[发明专利]一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法

权利要求书

1.一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法，其特征在于：所述的用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法包括，确定喷涂前喷砂处理、清理、喷涂、冷却工序的集成与控制方式、保证涂层性能的喷涂控制；将零件装卸、喷砂、清理、喷涂、冷却功能区集成为一体，由隔音房、喷砂控制系统、大气离子喷涂控制系统、多工位转台的软硬件支持工作；

装卸区设置有零件识别装置，能智能判断工位上是否装载零件、零件是否完成全工序加工，并根据判断结果给系统下达下一步指令；同时装卸区设置有红外线感应器，操作人员在进行零件装卸时多工位转台无法换位，避免夹伤事故；喷砂区用于零件喷涂前表面粗化，提高涂层与零件结合强度，由旋转伺服电机、砂粒回收及筛分装置、喷砂枪、机械手、粉尘及废砂收集箱、砂斗组成；零件清理区设置在喷涂区与喷砂区之间，由压缩空气风刀及伺服电机组成，用于吹除零件表面浮灰，减少涂层与基体之间的界面污染；喷涂区用于零件表面的涂层制备，包括机械手、伺服电机、大气离子喷枪，采用机械手夹持喷枪，配合伺服电机完成零件的旋转或角度定位喷涂；零件冷却区与喷涂区共用一个区域，设置在喷涂工位之后，由压缩空气风刀及伺服电机组成，用于喷涂后的零件冷却，防止涂层因过热造成的裂纹及脱落问题；装卸区、喷砂区、清理区、喷涂区、冷却区通过多工位转台进行串联，喷砂系统、喷涂系统、机械手系统由一台中控柜进行集中控制；采用F4-HBS大气离子喷枪制备镍铬钨涂层，主气为Ar，次气为H₂；所述的采用F4-HBS大气离子喷枪制备镍铬钨涂层中，喷涂过程中需控制零件基体温度不超过200℃，避免涂层因温度过高形成较大的内应力，造成裂纹或剥落；

镍铬钨涂层工艺参数如下：

Ar(NLPM)：40

H₂(NLPM)：6

I(A)：420

P(kW)29.0

U(V)：69.0

刮板型号：NL

转盘速率(％)：15

喷距(mm)：140。

2.根据权利要求1所述的用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法，其特征在于：所述的用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法，采用的设备包括以下部分：

零件装卸区：

装卸区设置有零件识别装置，能智能判断工位上是否装载零件、零件是否完成全工序加工；未装载工件的工位到达喷砂区或喷涂区时，机械手不执行喷砂或喷涂程序，多工位转台会快速转换，不进行喷砂或喷涂；当零件加工完到达装卸区时，若零件未卸载，则多工位转台不会换位，避免了加工完的零件再次进入喷砂、喷涂区；装卸区设置有红外线光栅，即操作人员在进行零件装卸时多工位转台无法换位，避免了夹伤安全事故；

零件喷砂区：

喷砂区由旋转伺服电机、砂粒回收及筛分装置、喷砂枪、机械手、粉尘及废砂收集箱、砂斗设施组成，用于零件喷涂前表面粗化，以提高涂层与零件结合强度；喷砂区两侧设置有用于密封的联动舱门，当喷砂作业时舱门关闭，防止粉层或砂粒进入到其他区域；喷砂作业完成后舱门打开，多工位转台完成换位后重新关闭；

零件清理区：

零件清理区设置在喷涂区与喷砂区之间，由压缩空气风刀及伺服电机组成；当零件到达该区域后，伺服电机带动零件旋转，同时压缩空气开启，吹除喷砂后零件表面残留的浮灰，减少涂层与基体之间的界面污染，提高涂层结合强度；

零件喷涂区：

喷涂区包括机械手、伺服电机、大气离子喷枪设施，采用机械手夹持喷枪，配合伺服电机完成零件的旋转或角度定位喷涂；在喷枪上安装有压缩空气喷口，当机械手夹持喷枪运行至零件喷涂区域时，压缩空气会联动开启进行冷却，避免喷涂过程中零件及涂层过热；

零件冷却区：

零件冷却区与喷涂区共用一个区域，设置在喷涂工位之后，由压缩空气风刀及伺服电机组成，用于喷涂后的零件冷却，避免涂层因过热造成的裂纹及脱落质量问题以及防止零件到达装卸区温度过高对操作人员造成烫伤；

喷砂区、清理区、喷涂区、冷却区通过多工位转台进行串联，喷砂系统、喷涂系统、机械手系统由一台中控柜进行集中控制。

3.根据权利要求1所述的用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法，其特征在于：对航空发动机尾喷口球头零件进行了全工序自动化喷涂试验；

工艺流程为：

零件装载：将零件装夹至喷涂夹具并采取遮蔽措施→喷砂：零件喷涂表面清理及粗化→喷砂后清理：将零件表面擦留砂粒及浮灰吹除→零件转换：通过转台定位旋转实现零件转换→等离子喷涂：对零件喷涂区进行等离子喷涂→冷却：使用压缩空气对零件进行冷却及清理表面粉尘→零件卸载：去除工装并卸载零；

等离子喷涂后的涂层表面呈均匀的灰色，无过烧变色，没有裂纹、翘起、剥落等现象；涂层机械加工后表面呈均匀的金属光泽，无裂纹、掉块等现象，表面粗糙度为Ra＝0.32μm，满足使用要求。