CN113953131A - 一种飞机零部件喷涂舱及其喷涂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种飞机零部件喷涂舱及其喷涂方法，包括内设多个隔间的方舱和喷涂系统，待喷涂飞机零部件放置在喷涂台上，在工作隔间内通过前处理装置对待喷涂飞机零部件进行激光清洗，之后将清洗后的待喷涂飞机零部件放置在喷涂台上，在喷涂隔间内移动位移装置带动喷枪对喷涂台上的待喷涂飞机零部件进行喷涂，在辅助隔间内所述空压机为隔膜泵和喷枪提供高压气体，隔膜泵由高压气体驱动将涂料桶中的涂料输送至喷枪内进行喷涂，在工作隔间内通过控制装置对喷涂过程径向控制，通过固化装置进行涂层烘干以及通过检测装置检测固化后涂层的性能参数。本发明采用一体化自动喷涂，提高喷涂质量，提升喷涂效率，减少涂料浪费。
Description
技术领域
本发明属于喷涂技术领域，具体涉及一种飞机零部件喷涂舱及其喷涂方法。
背景技术
采用雷达吸波涂料可不改变装备外形结构实现雷达隐身，且施工简便，成本低廉，效果显著，是现役武器装备的隐身改造和新型装备实现隐身功能采取的主要技术手段。但在装备的运输、贮存及作训过程中可能会因碰撞、划伤、自然老化等因素，造成雷达吸波涂层脱落或物理化学性能改变，致使涂层的隐身功能降低或丧失，严重影响装备战场的生存安全。而且隐身涂层很小的损伤或缺陷都可能引起隐身性能较大的恶化，所以对于吸波涂层的划伤等机械损伤必须及时进行修复。美国空军司令部就把隐身飞机的维修作为头号维修问题。
据统计，在F117战机服役初期，每飞行1h平均要有100h的维修工作量；B2飞机900m2表面的95％涂覆一种具有不同厚度的韧性吸波涂层，每次飞行后都需要对其表面隐身涂层进行掉屑、划伤和腐蚀等检查修复，且在两次飞行之间必须对损坏的蒙皮涂层进行修理。因此，美军高度重视雷达吸波涂层维修技术的研究，认为该技术对隐身武器装备的作战效能、装备战斗力的形成与提高、甚至战争的胜负具有至关重要的影响。
目前，飞机涂层主要依靠人工喷涂进行修复，采用砂纸、铲刀等工具将损伤失效部位清理干净，刮涂吸波腻子、刷涂快速固化吸波涂料等方法修复涂层吸波功能。但是喷涂的漆料一般都是含有大量的苯、甲苯、二甲苯等具有较强危害性的化学成分，这对喷涂人员的身体健康将会造成较大的影响，而采用机器人喷涂，则可以避免工作人员直接接触大量化学物质。除此之外，随着技术的进步，涂层使用性能和可维护性都提出了更高的要求，人工喷涂在漆膜性能、喷涂效率、涂料利用率方面高度依赖工作人员的经验，瓶颈日益显现，而且人工修复涂层质量不稳定，已经无法满足日益提高的飞机涂装工艺发展要求。
喷涂机器人凭借其优异的运动学控制和喷涂工艺参数的快速精确控制能够在很大程度上弥补人工喷涂的劣势，通过涂料流量、雾化空气压力、扇形空气压力、机器人行走速度的协同控制，保证了涂膜的性能及均匀一致性。机器人行走轨迹精度高、速度均匀，扇形叠加量一致，有效避免了过喷、漏喷及无效喷涂现象，提高了提高工作效率、喷涂质量和涂料利用率，同时也能够降低人力物力资源的浪费。相对于自动喷涂机，喷涂机器人在操作和维护方面都具有更高的便利性，可以通过离线编程，有效降低进行现场调试所耗费的时间，同时可插件结构和模块化的设计，能够实现快速安装和更换元器件，在很大程度上缩短了维修时间。与此同时，喷涂机器人的设备利用率也要远远高于自动喷涂机，从长远角度来说也是降低成本，提高工作效率的重要途径。
美国的应用研究表明，由于使用过程中受到环境腐蚀、机械损伤等因素的影响，隐身涂层的性能会逐渐下降，所以在实际使用过程中，必须对涂层采取有针对性的防护及修复措施。从美国F-117，B-2，F-22、F35等隐身飞机的维修理念及维修技术来看，飞机吸波涂层的外场维修措施和维修方法向着快速修复的方向发展，采用快速固化工艺和人工智能操作实现对涂层厚度快速精确修复，这种维修方式不仅快捷有效，而且适应了现代高技术局部战争战场抢修的理念，因此飞机吸波涂层的修复今后发展的方向为：工艺简单、操作方便、快速固化等。
目前国内在雷达吸波涂层修复领域，目前还处在探索阶段。对寿命期内吸波涂层，局部损伤引起的涂层开裂、脱落，通常采取原位修复的方法进行修补。该方法是在外场条件下，对故障区域进行局部脱漆、底材表面处理、涂漆、自然固化、后处理、检测等修复故障区域，该方法虽然快捷、方便，但修复时只是对脱落部位简单地刷涂常规防护磁漆，未进行吸波涂层的修复，不能满足修复部位对雷达波的吸收。对吸波涂层故障区域的修复，其关键是故障区域涂层的脱除工艺和涂覆后固化的固化工艺，国内在这两方面目前还未取得实质性进展。实现飞机等装备寿命期内完好的隐身性能，研究和开发适于外场使用要求的原位快速修复技术和手段，是必不可少的。
发明内容
本发明目的在于提供了一种飞机零部件喷涂舱及其喷涂方法，解决现有技术中缺少针对飞机表面涂层喷涂一体化装置的问题。
为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种飞机零部件喷涂舱，包括内设多个隔间的方舱和喷涂系统，待喷涂飞机零部件放置在喷涂台上，
所述方舱包括喷涂隔间、辅助隔间和工作隔间；
所述自动喷涂系统包括前处理装置、移动位移装置、喷涂装置、固化装置、检测装置和控制装置，所述喷涂装置包括喷枪、空压机、隔膜泵和涂料桶，所述喷枪与移动位移装置连接并通过移动位移装置带动喷枪移动，所述移动位移装置、喷枪和喷涂台安装在喷涂隔间内，所述空压机、气动隔膜泵和涂料桶安装在辅助隔间内，所述前处理装置、固化装置、检测装置和控制装置安装在工作隔间内；
在所述工作隔间内通过前处理装置对待喷涂飞机零部件进行激光清洗，之后将清洗后的待喷涂飞机零部件放置在喷涂台上，在所述喷涂隔间内移动位移装置带动喷枪对喷涂台上的待喷涂飞机零部件进行喷涂，在辅助隔间内所述空压机为隔膜泵和喷枪提供高压气体，所述隔膜泵由高压气体驱动将涂料桶中的涂料输送至喷枪内进行喷涂，在工作隔间内通过控制装置对喷涂过程径向控制，通过固化装置进行涂层烘干以及通过检测装置检测固化后涂层的性能参数。
在此方案的基础上，所述移动位移装置为机械臂，所述通过螺栓固定在喷涂隔间底部，所述机械臂包括六个转动轴，其中末端转动轴为第六轴，所述喷枪通过法兰固定在第六轴的端面上，机械臂带动喷枪按照控制装置指定路径进行移动。
在此方案的基础上，所述前处理装置包括用于对飞机零部件的喷涂区域喷涂前清理的激光清洗机，所述激光清洗机包括激光发射器，所述激光发射器距离飞机零部件表面200mm-300mm。
具体地，所述固化装置包括干燥箱，所述干燥箱的升温范围为50℃-450℃。
具体地，所述检测装置包括测厚仪和笔试数码显微镜。
在此方案的基础上，所述控制装置包括用于控制机械臂运动过程的机械臂控制柜、用于设置喷涂参数并控制机械臂运动路径的控制台和用于供电的配电柜。
在此方案的基础上，所述方舱包括舱体，所述舱体包括依次连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁上开设有第一排气孔，所述第二侧壁上开设有第二排气孔、第三排气孔和第四排气孔，所述第三侧壁上开设有第五排气孔、第一进气孔和第二进气孔，所述第四侧壁上设有门；
所述第一排气孔靠近激光清洗机上部，第一排气孔的中心与激光清洗机工作平面之间的距离为300mm，孔径范围为200mm-300mm；
所述第二排气孔的轴线与垂直于第二侧壁所在平面上的正投影之间夹角为10-20°；
所述第三排气孔和第四排气孔的连线与第二侧壁的长边相互垂直，第三排气孔的中心与喷涂台上表面之间的距离为200mm，孔径范围为200mm-300mm，第四排气孔的中心与喷涂舱内部上表面的距离为200mm，孔径范围为200mm-300mm；
所述第五排气孔的轴线与涂料桶中心线重合，第五排气孔的中心与涂料桶上边之间的距离为400mm；
所述第一进气孔和第二进气孔均为方形孔，边长范围为300mm-400mm，所述第一进气孔下边紧贴喷涂隔间底面且其侧边与第二侧壁之间的距离范围为200mm-300mm，第二进气孔下边紧贴喷涂隔间底面且其侧边与第二侧壁之间的距离范围为1100mm-1200mm。
一种飞机零部件喷涂舱喷涂方法，包括以下步骤：
S1：前处理：将飞机零部件放置于激光清洗机的平台上，激光功率P调节到200W-400W，激光束宽D为30mm-60mm，激光束与飞机零部件表面之间的夹角A为30°-50°，距离K为200mm-300mm，以激光束以10-40mm/s的速度S扫过飞机零部件表面涂层损伤区域，清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层；
S2：保护处理：使用胶带将防护纸黏贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上，防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离G大于200mm，使用丙酮处理零部件损伤区域表面1-3遍；
S3：放置待喷涂飞机零部件：将飞机零部件水平放置于喷涂台上的中心位置的固定支架上，固定支架保证飞机零部件中心与喷涂台中心重合，之后关闭喷涂间门，门开关闭合，打开控制台电源开关，系统进自检，机械臂移动到原始位置(X0，Y0)；
S4：设置喷涂系统参数：系统自检完毕后，根据隐身涂料类型和飞机零部件损伤区域的尺寸在控制台中设置涂料编号(NT1、NT2)、喷枪编号(NP1、NP2)、飞机零部件的高度H1、损伤区域长度L1和宽度L2、损伤区域中心相对喷涂台中心的相对坐标(L3、L4)、喷涂遍数(NC1、NC2)，并根据涂料编号(NT1、NT2)设置喷枪的供气压力(P11、P12)、隔膜泵的供气压力(P21、P22)和喷枪距离飞机零部件上表面的高度H2(200mm-500mm)、前后喷涂路线间距L5(10mm-40mm)、横向喷涂预备间距L6(100mm-200mm)、纵向喷涂预备间距L7(5mm-20mm)，喷枪运动速度V(500mm/s-900mm/s)。
S5：计算喷枪点位：机械臂内工具坐标系的原点为喷涂台的中心，喷枪的喷涂高度H3表示如下：
H3＝H1+H2 (1)
式中，H1为飞机零部件的高度，H2为喷枪距离飞机零部件上表面的高度；
根据飞机零部件损伤区域的尺寸自动规划喷涂路线，生成喷枪点位(Xn，Yn)，喷枪左侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
喷枪右侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
式中，L1为损伤区域长度，L3为损伤区域中心相对喷涂台中心的横坐标距离，L6为横向喷涂预备间距，n为喷涂道数；L2为损伤区域宽度，L4为损伤区域中心相对喷涂台中心的纵坐标距离，L5为前后喷涂路线间距，L7为纵向喷涂预备间距；
S6：喷涂：设置完成后，点击控制台上开始喷涂按钮，控制台将喷涂路线上喷枪点位(Xn，Yn)数据传输到机械臂控制柜，机械臂控制柜根据点位数据控制机械臂按照规划好的喷涂路线将喷枪NP1运行至喷涂区域第一个点位(X1,Y1)，包括以下步骤；
S61：机械臂将喷枪移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP1，等待时间T后，机械臂带动喷枪NP1沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP1；
S62：此时，若喷涂变数不大于NC1，则机械臂将喷枪移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤S61，否则，机械臂仅将喷枪移动到第一个点位(X1,Y1)；
S63：机械臂将喷枪移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP2，等待时间T后，机械臂带动喷枪NP2沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP2；
S64：此时，若喷涂变数不大于NC2，则机械臂将喷枪移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤(12)，否则，机械臂将喷枪移动到原始位置(X0，Y0)。
S65：此时，若涂料编号NT2为最后一种涂料，喷涂完毕，否则，重复上述步骤S61-S64；
S7：固化：喷涂完毕后取出飞机零部件，并放入鼓风干燥箱中，设定加热温度T和加热时间S，进行涂层加热快速固化；
S8：检测：使用涂层检测设备测量飞机零部件涂层的厚度、表面光滑度、重量，评估其性能；
S9：若飞机零部件涂层性能符合要求，则修复完毕，否则重复步骤S1-S8重新进行涂层修复喷涂。
本发明的有益效果：
1.本发明喷涂舱集飞机零部件前处理、喷涂、固化、检测的整个工艺流程于一体，采用自动喷涂，提高喷涂质量，提升喷涂效率，减少涂料浪费；
2.本发明采用激光清洗飞机零部件，速度快，损伤小、清理干净；
3.本发明采用干燥箱加快固化速度、提升涂层性能；
4.本发明根据排气规律采用上下排气孔、左右进气孔自动高效排出污染气体，消除对人体伤害，而且可以减小噪音；
5.本发明喷涂舱移动方便，方便飞机机动作战，可以随时随地参与战伤抢修。
附图说明
图1是本发明一种飞机零部件喷涂舱的结构示意图；
图2是本发明一种飞机零部件喷涂舱的方舱结构示意图；
图3是本发明一种飞机零部件喷涂舱的喷涂隔间的结构示意图；
图4是本发明一种飞机零部件喷涂舱的辅助隔间的结构示意图；
图5是本发明一种飞机零部件喷涂舱的工作隔间的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
实施例1
如图1所示，一种飞机零部件喷涂舱，包括内设多个隔间的方舱和喷涂系统，待喷涂飞机零部件放置在喷涂台23上，
所述方舱包括喷涂隔间2、辅助隔间3和工作隔间4；
所述自动喷涂系统包括前处理装置、移动位移装置、喷涂装置、固化装置、检测装置42和控制装置，所述喷涂装置包括喷枪22、空压机31、隔膜泵32和涂料桶33，所述喷枪22与移动位移装置连接并通过移动位移装置带动喷枪22移动，所述移动位移装置、喷枪22和喷涂台23安装在喷涂隔间2内，所述空压机313、气动隔膜泵32和涂料桶33安装在辅助隔间3内，所述前处理装置、固化装置、检测装置42和控制装置安装在工作隔间4内；
在所述工作隔间4内通过前处理装置对待喷涂飞机零部件进行激光清洗，之后将清洗后的待喷涂飞机零部件放置在喷涂台23上，在所述喷涂隔间2内移动位移装置带动喷枪22对喷涂台23上的待喷涂飞机零部件进行喷涂，在辅助隔间3内所述空压机31为隔膜泵32和喷枪22提供高压气体，所述隔膜泵32由高压气体驱动将涂料桶33中的涂料输送至喷枪22内进行喷涂，在工作隔间内通过控制装置对喷涂过程径向控制，通过固化装置进行涂层烘干以及通过检测装置42检测固化后涂层的性能参数。
具体地，所述移动位移装置为机械臂21，所述通过螺栓固定在喷涂隔间2底部，所述机械臂21包括六个转动轴，其中末端转动轴为第六轴，所述喷枪22通过法兰固定在第六轴的端面上，机械臂21带动喷枪22按照控制装置指定路径进行移动。
具体地，所述前处理装置包括用于对飞机零部件的喷涂区域喷涂前清理的激光清洗机42，所述激光清洗机42包括激光发射器，所述激光发射器距离飞机零部件表面200mm-300mm。
具体地，所述固化装置包括干燥箱41，所述干燥箱41的升温范围为50℃-450℃。
具体地，所述检测装置42包括测厚仪和笔试数码显微镜。
具体地，所述控制装置包括用于控制机械臂运动过程的机械臂控制柜44、用于设置喷涂参数并控制机械臂运动路径的控制台45和用于供电的配电柜46。
飞机零部件喷涂舱包括舱体1，和设置在舱体1内的喷涂隔间2、辅助隔间3、工作隔间4，集激光前处理、自动喷涂、快速加热固化、涂层性能检测于一体。舱体1为喷涂舱的主体，壁厚75mm，内部填充隔火棉，能有效防止火灾发生。舱体1四角为150mm*210mm*3000mm的方钢，方钢厚度5mm-10mm，方钢顶端开有直径80mm-100mm的圆孔，用于喷涂舱转移时的吊装，方便战伤抢修。方钢内部有直径100mm的圆管用于排出下雨时喷涂舱顶部积水。喷涂区2为涂料喷涂区域，通过机械臂带动喷枪对喷涂台上的工件进行喷涂。辅助隔间33通过压气机和隔膜泵为喷涂过程提供高压气体、涂料。工作隔间44内进行待喷涂飞机零部件的激光清洗、喷涂过程控制、涂层烘干、涂层检测及为多有设备提供电力。喷涂区2、辅助隔间33、工作隔间44之间相互隔离，可以有效防止喷涂区2、辅助隔间33中的有害气体进入工作隔间44，减少喷涂过程对工作人员的身体伤害，同时可以显著减少机械臂、空压机和隔膜泵产生的噪音。
实施例2
实施例2应用于实施例1中，如图2所示，舱体1上设有第一排气孔11、第二排气孔12、第三排气孔13、第四排气孔14、第五排气孔15、第一进气孔16、第二进气孔17。方舱包括舱体1，所述舱体1包括依次连接的第一侧壁100、第二侧壁200、第三侧壁300和第四侧壁400，所述第一侧壁上开设有第一排气孔11；
该结构可以直接将激光清洗飞机零部件时产生的气体排出工作隔间44。
所述第二侧壁上开设有第二排气孔12、第三排气孔13和第四排气孔14；
所述第三侧壁上开设有第五排气孔15、第一进气孔16和第二进气孔17，所述第四侧壁上设有门401；所述第一排气孔11靠近激光清洗机上部，第一排气孔11位于激光清洗机左边垂直中心线上，中心距离激光清洗机工作平面300mm，孔径200mm-300mm，可以直接将激光清洗飞机零部件时产生的气体排出工作隔间4。第二排气孔12位于干燥箱前边垂直中心线上，中心距离干燥箱上表面100mm-150mm，孔径80mm-100mm，用于将喷涂后的飞机零部件加热固化时产生的废气排出工作隔间4，所述第二排气孔12的轴线与垂直于第二侧壁200所在平面上的正投影之间夹角为10-20°，即第二排气孔12轴线与舱体1前壁面垂直线之间夹角为10-20°，斜向下方，防止下雨时雨水通过第二排气孔12流入干燥箱41。第二排气孔12与干燥箱41之间通过可伸缩不锈钢管连接。第三排气孔13、第四排气孔14位于喷涂台23宽度方向中心线上，第三排气孔13中心距离喷涂台23上表面200mm，孔径200-300mm，用于排出喷涂时产生涂料飞雾。第四排气孔14中心距离喷涂舱内部上表面200mm，孔径200-300mm，用于排出喷涂时产生可燃性气体。第五排气孔15位于涂料桶中性线的喷涂舱右壁上，距离涂料桶33上边缘400mm，用于将辅助隔间3内空压机31产生的热量和涂料桶33挥发的可燃气体排出辅助隔间3。第一进气孔16、第二进气孔17为正方形，边长300mm-400mm，用于喷涂隔间2与喷涂舱外的通风，与第三排气孔13、第四排气孔14形成对流，最大限度将喷涂隔间2内的可燃性气体排出舱外。第一排气孔16下边紧贴喷涂隔间2底面，右边距离第二侧壁200有200-300mm。第二进气孔17下边紧贴喷涂隔间2，左侧边距离第二侧壁200有1100-1200mm。
该结构使得整个舱体内通风更好。
实施例3
实施例3应用于实施例1中；
如图3所示，喷涂隔间2内设置有机械臂21、喷枪22、喷涂台23。机械臂21通过四根螺栓固定到喷涂隔间2底部，机械臂21右边距离喷涂区右壁面400-500mm，前边和后边与喷涂隔间2壁面之间的距离相等。喷枪22通过法兰固定到机械臂21的第六轴末端端面上，机械臂带动喷枪按照指定路径进行高精度移动，保证喷涂质量稳定。喷涂台23的四根支柱分别通过四根螺栓固定到喷涂隔间2底部，位置保持固定，防止喷涂台23移动导致喷涂质量下降，喷涂台23右边距离机械臂21左边800mm-1200mm，喷涂台23右边距离喷涂区左壁面800mm-1000mm。
如图4所示，辅助隔间3内设置有空压机31、隔膜泵32、涂料桶33。空压机31的左边和前边紧贴辅助隔间3的左壁面和前壁面，用来为隔膜泵32和喷涂枪22提供高压气体。隔膜泵32右边和前边紧贴辅助隔间3的右壁面和前壁面，隔膜泵32由高压气体驱动将涂料桶33中的涂料输往喷枪22。涂料桶33紧贴隔膜泵32，用于放置涂料。
如图5所示，工作隔间4内设置有干燥箱41、检测装置42、激光清洗机43，机械臂控制柜44、控制台45、配电柜46。干燥箱41左边和前边分别距离工作隔间4左壁面和前壁面40mm-50mm，方便干燥箱散热。干燥箱41升温范围为50-450摄氏度，用于喷涂后涂层的快速加热固化和喷涂前涂层的清理。检测装置42右边和前边紧贴工作隔间4右壁面的前壁面，用于检测固化后涂层的性能参数。激光清洗机43左边和后边紧贴工作隔间4左壁面和后壁面，功率200W-400W，用于飞机零部件的喷涂区域前处理，激光发射器距离零部件表面200mm-300mm。机械臂控制柜44右边和后边距离工作隔间4右壁面和后壁面40mm-50mm，用于控制机械臂21的运动过程。控制台45右边距离工作隔间4右壁面40mm-50mm，后边距离机械臂控制柜44前边50mm-80mm，用于设置喷涂参数，控制机械臂21的运动路径，实现飞机零部件自动快速喷涂。
实施例4
一种飞机零部件喷涂舱喷涂方法，根据实施例1-3所述的一种飞机零部件喷涂舱，包括以下步骤：
S1：前处理：将飞机零部件放置于激光清洗机43的平台上，激光功率P调节到200W-400W，激光束宽D为30mm-60mm，激光束与飞机零部件表面之间的夹角A为30°-50°，距离K为200mm-300mm，以激光束以10-40mm/s的速度S扫过飞机零部件表面涂层损伤区域，清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层；
S2：保护处理：使用胶带将防护纸黏贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上，防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离G大于200mm，使用丙酮处理零部件损伤区域表面1-3遍；
S3：放置待喷涂飞机零部件：将飞机零部件水平放置于喷涂台23上的中心位置的固定支架上，固定支架保证飞机零部件中心与喷涂台中心重合，之后关闭喷涂间门401，门开关闭合，打开控制台45电源开关，系统进自检，机械臂21移动到原始位置(X0，Y0)；
S4：设置喷涂系统参数：系统自检完毕后，根据隐身涂料类型和飞机零部件损伤区域的尺寸在控制台中设置涂料编号(NT1、NT2)、喷枪编号(NP1、NP2)、飞机零部件的高度H1、损伤区域长度L1和宽度L2、损伤区域中心相对喷涂台23中心的相对坐标(L3、L4)、喷涂遍数(NC1、NC2)，并根据涂料编号(NT1、NT2)设置喷枪的供气压力(P11、P12)、隔膜泵的供气压力(P21、P22)和喷枪距离飞机零部件上表面的高度H2(200mm-500mm)、前后喷涂路线间距L5(10mm-40mm)、横向喷涂预备间距L6(100mm-200mm)、纵向喷涂预备间距L7(5mm-20mm)，喷枪运动速度V(500mm/s-900mm/s)。
S5：计算喷枪点位：机械臂21内工具坐标系的原点为喷涂台23的中心，喷枪21的喷涂高度H3表示如下：
H3＝H1+H2 (1)
式中，H1为飞机零部件的高度，H2为喷枪距离飞机零部件上表面的高度；
根据飞机零部件损伤区域的尺寸自动规划喷涂路线，生成喷枪点位(Xn，Yn)，喷枪左侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
喷枪右侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
式中，L1为损伤区域长度，L3为损伤区域中心相对喷涂台中心的横坐标距离，L6为横向喷涂预备间距，n为喷涂道数；L2为损伤区域宽度，L4为损伤区域中心相对喷涂台中心的纵坐标距离，L5为前后喷涂路线间距，L7为纵向喷涂预备间距；
S6：喷涂：设置完成后，点击控制台45上开始喷涂按钮，控制台45将喷涂路线上喷枪点位(Xn，Yn)数据传输到机械臂控制柜44，机械臂控制柜44根据点位数据控制机械臂21按照规划好的喷涂路线将喷枪NP1运行至喷涂区域第一个点位(X1,Y1)，包括以下步骤；
S61：机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP1，等待时间T
后，机械臂21带动喷枪NP1沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP1；
S62：此时，若喷涂变数不大于NC1，则机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤S61，否则，机械臂21仅将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)；
S63：机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP2，等待时间T后，机械臂21带动喷枪NP2沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP2；
S64：此时，若喷涂变数不大于NC2，则机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤(12)，否则，机械臂21将喷枪22移动到原始位置(X0，Y0)。
S65：此时，若涂料编号NT2为最后一种涂料，喷涂完毕，否则，重复上述步骤S61-S64；
S7：固化：喷涂完毕后取出飞机零部件，并放入鼓风干燥箱中，设定加热温度T和加热时间S，进行涂层加热快速固化；
S8：检测：使用涂层检测设备测量飞机零部件涂层的厚度、表面光滑度、重量，评估其性能；
S9：若飞机零部件涂层性能符合要求，则修复完毕，否则重复步骤S1-S8重新进行涂层修复喷涂。
实施例5
飞机零部件智能喷涂舱的使用过程是：
(1)将飞机零部件放置于激光清洗机的平台上，激光功率P调节到250W，激光束宽D为40mm，激光束与飞机零部件表面之间的夹角A为45°，距离K为250mm，以激光束以30mm/s的速度S扫过飞机零部件表面涂层损伤区域，清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层，
(2)使用胶带将防护纸黏贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上。防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离G为200mm。
(3)使用丙酮处理零部件损伤区域表面3遍。
(4)将飞机零部件水平放置于喷涂台23上的中心位置的固定支架上，固定支架保证飞机零部件中心与喷涂台中心重合。
(5)关闭喷涂间门401，门开关闭合。
(6)打开控制台45电源开关，系统进自检，机械臂21移动到原始位置(X0，Y0)。
(7)自检完毕后，根据隐身涂料类型和飞机零部件损伤区域的尺寸设置控制台自动喷涂软件中涂料编号(NT1、NT2等)、喷枪编号(NP1、NP2等)、飞机零部件的高度6mm、损伤区域长度L1和宽度L2、损伤区域中心相对喷涂台中心的相对坐标(0、0)、喷涂遍数(10、3)等参数。
(8)控制台根据涂料编号(NT1、NT2等)自动设置喷枪的供气压力(5.5atm、4.5atm)、隔膜泵的供气压力(5.0atm、4.8atm)和喷枪距离飞机零部件上表面的高度280mm、前后喷涂路线间距30mm、横向喷涂预备间距120mm、纵向喷涂预备间距20mm，喷枪运动速度800mm/s。由于机械臂内工具坐标系的原点为喷涂台的中心，所以喷枪22的喷涂高度286mm。根据飞机零部件损伤区域的尺寸自动规划喷涂路线，生成喷枪点位(Xn，Yn)。
喷枪左侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
喷枪右侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
喷涂方式为往复式喷涂，即从左到右，再从右至左。
(9)设置完成后，点击控制台上开始喷涂按钮，控制台自动喷涂软件将喷涂路线上喷枪点位(Xn，Yn)数据传输到机械臂控制柜，机械臂控制柜44根据点位数据控制机械臂21按照规划好的喷涂路线将喷枪NP1运行至喷涂区域第一个点位(X1,Y1)。
(10)机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP1，等待时间T后，机械臂带动喷枪NP1沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP1。
(11)此时，若喷涂变数不大于NC1，则机械臂将喷枪移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤(10)。否则，机械臂21仅将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)。
(12)机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP2，等待时间T后，机械1臂带动喷枪NP2沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP2。
(13)此时，若喷涂变数不大于NC2，则机械臂21将喷枪22移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤(12)。否则，机械臂21将喷枪22移动到原始位置(X0，Y0)。
(14)此时，若涂料编号NC2为最后一种涂料，喷涂完毕。否则，重复上述喷涂过程。
(15)喷涂完毕后取出飞机零部件，并放入鼓风干燥箱中，设定加热温度T和加热时间S，进行涂层加热快速固化。
(16)使用涂层检测设备测量飞机零部件涂层的厚度、表面光滑度、重量等参数，评估其性能。
(17)若飞机零部件涂层性能符合要求，则修复完毕，否则重复(1)-(16)重新进行涂层修复喷涂。
综上所述，在飞机喷涂领域将机械臂、干燥箱、测厚仪和笔试数码显微镜等装置整合在一个方舱内，一体化程度高，节约场地，并且在使用过程中便于移动，机动性强，利于军用场景中，飞机机动作战和战伤抢修的实际需要，在使用过程中首先由前处理分系统对调节片待喷涂区域进行清洗、清理；移动变位分系统将喷涂分系统移动至待喷涂区域；再由喷涂分系统按照喷涂程序进行多遍喷涂；后使用固化分系统对调节片进行烘干；再按照工艺要求进行多遍喷涂、烘干；最后使用检测分系统检测调整片的修复质量是否符合工艺标准。若涂层修复不符合标准，则需要重新进行清洗补喷，提高喷涂质量，提升喷涂效率，减少涂料浪费。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (8)
1.一种飞机零部件喷涂舱，包括内设多个隔间的方舱和喷涂系统，待喷涂飞机零部件放置在喷涂台(23)上，其特征在于，
所述方舱包括喷涂隔间(2)、辅助隔间(3)和工作隔间(4)；
所述自动喷涂系统包括前处理装置、移动位移装置、喷涂装置、固化装置、检测装置(42)和控制装置，所述喷涂装置包括喷枪(22)、空压机(31)、隔膜泵(32)和涂料桶(33)，所述喷枪(22)与移动位移装置连接并通过移动位移装置带动喷枪(22)移动，所述移动位移装置、喷枪(22)和喷涂台(23)安装在喷涂隔间(2)内，所述空压机(31)、气动隔膜泵(32)和涂料桶(33)安装在辅助隔间(3)内，所述前处理装置、固化装置、检测装置(42)和控制装置安装在工作隔间(4)内；
在所述工作隔间(4)内通过前处理装置对待喷涂飞机零部件进行激光清洗，之后将清洗后的待喷涂飞机零部件放置在喷涂台(23)上，在所述喷涂隔间(2)内移动位移装置带动喷枪(22)对喷涂台(23)上的待喷涂飞机零部件进行喷涂，在辅助隔间(3)内所述空压机(31)为隔膜泵(32)和喷枪(22)提供高压气体，所述隔膜泵(32)由高压气体驱动将涂料桶(33)中的涂料输送至喷枪(22)内进行喷涂，在工作隔间(4)内通过控制装置对喷涂过程径向控制，通过固化装置进行涂层烘干以及通过检测装置(42)检测固化后涂层的性能参数。
2.根据权利要求1所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：所述移动位移装置为机械臂(21)，所述通过螺栓固定在喷涂隔间(2)底部，所述机械臂(21)包括六个转动轴，其中末端转动轴为第六轴，所述喷枪(22)通过法兰固定在第六轴的端面上，机械臂(21)带动喷枪(22)按照控制装置指定路径进行移动。
3.根据权利要求1所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：所述前处理装置包括用于对飞机零部件的喷涂区域喷涂前清理的激光清洗机(42)，所述激光清洗机(42)包括激光发射器，所述激光发射器距离飞机零部件表面200mm-300mm。
4.根据权利要求1所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：所述固化装置包括干燥箱(41)，所述干燥箱(41)的升温范围为50℃-450℃。
5.根据权利要求1所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：所述检测装置(42)包括测厚仪和笔试数码显微镜。
6.根据权利要求1所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：所述控制装置包括用于控制机械臂(21)运动过程的机械臂控制柜(44)、用于设置喷涂参数并控制机械臂(21)运动路径的控制台(45)和用于供电的配电柜(46)。
7.根据权利要求3所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：所述方舱包括舱体(1)，所述舱体(1)包括依次连接的第一侧壁(100)、第二侧壁(200)、第三侧壁(300)和第四侧壁(400)，所述第一侧壁(100)上开设有第一排气孔(11)，所述第二侧壁(200)上开设有第二排气孔(12)、第三排气孔(13)和第四排气孔(14)，所述第三侧壁(300)上开设有第五排气孔(15)、第一进气孔(16)和第二进气孔(17)，所述第四侧壁(400)上设有门(401)；
所述第一排气孔(11)靠近激光清洗机(43)上部，第一排气孔(11)的中心与激光清洗机(43)工作平面之间的距离为300mm，孔径范围为200mm-300mm；
所述第二排气孔(12)的轴线与垂直于第二侧壁(200)所在平面上的正投影之间夹角为10-20°；
所述第三排气孔(13)和第四排气孔(14)的连线与第二侧壁(200)的长边相互垂直，第三排气孔(13)的中心与喷涂台(23)上表面之间的距离为200mm，孔径范围为200mm-300mm，第四排气孔(14)的中心与喷涂舱内部上表面的距离为200mm，孔径范围为200mm-300mm；
所述第五排气孔(15)的轴线与涂料桶(33)中心线重合，第五排气孔(15)的中心与涂料桶(33)上边之间的距离为400mm；
所述第一进气孔(16)和第二进气孔(17)均为方形孔，边长范围为300mm-400mm，所述第一进气孔(16)下边紧贴喷涂隔间(2)底面且其侧边与第二侧壁(200)之间的距离范围为200mm-300mm，第二进气孔(17)下边紧贴喷涂隔间底面且其侧边与第二侧壁(200)之间的距离范围为1100mm-1200mm。
8.一种飞机零部件喷涂舱喷涂方法，根据所述权利要求1-7任一项所述的一种飞机零部件喷涂舱，其特征在于：包括以下步骤：
S1：前处理：将飞机零部件放置于激光清洗机(43)的平台上，激光功率P调节到200W-400W，激光束宽D为30mm-60mm，激光束与飞机零部件表面之间的夹角A为30°-50°，距离K为200mm-300mm，以激光束以10-40mm/s的速度S扫过飞机零部件表面涂层损伤区域，清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层；
S2：保护处理：使用胶带将防护纸黏贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上，防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离G大于200mm，使用丙酮处理零部件损伤区域表面1-3遍；
S3：放置待喷涂飞机零部件：将飞机零部件水平放置于喷涂台(23)上的中心位置的固定支架上，固定支架保证飞机零部件中心与喷涂台(23)中心重合，之后关闭喷涂间门(401)，门开关闭合，打开控制台(45)电源开关，系统进自检，机械臂(21)移动到原始位置(X0，Y0)；
S4：设置喷涂系统参数：系统自检完毕后，根据隐身涂料类型和飞机零部件损伤区域的尺寸在控制台中设置涂料编号(NT1、NT2)、喷枪编号(NP1、NP2)、飞机零部件的高度H1、损伤区域长度L1和宽度L2、损伤区域中心相对喷涂台中心的相对坐标(L3、L4)、喷涂遍数(NC1、NC2)，并根据涂料编号(NT1、NT2)设置喷枪的供气压力(P11、P12)、隔膜泵的供气压力(P21、P22)和喷枪距离飞机零部件上表面的高度H2(200mm-500mm)、前后喷涂路线间距L5(10mm-40mm)、横向喷涂预备间距L6(100mm-200mm)、纵向喷涂预备间距L7(5mm-20mm)，喷枪运动速度V(500mm/s-900mm/s)。
S5：计算喷枪点位：机械臂(21)内工具坐标系的原点为喷涂台(23)的中心，喷枪(22)的喷涂高度H3表示如下：
H3＝H1+H2 (1)
式中，H1为飞机零部件的高度，H2为喷枪距离飞机零部件上表面的高度；
根据飞机零部件损伤区域的尺寸自动规划喷涂路线，生成喷枪点位(Xn，Yn)，喷枪左侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
喷枪右侧点位(Xn，Yn)的计算公式为：
式中，L1为损伤区域长度，L3为损伤区域中心相对喷涂台中心的横坐标距离，L6为横向喷涂预备间距，n为喷涂道数；L2为损伤区域宽度，L4为损伤区域中心相对喷涂台中心的纵坐标距离，L5为前后喷涂路线间距，L7为纵向喷涂预备间距；
S6：喷涂：设置完成后，点击控制台(45)上开始喷涂按钮，控制台(45)将喷涂路线上喷枪点位(Xn，Yn)数据传输到机械臂控制柜(44)，机械臂控制柜(44)根据点位数据控制机械臂(21)按照规划好的喷涂路线将喷枪NP1运行至喷涂区域第一个点位(X1,Y1)，包括以下步骤；
S61：机械臂(21)将喷枪(22)移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP1，等待时间T后，机械臂(21)带动喷枪NP1沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP1；
S62：此时，若喷涂变数不大于NC1，则机械臂(21)将喷枪(22)移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤S61，否则，机械臂(21)仅将喷枪(22)移动到第一个点位(X1,Y1)；
S63：机械臂(21)将喷枪(22)移动到第一个点位(X1,Y1)后，自动打开喷枪NP2，等待时间T后，机械臂(21)带动喷枪NP2沿点位1-n往复式喷涂，到达点位(Xn，Yn)后，关闭喷枪NP2；
S64：此时，若喷涂变数不大于NC2，则机械臂(21)将喷枪(22)移动到第一个点位(X1,Y1)，然后重复步骤(12)，否则，机械臂(21)将喷枪(22)移动到原始位置(X0，Y0)。
S65：此时，若涂料编号NT2为最后一种涂料，喷涂完毕，否则，重复上述步骤S61-S64；
S7：固化：喷涂完毕后取出飞机零部件，并放入鼓风干燥箱中，设定加热温度T和加热时间S，进行涂层加热快速固化；
S8：检测：使用涂层检测设备测量飞机零部件涂层的厚度、表面光滑度、重量，评估其性能；
S9：若飞机零部件涂层性能符合要求，则修复完毕，否则重复步骤S1-S8重新进行涂层修复喷涂。
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