一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备制造技术

本发明专利技术公开了一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。

【技术实现步骤摘要】
一种紧固孔抗疲劳综合强化加工设备
本专利技术属于一种冷挤压、超声喷丸、压印抗疲劳强化综合加工设备，其可应用于各行业紧固孔制造领域，尤其涉及用于航空紧固孔的抗疲劳制造领域。
技术介绍
在飞机结构中，大量的结构件通过紧固孔连接在一起，这些紧固孔成为主要的受力部位。由于孔引起的应力集中，紧固孔将承受过大的循环拉应力而导致疲劳破损。数据显示，发生在孔边破坏的事故占整个机体疲劳破坏事故的90％，已成为航空飞行器结构件失效中最主要的根源之一。而目前关于航空紧固孔的制造技术比较单一，类似于冷挤压、超声喷丸技术、压印等现有设备都仅仅单独使用，且操作复杂，场地占用大，尚难以满足航空紧固孔抗疲劳制造的需要。所以开发高效、多功能、全面的航空紧固孔抗疲劳制造设备尤为重要。
技术实现思路
本专利技术旨在解决航空紧固孔抗疲劳制造设备功能单一、制孔品质低的难题，而提供一种可以实现省时高效、制孔品质高、多功能、全面的紧固孔抗疲劳制造设备。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。优选的是，所述冷挤压工作筒(6)内装置冷挤压设备，其通过冷挤压技术对紧固孔进行强化处理，并在工作时竖直对制孔件进行操作。优选的是，所述冷挤压设备通过铣削或拉削方法在工件上预制一个初始孔，经过充分润滑的芯棒以过盈形式强行通过初始孔，过盈量为6％过盈量；其中，通过工件时，会在孔壁表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高紧固孔的疲劳寿命；通过铰刀将该孔加工至最终尺寸以保证孔壁表面光滑平整，消除粗糙度对疲劳的影响。优选的是，所述超声喷丸工作筒(7)，内装置超声喷丸设备，其用超声喷丸技术对紧固孔进行强化处理。优选的是，所述冷挤压工作筒(6)完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台(6)，使冷挤压工作筒(6)离开制孔件表面，超声喷丸工作筒(7)作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。优选的是，所述超声喷丸设备内含有喷丸介质，即工作端头具有不同曲率半径的撞针，通过撞针对工作件表面的高速冲击作用，使其表面产生更深的残余压力层及纳米层，以提高紧固孔的抗疲劳性能。优选的是，所述压印工作筒(8)，内装置压印设备，即用压印技术对紧固孔进行强化处理，其中，所述超声喷丸工作筒(7)完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台(5)，使超声喷丸工作筒(7)离开制孔件表面，压印工作筒(8)作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。优选的是，所述压印设备包括：圆角压头，其作用于紧固孔的上下表面，通过挤压作用压制出凹槽，在孔周形成残余压应力，由此提高紧固孔的抗疲劳性能。本专利技术可实现省时高效、制孔品质高、多功能、全面的紧固孔制造，大幅度提高紧固孔的抗疲劳性能，有效满足航空紧固孔抗疲劳制造的需求。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明下面结合附图对本专利技术进行详细的描述，以使得本专利技术的上述优点更加明确。图1是本专利技术紧固孔抗疲劳综合加工设备的结构示意图；图2是本专利技术紧固孔抗疲劳综合加工设备的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细地说明。目前行业内关于紧固孔的制造一般采用冷挤压、超声喷丸、压印等强化技术。相应的设备均为单一模式，即冷挤压设备、超声喷丸设备、压印设备等。冷挤压设备有拉枪式，内装置芯棒、衬套等，仅能完成冷挤压技术。超声喷丸设备相比传统的喷丸设备耗能低但是也只能实现喷丸工艺。压印设备包含上下压头，用于对紧固孔进行压印处理。同时，冷挤压、超声喷丸、压印技术尚有缺点，均不能大幅度提高紧固孔的疲劳寿命。目前航空紧固孔对于抗疲劳要求极高，单一的技术不能满足需求。航空紧固孔的制造需要多种技术的耦合实施，单一的设备不能实现高效，连续的生产制孔，因而目前设备都无法较好地满足航空紧固孔对于抗疲劳制造的需求。冷挤压、超声喷丸、压印综合加工设备可以实现对航空紧固孔生产制造中的冷挤压技术、超声喷丸技术及压印技术等逐步、一体化实施。该综合加工设备包括机械臂连接装置及制孔强化装置。所述机械臂连接装置由底座、旋转臂、旋转接头等部件构成，在该设备中主要起连接支撑作用。保证制孔强化装置可以安全，有效工作；所述制孔强化装置含有冷挤压装置、超声喷丸装置、压印设备。三项设备统一在可旋转的工作筒中，保持在同一平面，且位置和水平度、高度可调。由机械臂悬挂连接；所述冷挤压装置包含冷挤压芯棒、衬套等结构，可竖直工作在工作件上；所述超声喷丸装置包含抛丸部件和超声部件等结构，可竖直工作在工作件上；所述压印装置包含圆角压头等结构，可竖直工作在工作件上。本专利技术提供了综合冷挤压技术、超声喷丸技术及压印技术为一体的紧固孔抗疲劳制造设备。将冷挤压、超声喷丸及压印强化技术组装在同一体系下，集合三项技术的抗疲劳机理，发挥强化技术对紧固孔抗疲劳制造的最大优势，实现各个技术设备的小体积，便携式功能，形成了一套可在同一设备下完成紧固孔的生产制造的综合设备。可实现省时高效、制孔品质高、多功能、全面的紧固孔制造，大幅度提高紧固孔的抗疲劳性能，有效满足航空紧固孔抗疲劳制造的需求。对工件紧固孔进行强化处理，1为机械臂的底座，2为机械臂的曲柄连杆，3为机械臂的连接头。三者共同组成了机械臂连接装置，在该设备运行中主要起连接支撑作用。其中连接头3与制孔强化装置连接，接头在平面内可自由转动。4为加工设备连接接头，5为加工设备综合台，6为冷挤压工作筒，7为超声喷丸工作筒，8为压印工作筒。五者共同组成了制孔强化装置，在该设备运行中主要起对紧固孔的强化处理作用。其中连接接头4与机械臂的连接接头3相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合。冷挤压工作筒6、超声喷丸工作筒7及压印工作筒8通过螺钉固定在加工设备综合台5上，位置为均匀分布。6为冷挤压工作筒，内装置冷挤压设备。即用冷挤压技术对紧固孔进行强化处理，为设备运行中的第一步。在工作时竖直对制孔件进行操作。先采用铣削或拉削方法在工件上预制一个初始孔，再使用经过充分润滑的芯棒以过盈形式强行通过初始孔，过盈量为6％过盈量。通过工件时，会在孔壁表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高紧固孔的疲劳寿命。最终用铰刀将该孔加工至最终尺寸以保证孔壁表面光滑平整，消除粗糙度对疲劳的影响。7为超声喷丸工作筒，内装置超声喷丸设备。即用超声喷丸技术对紧固孔进行强化处理，为设备运行中的第二步。冷挤压工作筒6完成操作后，通过机械臂装置旋转综合台5，使冷挤压工作筒6离开制孔件表面，超声喷丸工作筒7作用在制孔件上，在工作时竖直对制孔件进行操作。装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。

【技术特征摘要】
1.一种紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，包括：机械臂连接装置，其包括：底座(1)、曲柄连杆(2)和第一连接接头(3)，其中，所述第一连接接头(3)与制孔强化装置连接，且该接头在平面内可自由转动；所述制孔强化装置，包括：第二连接接头(4)、加工设备综合台(5)和冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)，其中，第二连接接头(4)与第一连接接头(3)相连接，之间通过销钉穿孔连接，为间隙配合；所述冷挤压工作筒(6)和/或超声喷丸工作筒(7)和/或压印工作筒(8)通过螺钉固定在加工设备综合台(8)上，位置为均匀分布。2.根据权利要求1所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述冷挤压工作筒(6)内装置冷挤压设备，其通过冷挤压技术对紧固孔进行强化处理，并在工作时竖直对制孔件进行操作。3.根据权利要求2所述的紧固孔抗疲劳综合加工设备，其特征在于，所述冷挤压设备通过铣削或拉削方法在工件上预制一个初始孔，经过充分润滑的芯棒以过盈形式强行通过初始孔，过盈量为6％过盈量；其中，通过工件时，会在孔壁表面形成残余压力层，细化强化层内组织晶粒，提高紧固孔的疲劳寿命；通过铰刀将该孔加工至最终尺寸以保证孔壁表面光滑平整，消除粗糙度对疲劳的影响。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，刘军，耿小亮，
申请(专利权)人：西安冠泰检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61