一种超声喷丸校形设备和工艺

1.本发明涉及筒状薄壁零件生产技术领域，特别是涉及一种超声喷丸校形设备和工艺。


背景技术：

2.目前，筒状薄壁零件的校形普遍采用重载拉压+热处理的方式、部分高端领域也采用激光喷丸校形方式；采用重载拉压+热处理的方式，因此需要单独设计制造许多配套工装，必要时还需采用大型压力设备进行工艺辅助使构件的形位公差符合要求，然后经热处理炉长时间保温自然冷却，使外力致使的变形在撤掉工装后能保留；这种校形工艺费时费力，成本也很高，而且因为进行整体热处理，还可能会引入其它的热应力引起的其它形变，所以技术上难度较大，经济性较差。另外使用激光喷丸校形工艺其校形原理与超声喷丸相同，需要在形变的壁面上均匀覆盖激光斑冲击处理，但激光斑的聚焦点面积微小因此处理效率极低，而且对于结构形状受限，如长筒类零件，若需要处理内壁时，激光喷丸校形工艺也是力不能及。因此亟需一种超声喷丸校形设备和工艺来解决。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种超声喷丸校形设备和工艺，以解决上述问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种超声喷丸校形设备，包括校形平台，所述校形平台的顶面上设置有转动卡紧机构与超声喷丸机构，所述转动卡紧机构与所述超声喷丸机构分别位于所述校形平台的两端，所述转动卡紧机构传动连接有动力机构，处理件可拆卸连接在所述转动卡紧机构上，所述超声喷丸机构伸入所述处理件内，所述处理件的外侧壁上抵接有测量机构，所述测量机构滑动连接在所述校形平台的顶面上。
6.优选的，所述转动卡紧机构包括三爪卡盘，所述处理件可拆卸连接在所述三爪卡盘上，所述三爪卡盘的一侧开设有安装孔，所述安装孔内固接有主轴的一端，所述主轴与所述三爪卡盘同轴设置，所述安装孔与所述主轴之间设置有第一平键，所述主轴转动连接在卡盘座的顶端，所述卡盘座固接在所述校形平台的顶面上，所述主轴的另一端穿出所述卡盘座且与所述动力机构固接。
7.优选的，所述动力机构包括从动同步带轮，所述从动同步带轮固定安装在所述主轴穿出所述卡盘座的一端，所述从动同步带轮与所述主轴同轴设置，所述主轴与所述从动同步带轮之间设置有第二平键，所述从动同步带轮通过同步带传动连接有主动同步带轮，所述主动同步带轮固接在步进电机的输出轴上，所述步进电机固接在所述校形平台的顶面上。
8.优选的，所述处理件的外侧壁上套设有回转架，所述回转架位于所述处理件远离所述三爪卡盘的一端，所述处理件与所述回转架同轴设置，所述回转架的内缘处周向等间隔设置有若干活节螺栓，若干所述活节螺栓抵接在所述处理件的外侧壁上；
9.所述校形平台的顶面上固定安装有两辊轮，两所述辊轮分别位于所述校形平台的两侧且对称设置，所述回转架位于所述两所述辊轮之间，所述回转架的外侧壁与所述辊轮的外侧壁滑动接触。
10.优选的，所述超声喷丸机构包括喷丸枪，所述喷丸枪正对所述处理件的开口处，所述喷丸枪相对的两侧壁上均固接有滑台座，两所述滑台座对称设置，所述滑台座上固接有竖直设置的光轴，所述光轴的顶端穿出所述滑台座且滑动连接在浮动支架上，所述光轴的顶端不脱出所述浮动支架，所述光轴的外侧壁套设有弹簧，所述弹簧位于所述滑台座与所述浮动支架之间。
11.优选的，所述浮动支架远离所述处理件的一端固接在水平直线推杆机构上，所述水平直线推杆机构传动连接有推杆电机，所述推杆电机固接在所述水平直线推杆机构的侧壁上，所述水平直线推杆机构的底端固接有升降机构，所述升降机构固接在所述校形平台的顶面上。
12.优选的，所述测量机构包括数字百分表，所述数字百分表固接在表架表座上，所述表架表座滑动连接在滑台的上方。
13.优选的，所述滑台的一端固接有第二电机，所述第二电机的输出轴上固接有丝杆，所述丝杆转动连接所述滑台的上方，所述丝杆的轴线与所述滑台的长度方向平行，所述表架表座上开设有螺纹孔，所述丝杆螺纹连接在所述螺纹孔内。
14.一种超声喷丸校形工艺，包括以下步骤：
15.s1、将处理件固定在转动卡紧机构上，并使处理件以自身轴线为轴回转；
16.s2、通过测量机构寻找处理件外侧壁的变形处；
17.s3、通过超声喷丸机构对处理件外侧壁的变形处进行校形，在此过程中，测量机构和超声喷丸机构交互工作；
18.s4、测量机构测得处理件的外侧壁形状符合公差要求，停止工作。
19.本发明具有如下技术效果：
20.本发明中，处理件固定在转动卡紧机构上，通过动力机构带动转动卡紧机构转动，从而使处理件以自身轴线为轴转动，通过测量组件对处理件外侧壁上的变形处进行测量，然后通过超声喷丸机构对处理件的变形处进行校形，对处理件的变形处进行校形时，超声喷丸机构与测量机构交互工作，直至处理件的外侧壁形状符合公差要求。
21.相比于现有技术，本发明对于筒状薄壁零件的校形，处理效率更高，只对处理件的变形处校形，不会引入其他热应力导致其他变形，同时，本发明的超声喷丸机构处理面积较大，且能够深入处理件的内部，处理效果更好。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明结构示意图；
24.图2为本发明的主视图；
25.图3为图2中a处的局部放大图；
26.图4为图2中b处的局部放大图；
27.其中，1、校形平台；2、卡盘座；3、从动同步带轮；4、同步带；5、主动同步带轮；6、步进电机；7、三爪卡盘；8、处理件；9、回转架；10、辊轮；11、喷丸枪；12、推杆电机；13、水平直线推杆机构；14、升降机构；15、浮动支架；16、光轴；17、弹簧；18、滑台座；19、数字百分表；20、表架表座；21、滑台；22、丝杆；23、第二电机；24、第一平键；25、主轴承；26、主轴；27、第二平键。
具体实施方式
28.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.参照图1-4，本发明提供一种超声喷丸校形设备，包括校形平台1，校形平台1的顶面上设置有转动卡紧机构与超声喷丸机构，转动卡紧机构与超声喷丸机构分别位于校形平台1的两端，转动卡紧机构传动连接有动力机构，处理件8可拆卸连接在转动卡紧机构上，超声喷丸机构伸入处理件8内，处理件8的外侧壁上抵接有测量机构，测量机构滑动连接在校形平台1的顶面上。
31.本装置中，处理件8固定在转动卡紧机构上，通过动力机构带动转动卡紧机构转动，从而使处理件8以自身轴线为轴转动，通过测量组件对处理件8外侧壁上的变形处进行测量，然后通过超声喷丸机构对处理件8的变形处进行校形，对处理件8的变形处进行校形时，超声喷丸机构与测量机构交互工作，直至处理件8的外侧壁形状符合公差要求。
32.进一步优化方案，转动卡紧机构包括三爪卡盘7，处理件8可拆卸连接在三爪卡盘7上，三爪卡盘7的一侧开设有安装孔，安装孔内固接有主轴26的一端，主轴26与三爪卡盘7同轴设置，安装孔与主轴26之间设置有第一平键24，主轴26转动连接在卡盘座2的顶端，卡盘座2固接在校形平台1的顶面上，主轴26的另一端穿出卡盘座2且与动力机构固接。动力机构带动主轴26转动，主轴26带动三爪卡盘7转动，从而使处理件8绕自身轴线回转。其中，安装孔与主轴26之间过盈配合，第一平键24的作用是防止安装孔与主轴26之间产生相对滑动。
33.进一步优化方案，动力机构包括从动同步带轮3，从动同步带轮3固定安装在主轴26穿出卡盘座2的一端，主轴26主轴承25转动连接在卡盘座2的顶端，从动同步带轮3与主轴26同轴设置，主轴26与从动同步带轮3之间设置有第二平键27，从动同步带轮3通过同步带4传动连接有主动同步带轮5，主动同步带轮5固接在步进电机6的输出轴上，步进电机6固接在校形平台1的顶面上。通过步进电机6带动主动同步带轮5转动，主动同步带轮5通过同步带4带动从动同步带轮3，从动同步带轮3通过主轴26带动三爪卡盘7转动，从而带动处理件8转动。其中，主轴26与从动同步带轮3之间过盈配合，第二平键27的作用是防止主轴26与从动同步带轮3之间产生相对滑动。
34.进一步优化方案，处理件8的外侧壁上套设有回转架9，回转架9位于处理件8远离
三爪卡盘7的一端，处理件8与回转架9同轴设置，回转架9的内缘处周向等间隔设置有若干活节螺栓，若干活节螺栓抵接在处理件8的外侧壁上；
35.校形平台1的顶面上固定安装有两辊轮10，两辊轮10分别位于校形平台1的两侧且对称设置，回转架9位于两辊轮10之间，回转架9的外侧壁与辊轮10的外侧壁滑动接触。
36.回转架9的内侧壁上固接有若干固定件，若干固定件周向等间隔设置，固定件的中心处螺纹连接有活节螺栓，活节螺栓的轴线与回转架9的直径位于同一条直线上，如此设置，将处理件8穿设在回转架9内部，然后拧动活节螺栓对处理件8进行定位，使处理件8与回转架9同轴，防止处理件8在转动时发生偏斜。其中，辊轮10的轴线水平设置，辊轮10转动连接在轴座上，轴座固接在校形平台1的顶面上。
37.进一步优化方案，超声喷丸机构包括喷丸枪11，喷丸枪11正对处理件8的开口处，喷丸枪11相对的两侧壁上均固接有滑台座18，两滑台座18对称设置，滑台座18上固接有竖直设置的光轴16，光轴16的顶端穿出滑台座18且滑动连接在浮动支架15上，光轴16的顶端不脱出浮动支架15，光轴16的外侧壁套设有弹簧17，弹簧17位于滑台座18与浮动支架15之间。如此设置，喷丸枪11穿入处理件8的内腔对处理件8内进行校形，当遇到小的凸起零件时，喷丸枪11带动光轴16在浮动支架15上滑动，从而不需要在加工过程中修改加工路径。其中，弹簧17的两端分别与滑台座18与浮动支架15固接，防止光轴16与浮动支架15脱离。喷丸枪11优选为专利公开号为cn211637815u所公开的一种超声强化矫形装置，为现有技术，不做赘述。
38.进一步优化方案，浮动支架15远离处理件8的一端固接在水平直线推杆机构13上，水平直线推杆机构13传动连接有推杆电机12，推杆电机12固接在水平直线推杆机构13的侧壁上，水平直线推杆机构13的底端固接有升降机构14，升降机构14固接在校形平台1的顶面上。其中，水平直线推杆机构13包括外壳，外壳内滑动连接有第一齿条，第一齿条啮合有第一齿轮，第一齿轮转动连接在外壳内，推杆电机12的输出轴穿入外壳内且与第一齿轮固接，通过推杆电机12带动第一齿条运动，进而带动浮动支架15在水平方向上运动。升降机构包括固接在校形平台1顶面的底座，底座内设置有空腔，底座内转动连接有第二齿轮，第二齿轮固接有升降电机的输出轴，升降电机固接在底座的一侧，底座内滑动连接有竖直设置的第二齿条，第二齿条的顶端伸出底座且与外壳的底面固接，通过升降电机带动第二齿条上下移动，从而带动外壳上下移动。
39.进一步优化方案，测量机构包括数字百分表19，数字百分表19固接在表架表座20上，表架表座20滑动连接在滑台21的上方。具体的，表架表座20的顶端固接有第一连接杆，第一连接杆远离表架表座20的一端转动连接有第二连接杆，第一连接杆与第二连接杆之间存在摩擦力，第二连接杆远离第一连接杆的一端固接有数字百分表19，数字百分表19的测量端与处理件8的外侧壁抵接，从而测量处理件8的外侧壁的变形处。第一连接杆与第二连接杆转动连接，使得数字百分表19的位置可调，从而对不同直径的处理件8进行测量，第一连接杆与第二连接杆之间存在摩擦力，使得在实际使用时，在没有人用力的情况下，第一连接杆与第二连接杆之间可以保持不动，避免第一连接杆与第二连接杆之间相对移动导致测量结果不准确。
40.进一步优化方案，滑台21的一端固接有第二电机23，第二电机23的输出轴上固接有丝杆22，丝杆22转动连接滑台21的上方，丝杆22的轴线与滑台21的长度方向平行，表架表
座20上开设有螺纹孔，丝杆22螺纹连接在螺纹孔内。第二电机23带动丝杆22转动，进而带动表架表座20在滑台21上滑动。
41.一种超声喷丸校形工艺，包括以下步骤：
42.s1、将处理件8固定在转动卡紧机构上，并使处理件8以自身轴线为轴回转；
43.s2、通过测量机构寻找处理件8外侧壁的变形处；
44.s3、通过超声喷丸机构对处理件8外侧壁的变形处进行校形，在此过程中，测量机构和超声喷丸机构交互工作；
45.s4、测量机构测得处理件8的外侧壁形状符合公差要求，停止工作。
46.具体的，首先将处理件8的一端固定在三爪卡盘7上，然后在处理件8的另一端套设回转架9，拧动活节螺栓，使处理件8与回转架9同轴，然后通过步进电机6转动带动三爪卡盘7转动；使数字百分表19的测量端与处理件8的外侧壁抵接，即可测量得知处理件8外侧壁的凸起，然后通过水平直线推杆机构13将喷丸枪11送入处理件8的内腔，对凸起处进行校形，校形时，喷丸枪11与数字百分表19交互工作，直至测量机构测得处理件8的外侧壁形状符合公差要求，然后停止工作。
47.当处理件8的外侧壁出现凹陷时，通过数字百分表19测得处理件8的凹陷位置以及凹陷的数值，并将处理件8的凹陷位置转动至处理件8的正上方，然后通过升降机构带动水平直线推杆机构13上升，使喷丸枪11位于处理件8的正上方，然后通过水平直线推杆机构13推动喷丸枪11，使喷丸枪11移动至处理件8的凹陷处，喷丸枪11的喷丸口正对处理件8的凹陷位置，对凹陷处进行校形，校形时，喷丸枪11与数字百分表19交互工作，直至测量机构测得处理件8的外侧壁形状符合公差要求，然后停止工作。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，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。
49.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。