[发明专利]一种喷丸强化装置

说明书

技术领域

本发明涉及喷丸强化领域，具体是一种垂直旋转式双面对喷丸强化装置。

背景技术

喷丸强化是高速运动的弹丸流喷射材料表面并使其表层发生塑性变形的过程，合理的利用引入表面塑性变形层内的残余应力场和变形的显微组织，可以改善金属材料的疲劳断裂及应力腐蚀断裂抗力。喷丸强化技术已广泛应用于航空航天、汽车及船舶等领域。

传统喷丸强化通过将工件放入专用喷丸设备内，利用压缩空气作为动力带动丸粒冲击工件表面来获得喷丸强化层。目前国内相关喷丸强化设备工作台均为水平工作转台。由于该类设备喷枪基本只能在工作转台水平面以上运动，因此当整体叶盘水平放置于工作转台上时，喷枪只能加工工件水平朝上的一面，而工件贴住工作转台向下的一面则无法喷到，只能单面喷丸，覆盖率不均匀，有导致工件变形量趋大的可能，且加工效率一般。

在中国发明专利01802866.7中提出了一种超声横向喷丸表面处理叶轮的工艺方法和装置，该装置为一垂直轴旋转平台，轴上带有固定飞轮装置，在飞轮上侧面工作腔装有待喷丸的工件，与平台同轴。驱动平台旋转，利用工作腔中的微粒对工件进行喷丸强化。该技术的特点是不论工件相对飞轮旋转轴距离多少，可以对所有表面进行喷丸，并实现薄壁叶片双面对喷，有效避免薄区型面变形。但实际上该装置不是独立的，要实现所描述的功能，必须有能实现上述功能的专用喷丸机，设备成本高。由于目前国内外多采用传统气动式喷丸强化，因此该技术尚难以普及使用。

发明内容

为克服现有技术中存在的覆盖率不均匀，导致工件变形量趋大的不足，本发明提出了一种喷丸强化装置。

本发明包括电机、带三爪卡盘的工作台、前挡块、支撑杆、后挡块和支撑座。其中：电机固定在支撑座上。工作台安装在电机的输出轴上，所述的工作台的一个表面有三爪卡盘。支撑杆的一端安装在所述三爪卡盘内，另一端安装有工件。前挡块套装在支撑杆上，位于工作台与工件之间，并且该前挡块的一个端面与工件的一个端面贴合。后挡块套装在支撑杆上，并且该后挡块的一个端面与工件的另一个端面贴合。喷枪有两个，通过喷丸机工作舱顶部保持杆固定在支撑杆一端的工件的上方，并分布在所述杆件的两侧。喷枪喷口到工件之间的距离为150mm，喷管中心线与工件表面的角度呈45°±5°。

所述的喷枪通过连接螺钉与滑套连接；滑套固定在保持杆上。紧固螺钉位于滑套侧面。通过调整所述紧固螺钉的松紧度，使滑套带动喷枪沿保持杆的轴向和周向运动；通过调节所述连接螺钉的松紧度，实现喷枪绕保持杆轴线做180°摆动。

所述支撑杆的一端与所述工作台中心孔过盈配合。支撑杆另一端的外表面分别为前挡块的安装段、工件的安装段和后挡块的安装段，并且所述支撑杆上各安装段的外径分别与与之配合的前挡块、工件和后挡块之间均为过盈配合。在支撑杆的中部，有径向凸出的轴肩。

所述前挡块为套筒状，其内孔的孔径与工件上的轴身外径相同；所述前挡块内孔的长度大于工件上轴身的长度，使工件上轴身装入前挡块的内孔中后两者之间无干涉。所述前挡块一端有端板，该端板的中心有通孔。前挡块的外径与工件的封严齿外径相同。

所述后挡块亦为套筒状，其内孔的孔径与支撑杆端头的外径相同。后挡块的外圆表面为阶梯状。所述后挡块的最大外径略小于工件的安装边内径；所述后挡块的最小外径不小于工件的安装边内径1mm。

支承座由底板和支杆组成。在支承座的底板上有连接孔。

本发明利用支架将电机架起并固定，电机转轴为水平。将工作转台垂直安装于电机转轴之上，该转台为三爪卡盘式，便于换装不同尺寸工件夹具。工件夹具是喷丸工件与工作转台连接的工具，此夹具根据不同类型工件有不同设计和结构，可根据实际情况自行设计，保证工件可夹持在工作台上并绕水平轴旋转即可。将工件夹具装夹于工作转台，利用三爪卡盘卡紧。将喷丸工件装夹于工件夹具。此时分别调节位于工件左右两边的喷枪，使喷枪到工件表面的距离、角度等参数一致。启动工作转台旋转，调节到所需的转数，完成其他准备工作即可启动喷丸。

由于本发明采取的技术方案，利用一套装置解决了双面对喷式喷丸的问题，实现了叶盘、叶轮等薄壁零件旋转状态下的双面对喷强化。

本发明具有以下特点:

易于实施。无复杂的构件，只需电机、转台、夹具、支架及转数控制器组装即可，对于普及使用十分便利。

适用性强。本发明为一套独立装置，使用时只需通过支撑座固定在喷丸设备内部合适位置即可，不需要对原有喷丸设备本身进行改动，不影响原有功能。