CN111268160B - 一种仿生层的制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生层的制备装置及制备方法，属于飞机制造技术领域。仿生层的制备装置，包括底座；龙门架，其固定在底座上；夹具，其滑动设置在底座上，用于夹紧襟翼滑轨，夹具能够带动襟翼滑轨沿第一方向往返滑动；激光发生器，其设置在滑板上，滑板滑动设置在龙门架上，滑板能够带动激光发生器沿第二方向往返滑动，且滑板能够带动激光发生器沿第三方向往返滑动；控制系统，控制系统用于控制襟翼滑轨沿第一方向的滑动速度、激光发生器沿第二方向的滑动速度以及激光发生器沿第三方向的滑动速度，以使激光发生器分别从第一方向、第二方向及第三方向在襟翼滑轨的表面制备仿生层。其优点在于：制备的仿生层的均匀性较好。

Description

一种仿生层的制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及飞机制造技术领域，尤其涉及一种仿生层的制备装置及制备方法。

背景技术

襟翼滑轨指机翼边缘部分的一种翼面形的可动装置，襟翼滑轨可装在机翼后缘或前缘，其基本效用是在飞行中增加升力；襟翼滑轨属于易损件，当飞机在服役的过程中，由于受环境和各种应力的作用，容易导致襟翼滑轨的表面发生腐蚀、损伤及疲劳破坏；需要对磨损后的襟翼滑轨进行修复，但修复过程较复杂，费时费力，修复效率较低，且修复效果较差。

综上所述，亟需设计一种仿生层的制备装置及制备方法，来解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种仿生层的制备装置，制备的仿生层的均匀性较好，能够增强襟翼滑轨的耐磨损和抗疲劳裂纹性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种仿生层的制备装置，用于在飞机的襟翼滑轨上制备仿生层，包括：

底座；

龙门架，所述龙门架固定在所述底座上；

夹具，所述夹具滑动设置在所述底座上，用于夹紧所述襟翼滑轨，所述夹具能够带动所述襟翼滑轨沿第一方向往返滑动；

激光发生器，所述激光发生器设置在滑板上，所述滑板滑动设置在所述龙门架上，所述滑板能够带动所述激光发生器沿第二方向往返滑动，且所述滑板能够带动所述激光发生器沿第三方向往返滑动；

控制系统，所述控制系统用于控制所述襟翼滑轨沿所述第一方向的滑动速度、所述激光发生器沿所述第二方向的滑动速度以及所述激光发生器沿所述第三方向的滑动速度，以使所述激光发生器分别从所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向在所述襟翼滑轨的表面制备所述仿生层。

优选地，所述仿生层的制备装置还包括滑块，所述夹具设置在所述滑块上，所述滑块位于所述底座的顶端，所述底座上设置有第一丝杠、第一驱动件及导轨，所述第一驱动件驱动所述第一丝杠转动，以带动所述滑块沿所述导轨移动，以使所述襟翼滑轨沿所述第一方向滑动。

优选地，所述仿生层的制备装置还包括第二丝杠及第二驱动件，所述第二丝杠与所述第二驱动件驱动连接，所述第二丝杠与所述滑板连接，所述第二驱动件驱动所述第二丝杠转动，以带动所述滑板运动，使所述激光发生器沿所述第二方向滑动。

优选地，所述仿生层的制备装置还包括主轴箱，所述主轴箱与所述滑板连接，所述龙门架上设置有第三丝杠、第三驱动件及光杆，所述第三驱动件驱动所述第三丝杠转动，以带动所述主轴箱沿所述光杆移动，以使所述激光发生器沿所述第三方向滑动。

优选地，所述第一驱动件、所述第二驱动件及所述第三驱动件均为步进电机。

优选地，所述控制系统包括控制器，所述控制器内设置有仿生层模拟体图，所述仿生层模拟体图根据仿生层结构体设计方法设计，所述激光发生器能根据所述仿生层模拟体图在所述襟翼滑轨的表面制备出所述仿生层。

优选地，所述夹具包括支架及气动夹紧机构，所述气动夹紧机构设置在所述支架的内侧，所述气动夹紧机构包括第四驱动件、第一夹板及第二夹板，所述第四驱动件驱动所述第一夹板与所述第二夹板相互靠拢或远离，以将所述襟翼滑轨夹紧或松开。

优选地，所述夹具还包括连接轴及第五驱动件，所述连接轴与所述支架连接，所述第五驱动件驱动所述连接轴转动，以带动所述支架摆动，以使所述襟翼滑轨摆动。

本发明的另一个目的在于提出一种仿生层的制备方法，制备的仿生层的均匀性较好，能够增强襟翼滑轨的耐磨损和抗疲劳裂纹性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种仿生层的制备方法，包括如上述的仿生层的制备装置，使用所述仿生层的制备装置，在所述襟翼滑轨的表面上制备仿生层。

优选地，采用激光熔覆陶瓷以及熔凝复合工艺在所述襟翼滑轨的表面上制备所述仿生层。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种仿生层的制备装置及制备方法。该仿生层的制备装置中，通过夹具带动襟翼滑轨沿第一方向往返滑动，滑板带动激光发生器沿第二方向往返滑动，滑板带动激光发生器沿第三方向往返滑动；以保证襟翼滑轨在激光加工的过程中，熔池能够始终保持水平状态，使激光发生器能够从三个方向对襟翼滑轨的表面进行制备仿生层，制得的仿生层结构较均匀，性能较好，以使襟翼滑轨表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能较好；在飞机服役的过程中，不容易导致襟翼滑轨的表面发生腐蚀、损伤及疲劳破坏；不再需要对襟翼滑轨进行修复，省时省力；同时，通过控制系统调节激光加工的速度，使制得的仿生层的耐磨损和抗疲劳裂纹性能更好。

附图说明

图1是本发明提供的仿生层的制备装置的结构示意图；

图2是本发明提供的夹具的结构示意图；

图3是本发明提供的气动夹紧机构的结构示意图。

附图标记说明：

图中：

1-第二驱动件；2-滑板；3-主轴箱；4-横梁；5-光杆；6-第三丝杠；7-支柱；8-夹具；9-激光发生器；10-第一驱动件；11-滑块；12-底座；13-第二驱动件；16-第一丝杠；17-导轨；

81-支架；82-连接轴；83-襟翼滑轨；84-联轴器；85-气动夹紧机构；86-减速器；87-第五驱动件；

851-第一夹板；852-第二夹板；853-第四驱动件；854-凹槽。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例提出了一种仿生层的制备装置，用于在飞机的襟翼滑轨83的表面上制备仿生层，以提高襟翼滑轨83表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能，进一步提高飞机的使用寿命。

具体地，如图1所示，仿生层的制备装置包括底座12、龙门架、夹具8及激光发生器9。其中，龙门架垂直固定在底座12上，龙门架包括横梁4及两个支柱7，两个支柱7垂直固定在底座12上，横梁4垂直固定在两个支柱7上。夹具8滑动设置在底座12上，用于固定夹紧襟翼滑轨83，夹具8能够带动襟翼滑轨83沿第一方向往返滑动。激光发生器9设置在滑板2上，滑板2滑动并垂直设置在龙门架的横梁4上，滑板2能够带动激光发生器9沿第二方向往返滑动，且滑板2能够带动激光发生器9沿第三方向往返滑动。其中，第一方向为图1中的箭头A所示，第二方向为图1中的箭头B所示，第三方向为图1中的箭头C所示。

通过夹具8带动襟翼滑轨83沿第一方向往返滑动，滑板2带动激光发生器9沿第二方向往返滑动，滑板2带动激光发生器9沿第三方向往返滑动；以保证襟翼滑轨83在激光加工的过程中，熔池能够始终保持水平状态，使激光发生器9能够从三个方向对襟翼滑轨83的表面进行制备仿生层，制得的仿生层结构较均匀，性能较好，以使襟翼滑轨83表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能较好；在飞机服役的过程中，不容易导致襟翼滑轨83的表面发生腐蚀、损伤及疲劳破坏；不再需要对襟翼滑轨83进行修复，省时省力。

本实施例中，仿生层指的是根据自然界生物在优胜劣汰的生存环境，以形成的以最小材料和能源消耗获得最佳功能的最优结构。例如潮间带贝壳微观结构具有多尺度、多层级结构，使得贝壳出现裂纹扩展时会出现裂纹偏转的现象，减小裂纹扩展速率；另外其软硬相间梯度材料的微观结构，使得贝壳也具有超强耐磨性；以及蜻蜓翅膀表面由纵脉和横脉交织分布，翅膜表面分布纳米级几何非光滑乳突结构，具有耐磨性。

生物的这种结构是由材料、表面形态、结构多因素耦合形成的，所以，依据相似性原理，在飞机襟翼滑轨83的表面模仿以形成这样的结构也可以获得优良的耐磨抗裂性能，以使襟翼滑轨83表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能较好。

进一步地，仿生层的制备装置还包括控制系统(图中未示出)，控制系统用于控制襟翼滑轨83沿第一方向的滑动速度、激光发生器9沿第二方向的滑动速度以及激光发生器9沿第三方向的滑动速度，以使激光发生器9分别从第一方向、第二方向及第三方向在襟翼滑轨83的表面制备仿生层。

其中，控制系统包括控制器，控制器内设置有仿生层模拟体图，仿生层模拟体图根据仿生层结构体设计方法设计，激光发生器9能根据仿生层模拟体图在襟翼滑轨83的表面制备出仿生层。

控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的"决策机构"，即完成协调和指挥整个控制器系统的操作。

具体地，将襟翼滑轨83的各个加工信息输入到控制系统中的控制器里，根据襟翼滑轨83失效的表面上不同的特征，利用襟翼滑轨83表面仿生层结构体设计方法，设计出襟翼滑轨83的表面激光仿生层结构体，以在控制系统中的控制器内生成仿生层模拟体图；再根据生成的仿生层模拟体图，规划出数控加工路径运行轨迹；最后将控制器优化的参数及数控加工路径运行轨迹输入到激光发生器9内，于是产生激光，以控制数控部分根据已经生成好的加工路径驱动襟翼滑轨83表面激光仿生层的制备装置开始运动。本实施例中，襟翼滑轨83为后缘襟翼滑轨83。

通过设置控制系统，控制襟翼滑轨83沿第一方向的滑动速度、激光发生器9沿第二方向的滑动速度以及激光发生器9沿第三方向的滑动速度，以调节激光加工的速度，从而满足仿生层加工的不同需求，使制得的仿生层的耐磨损和抗疲劳裂纹性能更好。

其中，襟翼滑轨83上设置有探测器，以探测襟翼滑轨83表面各种不同的失效形式，并将探测的失效信号发送至控制系统，控制系统接收到失效信号后，调用控制器内的加工信息，并选择与接收到的失效信号相适配的仿生层制造工艺，然后控制激光发生器9开始对襟翼滑轨83表面进行仿生层的激光加工。

进一步地，仿生层的制备装置还包括滑块11，夹具8设置在滑块11上，滑块11位于底座12的顶端，底座12上设置有第一丝杠16、第一驱动件10及导轨17，第一丝杠16与第一驱动件10驱动连接，第一丝杠16与滑块11转动连接，滑块11靠近导轨17的一侧上设置有与导轨17相匹配的凸台，凸台沿导轨17移动。第一驱动件10用于驱动第一丝杠16转动，使第一丝杠16带动滑块11上的凸台沿导轨17移动，以使位于滑块11上的襟翼滑轨83能够沿第一方向滑动。

具体地，仿生层的制备装置还包括第二丝杠(图中未示出)及第二驱动件1，第二丝杠与第二驱动件1驱动连接，第二丝杠与滑板2转动连接，第二驱动件1用于驱动第二丝杠转动，使第二丝杠带动滑板2运动，以使滑板2上的激光发生器9能够沿第二方向滑动，以保证激光发生器9能从第二方向对襟翼滑轨83的表面进行仿生层的制备，使制备的仿生层较均匀。

进一步地，仿生层的制备装置还包括主轴箱3，主轴箱3与滑板2连接，龙门架的两侧支柱7之间设置有第三丝杠6及光杆5，龙门架的支柱7的侧面上设置有第三驱动件13，第三驱动件13用于驱动第三丝杠6转动，使第三丝杠6带动主轴箱3沿光杆5移动，以使激光发生器9沿第三方向往返滑动。

通过改变襟翼滑轨83沿第一方向的滑动速度、激光发生器9沿第二方向的滑动速度以及激光发生器9沿第三方向的滑动速度能够实现不同尺寸的襟翼滑轨83的仿生层制备，使仿生层的制备装置的通用性较高。

其中，控制系统主要用于调节第一驱动件10、第二驱动件1及第三驱动件13的驱动速度。本实施例中，第一驱动件10、第二驱动件1及第三驱动件13均为步进电机。由于第一驱动件10、第二驱动件1及第三驱动件13的转动功率需求教小，其转速要求不高，使用步进电机能够极大地减低转动速度，以达到理想的速度要求，使控制系统能够较精确第调节步进电机的速度，从而满足仿生层加工的不同需求。

进一步地，在制备仿生层的过程中，由于飞机襟翼滑轨83的表面为一段圆弧，若采用现有技术中普通的固定夹具8夹紧襟翼滑轨83，则使激光发生器9的激光头不能转动，导致襟翼滑轨83表面不能被均匀地制备出仿生层，直接影响襟翼滑轨83的强度、刚度以及使用寿命。

为了解决以上问题，如图2所示，本实施例中的夹具8包括支架81及气动夹紧机构85。其中，气动夹紧机构85设置在支架81的内侧，如图3所示，气动夹紧机构85包括第四驱动件853、第一夹板851及第二夹板852，襟翼滑轨83放置在第一夹板851与第二夹板852之间，第一夹板851与第二夹板852能够对襟翼滑轨83产生两个大小相等且方向相反的夹紧力，以将襟翼滑轨83夹紧。第四驱动件853驱动第一夹板851与第二夹板852相互靠拢或远离，以将襟翼滑轨83夹紧或松开。

本实施例中，第四驱动件853为双作用气缸。通过使用一个双作用气缸控制襟翼滑轨83的夹紧，使一个双作用气缸能够同时控制第一夹板851及第二夹板852，以避免第一夹板851及第二夹板852因产生大小不同的夹紧力而使襟翼滑轨83产生较大的定位误差。

具体地，当气缸的上端口进气时，缸内活塞向下移动，驱动第一夹板851与第二夹板852相互靠拢，以实现对襟翼滑轨83的夹紧；当气缸的下端口进气时，活塞向上运动，驱动第一夹板851与第二夹板852相互远离，以松开被夹紧的襟翼滑轨83；采用电磁阀控制着气缸的进气与出气，从而控制襟翼滑轨83的夹紧。

本实施例中，气动夹紧机构85设置有两个。两个气动夹紧机构85对称设置在支架81的内侧。通过设置两个气动夹紧机构85能够对飞机襟翼滑轨83产生更大的夹紧力，防止在激光制备仿生层的过程中，飞机襟翼滑轨83因夹紧力不足而发生较微小的移动，使制备出的仿生层不够均匀，导致襟翼滑轨83表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能较差。其它实施例中，还可以将气动夹紧机构85的数量设置为一个。具体的气动夹紧机构85的设置数量需要根据实际襟翼滑轨83的夹紧力要求决定。

通过设置气动夹紧机构85，能够较好地夹紧圆弧形的襟翼滑轨83，能够适用于装夹各类不同尺寸的圆弧形的襟翼滑轨83，使夹具8的适用性较高。且通过气动夹紧机构85能够实现高效率、快速度的夹紧工作，避免了人工夹紧的方式效率太过低下的问题。

进一步地，为了使飞机襟翼滑轨83表面的仿生层加工均匀，同时为了防止加工时溶池中的激光液顺着飞机襟翼滑轨83流走，需要求加工仿生层时飞机襟翼滑轨83加工处始终保持水平，即激光发生器9发出的激光束始终需要指向飞机襟翼滑轨83的圆心。

但由于飞机襟翼滑轨83的尺寸均较大，若夹具8只进行摆动，那么夹具8摆动时的圆心就与飞机襟翼滑轨83的圆心重合，夹具8的体型需要设计较大，使夹具8的局限性较大，通用性较小，且加工较难。

为了解决以上问题，本实施例中，夹具8包括连接轴82及第五驱动件87，且连接轴82与支架81连接，第五驱动件87驱动连接轴82转动，以带动支架81摆动，以使襟翼滑轨83摆动。本实施例中，第五驱动件87为步进电机。由于第五驱动件87的转动功率需求教小，其转速要求不高，使用步进电机能够极大地减低转动速度，以达到理想的速度要求，使支架81的摆动较平稳，从而满足仿生层加工的不同需求。

通过设置连接轴82及支架81，使连接轴82带动支架81摆动，以使襟翼滑轨83摆动。一方面能够减小夹具8的尺寸，使在加工的过程中，夹具8随着操作平台一起移动，使夹具8摆动的圆心不需要与飞机襟翼滑轨83的圆心重合；另一方面使夹具8的局限性较小，通用性较高，且加工较简单。通过改变支架81的摆动速度能够实现不同尺寸的襟翼滑轨83的仿生层制备，使仿生层的制备装置的通用性较高。

进一步地，如图1所示，夹具8还包括减速器86，连接轴82与减速器86的输出轴通过联轴器84连接，夹具8通过螺钉连接固定在底座12上。本实施例中，减速器86为蜗轮蜗杆减速器。通过设置减速器86，能够使第五驱动件87的转动速度较好，使连接轴82的速度较平缓，以使支架81的摆动较平缓，以保证襟翼滑轨83在激光加工的过程中，熔池能够始终保持水平状态，使制得的仿生层结构较均匀，性能较好。

其中，支架81两端分别设置有凹槽854，将襟翼滑轨83的两端放入凹槽854内，以实现襟翼滑轨83的预定位；再让襟翼滑轨83一端的连接部分与夹具8的一端接触，以实现对襟翼滑轨83的定位。

实施例二

本实施例中，提出了一种仿生层的制备方法，包括实施例一中的仿生层的制备装置，使用仿生层的制备装置，在襟翼滑轨83的表面上制备出仿生层。本实施例中，采用激光熔覆陶瓷、熔凝复合工艺、滑轨表面仿生层结构体设计方法在襟翼滑轨83的表面上制备出仿生层。

激光熔覆技术目前已经被认为是制备金属基复合材料层最为理想的方法之一。潮间带贝壳和蜻蜓翅膀等生物体具有优异的耐磨和抗裂功能，观察发现它们的结构是一种耦合结构，即在软质母体上分布有不同形态的硬质单元，两者彼此交替，通过对这些生物结构的分析、简化和模仿，设计出了适合飞机零部件表面强化的仿生耦合模型，可显著提高飞机零部件的耐磨和抗裂性能。

同时，针对飞机襟翼滑轨83表面需要高耐磨、高强度、长寿命的服役性能需求，将机械仿生理论、激光熔覆技术、材料组织分析、有限元分析和实验分析进行综合应用，对飞机襟翼滑轨83表面易磨损失效区域进行激光熔覆耦合仿生再造，在飞机飞机襟翼滑轨83表面制造一层耐磨抗裂仿生结构层，以改善飞机零部件表面的耐磨损和抗疲劳裂纹性能，从而提高飞机部分零件使用寿命。

根据以上仿生原理，可得知，襟翼滑轨83表面仿生层结构体设计方法是以耐磨的贝壳表面和竹材断面微观结构为生物原型，运用相似理论、仿生单元体加工应力控制器数值模拟和磨损实验相结合，构建脉络形态、脉络截面构形、表面微观结构和复合材料多元耦合仿生模型。

具体地，针对机翼后缘襟翼滑轨83表面磨损失效区域几何特征及力学机理，将多元耦合仿生模型“复制”到飞机襟翼滑轨83表面磨损失效区域，其设计方法包括耦合仿生单元体设计方法和不同单元体按一定规律耦联构成仿生结构体设计方法，耦合仿生单元体设计包括仿生单元体的形态、几何尺寸、化学成分、组织形态、显微硬度、陶瓷颗粒尺寸、陶瓷体积比和陶瓷弥散形态设计，耦联仿生结构体设计包括各仿生单元体耦合形式和耦联结构形态设计。

其中，襟翼滑轨83表面激光熔覆陶瓷和熔凝复合工艺方法，首先利用激光熔覆陶瓷颗粒尺寸、陶瓷体积分数控制潮间带贝壳、竹材断面微-纳米几何非光滑软硬相间尺寸，陶瓷弥散形态控制微-纳米几何非光滑软硬相间分布形态，激光熔覆层的组织结构、显微硬度控制微-纳米几何非光滑软硬相间组织结构和硬度分布，建立激光熔覆参数与多尺度仿生结构层的耐磨抗裂关联模型，为仿生单元体和结构体制备提供加工工艺方法。

然后在激光熔覆陶瓷层焊接温度场及熔池内流体流动对应力分布特征及陶瓷颗粒的弥散及分布影响规律的数值模拟、飞机襟翼滑轨83表面仿生结构体不同单元体激光熔凝加工应力相互影响规律的数值模拟、以及仿真磨损实验基础上，建立激光参数、仿生单元体、仿生结构体与飞机零件使用寿命关联模型，完成滑轨表面激光熔覆陶瓷及熔凝复合工艺方法设计。

本实施例中，制备的仿生层中的激光熔覆陶瓷层宽度W1为10mm-20mm，激光熔覆陶瓷层厚度h1＝0.5mm-5mm,，陶瓷颗粒弥散体积比10％-70％，陶瓷颗粒尺寸为10nm～900μm，熔覆层间距L1＝30-50mm，熔凝仿生单元体宽度W2为1mm-5mm，熔凝仿生单元体厚度h1＝0.5mm-5mm，熔凝仿生结构体尺寸β1＝100°-260°、β2＝120°-240°、β3＝100°-260°、W3＝0mm-10mm和W4＝0.2mm-5mm。

本实施例的一种仿生层的制备方法的具体制备过程：

(1)将襟翼滑轨83快速定位夹紧：将待加工的襟翼滑轨83放入支架81内的两个凹槽854内，以实现襟翼滑轨83的预定位；再让襟翼滑轨83一端的连接部分与夹具8一端接触，实现对襟翼滑轨83的定位；再通过第四驱动件853同时控制第一夹板851及第二夹板852相互夹紧或远离，以使襟翼滑轨83被夹紧或松开。

(2)襟翼滑轨83的控制系统：襟翼滑轨83在控制系统的控制下，使襟翼滑轨83沿第一方向的滑动、激光发生器9沿第二方向的滑动以及激光发生器9沿第三方向的滑动；同时第五驱动件87驱动支架81及襟翼滑轨83摆动，以保证襟翼滑轨83在仿生层的制备加工过程中，熔池始终保持水平状态，从而确保激光熔覆陶瓷弥散状态的工艺要求。

(3)将各仿生层制备的信息输入到控制系统的控制器中，根据襟翼滑轨83失效表面的不同特征，利用襟翼滑轨83表面仿生层结构体设计方法，设计出襟翼滑轨83表面激光仿生层结构体，并生成仿生层模拟体图。

(4)根据襟翼滑轨83表面激光熔覆陶瓷以、熔凝复合工艺方法以及设计的滑轨17表面激光仿生层结构模拟体图，规划生成数控加工路径运行轨迹，控制数控部分开始加工。

(5)开始加工：当探测器探测到襟翼滑轨83表面各种不同的失效形式，并将探测的失效信号发送至控制系统，控制系统接收到失效信号后，调用控制器内的加工信息，并选择与接收到的失效信号相适配的仿生层制造工艺，将控制器内优化的参数输入到激光发生器9，激光发生器9产生激光，数控部分根据已经生成好的加工路径驱动后缘襟翼滑轨83表面激光仿生层的制备装置开始加工。

(6)按预先优化设计加工路径，利用激光熔凝加工工艺在襟翼滑轨83中间加工仿生层。在襟翼滑轨83边沿失效表面激光熔覆加工的过程中，激光照射到所要加工的襟翼滑轨83表面，熔化该处的表面的金属，形成水平液态金属熔池；然后熔覆一定配比陶瓷及钛粉的混合粉末到液态金属的熔池中，在激光冲击力、熔池温度场以及熔池流场的搅拌力作用下，陶瓷开始弥散，激光移动后，液态金属在室温中迅速凝结成固态，混合在里面的陶瓷粉末也随之凝结，在襟翼滑轨83的表面形成了一层金属与陶瓷组成的复合仿生层，以增强襟翼滑轨83边沿的失效表面的耐磨性。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种仿生层的制备装置，用于在飞机的襟翼滑轨(83)上制备仿生层，其特征在于，包括：

底座(12)；

龙门架，所述龙门架固定在所述底座(12)上；

夹具(8)，所述夹具(8)滑动设置在所述底座(12)上，用于夹紧所述襟翼滑轨(83)，所述夹具(8)能够带动所述襟翼滑轨(83)沿第一方向往返滑动，所述夹具(8)包括支架(81)、连接轴(82)、气动夹紧机构(85)及第五驱动件(87)，所述气动夹紧机构(85)设置在所述支架(81)的内侧，所述气动夹紧机构(85)包括第四驱动件(853)、第一夹板(851)及第二夹板(852)，所述第四驱动件(853)驱动所述第一夹板(851)与所述第二夹板(852)相互靠拢或远离，以将所述襟翼滑轨(83)夹紧或松开，所述连接轴(82)与所述支架(81)连接，所述第五驱动件(87)驱动所述连接轴(82)转动，以带动所述支架(81)摆动，以使所述襟翼滑轨(83)摆动；

激光发生器(9)，所述激光发生器(9)设置在滑板(2)上，所述滑板(2)滑动设置在所述龙门架上，所述滑板(2)能够带动所述激光发生器(9)沿第二方向往返滑动，且所述滑板(2)能够带动所述激光发生器(9)沿第三方向往返滑动；

控制系统，所述控制系统用于控制所述襟翼滑轨(83)沿所述第一方向的滑动速度、所述激光发生器(9)沿所述第二方向的滑动速度以及所述激光发生器(9)沿所述第三方向的滑动速度，以使所述激光发生器(9)分别从所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向在所述襟翼滑轨(83)的表面制备所述仿生层。

2.如权利要求1所述的仿生层的制备装置，其特征在于，所述仿生层的制备装置还包括滑块(11)，所述夹具(8)设置在所述滑块(11)上，所述滑块(11)位于所述底座(12)的顶端，所述底座(12)上设置有第一丝杠(16)、第一驱动件(10)及导轨(17)，所述第一驱动件(10)驱动所述第一丝杠(16)转动，以带动所述滑块(11)沿所述导轨(17)移动，以使所述襟翼滑轨(83)沿所述第一方向滑动。

3.如权利要求2所述的仿生层的制备装置，其特征在于，所述仿生层的制备装置还包括第二丝杠及第二驱动件(1)，所述第二丝杠与所述第二驱动件(1)驱动连接，所述第二丝杠与所述滑板(2)连接，所述第二驱动件(1)驱动所述第二丝杠转动，以带动所述滑板(2)运动，使所述激光发生器(9)沿所述第二方向滑动。

4.如权利要求3所述的仿生层的制备装置，其特征在于，所述仿生层的制备装置还包括主轴箱(3)，所述主轴箱(3)与所述滑板(2)连接，所述龙门架上设置有第三丝杠(6)、第三驱动件(13)及光杆(5)，所述第三驱动件(13)驱动所述第三丝杠(6)转动，以带动所述主轴箱(3)沿所述光杆(5)移动，以使所述激光发生器(9)沿所述第三方向滑动。

5.如权利要求4所述的仿生层的制备装置，其特征在于，所述第一驱动件(10)、所述第二驱动件(1)及所述第三驱动件(13)均为步进电机。

6.如权利要求1所述的仿生层的制备装置，其特征在于，所述控制系统包括控制器，所述控制器内设置有仿生层模拟体图，所述仿生层模拟体图根据仿生层结构体设计方法设计，所述激光发生器(9)能根据所述仿生层模拟体图在所述襟翼滑轨(83)的表面制备出所述仿生层。

7.一种仿生层的制备方法，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的仿生层的制备装置，使用所述仿生层的制备装置，在所述襟翼滑轨(83)的表面上制备仿生层。

8.如权利要求7所述的仿生层的制备方法，其特征在于，采用激光熔覆陶瓷以及熔凝复合工艺在所述襟翼滑轨(83)的表面上制备所述仿生层。

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