[发明专利]叶轮大倾角激光斜冲击激光束空间能量分布补偿方法

说明书

本发明公开了一种叶轮大倾角激光斜冲击激光束空间能量分布补偿方法，属于激光冲击强化领域，包括以下步骤：将零件模型和夹具模型导入机器人仿真软件中；通过机器人仿真软件采取离散点离线编程方式编写激光冲击强化时夹持机器人的运动轨迹；c．根据轨迹参数、不同部位搭接率的不同以及离线编程中每一个点的激光束的空间坐标，通过向量公式确定每个点的激光功率密度参数；d．持续修改夹持机器人的轨迹参数、激光器的冲击强化参数；e．将仿真软件中夹持机器人的运动轨迹程序导入机器人系统，按照仿真软件中的预设状态对实际零件进行激光冲击强化处理。本发明通能够解决小空间大倾角叶轮的叶片与激光光束之间的干涉问题。

技术领域

本发明涉及激光冲击强化技术领域，特别是涉及一种叶轮大倾角激光斜冲击激光束空间能量分布补偿方法和消力管道。

背景技术；

激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。

航空发动机叶轮作为航空发动机的关键零部件，叶轮是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用。但是在实际工作过程中在叶根部位容易出现断裂等问题，而采用激光冲击强化技术能很好地解决这些问题，提高叶轮的使用寿命。

但是叶轮整体结构复杂，特别是大倾角叶轮，叶片与叶片间的空隙较小，在激光冲击过程中，要充分考虑光束对于冲击部位的可达性，以及斜冲击的角度大小，激光功率密度补偿，机器人位置补偿等因素，给叶轮的激光冲击强化处理带来了很大的难度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种叶轮大倾角激光斜冲击激光束空间能量分布补偿方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种叶轮大倾角激光斜冲击激光束空间能量分布补偿方法，包括以下步骤：

a．将零件模型和夹具模型导入机器人仿真软件中，并安装在夹持机器人的末端；

b．通过机器人仿真软件采取离散点离线编程方式编写激光冲击强化时夹持机器人的运动轨迹，对于零件不同部位，不同角度采取不同的光斑搭接率，实现夹持机器人的移动位置点的补偿；

c．根据轨迹参数、不同部位搭接率的不同以及离线编程中每一个点的激光束的空间坐标，通过向量公式计算出每个点的斜冲击角度大小，确定每个点的激光功率密度参数；

d．持续修改夹持机器人的轨迹参数、激光器的冲击强化参数，实现最优冲击强化参数和夹持机器人运动轨迹参数；

e．将仿真软件中夹持机器人的运动轨迹程序导入机器人系统，同时将激光冲击强化参数导入激光喷丸系统，按照仿真软件中的预设状态对实际零件进行激光冲击强化处理。

作为本发明的进一步改进，步骤b中，激光冲击时激光束与零件遮挡部位不干涉，零件上每一个点的激光光束可达，确保激光束空间能量分布的形状与叶片曲面的最佳贴合。

作为本发明的进一步改进，步骤b中还包括编写涂水机器人的涂水轨迹程序的步骤，以实现涂水机器人和夹持机器人的联动，避免激光反射造成的能量损失，该涂水机器人安装对零件喷水的喷水器。

作为本发明的进一步改进，步骤d中还包括持续修改涂水机器人轨迹参数的步骤，实现最优冲击强化参数和涂水机器人运动轨迹参数。

作为本发明的进一步改进，步骤e中包括将仿真软件中涂水机器人的运动轨迹程序导入机器人系统的步骤。

作为本发明的进一步改进，激光喷丸系统的激光光束平顶分布。