CN117299411A - 发动机气缸喷漆工装及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发动机气缸喷漆工装及方法，其中喷漆工装，包括旋转底座，包括上底座和下底座，所述上底座和下底座绕第一旋转轴线转动配合；支撑组件，包括支撑架和中心轴，所述支撑架与所述上底座连接，所述中心轴位于支撑架远离上底座的一端，中心轴绕第二旋转轴线与支撑架转动配合，第二旋转轴线与第一旋转轴线垂直，中心轴轴心线与第二旋转轴线重合；夹持组件，包括用于固定气缸的基座法兰，所述基座法兰与中心轴可拆卸连接，所述基座法兰的轴线与第二旋转轴线重合，且基座法兰上设置有用于固定气缸的固定销，通过固定销的定位使气缸的轴线与第二旋转周重合。本申请具有发动机气缸喷漆厚度均匀性较好的效果。

Description

发动机气缸喷漆工装及方法

技术领域

本发明涉及航空发动机零部件涂装技术领域，特别地，涉及一种发动机气缸喷漆工装及方法。

背景技术

参照图1，气缸作为飞机发动机重要的气动执行元件，由气缸筒散热片及气缸头组成，气缸筒的材料38CrMoAlA，为保证其使用过程中的耐腐蚀性，要求对气缸筒散热片表面喷涂铝粉醇酸烘干耐热漆，气缸筒散热片共20片，其每片间通道宽度仅有4mm，深度约55.5mm。

目前对发动机气缸散热片进行喷漆的工艺中，通常将气缸筒安装在夹具上，然后在喷漆过程中手持喷枪沿气缸的圆周方向进行喷涂，这样的喷涂方式易造成圆周方向的漆层厚度不均匀；公开号CN115780202A的专利公开了一种机匣壳体涂油墨辅助夹具，包括底座、转动组件以及夹持组件，底座与工作台固定连接，底座上开设有安装孔；转动组件包括支撑柱和安装在安装孔内的转动轴承，转动轴承下轴圈的外侧壁与安装孔的内壁过盈配合，上轴圈与安装孔的内侧壁间隙配合，支撑柱的第一端伸入转动轴承，支撑柱的外侧壁与上轴圈的内侧壁过盈配合，支撑柱的外侧壁与下轴圈的内侧壁间隙配合；夹持组件固定连接在支撑柱的第二端，夹持组件用于固定机匣壳体，以使机匣壳体随支撑柱转动；这样的方案能使工件自身旋转，而无需改变喷枪的角度，能够提升散热片圆周方向喷涂厚度的均匀性，但是飞机发动机的气缸不仅要在散热片上喷涂防腐蚀材料，在气缸头上同样需喷涂防腐蚀材料，但是气缸头的喷涂方向与气缸散热片的喷涂方向不同，因此使用上述的方案对气缸头进行喷涂时，喷涂厚度的均匀性较差，发动机气缸喷漆厚度均匀性依然难以保证。

发明内容

本发明提供了一种发动机气缸喷漆工装及方法，以解决发动机气缸喷漆厚度均匀性难以保证的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种发动机气缸喷漆工装，包括：

旋转底座，包括上底座和下底座，所述上底座和下底座绕第一旋转轴线转动配合；

支撑组件，包括支撑架和中心轴，所述支撑架与所述上底座连接，所述中心轴位于支撑架远离上底座的一端，中心轴绕第二旋转轴线与支撑架转动配合，第二旋转轴线与第一旋转轴线垂直，中心轴轴心线与第二旋转轴线重合；

夹持组件，包括用于固定气缸的基座法兰，所述基座法兰与中心轴可拆卸连接，所述基座法兰的轴线与第二旋转轴线重合，且基座法兰上设置有用于固定气缸的固定销，通过固定销的定位使气缸的轴线与第二旋转周重合。

可选的，所述基座法兰上设置有定位内衬，所述定位内衬用于与气缸内壁匹配。

可选的，所述支撑架和中心轴之间设置有支撑外罩，所述支撑外罩包括左支撑罩和右支撑罩，所述左支撑罩和右支撑罩螺纹装配连接，所述左支撑罩和右支撑罩之间设置有转动轴承，所述转动轴承包括外圈、内圈和夹设在所述外圈和所述内圈之间的滚动体，所述外圈的外侧壁与所述支撑外罩的内壁过盈配合，所述内圈与所述中心轴的外侧壁过盈配合。

可选的，所述上底座设有可拆卸的配重块，所述配重块绕第一旋转轴线分布。

可选的，所述中心轴远离法兰基座的一端设置有环形旋转柄。

根据本发明的另一方面，还提供了发动机气缸喷漆方法，使用上述的发动机气缸喷漆工装，包括如下步骤：

S1：将发动机气缸安装到夹持组件上，直至抵到基座法兰，通过固定销将发动机气缸和夹持组件固定连接；

S2：设定喷涂参数，喷涂参数包括漆液粘度，漆液粘度为15～25s；

S3：绕第二旋转轴旋转中心轴，带动气缸翻转，对气缸散热片喷涂，绕第一旋转轴旋转上底座，对气缸头喷涂；

S4：重复步骤S3，使根部漆层达到15μm～18μm，进出口处达到20μm～26μm。

可选地，所述步骤S4对气缸散热片喷涂时，喷枪口从气缸筒头部喷到尾部，再从气缸筒尾部喷到头部，从气缸筒头部喷到尾部时喷枪与气缸散热片上端面呈4°～10°，从尾部喷到头部时喷枪与气缸散热片下端面呈4°～10°

可选的，所述步骤S4对气缸散热片喷涂时，喷枪口从气缸筒头部喷到尾部的过程中，中心轴匀速旋转2～4圈，喷枪口从气缸筒尾部喷到头部的过程中，中心轴匀速旋转2～4圈。

可选的，所述步骤S2中喷涂参数还包括：喷枪口径为1.0，喷枪压力0.4Mpa。

可选的，所述步骤S3中对气缸散热片喷涂时，喷枪角度与水平保持4°～10°，喷枪口距离散热片顶端保持150mm～200mm。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过设置上底座和下底座能够实现绕第一旋转轴线旋转，通过设置中心轴能够实现绕第二旋转轴线旋转，在对发动机气缸进行喷漆的过程中，能够分别将工件绕第一旋转轴线旋转以对气缸的缸头部分进行喷漆，将工件绕第二旋转轴线旋转以对气缸缸筒外壁的散热片进行喷漆，在喷漆的过程中匀速旋转气缸能够使漆液能够均匀附着到散热片和气缸头上，通过基座法兰能够对气缸定位，并通过固定销连接，保证旋转喷涂过程中发动机气缸能够稳定转动而不会从夹持喷涂夹持工装中脱落或产生滑移，以保证在发动机气缸散热片上形成较为均匀的涂层，从而提高散热片表面涂层的质量，发动机气缸喷漆厚度均匀性较好，解决了发动机气缸喷漆厚度均匀性难以保证的技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是气缸零件简图；

图2是本发明优选实施例发动机气缸喷漆工装的结构示意图；

图3是本发明优选实施例发动机气缸喷漆工装与气缸零件装配的结构示意图。

图例说明：

1、旋转底座；2、支撑组件；4、夹持组件；5、上底座；6、下底座；7、滚动件；8、配重块；9、支撑骨架；10、左肋板；11、右肋板；12、中心轴；13、支撑外罩；14、转动轴承；15、环形转柄；16、左支撑罩；17、右支撑罩；18、散热片；19、气缸头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种发动机气缸喷漆工装及方法。

参照图1和图2，发动机气缸喷漆工装，包括旋转底座1、支撑组件2以及夹持组件4，旋转底座1包括上底座5和下底座6，上底座5和下底座6绕第一旋转轴线转动配合；支撑组件2包括支撑架和中心轴12，支撑架与上底座5连接，中心轴12位于支撑架远离上底座5的一端，中心轴12绕第二旋转轴线与支撑架转动配合，第二旋转轴线与第一旋转轴线垂直，中心轴12轴心线与第二旋转轴线重合；夹持组件4包括用于固定气缸的基座法兰，基座法兰与中心轴12可拆卸连接，基座法兰的轴线与第二旋转轴线重合，且基座法兰上设置有用于固定气缸的固定销，通过固定销的定位使气缸的轴线与第二旋转周重合。

在本实施例中，旋转底座1安装于工作台或地面上，支撑组件2安装于旋转底座1上的上底座5上，夹持组件4安装于支撑组件2上，待喷漆的气缸安装于夹持组件4上。通过绕第一旋转轴旋转上底座5，上底座5能够相对于下底座6转动，进而带动支撑组件2和夹持组件4绕第一旋转轴旋转，最终使夹持组件4上的气缸绕第一旋转轴旋转，在对气缸头19进行喷漆的过程中使气缸头19绕第一旋转轴旋转能够使漆液能够更加均匀的覆盖到气缸头19上；通过绕第二旋转轴旋转中心轴12，使中心轴12相对于支撑架旋转，最终使夹持组件4和夹持组件4上的气缸绕第二旋转轴旋转，在对气缸筒外壁上的散热片18进行喷漆的过程中，使气缸绕第二旋转轴旋转能够使漆液能够更加均匀的覆盖到散热片18上，同时不容易出现散热片18根部因为漆层过薄或者局部无漆而产生锈蚀的现象。

上底座5和下底座6均呈圆柱形，上底座5和下底座6之间设置有滚动件7，上底座5的下端面与下底座6上端面设有限制滚动体运动轨迹的凹槽，通过设滚动件7，将上底座5和下底座6的之间滑动摩擦转化为滚动件7与上底座5及下底座6之间的滚动摩擦，摩擦力较小，便于进行旋转。

上底座5设有可拆卸的配重块8，配重块8绕第一旋转轴线分布。

在本实施例中，上底座5上的配重块8能够使得夹具在绕第一旋转轴线旋转时更加平稳，对于装夹不同型号的气缸，其重心位置不同，若工装在绕第一旋转轴旋转时两侧是不平衡的，那么旋转时稳定性较差，一方面整体易发生倾覆，另一方面，气缸在旋转过程中的摆动也会比较大，影响喷漆的均匀性。在一种具体的实施方式中，配重块8通过螺栓固定在上底座5上。配重块8可拆卸，当推广至其他同结构零件喷涂时可调整配重块8的重量，便于喷涂。

参照图3，基座法兰上设置有定位内衬，定位内衬用于与气缸内壁匹配。

在本实施例中，定位内衬可以与发动机气缸筒内壁有较大的接触面积，使气缸筒定位更加稳定。在安装夹持组件4时，首先将基座法兰套设在中心轴12上，然后通过限位螺栓将基座法兰固定在中心轴12上，接着将定位内衬插接在基座法兰内，使定位内衬的端部与基座法兰的内端面接触，最后在中心轴12上螺纹连接卡位螺栓，将定位内衬压紧在基座法兰上。基座法兰横截面呈U型，基座法兰与定位内衬之间形成供气缸插接的环形定位槽，定位内衬用于发动机气缸的周向定位；固定销穿过基座法兰和气缸安装面上的通孔，用于所述发动机气缸的轴向定位。

支撑架和中心轴12之间设置有支撑外罩13，支撑外罩13包括左支撑罩16和右支撑罩17，左支撑罩16和右支撑罩17螺纹装配连接，左支撑罩16和右支撑罩17之间设置有转动轴承14，转动轴承14包括外圈、内圈和夹设在外圈和内圈之间的滚动体，外圈的外侧壁与支撑外罩13的内壁过盈配合，内圈与中心轴12的外侧壁过盈配合。

在本实施例中，支撑外罩13中设置了转动轴承14，转动轴承14外圈的外侧壁与支撑外罩13的内壁过盈配合，转动轴承14内圈的内侧壁与所述中心轴12的外侧壁过盈配合，具体的，中心轴12的受力会均匀的落在转动轴承14上，在转动中心轴12时，可以减少支撑组件2与中心轴12之间的摩擦力，使得夹持组件4和发动机气缸可以稳定的翻转。将支撑外罩13设置为左支撑罩16和右支撑罩17能够便于安装转动轴承14，在将转动轴承14安装到右支撑罩17内后，通过螺纹将左支撑罩16和右支撑罩17连接形成完成的支撑外罩13，最后通过螺栓将支撑外罩13固定到支撑架上。在一种具体的实施方式中，中心轴12远离法兰基座的一端设置有环形旋转柄，通过旋转环形转柄15带动中心轴12旋转较为省力。

支撑架包括支撑骨架9、左肋板10和右肋板11，左肋板10和右肋板11与支撑骨架9固定连接，能够提升支撑骨架9的强度，使支撑骨架9不易发生变形。

本实施例还公开了一种发动机气缸喷漆方法，使用上述的喷漆工装，包括如下步骤：

S1：将发动机气缸安装到夹持组件4上，直至抵到基座法兰，通过固定销将发动机气缸和夹持组件4固定连接；

S2：设定喷涂参数，喷涂参数包括漆液粘度，漆液粘度为15～25s；

S3：绕第二旋转轴旋转中心轴12，带动气缸翻转，对气缸散热片18喷涂，绕第一旋转轴旋转上底座5，对气缸头19喷涂；

S4：重复步骤S3，使根部漆层达到15μm～18μm，进出口处达到20μm～26μm。

本实施例中，在对气缸头19进行喷漆的过程中使气缸头19绕第一旋转轴旋转能够使漆液能够更加均匀的覆盖到气缸头19上；在对气缸筒外壁上的散热片18进行喷漆的过程中，使气缸绕第二旋转轴旋转能够使漆液能够更加均匀的覆盖到散热片18上。进而使气缸整体喷漆较为均匀。

步骤S2中喷涂参数还包括：喷枪口径为1.0，喷枪压力0.4Mpa。喷枪的口径和压力直接影响到喷枪喷出的漆液的密度，进而影响喷漆的效果，在反复实验后发现，在喷枪口径为1.0，喷枪压力0.4Mpa参数下，喷漆效果较好。

步骤S3中对气缸散热片18喷涂时，喷枪角度与水平保持4°～10°，喷枪口距离散热片18顶端保持150mm～200mm。

步骤S4对气缸散热片18喷涂时，喷枪口从气缸筒头部喷到尾部，再从气缸筒尾部喷到头部，从气缸筒头部喷到尾部时喷枪与气缸散热片18上端面呈4°～10°，从尾部喷到头部时喷枪与气缸散热片18下端面呈4°～10°。对气缸散热片18喷涂时，喷枪口从气缸筒头部喷到尾部的过程中，中心轴12匀速旋转2～4圈，喷枪口从气缸筒尾部喷到头部的过程中，中心轴12匀速旋转2～4圈。喷涂过程中，依次从气缸筒头部喷到尾部，再从尾部喷到头部，从气缸筒头部喷到尾部时喷枪与气缸散热片18上端面呈4°～10°，气缸翻转3旋，从尾部喷到头部时喷枪与气缸散热片18下端面呈4°～10°，气缸翻转3旋，确保漆层能够到达每个散热片18间的上端面、下端面及根部，满足了喷漆时的喷涂轨迹精准控制的要求。

本发明的喷漆方法中，依据气缸的复杂结构，以及对气缸筒喷漆的高标准要求，为满足气缸筒散热片18漆层均匀性的要求，保证气缸筒散热片18的厚度达到15μm～30μm，设计了匹配的喷漆夹持工装，实现喷涂过程中零件的多角度平滑旋转，喷涂过程中，依次从气缸筒头部喷到尾部，再从尾部喷到头部，从气缸筒头部喷到尾。部时喷枪与气缸散热片18上端面呈4°～10°，气缸翻转3旋，从尾部喷到头部时喷枪与气缸散热片18下端面呈4°～10°，气缸翻转3旋，确保漆层能够到达每个散热片18间的上端面、下端面及根部，满足了喷漆时的喷涂轨迹精准控制的要求，并通过控制漆料的粘度，喷漆的压力、角度及距离参数，更好地控制了狭窄通道内漆层的厚度均匀性，特别在通道的根部处保证漆层的厚度要求，提高发动机气缸涂层的防腐性能，从而保证叶轮的寿命。

采用本专利所设计的发动机气缸散热片喷漆辅助夹具及方法进行喷漆，对喷漆后的气缸散热片多个位置的漆层厚度进行测量(见表1)，可知，改进后零件漆层满足技术要求15μm～30μm，且漆层厚度均匀分布；

序号	测量点1	测量点2	测量点3	测量点4
					测量位置1(散热片顶部)	23	24	24	25
测量位置2(散热片中部)	18	19	21	21
					测量位置3(散热片根部)	16	16	17	18

表1：改进后气缸散热片漆层厚度分布

不采用本专利所设计的发动机气缸散热片喷漆辅助夹具进行喷漆时，需不断搬动零件调整喷漆角度，对喷漆后的气缸散热片多个位置的漆层厚度进行测量(见对照表1)，可知，漆层厚度分布不均匀，且存在散热片根部无漆的现象。

序号	测量点1	测量点2	测量点3	测量点4
					测量位置1(散热片顶部)	15	17	34	31
测量位置2(散热片中部)	11	9	19	16
					测量位置3(散热片根部)	0	0	3	1

对照表1：改进前气缸散热片漆层厚度分布

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种发动机气缸喷漆工装，其特征在于，包括：

旋转底座(1)，包括上底座(5)和下底座(6)，所述上底座(5)和下底座(6)绕第一旋转轴线转动配合；

支撑组件(2)，包括支撑架和中心轴(12)，所述支撑架与所述上底座(5)连接，所述中心轴(12)位于支撑架远离上底座(5)的一端，中心轴(12)绕第二旋转轴线与支撑架转动配合，第二旋转轴线与第一旋转轴线垂直，中心轴(12)轴心线与第二旋转轴线重合；

夹持组件(4)，包括用于固定气缸的基座法兰，所述基座法兰与中心轴(12)可拆卸连接，所述基座法兰的轴线与第二旋转轴线重合，且基座法兰上设置有用于固定气缸的固定销，通过固定销的定位使气缸的轴线与第二旋转周重合。

2.根据权利要求1所述的发动机气缸喷漆工装，其特征在于，

所述基座法兰上设置有定位内衬，所述定位内衬用于与气缸内壁匹配。

3.根据权利要求1所述的发动机气缸喷漆工装，其特征在于，

所述支撑架和中心轴(12)之间设置有支撑外罩(13)，所述支撑外罩(13)包括左支撑罩(16)和右支撑罩(17)，所述左支撑罩(16)和右支撑罩(17)螺纹装配连接，所述左支撑罩(16)和右支撑罩(17)之间设置有转动轴承(14)，所述转动轴承(14)包括外圈、内圈和夹设在所述外圈和所述内圈之间的滚动体，所述外圈的外侧壁与所述支撑外罩(13)的内壁过盈配合，所述内圈与所述中心轴(12)的外侧壁过盈配合。

4.根据权利要求1所述的发动机气缸喷漆工装，其特征在于，

所述上底座(5)设有可拆卸的配重块(8)，所述配重块(8)绕第一旋转轴线分布。

5.根据权利要求1所述的发动机气缸喷漆工装，其特征在于，

所述中心轴(12)远离法兰基座的一端设置有环形旋转柄。

6.一种发动机气缸喷漆方法，使用权利要求1-5任一项所述的发动机气缸喷漆工装，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将发动机气缸安装到夹持组件(4)上，直至抵到基座法兰，通过固定销将发动机气缸和夹持组件固定连接；

S2：设定喷涂参数，喷涂参数包括漆液粘度，漆液粘度为15～25s；

S3：绕第二旋转轴旋转中心轴，带动气缸翻转，对气缸散热片喷涂，绕第一旋转轴旋转上底座，对气缸头喷涂；

S4：重复步骤S3，使根部漆层达到15μm～18μm，进出口处达到20μm～26μm。

7.根据权利要求6所述的发动机气缸喷漆方法，其特征在于，

步骤S4对气缸散热片(18)喷涂时，喷枪口从气缸筒头部喷到尾部，再从气缸筒尾部喷到头部，从气缸筒头部喷到尾部时喷枪与气缸散热片(18)上端面呈4°～10°，从尾部喷到头部时喷枪与气缸散热片下端面呈4°～10°。

8.根据权利要求7所述的发动机气缸喷漆方法，其特征在于，

步骤S4对气缸散热片喷涂时，喷枪口从气缸筒头部喷到尾部的过程中，中心轴匀速旋转2～4圈，喷枪口从气缸筒尾部喷到头部的过程中，中心轴匀速旋转2～4圈。

9.根据权利要求7所述的发动机气缸喷漆方法，其特征在于，

步骤S2中喷涂参数还包括：喷枪口径为1.0，喷枪压力0.4Mpa。

10.根据权利要求7所述的发动机气缸喷漆方法，其特征在于，

步骤S3中对气缸散热片喷涂时，喷枪角度与水平保持4°～10°，喷枪口距离散热片顶端保持150mm～200mm。