[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

说明书

一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法，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；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。本发明的优点：涂层质量一致性好，一次加工合格率高，满足了发动机工作状态下的零件表面耐磨需求。与单工序自动化生产相比，可提高一次加工合格率为7%，提高生产效率46%，同时该项技术也可用于航空发动机及相关行业尺寸不超过350mm的零件的涂层生产，具有较高的经济效益。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别涉及一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法。

背景技术

航空发动机尾喷口需要根据发动机的不同工作状态进行收扩，而收扩喷口通过球头、铰链、销轴零件连接、传动，在收扩过程中，这些零部件接触表面相互滑动，易出现摩擦磨损现象，因此在其表面设计使用热喷涂工艺制备耐磨防护涂层来延长磨损零部件的使用寿命，包括离子喷涂镍铝钨、镍铬硼硅涂层。

热喷涂工艺的工序过程为喷涂前喷砂处理、喷涂、冷却，采用的加工方式有手工操作及单工序自动化操作两种方式，即所有工序均为人员手持喷砂枪、喷枪进行加工或喷涂前喷砂处理、喷涂单工序采用机器人夹持喷砂枪、喷枪进行加工。上述加工方式存在以下问题：一是在零件安装、拆卸时，需要关停喷涂设备，喷涂前喷砂处理时，喷涂设备需要待，造成了喷涂设备的频繁起停及空闲浪费；二是由于不同工序使用不同的设备，零件需要在不同的地点之间周转，容易导致前处理的表面被污染，影响涂层与零件基体的结合力，造成涂层掉块、剥落质量风险；三是航空发动机尾喷口处装配的球头、铰链、销轴零件数量多，采用上述生产模式的人员劳动强度大、涂层制造周期长，无法满足日益增加的产品交付需求。

航空发动机制造技术正大力推广信息化及自动化，热喷涂生产也由原来的手工操作逐步地向自动化推进，但由于热喷涂工艺过程复杂，涉及设备种类较多，制造水平仍处于单工序自动化的初级阶段，多工序及全工序的自动化制造技术还没有得到充分的研究，也没有在航空发动机装备上得到有针对性的工程化应用和验证。

发明内容

本发明的目的是为解决航空发动机尾喷口零件涂层制造质量一致性差、生产效率低、劳动强度大问题，特提供了一种用于航空发动机尾喷口涂层全工序自动化制造方法。

本发明提供了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。