveL”命令以一定的搭接率走Z字形运动，覆盖下缘板一个亚区域区域。同理，各自以前缘与下缘板的交界线和吸力面与下缘板的交界线为起始线，喷涂覆盖剩下的亚区域。

本发明的优选技术方案之一为：利用奇偶数命令或数字控制命令控制涂层厚度，当奇数时喷涂交界线(可记为JJX，下同)，压力面YLM，前缘QY，吸力面XLM，下缘板XYB，上缘板的SYB这六个子程序，

缘板处的涂层厚度和叶身处的涂层厚度不同。然后当奇数时喷涂JJX，YLM，QY，XLM，XYB，SYB这六个子程序，当偶数时喷涂下缘板XYB，上缘板SYB这两个子程序。这里并不限于使用其他的方法来控制涂层的厚度，

本发明的有益效果在于：

1.本发明提出的方法，实现了高速喷涂涡轮叶片，喷枪移动速度达到500毫米每秒。

2.确保了喷枪的TCP点相对喷涂表面的线速度均匀一致。

3.本发明的方法，仅使用两者各自独立的六轴机械手和二轴转台即可完成自动喷涂，其中机械手的六轴和转台的二轴两者之间不需要实现“6+2”轴联动(“6+2”轴联动又称八轴联动)。即相对目前应用的八轴联动系统，本发明仅在六轴联动的条件下即可完成导向叶片的自动喷涂，降低了设备要求。

4.本发明所制备的涂层性能优异，质量稳定。

5.相对目前存在的自动热喷涂程序，本发明的热喷涂程序更简洁，涂层交界处质量更容易控制。

6.本发明方法减轻了一线产业操作人员的劳动强度。

附图说明

图1上缘板各喷涂区域划分图。A1，A2，A3代表上缘板的三个亚区域。

图2下缘板各喷涂区域划分图。B1，B2，B3代表下缘板的三个亚区域。

图3叶身吸力面、压力面、前缘各喷涂区域划分图。C1和C2代表吸力面的两个亚区域，D1和D2代表压力面壁的两个亚区域，E表示前缘区域。

图4为零件、工装的三种空间状态示意图。

具体实施方式

下面通过最佳实施例来说明本发明。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本发明而不是用来限制本发明的范围。

实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。

实施例1：

根据本发明提供的高速自动喷涂导向叶片的方法，我们在某型燃气轮机的涡轮导向叶片上进行了实例操作。该导向叶片为一级单联导向叶片。具体操作步骤如下：

1)参照图1，图2，图3，将导向叶片的喷涂程序按区域进行划分，分为上缘板A，下缘板B，叶身吸力面C(简称“吸力面”)，叶身压力面D(简称“压力面”)和叶身前缘E(简称“前缘”)五个大的区域，每一个区域都将对应一个机械手运动子程序。

2)参照图1，图2，图3。将上缘板细分为3个亚区域，即A1，A2，A3。同理，下缘板也细分为3个亚区域，即B1，B2，B3。如图2，3所示。将吸力面分为分为2个亚区域，即C1，C2。同理将压力面分为2个亚区域，即D1，D2。

3)设置TCP点。根据所用工艺参数中的喷涂距离参数，确定TCP点的位置。

4)建立3个空间坐标系。参照图4，一个是零件、工装在基础状态下，坐标系以机械手的大地坐标系为基础，将原点移至转台中心线与三爪卡盘平面的交点处，我们称之为“基础坐标系”。另一个是零件、工装在前倾状态下，坐标系是将导向叶片从地面法向方向向机械手方向倾转正30度，然后以此时导向叶片的下缘板面的近似平面作为其中一个基准平面，另外两个面分别与该面垂直，而且另外这两个面彼此垂直，我们这里称这个坐标系为“前倾坐标系”。第三个是零件、工装在后倾状态下，坐标系是将导向叶片从地面法向方向向机械手方向倾转负30度，然后以此时导向叶片的上缘板面的近似平面作为其中一个基准平面，另外两个面分别与该面垂直，而且另外这两个面彼此垂直，我们这里称这个坐标系为“后倾坐标系”。

5)设置3个初始点，一个初始点是设置在基础坐标系下的初始点，另一个初始点是设置在前倾坐标系下的初始点，最后一个初始点是设置在后倾坐标系下的初始点。将上述3个初始点分别命名为Phome1，Phome2和Phome3。

6)对上、下缘板与叶身的交界线进行线喷涂。参照图1，图2和图3。下缘板与叶身吸力面、压力面交界线的喷涂在前倾坐标系下完成。确定前倾坐标系后，使用“MoveJ”命令将喷枪移动到Phome2点并等待。转动转台使叶身吸力面与下缘板的交界线与喷枪枪口方向对应。使用“MoveL”命令配合转角Z值在该交界线上确定一定数量的途经点及其他参数。经过上述过程，确定了吸力面与下缘板的交界线的运动程序。同理完成压力面与下缘板的交界线的运动程序以及前缘与下缘板的交界线的运动程序。于是，完成了叶身与下缘板交界线的自动喷涂程序。同理，将上缘板与叶身吸力面、压力面交界线的喷涂在后倾坐标系下完成。由此，完成交界线机械手运动子程序，简称JJX。

7)对压力面D区域进行喷涂。参照图3。坐标系选择基础坐标系。确定基础坐标系后，使用“MoveJ”命令将喷枪移动到Phome1点并等待。转动转台使压力面与喷枪枪口方向对应。喷涂方式采用纵向喷涂，即与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直。首先将前缘E区域与压力面D区域的交界线确定为一曲动线。使用“Point Modification”命令确定一定数量的途经点，并配合一定的转角Z值及其他参数，完成机械手运动程序对该曲动线的拟合。然后将该曲动线沿压力面表面向尾缘平移，平移所用导线是一条直导线。该曲动线和直导线确定的曲面要尽可能贴近原压力面D1区域表面。在编制机械手运行程序中，采用“For”循环命令，“MoveL”命令以一定的搭接率使喷枪做Z字形运动。其中导线矢量方向及搭接率由“offs”命令操作各个途经点在基础坐标系的X、Y、Z的偏移值来实现。由上述操作，实现了机械手运动程序对D1区域的覆盖。同理，将D1区域与D2区域的交界线作为曲动线，根据另一条新的直导线沿压力面表面向尾缘移动。然后采用“For”循环命令、“MoveL”命令以及“Offs”命令等以一定的搭接率使喷枪做Z字形运动，完成机械手运动程序对D2区域的覆盖。由此，完成压力面机械手运动子程序，简称YLM。

8)对前缘E区域进行喷涂。参照图3。坐标系选择基础坐标系。确定基础坐标系后，使用“MoveJ”命令将喷枪移动到Phome1点并等待。转动转台使前缘与喷枪枪口方向对应。喷涂方式采用纵向喷涂，即TCP点轨迹与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直。喷涂起始线以压力面D区域和前缘E区域的交界线为起始线。在该一级导向叶片的3D结构装配设计图中确定前缘D区域各机械手运动的途径点的空间坐标，这些途经点之间的连线形成前缘表面的包络线。本实施例中，该一级导向叶片的前缘形状为马鞍形前缘，其各个纵向线皆为包含空间弯曲、扭转的曲线。所以，在编制机械手运动程序中，机械手的运动轨迹是采用“MoveC”命令控制TCP点的纵向运动经过各途经点，并由此确定覆盖该区域的每一条纵向曲线。由上述操作，完成机械手运动程序对前缘E区域的覆盖，并由途经点组成的包络线图确定前缘E区域与吸力面C区域的交界线。由此，完成前缘机械手运动子程序，简称QY。

9)对吸力面C区域进行喷涂。参照图3。坐标系选择基础坐标系。确定基础坐标系后，使用“MoveJ”命令将喷枪移动到Phome1点并等待。转动转台使吸力面与喷枪枪口方向对应。喷涂方式采用纵向喷涂，即TCP点轨迹与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直。将上一步骤中确定的前缘E区域和吸力面C区域的交界线作为喷涂吸力面C区域的起始线。使用“Point Modification”命令确定一定数量的途经点，并配合一定的转角Z值及其他参数，完成机械手运动程序对该起始曲动线的拟合。然后将该起始线沿吸力面表面向尾缘平移，平移所用导线为一条直导线。该曲动线和直导线确定的曲面要尽可能贴近原吸力面C1区域表面。在编制机械手运行程序中，采用“For”循环命令，“MoveL”命令以一定的搭接率使喷枪做Z字形运动。其中导线矢量方向及搭接率由“offs”命令操作原起始线的各个途经点在基础坐标系的X、Y、Z的偏移值来实现。由上述操作，实现了机械手运动程序对C1区域的覆盖。同理，将C1区域与C2区域的交界线作为曲动线，并根据另一条新的直导线沿吸力面表面向尾缘移动。然后采用“For”循环命令、“MoveL”命令以及“Offs”命令等以一定的搭接率使喷枪做Z字形运动，完成机械手运动程序对C2区域的覆盖。由此，完成吸力面机械手运动子程序，简称XLM。

10)对下缘板B区域进行喷涂。参照图2。坐标系选择前倾坐标系。将前述确定的下缘板与叶身的交界线作为起始线。把该起始线分为互相连接的三段，分别对应下缘板B区域与吸力面C区域、压力面D区域和前缘E区域三个区域的三段交界线(依据实际情况来定，如果前缘E区域较小，可以将其忽略，把原交界线分成下缘板与压力面和吸力面对应的两段交界线)。与之对应的是，把上缘板喷涂区域划分为三个亚区域。将要喷涂的三个亚区域分别是以压力面D区域与下缘板B区域的交界线为起始线并向外延伸的B1区域，以前缘E区域与下缘板B区域的交界线为起始线并向外延伸的B2区域以及以吸力面C区域与下缘板B区域的交界线为起始线并向外延伸的B3区域，如图2所示。这里以喷涂B1区域为例。确定前倾坐标系后，使用“MoveJ”命令将喷枪移动到Phome2点并等待。转动转台使B1区域法向与喷枪枪口方向对应。以压力面D区域与下缘板B区域的交界线为起始线，然后将该段起始线沿下缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为一条直导线。该起始曲动线和直导线确定的曲面要尽可能贴近B1区域表面。在编制机械手运行程序中，采用“For”循环命令，“MoveL”命令以一定的搭接率使喷枪做Z字形运动。其中导线矢量方向及搭接率由“offs”命令操作该起始线的各个途经点在前倾坐标系的X、Y、Z的偏移值来实现。由上述操作，实现了机械手运动程序对B1区域的覆盖。同理，各自以前缘E区域与下缘板B区域的交界线和吸力面C区域与下缘板B区域的交界线为起始线，完成喷涂覆盖B2、B3区域的机械手运动语句。由此，完成下缘板机械手运动子程序，简称XYB。

11)对上缘板A区域进行喷涂。参照图1。坐标系选择后倾坐标系。将前述确定的上缘板与叶身的交界线作为起始线。把该起始线分为互相连接的三段，分别对应上缘板A区域与吸力面C区域、压力面D区域和前缘E区域三个区域的三段交界线(依据实际情况来定，如果前缘E区域较小，可以将其忽略，把原交界线分成上缘板与压力面和吸力面对应的两段交界线)。与之对应的是，把上缘板喷涂区域划分为三个亚区域。将要喷涂的三个亚区域分别是以压力面D区域与上缘板A区域的交界线为起始线并向外延伸的A1区域，以前缘E区域与上缘板A区域的交界线为起始线并向外延伸的A2区域以及以吸力面C区域与上缘板A区域的交界线为起始线并向外延伸的A3区域，如图1所示。这里以喷涂A1区域为例。确定后倾坐标系后，使用“MoveJ”命令将喷枪移动到Phome3点并等待。转动转台使A1区域法向与喷枪枪口方向对应。以压力面D区域与上缘板A区域的交界线为起始线，然后将该段起始线沿上缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为一条直导线。该起始曲动线和直导线确定的曲面要尽可能贴近A1区域表面。在编制机械手运行程序中，采用“For”循环命令，“MoveL”命令以一定的搭接率使喷枪做Z字形运动。其中导线矢量方向及搭接率由“offs”命令操作该起始线的各个途经点在后倾坐标系的X、Y、Z的偏移值来实现。由上述操作，实现了机械手运动程序对A1区域的覆盖。同理，各自以前缘E区域与上缘板A区域的交界线和吸力面C区域与上缘板A区域的交界线为起始线，完成喷涂覆盖B2、B3区域的机械手运动语句。由此，完成上缘板机械手运动子程序，简称SYB。

至此，依次建立了JJX(交界线子程序)，YLM(压力面子程序)，QY(前缘子程序)，XLM(吸力面子程序)，XYB(下缘板子程序)，SYB(上缘板子程序)这六个子程序。

根据设计要求，缘板处的涂层厚度和叶身处的涂层厚度不同。然后利用奇偶数命令，当奇数时喷涂JJX，YLM，QY，XLM，XYB，SYB这六个子程序，当偶数时喷涂XYB，SYB这两个子程序。

在主程序中建立“For”循环程序，通过与奇偶数命令的子程序相互配合，确定了各个子程序的总运行遍数。从而确定各喷涂区域的各自涂层厚度。

在所有子程序中，实际有效喷涂的动作程序所选用TCP点相对叶身表面的喷涂速度均为500毫米每秒，大大高于以往常用的喷涂速度。本发明采用的纵向喷涂叶身的方式，避免了目前横向喷涂时的甩带严重的现象以及TCP点在叶身表面相对移动速度不均匀的现象，所以可以将喷涂线速度提高到500毫米每秒并保持速度均匀。提高喷涂线速度在有些情况下可以显著提高涂层的质量。在一组对比实验中，在其他参数一定的情况下，在同样尺寸，材料的高温合金圆片上，分别采用500毫米每秒和100毫米每秒两种喷涂速度完成喷涂热障涂层。

在进行热震性能对比实验中。100毫米每秒的试样在1500次热震试验后，5个试样中有3个试样出现了超过50％的剥落。而500毫米每秒的试样在2000次热震试验后，仅有一个试样出现了约30％的剥落，其他试样皆表现完好。因此，在有些工艺条件下，保证较高的喷涂线速度，能够得到较好的涂层质量。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法，其特征在于，包括步骤：

1)将导向叶片的喷涂程序按区域进行划分，分为上缘板，下缘板，叶身吸力面，叶身压力面和叶身前缘五个大的区域；

2)建立三个空间坐标系，一个坐标系以机械手的大地坐标系为基础，将原点移至转台中心线与工件卡盘平面的交点处，称之为“基础坐标系”；另一个坐标系是将导向叶片从地面法向方向向机械手方向偏转正1～90度，然后以此时导向叶片的下缘板面作为其中一个基准平面，坐标系另外两个面分别与该面垂直，而且另外这两个面彼此垂直，称这个坐标系为“前倾坐标系”；第三个坐标系是将导向叶片从地面法向方向向机械手方向偏转负1～90度，然后以此时导向叶片的上缘板面作为其中一个基准平面，坐标系另外两个面分别与该面垂直，而且另外这两个面彼此垂直，称这个坐标系为“后倾坐标系”；

3)对上下缘板与叶身吸力面、叶身压力面和叶身前缘的交界线进行线喷涂：下缘板与叶身吸力面、压力面交界线的喷涂在前倾坐标系下完成，上缘板与叶身吸力面、压力面交界线的喷涂在后倾坐标系下完成；

4)对叶身压力面、叶身前缘、叶身吸力面、下缘板和上缘板进行喷涂，其中：

对叶身压力面进行喷涂的坐标系选择基础坐标系，喷涂方式采用纵向喷涂；

对叶身前缘进行喷涂的坐标系选择基础坐标系，喷涂方式采用纵向喷涂，即与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直；

对叶身吸力面进行喷涂的坐标系选择基础坐标系，喷涂方式采用纵向喷涂，即与导向叶片的径向平行，与轴向和周向垂直；

喷涂下缘板采用前倾坐标系，喷涂上缘板采用后倾坐标系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将上缘板分为2或3个以直线分割的亚区域，同样划分下缘板、叶身吸力面和叶身压力面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将导向叶片的喷涂程序按区域划分后，设置工具中心点；设置三个坐标系后设置三个初始点，分别为设置在基础坐标系下的初始点、设置在前倾坐标系下的初始点和设置在后倾坐标系下的初始点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)对叶身压力面进行喷涂的操作中，首先将前缘与压力面的交界线确定为动线，然后将该交界线沿压力面表面向尾缘平移，平移所用导线为直线。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)对前缘进行喷涂的操作中，喷涂起始线以叶身压力面和前缘的交界线为起始线，在所喷涂导向叶片包含工装的结构装配图中确定前缘区域各机械手动作点的空间坐标，然后采用“MoveC”和/或“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖前缘区域，并由机械手途经点组成的包络线图确定前缘区域与吸力面区域的交界线。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)对吸力面进行喷涂的操作中，将前缘区域和吸力面区域的交界线作为喷涂吸力面区域的起始线，然后将该起始线沿吸力面表面向尾缘平移，平移所用导线为一条直导线，然后采用“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖一个亚区域；同理，将该亚区域与相邻的下一个亚区域的交界线为曲动线，根据直导线沿压力面表面向尾缘移动。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)对下缘板进行喷涂的操作中，以叶身压力面区域与下缘板区域的交界线为起始线，然后将该起始线沿下缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为一条直导线。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对下缘板进行喷涂的操作中，采用“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖下缘板一个亚区域；分别以前缘与下缘板的交界线和吸力面与下缘板的交界线为起始线，喷涂覆盖剩下的亚区域。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4)对上缘板进行喷涂的操作中，将前述确定的上缘板与叶身吸力面、压力面和前缘的交界线作为起始线，把所述起始线分为三段，或将下缘板与压力面和吸力面对应的交界线作为起始线，把所述起始线分为两段；从一个起始线沿上缘板或下缘板表面向导向叶片外平移，平移所用导线为直导线，采用“MoveL”命令走Z字形运动，覆盖一个亚区域；再以下一段交界线为起始线，喷涂覆盖剩下的亚区域。

10.根据权利要求1～9任一所述的方法，其特征在于，利用奇偶数命令或数字控制命令控制涂层厚度，当奇数时，喷涂交界线，压力面，前缘，吸力面，下缘板，上缘板的六个子程序，当偶数时，喷涂下缘板，上缘板两个子程序。