一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置及其使用方法

本发明涉及强化研磨加工，尤其是涉及一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置及其使用方法。

背景技术：

1、强化研磨加工是一种基于复合加工方法的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损的金属材料表面强化加工方法，利用研磨粉、研磨液和钢珠等混合后加速冲击材料表层使其发生剧烈的塑性变形，诱发晶体内部缺陷发展为位错、亚晶界或晶界，引起表层材料晶粒细化，提升材料表面硬度，同时在材料表层引入残余压应力，抑制表层疲劳裂纹的萌生与发展，提高材料疲劳寿命。

2、对于飞机机翼壁板、发动机叶片和汽车车身外壳等曲面薄壁件的工作环境特殊，不仅需要克服较为强烈的疲劳、磨损和腐蚀等问题，还要保证工件的工况良好性能保持较长时间，在此条件下，强化研磨加工是对曲面薄壁件表面加工的较好方法。混合的研磨粉、研磨液和钢珠能在保证薄壁件表面发生塑性变形、产生残余压应力的同时，还能降低对薄壁件本身形态的影响，再加上强化研磨加工成本低，对环境的污染小，非常适合曲面薄壁件的表面物理加工。

3、但是，现有的强化研磨料设备并没有针对曲面薄壁件加工的功能，且由于曲面薄壁件之间形状不一定相同，曲面薄壁件的强化研磨加工装置还需要具有自适应工件的能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置及其使用方法，使强化研磨设备具有夹持曲面薄壁件的功能，提高了加工过程的稳定性和加工效率，提高强化研磨加工质量。

2、根据本发明的一个目的，本发明提供一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，包括自适应夹持机构，所述自适应夹持机构固定在强化研磨箱体内部，所述自适应夹持机构包括一个主升降台、倾斜机构和四个副升降台，所述主升降台和所述副升降台均固定在固定架上，四个所述副升降台位于所述主升降台的四周，所述主升降台和所述副升降台之间分别设有所述倾斜机构，所述倾斜机构上设有压力传感器，所述压力传感器的两端分别设有一个所述红外传感器，所述压力传感器的顶端安装有吸盘。

3、进一步地，所述主升降台包括中心步进电机、中心丝杆和中心滑块，所述中心步进电机固定在所述固定架的中心底部，所述中心步进电机的输出轴通过第二联轴器与所述中心丝杆连接，所述中心滑块与所述中心丝杆螺纹连接，所述中心丝杆的顶部固定有固定螺帽。

4、进一步地，所述副升降台包括边缘步进电机、第一丝杆、第一滑块和滑轨，所述边缘步进电机通过电机固定架固定在所述固定架四角处，所述边缘步进电机的输出轴通过第一联轴器与所述第一丝杆连接，所述第一丝杆的顶部和底部分别通过下支撑座和上支撑座固定在所述电机固定架上；所述电机固定架的内侧固定有一个所述滑轨，所述滑轨与所述电机固定架通过螺栓固定连接在所述第一丝杆的一侧，所述第一丝杆上螺纹连接有一个所述第一滑块，所述第一滑块的一侧与所述滑轨配合且所述第一滑块能沿所述滑轨上下滑动。

5、进一步地，所述倾斜机构包括连接杆、第二丝杆、舵机固定架、舵机和驱动架，所述中心滑块的四个边缘处分别铰接连接有所述连接杆，四个所述连接杆的另一端分别与对应的所述第一滑块铰接连接；所述第二丝杆与所述连接杆螺纹连接，所述第二丝杆的顶端与所述舵机固定架连接，所述舵机固定架上固定有所述舵机，所述舵机上安装有所述驱动架，所述驱动架上端安装有所述压力传感器和所述红外传感器。

6、进一步地，所述中心滑块的四个边缘处分别通过第一铰接轴铰接连接有所述连接杆，四个所述连接杆的另一端分别与对应的所述第一滑块通过第二铰接轴铰接连接。

7、进一步地，所述第二丝杆与所述连接杆中心处的螺孔螺纹连接，所述第二丝杆上设有螺母。

8、进一步地，所述自适应夹持机构的外侧固定有辅助固定机构，所述辅助固定机构包括支撑架、前后滑轨、前后滑块、升降滑轨和升降滑块，所述固定架固定连接在所述支撑架上端，所述支撑架的内侧面设有所述前后滑轨，所述前后滑轨内设有所述前后滑块，所述前后滑块与所述前后滑轨配合设置，所述前后滑块上固定安装有所述升降滑轨，所述升降滑轨内滑动设置有所述升降滑块，所述升降滑块与所述升降滑轨配合设置。

9、进一步地，所述升降滑块与所述升降滑轨可通过螺栓固定。

10、进一步地，所述升降滑块铰接连接有连接支架，所述连接支架上连接有橡胶套。

11、根据本发明的另一个目的，本发明提供一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置的使用方法，包括以下步骤：

12、s1，将曲面薄壁件放到所述自适应夹持机构上方，此时四个所述压力传感器检测所述吸盘上方是否有重物放入，若检测到有一个所述压力传感器数值大于0，其中q表示压力传感器检测出的数值，则证明曲面薄壁件已经放在所述自适应夹持机构上方，此时启动所述红外传感器进行检测，得到红外传感器检测到的八个数据；

13、s2，对于所述压力传感器数值大于0的所述吸盘，即所吸盘已经接触到样件，为了使得所述吸盘能充分吸附样件，对该端舵机旋转角度的控制公式为：

14、

15、其中，x1与x2为位于一个所述压力传感器上的两个所述红外传感器分别测得的与样件之间的距离值，s为两个所述红外传感器的水平距离；

16、s3，对于所述压力传感器为0的所述吸盘，即所述吸盘未接触样件，此时需要抬高所述吸盘，对该端所述副升降台的调整高度满足关系式：

17、

18、其中l0为连接杆的长度，l1为所述倾斜机构中第二丝杆从连接杆到吸盘的长度，w为副升降台的第一丝杆螺距。

19、s4，当四端所述吸盘都成功吸附样件后，时刻监测所述压力传感器数值，若发生数值为零，可能为工件脱落，需要重新调整，防止意外；

20、s5，通过所述压力传感器接收启动信号，当收到信号时，所述红外传感器开始采集数据，根据所述压力传感器和所述红外传感器信息，将对所述吸盘进行调整，使得四端所述吸盘全部接触样件并充分吸附，并监测所述压力传感器。

21、本发明技术方案当曲面薄壁件放入加工设备上方时，压力传感器接收信号，启动红外传感器工作，根据红外传感器和压力传感器的数据，调整倾斜机构角度，使得吸盘能够充分接触到工件表面。该装置使得强化研磨加工设备具有夹持曲面薄壁件的能力，还能自适应工件的形状，极大节约时间，促进生产效率，且压力传感器能够时刻检测夹持的效果，防止意外发生。本发明装置整体可以平稳地调节姿态，承载能力强，驱动效果稳定，而且主、副升降台均可调节，让工件在强化研磨加工的同时也能够调整工件与喷嘴之间的距离，提高曲面薄壁件强化研磨加工的整体质量。

技术特征：

1.一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，包括自适应夹持机构，所述自适应夹持机构固定在强化研磨箱体内部，所述自适应夹持机构包括一个主升降台、倾斜机构和四个副升降台，所述主升降台和所述副升降台固定在固定架上，四个所述副升降台位于所述主升降台的四周，所述主升降台和所述副升降台之间分别设有所述倾斜机构，所述倾斜机构上设有压力传感器和红外传感器，所述压力传感器上安装有吸盘。

2.根据权利要求1所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述主升降台包括中心步进电机、中心丝杆和中心滑块，所述中心步进电机固定在所述固定架的中心底部，所述中心步进电机的输出轴通过第二联轴器与所述中心丝杆连接，所述中心滑块与所述中心丝杆螺纹连接，所述中心丝杆的顶部固定有固定螺帽。

3.根据权利要求2所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述副升降台包括边缘步进电机、第一丝杆、第一滑块和滑轨，所述边缘步进电机通过电机固定架固定在所述固定架的四角处，所述边缘步进电机的输出轴通过第一联轴器与所述第一丝杆连接，所述第一丝杆的顶部和底部分别通过下支撑座和上支撑座固定在所述电机固定架上；所述电机固定架的内侧固定有一个所述滑轨，所述滑轨与所述电机固定架通过螺栓固定连接在所述第一丝杆的一侧，所述第一丝杆上螺纹连接有一个所述第一滑块，所述第一滑块的一侧与所述滑轨配合且所述第一滑块可沿所述滑轨上下滑动。

4.根据权利要求3所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述倾斜机构包括连接杆、第二丝杆、舵机固定架、舵机和驱动架，所述中心滑块的四个边缘处分别铰接连接有所述连接杆，四个所述连接杆的另一端分别与对应的所述第一滑块铰接连接；所述第二丝杆与所述连接杆螺纹连接，所述第二丝杆的顶端与所述舵机固定架连接，所述舵机固定架上固定有所述舵机，所述舵机上安装有所述驱动架，所述驱动架上端安装有所述压力传感器，所述压力传感器的两端分别设有一个所述红外传感器。

5.根据权利要求4所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述中心滑块的四个边缘处分别通过第一铰接轴铰接连接有所述连接杆，四个所述连接杆的另一端分别与对应的所述第一滑块通过第二铰接轴铰接连接。

6.根据权利要求5所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述第二丝杆上设有螺母。

7.根据权利要求6所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述自适应夹持机构的外侧固定有辅助固定机构，所述辅助固定机构包括支撑架、前后滑轨、前后滑块、升降滑轨和升降滑块，所述固定架固定连接在所述支撑架上端，所述支撑架的内侧面设有所述前后滑轨，所述前后滑轨内设有所述前后滑块，所述前后滑块与所述前后滑轨配合设置，所述前后滑块上固定安装有所述升降滑轨，所述升降滑轨内滑动设置有所述升降滑块，所述升降滑块与所述升降滑轨配合设置。

8.根据权利要求7所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述升降滑块与所述升降滑轨可通过螺栓固定。

9.根据权利要求8所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置，其特征在于，所述升降滑块铰接连接有连接支架，所述连接支架上连接有橡胶套。

10.根据权利要求7所述的用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种用于曲面薄壁件的自适应强化研磨装置及其使用方法，包括自适应夹持机构，自适应夹持机构固定在强化研磨箱体内部，自适应夹持机构包括一个主升降台、倾斜机构和四个副升降台，主升降台和副升降台均固定在固定架上，四个副升降台位于主升降台的四周，主升降台和副升降台之间分别设有倾斜机构，倾斜机构上设有压力传感器和红外传感器，压力传感器上安装有吸盘。本发明当曲面薄壁件放入加工设备上方时，压力传感器接收信号，根据红外传感器和压力传感器的数据，调整倾斜机构角度，使得吸盘能够充分接触到工件表，能自适应工件的形状，极大节约时间，促进生产效率，且压力传感器能够时刻检测夹持的效果，防止意外发生。

技术研发人员：刘晓初,林子顺,梁忠伟,唐弓斌,萧金瑞,唐荟,陈原野
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14