本发明专利技术涉及夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，工业机器人上安装夹具，水泵的进水口连通至蒸馏水箱，出水口连通至电磁多路控制阀的进口；夹具包括底座和载座，载座上设有用于定位工件的纳置槽，纳置槽旁的载座的前后立板上安装有盖体，柱状腔体旋转支撑于前后盖体上，柱状腔体内沿径向设有多个隔板将内腔分隔为多个进水道，柱状腔体上连接有与对应进水道连通的进水接头，柱状腔体上设有水帘喷嘴组件，水帘喷嘴组件上分布有多个喷水口，喷水口分别与对应进水道连通，一喷水口经一进水道与一进水接头形成一喷水通路，多个进水接头均连通至电磁多路控制阀的出口；电机与柱状腔体驱动连接。水束随光斑而动，调节喷射水约束层厚度和角度。层厚度和角度。层厚度和角度。
【技术实现步骤摘要】
夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置
[0001]本专利技术涉及一种夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，属于激光冲击波表面强化
技术介绍
[0002]自激光诞生以来，短短数十年已在全球范围内广泛应用。作为有望替代传统机械喷丸的研究热点，激光冲击强化的原理是将高能量激光束透过约束层作用于工件表面的吸收层，使之在靠近约束层一侧吸收层形成等离子体；在约束层的约束下，对待加工工件表产生高强度的冲击波压力，峰值压力达GPa级，在工件表层形成细小的晶粒组织，且使表面形成残余压应力，以达到细晶强化，减少疲劳裂纹的效果。目前实验中常用的能量吸收层主要是黑胶带、铝箔纸，而约束层常用去离子蒸馏水、玻璃。
[0003]研究发现，刚性约束层的冲击效果明显好于柔性约束，但刚性约束层在激光的作用下，在其内部形成一定的残余应力；当残余应力大于刚性约束层的抗拉强度时，玻璃会破裂，需要经常性的及时更换，影响实验效率，且使成本增加。除此之外，若待加工工件表面高低不平，刚性约束层与工件贴合不紧密，也会影响冲击的效果，因此多采用柔性蒸馏水作为约束层。实验中发现：1)原喷射水约束层装置水喷头垂直于工件表面且与激光照射同方向喷射水柱，冲击过程中调节喷头位置未优化，导致水约束层薄厚不均、与激光束产生干涉、某些时刻待加工工件表面无水约束层，造成吸收层烧蚀或冲击效果不佳的现象；2)激光冲击强化是单点逐个进行，而加工区域水约束层大面积覆盖，造成了不必要的水资源浪费，增加了加工成本。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0006]夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，特点是：激光器的一侧布置工业机器人，工业机器人上安装夹具，可驱动夹具上的工件朝向激光器的光路，夹具下方设有蒸馏水收集水箱，蒸馏水收集水箱经蒸馏过滤器与蒸馏水箱连通，水泵的进水口连通至蒸馏水箱，出水口连通至电磁多路控制阀的进口；
[0007]所述夹具包含与法兰座连接的底座以及与底座固定的载座，载座上设有用于定位工件的纳置槽，纳置槽旁的载座的前后立板上安装有盖体，柱状腔体旋转自如地支撑于前后盖体上，柱状腔体内沿径向设有多个隔板将内腔分隔为多个进水道，柱状腔体上连接有与对应进水道连通的进水接头，柱状腔体上设有水帘喷嘴组件，水帘喷嘴组件上分布有多个喷水口，喷水口分别与对应进水道连通，一喷水口经一进水道与一进水接头形成一喷水通路，多个进水接头均连通至电磁多路控制阀的出口；电机与柱状腔体驱动连接，可驱动其转动。
[0008]进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，帘状喷嘴组件上均匀间隔分布有九个25
×
15mm的矩形喷水口。
[0009]进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，工件的外侧配置一夹紧片，锁紧螺栓穿过夹紧片旋接于载座上，调节锁紧螺栓将夹紧片压向工件，使工件锁紧于纳置槽中。
[0010]进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，水帘喷嘴组件与柱状腔体焊接为一体，柱状腔体的轴向与工件相平行。
[0011]进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，控制系统与激光器、工业机器人、水泵、电磁多路控制阀及电机控制连接。
[0012]进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，所述电机通过紧固圈固定于法兰座上。
[0013]进一步地，上述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其中，所述电机的主轴通过轴用联轴器与柱状腔体驱动连接。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
[0015]①
本专利技术是集工件夹紧与精准喷射稳定均匀水约束层为一体的装置，水束精准随光斑而动、可调节喷射水约束层厚度和角度，改善激光冲击强化水约束层的成型，实现精准喷射、节约水源，通过改良约束层的角度来改善激光冲击效果，有效地实现节水加工，冲击处理后，工件表层晶粒细化，残余应力分布均匀，且无应力空洞的现象；
[0016]②
将水约束层系统集成于夹具内，充分利用夹具空间，减少激光冲击系统的繁杂性，且在激光冲击过程中，避免因水约束层薄厚不均匀、与激光束产生干涉、某些时刻待加工工件表面无水约束层，而造成吸收层烧蚀或冲击效果不佳等问题，提高了表面强化的效果；
[0017]③
随光斑相对工件的位置移动，精准喷射水约束层，实现最大化节约水资源，降低成本；
[0018]④
可调节水约束层与工件夹角及约束层厚度，电机带动柱状腔体与水帘喷嘴组件转动，使约束层与工件的夹角范围在35
°
～60
°
；通过调节水泵的流量、压力等参数，在与工件激流冲击力不同的情况下，间接形成不同厚度水约束层，保证了冲击强化质量的均匀性和稳定性；
[0019]⑤
夹具夹紧定位可靠，重复定位精度高，定位装夹过程中，锁紧螺栓穿过夹紧片旋接于载座上，调节锁紧螺栓将夹紧片压向工件，使工件锁紧于纳置槽中，相比于夹紧片两侧四个螺钉装夹，大大缩短工件装夹时间，效率提高一倍以上，提高了板件激光冲击强化的质量和生产效率；
[0020]⑥
水约束层作用于工件表面，最大限度的防止夹具与水接触，杜绝了夹具在水中浸泡而生锈。
[0021]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，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具体实施方式了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1：本专利技术装置的结构示意图；
[0024]图2：夹具的轴测示意图；
[0025]图3：夹具的主视示意图；
[0026]图4：夹具的侧视示意图；
[0027]图5：柱状腔体的轴测示意图；
[0028]图6：柱状腔体的主视示意图；
[0029]图7：图6的B
‑
B剖视示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击装置，其特征在于：激光器(22)的一侧布置工业机器人(19)，工业机器人(19)上安装夹具，可驱动夹具上的工件朝向激光器(22)的光路，夹具下方设有蒸馏水收集水箱(23)，蒸馏水收集水箱(23)经蒸馏过滤器(24)与蒸馏水箱(17)连通，水泵(18)的进水口连通至蒸馏水箱(17)，出水口连通至电磁多路控制阀(20)的进口；所述夹具包含与法兰座(15)连接的底座(1)以及与底座(1)固定的载座(11)，载座(11)上设有用于定位工件(6)的纳置槽，纳置槽旁的载座的前后立板上安装有盖体(12)，柱状腔体(8)旋转自如地支撑于前后盖体上，柱状腔体(8)内沿径向设有多个隔板将内腔分隔为多个进水道，柱状腔体(8)上连接有与对应进水道连通的进水接头(9)，柱状腔体(8)上设有水帘喷嘴组件(7)，水帘喷嘴组件(7)上分布有多个喷水口，喷水口分别与对应进水道连通，一喷水口经一进水道与一进水接头形成一喷水通路，多个进水接头(9)均连通至电磁多路控制阀(20)的出口；电机(14)与柱状腔体(8)驱动连接，可驱动其转动。2.根据权利要求1所述的夹具内精准喷射均匀水约束层的激光冲击...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯爱新，张光胜，冯辉彬，王宇，盛永琦，李伟基，李荣耀，申屠成望，石伟杰，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：
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