CN107502718A - 一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备 - Google Patents
一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107502718A CN107502718A CN201710419850.9A CN201710419850A CN107502718A CN 107502718 A CN107502718 A CN 107502718A CN 201710419850 A CN201710419850 A CN 201710419850A CN 107502718 A CN107502718 A CN 107502718A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fastener hole
- seating nipple
- antifatigue
- shot peening
- equipment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
本发明公开了一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。
Description
技术领域
本发明属于一种冷挤压、超声喷丸、压印抗疲劳强化综合加工设备，其可应用于各行业紧固孔制造领域，尤其涉及用于航空紧固孔的抗疲劳制造领域。
背景技术
在飞机结构中，大量的结构件通过紧固孔连接在一起，这些紧固孔成为主要的受力部位。由于孔引起的应力集中，紧固孔将承受过大的循环拉应力而导致疲劳破损。数据显示，发生在孔边破坏的事故占整个机体疲劳破坏事故的90％，已成为航空飞行器结构件失效中最主要的根源之一。而目前关于航空紧固孔的制造技术比较单一，类似于冷挤压、超声喷丸技术、压印等现有设备都仅仅单独使用，且操作复杂，场地占用大，尚难以满足航空紧固孔抗疲劳制造的需要。所以开发高效、多功能、全面的航空紧固孔抗疲劳制造设备尤为重要。
发明内容
本发明旨在解决航空紧固孔抗疲劳制造设备功能单一、制孔品质低的难题，而提供一种可以实现省时高效、制孔品质高、多功能、全面的紧固孔抗疲劳制造设备。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。
优选的是，所述冷挤压工作筒(6)内装置冷挤压设备，其通过冷挤压技术对紧固孔进行强化处理，并在工作时竖直对制孔件进行操作。
优选的是，所述冷挤压设备通过铣削或拉削方法在工件上预制一个初始孔，经过充分润滑的芯棒以过盈形式强行通过初始孔，过盈量为6％过盈量；其中，通过工件时，会在孔壁表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高紧固孔的疲劳寿命；通过铰刀将该孔加工至最终尺寸以保证孔壁表面光滑平整，消除粗糙度对疲劳的影响。
优选的是，所述超声喷丸工作筒(7)，内装置超声喷丸设备，其用超声喷丸技术对紧固孔进行强化处理。
优选的是，所述冷挤压工作筒(6)完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台(6)，使冷挤压工作筒(6)离开制孔件表面，超声喷丸工作筒(7)作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。
优选的是，所述超声喷丸设备内含有喷丸介质，即工作端头具有不同曲率半径的撞针，通过撞针对工作件表面的高速冲击作用，使其表面产生更深的残余压力层及纳米层，以提高紧固孔的抗疲劳性能。
优选的是，所述压印工作筒(8)，内装置压印设备，即用压印技术对紧固孔进行强化处理，其中，所述超声喷丸工作筒(7)完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台(5)，使超声喷丸工作筒(7)离开制孔件表面，压印工作筒(8)作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。
优选的是，所述压印设备包括：圆角压头，其作用于紧固孔的上下表面，通过挤压作用压制出凹槽，在孔周形成残余压应力，由此提高紧固孔的抗疲劳性能。
本发明可实现省时高效、制孔品质高、多功能、全面的紧固孔制造，大幅度提高紧固孔的抗疲劳性能，有效满足航空紧固孔抗疲劳制造的需求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。
图1是本发明紧固孔抗疲劳综合加工设备的结构示意图；
图2是本发明紧固孔抗疲劳综合加工设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细地说明。
目前行业内关于紧固孔的制造一般采用冷挤压、超声喷丸、压印等强化技术。相应的设备均为单一模式，即冷挤压设备、超声喷丸设备、压印设备等。冷挤压设备有拉枪式，内装置芯棒、衬套等，仅能完成冷挤压技术。超声喷丸设备相比传统的喷丸设备耗能低但是也只能实现喷丸工艺。压印设备包含上下压头，用于对紧固孔进行压印处理。同时，冷挤压、超声喷丸、压印技术尚有缺点，均不能大幅度提高紧固孔的疲劳寿命。目前航空紧固孔对于抗疲劳要求极高，单一的技术不能满足需求。航空紧固孔的制造需要多种技术的耦合实施，单一的设备不能实现高效，连续的生产制孔，因而目前设备都无法较好地满足航空紧固孔对于抗疲劳制造的需求。
冷挤压、超声喷丸、压印综合加工设备可以实现对航空紧固孔生产制造中的冷挤压技术、超声喷丸技术及压印技术等逐步、一体化实施。该综合加工设备包括机械臂连接装置及制孔强化装置。
所述机械臂连接装置由底座、旋转臂、旋转接头等部件构成，在该设备中主要起连接支撑作用。保证制孔强化装置可以安全，有效工作；
所述制孔强化装置含有冷挤压装置、超声喷丸装置、压印设备。三项设备统一在可旋转的工作筒中，保持在同一平面，且位置和水平度、高度可调。由机械臂悬挂连接；
所述冷挤压装置包含冷挤压芯棒、衬套等结构，可竖直工作在工作件上；
所述超声喷丸装置包含抛丸部件和超声部件等结构，可竖直工作在工作件上；
所述压印装置包含圆角压头等结构，可竖直工作在工作件上。
本发明提供了综合冷挤压技术、超声喷丸技术及压印技术为一体的紧固孔抗疲劳制造设备。将冷挤压、超声喷丸及压印强化技术组装在同一体系下，集合三项技术的抗疲劳机理，发挥强化技术对紧固孔抗疲劳制造的最大优势，实现各个技术设备的小体积，便携式功能，形成了一套可在同一设备下完成紧固孔的生产制造的综合设备。可实现省时高效、制孔品质高、多功能、全面的紧固孔制造，大幅度提高紧固孔的抗疲劳性能，有效满足航空紧固孔抗疲劳制造的需求。
对工件紧固孔进行强化处理，1为机械臂的底座，2为机械臂的曲柄连杆，3为机械臂的连接头。三者共同组成了机械臂连接装置，在该设备运行中主要起连接支撑作用。其中连接头3与制孔强化装置连接，接头在平面内可自由转动。
4为加工设备连接接头，5为加工设备综合台，6为冷挤压工作筒，7为超声喷丸工作筒，8为压印工作筒。五者共同组成了制孔强化装置，在该设备运行中主要起对紧固孔的强化处理作用。其中连接接头4与机械臂的连接接头3相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合。冷挤压工作筒6、超声喷丸工作筒7及压印工作筒8通过螺钉固定在加工设备综合台5上，位置为均匀分布。
6为冷挤压工作筒，内装置冷挤压设备。即用冷挤压技术对紧固孔进行强化处理，为设备运行中的第一步。在工作时竖直对制孔件进行操作。先采用铣削或拉削方法在工件上预制一个初始孔，再使用经过充分润滑的芯棒以过盈形式强行通过初始孔，过盈量为6％过盈量。通过工件时，会在孔壁表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高紧固孔的疲劳寿命。最终用铰刀将该孔加工至最终尺寸以保证孔壁表面光滑平整，消除粗糙度对疲劳的影响。
7为超声喷丸工作筒，内装置超声喷丸设备。即用超声喷丸技术对紧固孔进行强化处理，为设备运行中的第二步。冷挤压工作筒6完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台5，使冷挤压工作筒6离开制孔件表面，超声喷丸工作筒7作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。装置内含有喷丸介质，即工作端头具有不同曲率半径的撞针，通过撞针对工作件表面的高速冲击作用，使其表面产生更深的残余压力层及纳米层，以提高紧固孔的抗疲劳性能。
8为压印工作筒，内装置压印设备。即用压印技术对紧固孔进行强化处理，为设备运行中的第三步。超声喷丸工作筒7完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台5，使超声喷丸工作筒7离开制孔件表面，压印工作筒8作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。圆角压头作用于紧固孔的上下表面，通过挤压作用压制出凹槽，在孔周形成残余压应力。进一步提高紧固孔的抗疲劳性能。
对工件紧固孔进行强化处理时，该设备通过综合台集结了冷挤压技术、超声喷丸技术及压印技术。在机械臂的连接驱动下实现平稳、流水化旋转，使三项强化技术在紧固孔件上逐一实施强化处理。在孔周及孔内壁均形成了很深的残余压应力层，同时在孔周形成纳米层，细化孔内壁的组织晶粒，显著提高紧固孔的抗疲劳性能，有效满足航空紧固孔抗疲劳制造的需求。
此外，根据紧固孔抗疲劳性能的不同需求，可以单独运行任一技术，也可综合运行三项技术。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。
2.根据权利要求1所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述冷挤压工作筒(6)内装置冷挤压设备，其通过冷挤压技术对紧固孔进行强化处理，并在工作时竖直对制孔件进行操作。
3.根据权利要求2所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述冷挤压设备通过铣削或拉削方法在工件上预制一个初始孔，经过充分润滑的芯棒以过盈形式强行通过初始孔，过盈量为6％过盈量；其中，通过工件时，会在孔壁表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高紧固孔的疲劳寿命；通过铰刀将该孔加工至最终尺寸以保证孔壁表面光滑平整，消除粗糙度对疲劳的影响。
4.根据权利要求2所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述超声喷丸工作筒(7)，内装置超声喷丸设备，其用超声喷丸技术对紧固孔进行强化处理。
5.根据权利要求4所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述冷挤压工作筒(6)完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台(6)，使冷挤压工作筒(6)离开制孔件表面，超声喷丸工作筒(7)作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。
6.根据权利要求4或5所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述超声喷丸设备内含有喷丸介质，即工作端头具有不同曲率半径的撞针，通过撞针对工作件表面的高速冲击作用，使其表面产生更深的残余压力层及纳米层，以提高紧固孔的抗疲劳性能。
7.根据权利要求4所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述压印工作筒(8)，内装置压印设备，即用压印技术对紧固孔进行强化处理，其中，所述超声喷丸工作筒(7)完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台(5)，使超声喷丸工作筒(7)离开制孔件表面，压印工作筒(8)作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。
8.根据权利要求7所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述压印设备包括：圆角压头，其作用于紧固孔的上下表面，通过挤压作用压制出凹槽，在孔周形成残余压应力，由此提高紧固孔的抗疲劳性能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710419850.9A CN107502718A (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710419850.9A CN107502718A (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107502718A true CN107502718A (zh) | 2017-12-22 |
Family
ID=60678414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710419850.9A Pending CN107502718A (zh) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107502718A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112045677A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-12-08 | 华东理工大学 | 一种航空发动机涡轮盘螺栓孔智能强化系统及其控制方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101162036A (zh) * | 2006-10-13 | 2008-04-16 | 上海新明源汽车配件有限公司 | 一种钢制汽车车轮平衡块及其制造工艺 |
| CN102433420A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-05-02 | 陕西飞机工业（集团）有限公司 | 一种适用于非开敞区域零件孔的强化方法 |
| CN103160763A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-06-19 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种7a12-t7352铝合金锻件孔挤压强化方法 |
| CN103952651A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种合金结构孔的组合强化方法 |
| CN203917439U (zh) * | 2014-06-14 | 2014-11-05 | 常州容天乐东方轴承有限公司 | 一种摇臂轴承冷挤压装置 |
| CN104297046A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-21 | 中国矿业大学 | 一种钢丝多轴微动疲劳试验装置及方法 |
| CN106002934A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-10-12 | 盐城工学院 | 一种工业机械臂 |
| CN107012305A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-04 | 江苏大学 | 一种结构件连接孔的超声挤压强化方法及装置 |
-
2017
- 2017-06-06 CN CN201710419850.9A patent/CN107502718A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101162036A (zh) * | 2006-10-13 | 2008-04-16 | 上海新明源汽车配件有限公司 | 一种钢制汽车车轮平衡块及其制造工艺 |
| CN102433420A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-05-02 | 陕西飞机工业（集团）有限公司 | 一种适用于非开敞区域零件孔的强化方法 |
| CN103160763A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-06-19 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种7a12-t7352铝合金锻件孔挤压强化方法 |
| CN103952651A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-07-30 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种合金结构孔的组合强化方法 |
| CN203917439U (zh) * | 2014-06-14 | 2014-11-05 | 常州容天乐东方轴承有限公司 | 一种摇臂轴承冷挤压装置 |
| CN104297046A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-21 | 中国矿业大学 | 一种钢丝多轴微动疲劳试验装置及方法 |
| CN106002934A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-10-12 | 盐城工学院 | 一种工业机械臂 |
| CN107012305A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-04 | 江苏大学 | 一种结构件连接孔的超声挤压强化方法及装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112045677A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-12-08 | 华东理工大学 | 一种航空发动机涡轮盘螺栓孔智能强化系统及其控制方法 |
| CN112045677B (zh) * | 2020-08-10 | 2024-03-29 | 华东理工大学 | 一种航空发动机涡轮盘螺栓孔智能强化系统及其控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103551927B (zh) | 一种电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置及加工方法 | |
| CN103273118B (zh) | 钻孔组合模 | |
| CN102554754B (zh) | 径向振动超声珩磨装置 | |
| CN103909288B (zh) | 一种电泳辅助超声机械复合微细钻削加工装置 | |
| US20150114074A1 (en) | Systems and methods for controlled peening | |
| CN105307400A (zh) | 印制线路板方形槽的加工方法 | |
| CN107502718A (zh) | 一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备 | |
| CN106837174A (zh) | 一种基于双速变扭钻头的带钻柱的钻深井执行机构 | |
| CN209407472U (zh) | 一种模具加工用钻孔装置 | |
| CN208697619U (zh) | 一种吸尘器电路板钻孔装置 | |
| CN106424849A (zh) | 一种粘套引孔制孔方法 | |
| CN104405323B (zh) | 石油仪器打捞接头及石油仪器 | |
| CN107598209A (zh) | 一种钻孔机 | |
| CN104865082B (zh) | 一种液压互联悬架疲劳测试系统 | |
| CN207642358U (zh) | 一种节气阀多头钻模板 | |
| CN103480924B (zh) | 螺栓圆角的加工方法及加工装置 | |
| CN212652723U (zh) | 一种合金钢辙叉接头螺栓孔钻孔机 | |
| CN204135468U (zh) | 去刺机旋转架 | |
| CN110055390A (zh) | 一种压力交变浸没式内孔表面强化装置及方法 | |
| CN205465764U (zh) | Ac五轴水刀头 | |
| CN212444182U (zh) | 一种硬质合金切削刀具 | |
| CN201399600Y (zh) | 镗孔加工工装 | |
| CN210598822U (zh) | 一种套管内延伸钻井工具 | |
| CN208117761U (zh) | 一种建筑用防震冲击钻 | |
| CN103343664A (zh) | 液压冲击回转钻机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171222 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |