本发明专利技术公开了一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，涉及增材制造技术领域。包括抛光舱和控制抛光舱内部抛光处理的控制系统，所述抛光舱内部设置有内腔环形表面处理机构、单磨头表面处理机构、环境控制机构、底座部件、气动调节机构、液压控制机构和SLM成形发动机推力室工件。本发明专利技术克服了现有技术的不足，采用机械加工提升生产的效率和一致性，同时采用数字化控制系统，实现了对用于SLM发动机推力室内外表面粗糙度的可控可调。内外表面粗糙度的可控可调。内外表面粗糙度的可控可调。
【技术实现步骤摘要】
一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置
[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置。
技术介绍
[0002]SLM金属增材制造是采用粉末床的形式通过逐层堆积最终获得工件的一种技术，其可以实现传统加工技术无法制造的复杂构件。增材制造工件的表面质量至关重要，尤其是航空航天发动机领域的核心部件一般均在高温高压工况下服役，壁厚尺寸和内外壁表面质量直接影响了核心部件的结构强度和传热效率。
[0003]随着增材制造技术水平的不断进步和发展，SLM增材制造基本可以实现航空航天发动机领域核心部件的成形需求，在具有良好设计概念的情况下，增材制造可以简化研制流程，快速有效的制造出所需部件，在满足强度要求的同时重量比传统工艺要轻60％以上。但是成形后工件的表面质量不均匀，异形薄壁空腔的壁厚尺寸控制存在不确定性，该限制一直制约着增材制造技术在该领域的进一步发展和应用。SLM发动机主动冷却推力室作为火箭动力系统必不可少的一部分，其结构复杂，同时在壁厚不足1mm的前提下对厚度及表面质量有极高要求。
[0004]行业内目前对用于SLM发动机推力室的表面处理方法主要有手工抛光、磨粒流、磁力抛光，手工抛光效率低、产品一致性较差，薄壁厚度无法有效控制，且内腔表面处理困难，磨粒流和磁力抛光对产品表面粗糙度的提高有限。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中手工抛光效率低、产品一致性较差的问题的问题，而提出的一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，采用机械加工提升生产的效率和一致性，同时采用数字化控制系统，实现了对用于SLM发动机推力室内外表面粗糙度的可控可调。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，包括抛光舱和控制抛光舱内部抛光处理的控制系统，所述抛光舱内部设置有内腔环形表面处理机构、单磨头表面处理机构、环境控制机构、底座部件、气动调节机构、液压控制机构和SLM成形发动机推力室工件；所述底座部件包括设置在抛光舱内部底端的底座和底座上端四周设置的一圈环形轨道，所述单磨头表面处理机构下端通过旋转连接单元在环形轨道进行环形运动；所述内腔环形表面处理机构包括固定设置在底座上端中央的第二伸缩臂，且第二伸缩臂上端固定安装有旋转固定管，所述旋转固定管下端通过转轴与第二伸缩臂相连接，且转轴受到底座内部电机驱动，所述旋转固定管上端呈十字型设计，且十字型设计的旋转固定管的每个端口均通过气动调节机构连接有有伸缩盘，所述伸缩盘四个方向上均设置有供内磨头安装的第二安装座，且伸缩盘和第二安装座之间设置有弹簧；所述SLM成形发动机推力室工件通过液压控制机构固
定在抛光舱内部中央上端。
[0008]优选的，所述液压控制机构包括对称设置于抛光舱内部两侧的两个液压转盘，以及设置在两个液压转盘中间的安装台，所述安装台与两侧相邻的液压转盘之间通过承重机构进行固定，且安装台上设置有可旋转固定平台，所述SLM成形发动机推力室工件通过高强螺栓固定在可旋转固定平台上，且控制系统控制液压转盘带动安装台达到最大角度180
°
翻转。
[0009]优选的，所述承重机构包括连接安装台和液压转盘的承重杆A和承重杆B，所述承重杆A和承重杆B以及液压转盘之间呈三角结构固定。
[0010]优选的，所述单磨头表面处理机构包括安装在旋转连接单元上的承重臂，所述承重臂上端通过有万向关节连接有第一伸缩臂，所述第一伸缩臂上端通过第一安装座安装有外气动磨头。
[0011]优选的，所述第一伸缩臂和第二伸缩臂上分别设置有可夹持超声壁厚测量工具的第一夹具和第二夹具。
[0012]优选的，所述环境控制机构包括喷雾机构和气冲机构。
[0013]优选的，所述喷雾机构包括设置在抛光舱顶端若干喷雾头，所述喷雾头通过水管与外部的水箱相连通，且抛光舱底部设置有废液收集槽。
[0014]优选的，所述气冲机构包括连通底座的高压气管，所述高压气管一端延伸至抛光舱外部与空压机相连通，且外气动磨头和内磨头中央均设置有气孔，便于空压机通过高压气管对外气动磨头和内磨头进行输送高压空气。
[0015]优选的，所述控制系统包括计算机和数据处理器以及主控制箱，所述计算机通过信号输入线将相应信号传导至数据处理器中处理后通过信号输入线传导至抛光舱内部控制各机构，且主控制箱通过电线控制抛光舱内部各机构的启动和关闭。
[0016]优选的，所述抛光舱内壁涂覆有疏水涂层。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供了一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，具备以下有益效果：
[0018]1、本专利技术通过设置内腔环形表面处理机构，以实现对SLM发动机推力室表面的高效、一致性处理，其中四个内磨头与第二安装座均匀分布在伸缩盘上，伸缩盘与第二安装座之间有弹性系数较小的弹簧处于压缩状态，自然状态下，伸缩盘直径保持在最大尺寸，同时伸缩盘与旋转固定管还有气动调节机构，可根据需要减小伸缩盘尺寸，此机构首先可以在尺寸均匀变化的内腔上下快速移动并匹配内腔尺寸，到达指定位置时再通过气动调节机构，使内磨头与内腔表面间达到所需压力并旋转，实现高效精准打磨，既保留了手工抛光所具备的高精度，又利于提高对内腔表面的处理效率及一致性。
[0019]2、本专利技术通过液压转盘，以实现对SLM发动机推力室工件从安装时的正置到表面处理时的倒置，表面处理SLM发动机推力室工件倒置的优势在于，表面处理，尤其是内腔表面处理时，产生的粉尘若落入流道及内壁上的喷孔时，将对推力室产生二次污染，增加表面处理流程，而将工件倒置，粉尘在重力的作用下会缓慢下落，同时喷雾机构喷出的液滴包裹后将加速粉尘落下，将优化表面处理时的粉尘问题，简化后续对推力室的处理流程。
[0020]3、本专利技术通过在抛光舱内壁涂覆疏水涂层，以实现对抛光舱壳体内粉尘清理的优化，当液滴包覆粉尘落在抛光舱壳体内壁时，在表面处理结束后若没有及时清理内壁，可能
会附着一层粉尘层，对抛光舱的清洁带来不便，涂覆疏水涂层后，表面处理过程中，包覆粉尘的液滴将更多的落入底部废液收集槽中，优化对抛光舱壳体内壁后续的清洁流程。
附图说明
[0021]图1为本专利技术表面处理装置结构示意图；
[0022]图2为本专利技术内腔环形表面处理机构俯视示意图。
[0023]图中：1、计算机；2、数据处理器；3、信号输入线；4、信号输出线；5、电缆；6、主控制箱；7、水管；8、水箱；9、高压气管；10、空压机；11、抛光舱；12、喷雾头；13、安装台；14、可旋转固定平台；15、承重杆A；16、液压转盘；17、高强螺栓；18、承重杆B；19、SLM成形发动机推力室工件；20、外气动磨头；21、第一安装座；22、第一夹具；23、第一伸缩臂；24、万向关节；25、承重臂；26、旋转连接单元；27、内磨头；28、伸缩盘；29、环形轨道；30、底座；31、废液收集槽；32、第二夹具；33、第二伸缩臂；3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，包括抛光舱(11)和控制抛光舱(11)内部抛光处理的控制系统，其特征在于：所述抛光舱(11)内部设置有内腔环形表面处理机构、单磨头表面处理机构、环境控制机构、底座部件、气动调节机构、液压控制机构和SLM成形发动机推力室工件(19)；所述底座部件包括设置在抛光舱(11)内部底端的底座(30)和底座上端四周设置的一圈环形轨道(29)，所述单磨头表面处理机构下端通过旋转连接单元(26)在环形轨道(29)进行环形运动；所述内腔环形表面处理机构包括固定设置在底座(30)上端中央的第二伸缩臂(33)，且第二伸缩臂(33)上端固定安装有旋转固定管(35)，所述旋转固定管(35)下端通过转轴与第二伸缩臂(33)相连接，且转轴受到底座(30)内部电机驱动，所述旋转固定管(35)上端呈十字型设计，且十字型设计的旋转固定管(35)的每个端口均通过气动调节机构连接有有伸缩盘(28)，所述伸缩盘(28)四个方向上均设置有供内磨头(27)安装的第二安装座(34)，且伸缩盘(28)和第二安装座(34)之间设置有弹簧；所述SLM成形发动机推力室工件(19)通过液压控制机构固定在抛光舱(11)内部中央上端。2.根据权利要求1所述的一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，其特征在于，所述液压控制机构包括对称设置于抛光舱(11)内部两侧的两个液压转盘(16)，以及设置在两个液压转盘(16)中间的安装台(13)，所述安装台(13)与两侧相邻的液压转盘(16)之间通过承重机构进行固定，且安装台(13)上设置有可旋转固定平台(14)，所述SLM成形发动机推力室工件(19)通过高强螺栓(17)固定在可旋转固定平台(14)上，且控制系统控制液压转盘(16)带动安装台(13)达到最大角度180
°
翻转。3.根据权利要求2所述的一种用于SLM发动机推力室的表面处理装置，其特征在于，所述承重机构包括连接安装台(13)和液压转盘(16)的承重杆A(15)和承重杆B(18)，所述承重杆A(15)...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁碧为，李郁兴，王亚光，范学军，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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