一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备及方法技术

本发明专利技术提供一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备及方法，装备包括：机壳

【技术实现步骤摘要】
一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备及方法


[0001]本专利技术涉及铝合金密封槽磨抛
，具体而言，尤其涉及一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备及方法
。

技术介绍

[0002]载人密封舱结构是人类进行地外活动的必需场所，能够为航天员提供赖以生存的密封环境
。
随着我国空间站及载人登月等深空探测任务的快速推进，大型载人航天器密封舱结构的密封性能越来越重要
。
密封舱密封性能由密封舱门
、
密封圈和舱段密封面共同保证，其中密封舱门密封槽对密封圈进行限位和固定，密封槽表面质量直接影响密封舱密封性能
。
机加工后密封槽表面凹凸不平且存在毛刺
、
刀痕等明显缺陷，这些不平整的表面不仅会影响舱门的密封性能，也会增加密封圈表面的磨损和腐蚀风险，进一步影响密封性能，因此需对机加工后的密封槽面进行精密加工处理
。
[0003]密封槽为
T
型结构，属于典型的大长径比结构，同时对磨抛后密封性能要求高
。
由于密封槽特殊的尺寸结构及高的打磨要求，导致自动化的打磨工具难以适应此结构，严重制约了打磨精度和打磨效率
。
国内外对于密封舱密封槽的加工通常采用手工打磨的方式，此过程需要反复的手动打磨
、
检验，再打磨，打磨过程材料去除不可控，工序时间长，打磨效率低，打磨精度差
。
随着自动设备的发展，机器人开始应用于工件打磨，中国专利
CN110153844B
和
CN116352560A
提出机器人恒力打磨和自动规划轨迹打磨方法，但以上方法存在打磨范围小，打磨精度低以及难以打磨
T
型槽工件等问题
。
[0004]现有磨抛方式严重制约了工件的推广及使用，难以满足我国载人深空探测任务的需求，为获得满足设计要求的密封性能表面，同时满足表面粗糙度的使用要求，需要在手工磨抛的基础上进行技术升级，从而提高磨抛效率和磨抛质量
。
因此，提出一种适合密封舱密封槽面的自动磨抛装备及方法至关重要
。

技术实现思路

[0005]根据上述提出的现有手工磨抛方法对铝合金大长径比环形密封槽表面磨抛效率低，磨抛质量差，磨抛一致性不足的技术问题，而提供一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备及方法
。
本专利技术主要利用机械手臂及多功能末端执行装置实现打磨动作及打磨范围的全覆盖，利用自主设计的新型复合磨轮适应复杂密封槽结构磨抛，利用自主研发的新型环保抛光液结合磨轮实现密封槽及复杂曲面的高效低损伤磨抛
。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，包括：机壳
、
数控系统以及与数控系统电连接的抛光液循环收集装置
、
密封舱门夹持装置
、
机械手臂工作台
、
刀库集成系统
、
喷淋清洗装置
、
多功能末端执行装置和温控系统，所述数控系统安装在机壳顶部一侧；
[0008]所述密封舱门夹持装置安装在机壳底部，用于夹持固定工件，实现工件的移动，工件为密封舱门或复杂曲面工件；所述多功能末端执行装置固定在机械手臂工作台主轴末
端，所述机械手臂工作台与地面固定连接且位于机壳正对面，用于实现多功能末端执行装置的移动和转动；所述多功能末端执行装置上安装有多个不同尺寸磨轮，用于对工件进行磨抛，实现一次装夹磨轮对多种工况进行磨抛；所述抛光液循环收集装置固定于机壳底部一侧，与多功能末端执行装置相连，用于为磨抛过程提供抛光液以及回收磨抛完成后的抛光液；所述刀库集成系统安装在机壳侧面，用于夹持不同尺寸打磨工具和测试工具，实现机械手臂工作台的自动换刀功能；所述喷淋清洗装置安装于机壳顶部，用于对磨抛后工件表面进行清洗；所述温控系统安装在机壳侧面，用于监测抛光液温度
。
[0009]进一步地，所述机壳整体呈长方体形的箱体结构，设有具有开关功能的机壳门，所述机壳门上设有透明区域，用于观察设备内部工件抛光过程，所述机壳基座用于放置电路系统
。
[0010]进一步地，所述密封舱门夹持装置包括
X
方向平移滑轨
、Y
方向平移滑轨
、Z
方向平移滑轨和夹具板，工件固定在夹具板上，所述夹具板连接在
Z
方向平移滑轨上，所述
Z
方向平移滑轨连接在
Y
方向平移滑轨上，所述
Y
方向平移滑轨连接在
X
方向平移滑轨上，所述
X
方向平移滑轨安装在机壳底部，所述
Z
方向平移滑轨用于实现夹具板进行
Z
方向位移，所述
Y
方向平移滑轨用于实现夹具板进行
Y
方向位移，所述
X
方向平移滑轨实现夹具板进行
X
方向位移，所述
X
方向平移滑轨和
Z
方向平移滑轨配合机械手臂工作台实现对工件的打磨全覆盖，所述
Y
方向平移滑轨通过将夹具板移动至机壳外侧，实现工件的安装和夹持，磨抛时将夹具板移动到机壳内侧
。
[0011]进一步地，所述夹具板上固定安装有限位装置
、
夹紧装置和驱动电机，所述限位装置接触工件的底面和一侧面，对工件进行限位；所述夹紧装置接触工件的顶面和另一侧面，所述驱动电机与夹紧装置相连，用于调节夹紧装置位置，对工件进行夹紧和固定；工件为密封舱门时，密封舱门的密封槽一侧固定有抛光液限域装置，用于限制抛光液飞溅范围，避免飞溅到未磨抛区域
。
[0012]进一步地，所述刀库集成系统包括自动换刀装置
、
多个工具槽位和刀库链条，所述多个工具槽位间隔设置在刀库链条上，用于存放多个打磨磨轮和检测工具，根据不同打磨需求随刀库链条进行移动，所述自动换刀装置设置在刀库链条末端，用于对多功能末端执行装置的不同尺寸打磨工具进行自动
/
半自动更换
。
[0013]进一步地，所述机械手臂工作台包括滚轮导轨基座
、
滚轮导轨
、
滚轮导轨控制模块
、
机械手臂
、
机械手臂载板和工作台控制柜，所述多功能末端执行装置固定在机械手臂末端，所述机械手臂转动连接在机械手臂载板上，所述机械手臂载板连接在滚轮导轨上，所述滚轮导轨滑动连接在滚轮导轨基座上，在滚轮导轨基座内进行移动，所述滚轮导轨基座固定于水平地面上，所述滚轮导轨控制模块固定在控制滚轮导轨上且位于机械手臂载板的一侧，所述滚轮导轨控制模块与工作台控制柜电连接，用于控制滚轮导轨的移动，通过滚轮导轨带动机械手臂载板移动；所述工作台控制柜固定于水平地面上且位于机械手臂的另一侧，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，其特征在于，包括：机壳
(1)、
数控系统
(6)
以及与数控系统
(6)
电连接的抛光液循环收集装置
(2)、
密封舱门夹持装置
(3)、
机械手臂工作台
(4)、
刀库集成系统
(5)、
喷淋清洗装置
(7)、
多功能末端执行装置
(8)
和温控系统
(10)
，所述数控系统
(6)
安装在机壳
(1)
顶部一侧；所述密封舱门夹持装置
(3)
安装在机壳
(1)
底部，用于夹持固定工件，实现工件的移动，工件为密封舱门
(9)
或复杂曲面工件；所述多功能末端执行装置
(8)
固定在机械手臂工作台
(4)
主轴末端，所述机械手臂工作台
(4)
与地面固定连接且位于机壳
(1)
正对面，用于实现多功能末端执行装置
(8)
的移动和转动；所述多功能末端执行装置
(8)
上安装有多个不同尺寸磨轮，用于对工件进行磨抛，实现一次装夹磨轮对多种工况进行磨抛；所述抛光液循环收集装置
(2)
固定于机壳
(1)
底部一侧，与多功能末端执行装置
(8)
相连，用于为磨抛过程提供抛光液以及回收磨抛完成后的抛光液；所述刀库集成系统
(5)
安装在机壳
(1)
侧面，用于夹持不同尺寸打磨工具和测试工具，实现机械手臂工作台
(4)
的自动换刀功能；所述喷淋清洗装置
(7)
安装于机壳
(1)
顶部，用于对磨抛后工件表面进行清洗；所述温控系统
(10)
安装在机壳
(1)
侧面，用于监测抛光液温度
。2.
根据权利要求1所述的航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，其特征在于，所述机壳
(1)
整体呈长方体形的箱体结构，设有具有开关功能的机壳门
(1a)
，所述机壳门
(1a)
上设有透明区域，用于观察设备内部工件抛光过程，所述机壳基座
(1b)
用于放置电路系统
。3.
根据权利要求1所述的航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，其特征在于，所述密封舱门夹持装置
(3)
包括
X
方向平移滑轨
(3a)、Y
方向平移滑轨
(3b)、Z
方向平移滑轨
(3c)
和夹具板
(3d)
，工件固定在夹具板
(3d)
上，所述夹具板
(3d)
连接在
Z
方向平移滑轨
(3c)
上，所述
Z
方向平移滑轨
(3c)
连接在
Y
方向平移滑轨
(3b)
上，所述
Y
方向平移滑轨
(3b)
连接在
X
方向平移滑轨
(3a)
上，所述
X
方向平移滑轨
(3a)
安装在机壳
(1)
底部，所述
Z
方向平移滑轨
(3c)
用于实现夹具板
(3d)
进行
Z
方向位移，所述
Y
方向平移滑轨
(3b)
用于实现夹具板
(3d)
进行
Y
方向位移，所述
X
方向平移滑轨
(3a)
实现夹具板
(3d)
进行
X
方向位移，所述
X
方向平移滑轨
(3a)
和
Z
方向平移滑轨
(3c)
配合机械手臂工作台
(4)
实现对工件的打磨全覆盖，所述
Y
方向平移滑轨
(3b)
通过将夹具板
(3d)
移动至机壳
(1)
外侧，实现工件的安装和夹持，磨抛时将夹具板
(3d)
移动到机壳
(1)
内侧
。4.
根据权利要求3所述的航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，其特征在于，所述夹具板
(3d)
上固定安装有限位装置
(3e)、
夹紧装置
(3f)
和驱动电机
(3g)
，所述限位装置
(3e)
接触工件的底面和一侧面，对工件进行限位；所述夹紧装置
(3f)
接触工件的顶面和另一侧面，所述驱动电机
(3g)
与夹紧装置
(3f)
相连，用于调节夹紧装置
(3f)
位置，对工件进行夹紧和固定；工件为密封舱门
(9)
时，密封舱门
(9)
的密封槽一侧固定有抛光液限域装置
(3h)
，用于限制抛光液飞溅范围，避免飞溅到未磨抛区域
。5.
根据权利要求1所述的航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，其特征在于，所述刀库集成系统
(5)
包括自动换刀装置
(5a)、
多个工具槽位
(5b)
和刀库链条
(5c)
，所述多个工具槽位
(5b)
间隔设置在刀库链条
(5c)
上，用于存放多个打磨磨轮和检测工具，根据不同打磨需求随刀库链条
(5c)
进行移动，所述自动换刀装置
(5a)
设置在刀库链条
(5c)
末端，用于对多功能末端执行装置
(8)
的不同尺寸打磨工具进行自动
/
半自动更换
。6.
根据权利要求1所述的航天小口径密封槽高效自动化磨抛装备，其特征在于，所述机
械手臂工作台
(4)
包括滚轮导轨基座
(4a)、
滚轮导轨
(4b)、
滚轮导轨控制模块
(4c)、
机械手臂
(4d)、
机械手臂载板
(4e)
和工作台控制柜
(4f)
，所述多功能末端执行装置
(8)
固定在机械手臂
(4d)
末端，所述机械手臂
(4d)
转动连接在机械手臂载板
(4e)
上，所述机械手臂载板
(4e)
连接在滚轮导轨
(4b)
上，所述滚轮导轨
(4b)
滑动连接在滚轮导轨基座
(4a)
上，在滚轮导轨基座
(4a)
内进行移动，所述滚轮导轨基座
(4a)
固定于水平地面上，所述滚轮导轨控制模块
(4c)
固定在控制滚轮导轨<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，王冬，王泽云，孟凡宁，张斌，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：