CN115961235B - 一种航空核心组件加工工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空器械加工的技术领域，特别是涉及一种航空核心组件加工工艺及其装置，其能够降低板材的后续维护次数，并提升板材的使用寿命；包括以下步骤：S1、利用加工装置在板材的外表面铣出等距的涂层槽；S2、通过固体粉末包埋热渗法在涂层槽以及板材外表面,形成金属热渗层；S3、将热渗后的板材进行自然冷却降温至第一梅花轴孔—阶梯槽摄氏度；S4、将隔热涂料均匀涂抹在板材的外表面，并进行找平处理，形成隔热涂层；S5、将涂抹隔热涂料后的板材进行热烘风干；S6、将板材接地作为阳极，将连接有防腐涂料雾化器作为阴极并接上负高压，利用两极之间产生的高压静电场，将雾化喷出的防腐涂料以高速进入强电场中使得涂料粒子带上负电。

Description

一种航空核心组件加工工艺及其装置

技术领域

本发明涉及航空器械加工的技术领域，特别是涉及一种航空核心组件加工工艺及其装置。

背景技术

随着现代航空工业的高速发展，保持航空器持续在规定的适航管理条列下，尽可能的恢复、保持甚至延长飞机的使用寿命，保证飞行安全；

考虑到飞机的空中应用环境极为复杂，为避免机身被潮湿空气腐蚀、风化等，防腐蚀应用成为航空工业生产维护的焦点；机身的板材大多采用多材质多层次涂层，已达到隔热防腐的目的，现有的加工工艺直接在打磨平滑的板材外表面进行涂覆，涂覆后的板材由于牢固程度有限，需要定期进行维护，耗时耗力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够降低板材的后续维护次数，并提升板材的使用寿命的航空核心组件加工工艺及其装置。

本发明的一种航空核心组件加工工艺，包括以下步骤：

S1、利用加工装置在板材的外表面铣出等距的涂层槽；

S2、通过固体粉末包埋热渗法在涂层槽以及板材外表面,形成金属热渗层；

S3、将热渗后的板材进行自然冷却降温至20—25摄氏度；

S4、将隔热涂料均匀涂抹在板材的外表面，并进行找平处理，形成隔热涂层；

S5、将涂抹隔热涂料后的板材进行热烘风干；

S6、将板材接地作为阳极，将连接有防腐涂料雾化器作为阴极并接上负高压，利用两极之间产生的高压静电场，将雾化喷出的防腐涂料以高速进入强电场中使得涂料粒子带上负电，并定向地射向板材外表面，形成防腐涂层。

优选地，S2中热渗材料采用铬粉或铝粉。

另一方面，上述S1中所采用的加工装置，包括：

加工台，所述加工台上对称滑动安装有两组滑梁，每组所述滑梁上均对称滑动安装有两组角卡，每组所述角卡上均铣设有阶梯槽，四组所述角卡用于对板材的四角进行夹紧固定；

伺服升降龙门架，所述伺服升降龙门架滑动安装在加工台上，所述伺服升降龙门架上转动安装有若干组切削轮，所述伺服升降龙门架能够根据涂层槽的加工深度调节切削轮的相应高度，相邻两组切削轮之间的距离可调。

优选地，所述伺服升降龙门架上滑动安装有若干组导向块，每组所述导向块上均固定设置有吊梁，所述切削轮转动安装在吊梁上；所述伺服升降龙门架顶部竖直滑动安装有U型架，所述U型架上贯穿设置有扇骨槽，每组所述导向块上均固定设置有导柱，若干组导柱分别滑动安装在扇骨槽内。

优选地，所述吊梁上转动安装有轴套，所述轴套上同轴固定设置有限位盘，并且轴套的圆周外壁上还设置有外螺纹，所述切削轮套装在外螺纹上，所述外螺纹上螺装套设有锁紧螺母，所述锁紧螺母将切削轮压紧在限位盘上，使切削轮与轴套保持同步。

优选地，所述限位盘上贯穿设置有定位孔，所述切削轮上固定设置有定位销，所述切削轮依靠定位销同步安装在限位盘上。

优选地，所述伺服升降龙门架上转动安装有第一梅花轴，所述第一梅花轴与滑槽平行，所述伺服升降龙门架上固定安装有驱动第一梅花轴沿自身轴线旋转的第一伺服电机，所述轴套上贯穿设置有第一梅花轴孔，所述轴套滑动安装在第一梅花轴上，并且所述轴套依靠第一梅花轴孔与第一梅花轴保持同步旋转。

优选地，所述加工台上转动安装有丝杠，所述丝杠的圆周外壁上设置有对称的两组丝杠螺纹，并且两组丝杠螺纹螺旋方向相反，两组丝杠螺纹上均螺装套设有丝杠螺母，两组所述滑梁分别固定安装在两组丝杠螺母上，所述加工台上固定安装有第二伺服电机用于驱动丝杠沿自身轴线旋转，所述加工台上设置有对丝杠螺母进行导向的机构。

优选地，所述滑梁中部转动安装有转轴，所述转轴上固定套设有转杆，每组所述角卡的内端均固定设置有连接耳，所述转杆的两端分别依靠两组连杆与两组连接耳转动连接。

优选地，所述转轴上同轴固定套设有蜗轮，所述滑梁上固定安装有第二轴座，所述第二轴座上转动安装有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合连接，所述蜗杆上贯穿设置有第二梅花轴孔，所述加工台上还转动安装有第二梅花轴，所述蜗杆滑动套设在第二梅花轴上，并且依靠第二梅花轴孔与第二梅花轴保持同步旋转，所述加工台上还固定安装有驱动第二梅花轴沿自身轴线旋转的第三伺服电机。

与现有技术相比本发明的有益效果为：利用高温的方法将金属化学原子扩散注入到板材基体金属的表面中形成合金，并在其表面沉积均匀的保护膜，通过设置涂层槽，能够增加板材表面的合金面积，大大提升板材表面的机械性能；同时利用涂层槽还能够增加隔热涂料与表面合金的接触面积，提升隔热效果；涂层槽的设置，还能够有效防止板材在受力弯曲、复原后容易造成隔热层和防腐层鼓包翘皮的情况发生，能够降低板材的后续维护次数，并提升板材的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是伺服升降龙门架与切削轮等结构连接的放大示意图；

图3是伺服升降龙门架与U型架等结构分离的状态示意图；

图4是吊梁与切削轮等结构连接的放大示意图；

图5是图4的结构爆炸示意图；

图6是切削轮的结构放大示意图；

图7是驱动滑梁移动的机构示意图；

图8是滑梁与角卡等结构连接的放大示意图；

图9是图8中未安装转杆和连杆的结构放大示意图；

图10是图9中A部的结构放大示意图；

图11是丝杠与第二梅花轴等结构连接的放大示意图；

图12是板材涂覆后的截面示意图；

附图中标记：1、加工台；2、滑梁；3、角卡；4、伺服升降龙门架；5、切削轮；6、板材；7、第一滑轨；8、第一滑块；9、滑槽；10、导向块；11、吊梁；12、U型架；13、直线电机；14、扇骨槽；15、导柱；16、轴套；17、限位盘；18、外螺纹；19、锁紧螺母；20、第一梅花轴孔；21、第一梅花轴；22、第一伺服电机；23、定位孔；24、定位销；25、阶梯槽；26、丝杠；27、第一轴座；28、丝杠螺母；29、导杆；30、滑套；31、第二滑轨；32、第二滑块；33、转轴；34、转杆；35、连接耳；36、连杆；37、第二伺服电机；38、蜗轮；39、蜗杆；40、第二轴座；41、第二梅花轴孔；42、第二梅花轴；43、第三伺服电机；X、金属热渗层；Y、隔热涂层；Z、防腐涂层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。

如图12所示，本发明的一种航空核心组件加工工艺，包括以下步骤：

S1、利用加工装置在板材6的外表面铣出等距的涂层槽；

S2、通过固体粉末包埋热渗法在涂层槽以及板材6外表面,形成金属热渗层X，其中热渗材料为铬粉或铝粉；

S3、将热渗后的板材6进行自然冷却降温至20—25摄氏度；

S4、将隔热涂料均匀涂抹在板材6的外表面，并进行找平处理，形成隔热涂层Y；

S5、将涂抹隔热涂料后的板材6进行热烘风干；

S6、将板材6接地作为阳极，将连接有防腐涂料雾化器作为阴极并接上负高压，利用两极之间产生的高压静电场，将雾化喷出的防腐涂料以高速进入强电场中使得涂料粒子带上负电，并定向地射向板材6外表面，形成防腐涂层Z；

在本实施例中，利用高温的方法将金属化学原子扩散注入到板材6基体金属的表面中形成合金，并在其表面沉积均匀的保护膜，通过设置涂层槽，能够增加板材6表面的合金面积，大大提升板材6表面的机械性能；同时利用涂层槽还能够增加隔热涂料与表面合金的接触面积，提升隔热效果；涂层槽的设置，还能够有效防止板材6在受力弯曲、复原后容易造成隔热层和防腐层鼓包翘皮的情况发生，能够降低板材6的后续维护次数，并提升板材6的使用寿命。

如图1、图8和图12所示，本发明的一种航空核心组件加工装置，包括：

加工台1，加工台1上对称滑动安装有两组滑梁2，每组滑梁2上均对称滑动安装有两组角卡3，每组角卡3上均铣设有阶梯槽25，四组角卡3用于对板材6的四角进行夹紧固定；

伺服升降龙门架4，伺服升降龙门架4滑动安装在加工台1上，伺服升降龙门架4上转动安装有若干组切削轮5，伺服升降龙门架4能够根据涂层槽的加工深度调节切削轮5的相应高度，相邻两组切削轮5之间的距离可调；

具体在本实施例中，阶梯槽25的深度小于L，其中L为涂层槽底端与板材6内表面之间的垂直距离，L的厚度等于板材加工要求的厚度；加工台1上平行设置有两条第一滑轨7，每条第一滑轨7上均滑动安装有第一滑块8，伺服升降龙门架4的两个底脚分别固定安装在两组第一滑块8上，用于驱动两组第一滑块8同步滑动的直线进给机构安装在加工台1的底部，便于驱动伺服升降龙门架4左右移动；

通过调节四组角卡3之间的位置关系，将板材6搭放在四组阶梯槽25上，并控制四组角卡3向中心靠近，将利用角卡3高处阶梯槽25的部分将板材6夹紧固定，根据涂层槽的加工深度调节伺服升降龙门架4的高度，间接调节切削轮5与板材6之间的相对位置关系，同时根据加工工艺要求，调节相邻两组切削轮5之间的距离，即调节涂层槽的疏密程度；之后控制若干组切削轮5旋转，同时驱动伺服升降龙门架4移动，使若干组切削轮5在板材6的外表面铣削出涂层槽，通过上述设置，便于根据加工工艺在板材6的外表面上加工涂层槽，能够适用于不同尺寸的板材6进行加工。

具体如何调节相邻两组切削轮5之间的距离的，如图2至图6所示，伺服升降龙门架4上贯穿设置有滑槽9，滑槽9纵向设置，滑槽9内滑动安装有若干组导向块10，每组导向块10上均固定设置有吊梁11，切削轮5转动安装在吊梁11上；伺服升降龙门架4顶部竖直滑动安装有U型架12，U型架12依靠两组直线电机13可升降安装在伺服升降龙门架4上，U型架12上贯穿设置有扇骨槽14，每组导向块10上均固定设置有导柱15，若干组导柱15分别滑动安装在扇骨槽14内；通过直线电机13控制U型架12的升降，在扇骨槽14和导柱15的导向作用下，驱动若干组导向块10在滑槽9内部均匀扩散或均匀收敛，从而调节相邻两组切削轮5之间的距离；

其中切削轮5与吊梁11的具体连接方式如5和图6所示，吊梁11上转动安装有轴套16，轴套16上同轴固定设置有限位盘17，并且轴套16的圆周外壁上还设置有外螺纹18，切削轮5套装在外螺纹18上，外螺纹18上螺装套设有锁紧螺母19，锁紧螺母19将切削轮5压紧在限位盘17上，使切削轮5与轴套16保持同步；通过上述设置，便于对切削轮5进行拆卸更换。

具体的，限位盘17上贯穿设置有定位孔23，切削轮5上固定设置有定位销24，切削轮5依靠定位销24同步安装在限位盘17上；通过设置定位孔23和定位销24，便于对切削轮5进行固定，同时能够确保切削轮5与轴套16同步旋转。

进一步地，伺服升降龙门架4上转动安装有第一梅花轴21，第一梅花轴21与滑槽9平行，伺服升降龙门架4上固定安装有驱动第一梅花轴21沿自身轴线旋转的第一伺服电机22，轴套16上贯穿设置有第一梅花轴孔20，轴套16滑动安装在第一梅花轴21上，并且轴套16依靠第一梅花轴孔20与第一梅花轴21保持同步旋转；其中第一梅花轴21采用快拆机构安装在伺服升降龙门架4上，以便于对切削轮5进行拆装；通过启动第一伺服电机22，使第一梅花轴21带动若干组轴套16旋转，从而控制若干组切削轮5旋转，同时轴套16能够带动切削轮5在第一梅花轴21上沿轴线方向滑动，便于调节相邻两组切削轮5之间的距离。

具体如何驱动两组滑梁2相对移动的，如图7至图11所示，加工台1上转动安装有丝杠26，丝杠26的圆周外壁上设置有对称的两组丝杠螺纹，并且两组丝杠螺纹螺旋方向相反，两组丝杠螺纹上均螺装套设有丝杠螺母28，两组滑梁2分别固定安装在两组丝杠螺母28上，加工台1上设置有丝杠螺母28移动的导向机构；加工台1上固定安装有第二伺服电机37用于驱动丝杠26沿自身轴线旋转；

具体的，加工台1上还固定安装有导杆29，导杆29轴线与丝杠26轴线平行，导杆29上滑动安装有滑套30，滑套30与丝杠螺母28固定连接；丝杠26两端和中部依靠第一轴座27转动安装在加工台1上；在本实施例中，通过控制第二伺服电机37正反转，在丝杠26和丝杠螺母28的传动作用下，能够控制两组滑梁2同步相对靠近或同步相对远离；

进一步地，滑梁2上对称安装有两组第二滑轨31，两组第二滑轨31与丝杠26的轴线垂直，每组第二滑轨31上均滑动安装有第二滑块32，角卡3可拆卸安装在第二滑块32上，具体的角卡3依靠螺栓固定安装在第二滑块32上；

滑梁2中部转动安装有转轴33，转轴33上固定套设有转杆34，每组角卡3的内端均固定设置有连接耳35，转杆34的两端分别依靠两组连杆36与两组连接耳35转动连接；通过驱动转轴33旋转，在转杆34和连杆36的连接传动作用下，能够带动两组角卡3相对靠近或相对远离。

为了在滑梁2移动过程中仍然能够驱动两组转轴33同步旋转，转轴33上同轴固定套设有蜗轮38，滑梁2上固定安装有第二轴座40，第二轴座40上转动安装有蜗杆39，蜗杆39与蜗轮38啮合连接，蜗杆39上贯穿设置有第二梅花轴孔41，加工台1上还转动安装有第二梅花轴42，蜗杆39滑动套设在第二梅花轴42上，并且依靠第二梅花轴孔41与第二梅花轴42保持同步旋转，加工台1上还固定安装有驱动第二梅花轴42沿自身轴线旋转的第三伺服电机43；通过控制第三伺服电机43正反转，能够带动两组蜗杆39同步旋转，从而控制两组转轴33同步转动，即使在滑梁2移动过程中，也能够驱动两组滑梁2上的四组角卡3同步相对移动，结构简单，运行稳定。

本发明的一种航空核心组件加工工艺及其装置，其在工作过程中：

首先，通过控制第二伺服电机37正反转，在丝杠26和丝杠螺母28的传动作用下，能够控制两组滑梁2同步相对移动，同时控制第三伺服电机43正反转，能够带动两组蜗杆39同步旋转，在蜗杆39与蜗轮38的啮合传动作用下，带动两组转轴33同步转动，进而控制两组滑梁2上的四组角卡3同步相对移动，将板材6搭放在四组阶梯槽25上，并控制四组角卡3向中心靠近，将利用角卡3高处阶梯槽25的部分将板材6夹紧固定；

之后，根据涂层槽的加工深度调节伺服升降龙门架4的高度，间接调节切削轮5与板材6在竖直方向上的相对位置关系；根据加工工艺要求，同步启动两组直线电机13带动U型架12进行升降，在扇骨槽14和导柱15的导向作用下，驱动若干组导向块10在滑槽9内部均匀扩散或均匀收敛，从而调节相邻两组切削轮5之间的距离，即调节涂层槽的疏密程度；

然后，启动第一伺服电机22，使第一梅花轴21带动若干组轴套16进行旋转，从而控制若干组切削轮5旋转，同时驱动伺服升降龙门架4移动，使若干组切削轮5在板材6的外表面铣削出涂层槽。

本发明的一种航空核心组件加工工艺及其装置，其安装方式、连接方式或设置方式均为常见机械方式，只要能够达成其有益效的均可进行实施。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用加工装置在板材（6）的外表面铣出等距的涂层槽；

S2、通过固体粉末包埋热渗法在涂层槽以及板材（6）外表面,形成金属热渗层（X）；

S3、将热渗后的板材（6）进行自然冷却降温至20—25摄氏度；

S4、将隔热涂料均匀涂抹在板材（6）的外表面，并进行找平处理，形成隔热涂层（Y）；

S5、将涂抹隔热涂料后的板材（6）进行热烘风干；

S6、将板材（6）接地作为阳极，将连接有防腐涂料雾化器作为阴极并接上负高压，利用两极之间产生的高压静电场，将雾化喷出的防腐涂料以高速进入强电场中使得涂料粒子带上负电，并定向地射向板材（6）外表面，形成防腐涂层（Z）；

所述S1中的加工装置，包括：

加工台（1），所述加工台（1）上对称滑动安装有两组滑梁（2），每组所述滑梁（2）上均对称滑动安装有两组角卡（3），每组所述角卡（3）上均铣设有阶梯槽（25），四组所述角卡（3）用于对板材（6）的四角进行夹紧固定；

伺服升降龙门架（4），所述伺服升降龙门架（4）滑动安装在加工台（1）上，所述伺服升降龙门架（4）上转动安装有若干组切削轮（5），所述伺服升降龙门架（4）能够根据涂层槽的加工深度调节切削轮（5）的相应高度，相邻两组切削轮（5）之间的距离可调；

所述伺服升降龙门架（4）上滑动安装有若干组导向块（10），每组所述导向块（10）上均固定设置有吊梁（11），所述切削轮（5）转动安装在吊梁（11）上；

所述伺服升降龙门架（4）顶部竖直滑动安装有U型架（12），所述U型架（12）上贯穿设置有扇骨槽（14），每组所述导向块（10）上均固定设置有导柱（15），若干组导柱（15）分别滑动安装在扇骨槽（14）内。

2.如权利要求1所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，S2中热渗材料采用铬粉或铝粉。

3.如权利要求1所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，所述吊梁（11）上转动安装有轴套（16），所述轴套（16）上固定设置有限位盘（17），并且轴套（16）上还设置有外螺纹（18），所述切削轮（5）套装在外螺纹（18）上，所述外螺纹（18）上螺装套设有锁紧螺母（19），所述锁紧螺母（19）将切削轮（5）压紧在限位盘（17）上。

4.如权利要求3所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，所述限位盘（17）上贯穿设置有定位孔（23），所述切削轮（5）上固定设置有定位销（24），所述切削轮（5）依靠定位销（24）同步安装在限位盘（17）上。

5.如权利要求3所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，所述伺服升降龙门架（4）上转动安装有第一梅花轴（21），所述伺服升降龙门架（4）上固定安装有驱动第一梅花轴（21）旋转的第一伺服电机（22），所述轴套（16）上贯穿设置有第一梅花轴孔（20），所述轴套（16）滑动安装在第一梅花轴（21）上。

6.如权利要求1所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，所述加工台（1）上转动安装有丝杠（26），所述丝杠（26）上设置有对称的两组丝杠螺纹，并且两组丝杠螺纹螺旋方向相反，两组丝杠螺纹上均螺装套设有丝杠螺母（28），两组所述滑梁（2）分别固定安装在两组丝杠螺母（28）上，所述加工台（1）上固定安装有第二伺服电机（37）用于驱动丝杠（26）沿自身轴线旋转，所述加工台（1）上设置有对丝杠螺母（28）进行导向的机构。

7.如权利要求6所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，所述滑梁（2）中部转动安装有转轴（33），所述转轴（33）上固定套设有转杆（34），每组所述角卡（3）的内端均固定设置有连接耳（35），所述转杆（34）的两端分别依靠两组连杆（36）与两组连接耳（35）转动连接。

8.如权利要求7所述的一种航空核心组件加工工艺，其特征在于，所述转轴（33）上同轴固定套设有蜗轮（38），所述滑梁（2）上转动安装有蜗杆（39），所述蜗杆（39）与蜗轮（38）啮合连接，所述蜗杆（39）上贯穿设置有第二梅花轴孔（41），所述加工台（1）上还转动安装有第二梅花轴（42），所述蜗杆（39）滑动套设在第二梅花轴（42）上，所述加工台（1）上还固定安装有驱动第二梅花轴（42）沿自身轴线旋转的第三伺服电机（43）。