[发明专利]一种轻合金铸件复杂型腔的水平激振抛磨装置及方法

说明书

本发明公开了一种轻合金铸件复杂型腔的水平激振抛磨装置及方法，激振电机固定连接在支撑座上，通过隔振器与底座连接，铸件固定板通过弹簧与支撑座连接。预先将加工介质装入铸件型腔中，使用堵头封堵，铸件由夹具装夹在铸件固定板上，铸件姿态根据空间型腔结构及分布可分多步调整装夹，启动激振电机水平激振实现轻合金铸件复杂型腔的抛磨加工，加工完成后，排出加工介质并清洗烘干。该工艺加工可一次性实现轻合金铸件复杂型腔抛磨，加工效率高，且能达到环保要求。

技术领域

本发明涉及零件表面光整加工技术领域，具体是一种轻合金铸件复杂型腔的水平激振抛磨装置及方法。

背景技术

新型发动机制造中，结构功能件采用轻合金砂型整体浇铸成型，可以实现轻量化、整体化和一体化。这类铸件的内外形结构都很复杂，外形结构一般有各种安装孔、定位销孔、螺纹孔、凸台平面、接合面、基准面、加强筋等，内形结构多有空间不规则分布的小孔径润滑油路、进排气道、冷却水道、异形腔体结构的油箱、空心叶片内外环连接腔等。由于其内流道孔径小、弯道多、形状复杂，高温浇注极易造成铸件正常除芯后成品件内腔粘砂或产生氧化皮等缺陷，表面完整性指标难以满足设计要求。

广泛应用于铸件外表面清砂的设备主要有磨光机、水爆池、抛丸机等，但是对于内部复杂型腔的清砂无能为力；高压水射流可以去除直孔和小直径孔的残砂，由于水流遇到管路壁面会造成压力显著损失，不适合清理弯曲孔、环形孔和外小内大的联通型腔；磨粒流工艺也难以清理大变径多通道型腔；化学溶解方法可以清除特定成分的残砂，不但操作环境有严重污染，而且会对铸件零件表面有腐蚀伤害；聚能超声空化清理的可达性受到空间复杂型腔的形状和位置限制；普通的振动清砂平台可以清除主体砂芯，受振动原理和激振方式的制约，不能有效清除残砂更不能提高型腔完整性综合指标；前述各种方法的组合也很难有效解决复杂型腔全方位清除残砂并提高表面完整性。现阶段实际生产中常用两种操作办法，一是采用手工穿细钢丝双向拉动的方式，但无法清除到孔、槽、腔的死角部位；二是采用软轴小铣刀的方式，只能实现部分小孔清砂，不能实现全部型腔的处理。

对于轻合金铸件，如果残砂清理不彻底，流道内存在烧结、粘附、残留的砂粒等异物，或者其表面完整性不足，将严重增大液体流动阻力，导致压力损失，异物还可能导致系统中相关零部件损坏，甚至造成事故。

发明内容

本发明提供一种轻合金铸件复杂型腔的水平激振抛磨装置及方法。

一种轻合金铸件复杂型腔的水平激振抛磨装置，包括底座(1)、隔振器(2)、支撑座(3)、激振电机(4)、弹簧组(5)、铸件固定板(6)和夹具(7)；两个激振电机(4)并列固定连接在支撑座(3)上，通过隔振器(2)与底座(1)连接，铸件固定板(6)通过弹簧组(5)与支撑座(3)连接；两个激振电机(4)同型号且反向回转，综合产生水平激振力，使得所述支撑座(3)水平振动；弹簧组(5)由多个左旋和右旋弹簧组成，组合后等效弹簧横向刚度足够悬挂铸件固定板(6)、夹具(7)、铸件(8)和加工介质(9)，其中左旋弹簧和右旋弹簧的数量相同，上下、左右分别对称布置。

所述的装置，隔振器(2)为具有水平和竖直方向刚度和阻尼的弹性元件，包括橡胶弹簧或空气弹簧。

所述的装置，支撑座(3)水平振动双振幅为1～1.5mm；隔振器(2)和弹簧组(5)的共同作用可实现振幅放大功能，使所述铸件固定板(6)、夹具(7)、铸件(8)和加工介质(9)同步水平振动双振幅为3～7mm。

所述的装置，夹具设计为可以实现对铸件进行不同姿态装夹的夹具形式，铸件8在加工过程中的姿态通过夹具7的调整可实现8个不同位置分别装夹。

根据任一所述装置的水平激振抛磨方法，包括以下步骤：

步骤一：依据铸件(8)实体及型腔三维模型，判定实际需要抛磨加工的可独立封闭的型腔数和每个可独立封闭型腔实际存在的孔口数，并做好标记；

步骤二：依据三维模型分别计算每个可独立封闭型腔的体积；