本发明专利技术公开一种激光强化工艺中用于调整曲面工件位姿的混联六自由度工作台，机架和y轴移动平台之间设有沿y轴方向设置的导轨，y轴移动平台和x轴移动平台之间设有沿x轴方向设置的导轨；x轴移动平台上表面的正中位置通过转动副沿z轴方向连接旋转平台底面的正中位置；旋转平台的正上部是动平台，旋转平台和动平台之间并联4条运动链，第一、第二、第四运动链的中间均是移动副、两端均以球面副分别与旋转平台和动平台连接；第三运动链的下端沿z轴方向垂直固定连接旋转平台的正中心处、中间是移动副、上端通过万向节连接动平台；第一、第二、第三运动链分别连接驱动件，能够实现大型非常规曲面工件在强化工序中姿态、位移的自由调整。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计描述了一种激光强化工艺中用于调整曲面工件位姿的混联六自由度自动工作台，可实现曲面工件位置与姿态的自动调整，使激光束方向与强化点法线方向重合，以达到最佳的强化效果，特别针对非常规曲面零件的激光强化，如用于航空发动机叶片或汽轮机叶片的激光强化过程中叶片位置与姿态的调整。
技术介绍
航空发动机叶片是发动机气流通道的主要部件，它在高转速、高温度、高负荷、高应力状况下工作，其结构和承载情况十分复杂，不仅要承受离心负荷、弯扭负荷、温度负荷， 还要受到振动、腐蚀、热冲击、气流冲击、蠕变、疲劳、接触挤压、微动磨蚀、外来物打伤等方面的作用。在发动机故障中，叶片方面的故障占有相当高的比例，我国在役使用和在研发的军用航空发动机中，几乎无一幸免地发生过叶片故障问题，严重地影响了发动机的使用安全，是发动机技术质量最突出的问题之一。汽轮机的工作原理与飞机发动机相似，也存在上述问题。激光冲击强化技术是一种新兴的高效、清洁、低耗、快速的表面强化技术。它可显著提高材料的疲劳寿命，使被强化工件获得更深的残余应力层。相比较于常用的喷丸强化技术，激光冲击处理还能更好地保持强化区域的表面粗糙度和尺寸精度，并能够降低已产生裂纹的扩展速率，激光冲击处理应用于飞机发动机叶片或汽轮机叶片强化，可以大幅度提高叶片的使用寿命，降低叶片的故障率。然而，激光强化的效果会受到很多因素的限制，从理论分析知道，当激光束与被强化工件激光冲击点处的法线方向重合时，强化效果是最好的。常用的激光发射装置的激光束性能经调试稳定后，激光束方向是不变的，所以这就要求工件可以在空间中作自由运动， 不断调整位姿，使被强化点的法线方向连续地与激光束方向重合，以获得最佳的强化效果。 但目前使用的激光发射装置，结构十分复杂，激光束的性能和方向很难调节，与之配套的能实现工件在空间中作自由运动的位姿调整平台未见报道。而现有的位姿调整平台，只能通过简单的人为控制实现三个方向x、y、z向的位置平移，无法实现对复杂曲面的3D形状产品的空间姿态调整，难以满足高质量激光强化需求。
技术实现思路
为了克服现有技术中工件位姿调整工作台性能的缺陷，本专利技术提供了一种用于调整曲面工件位姿的混联六自由度工作台，在激光强化工艺中，实现平面或空间多自由度位姿调整，有效地解决复杂曲面工件空间六自由度的位姿调整问题，满足激光冲击强化过程中对曲面工件强化点处法线方向连续变化的特殊要求。本专利技术是通过以下技术方案实现的包括机架，机架上部是y轴移动平台和χ轴移动平台，机架和y轴移动平台之间设有沿y轴方向设置的导轨，y轴移动平台和χ轴移动平台之间设有沿χ轴方向设置的导轨；χ轴移动平台上表面的正中位置通过转动副R沿ζ轴3方向连接旋转平台底面的正中位置；旋转平台的正上部是动平台，旋转平台和动平台之间并联第一、第二、第三、第四运动链，所述第一、第二、第四运动链的中间均是移动副P1、两端均以球面副分别与旋转平台和动平台连接；所述第三运动链的下端沿Z轴方向垂直固定连接旋转平台的正中心处、中间是移动副P2、上端通过万向节连接动平台；所述第一、第二、 第三运动链分别连接驱动件。本专利技术的有益效果是1、通过串联机构和并联机构相结合，形成一种多功能混联六自由度工作台，该混联六自由度工作平台很好地解决了现役激光强化装置中传统平动工作台机构姿态无法调整，无法自动定位等问题，并能够实现大型非常规曲面工件在强化工序中姿态、位移的自由调整， 使待强化处理曲面零件被强化点的法线方向与高强度激光冲击器的激光束方向重合，使工件全部待强化表面得到最理想的强化效果。2、本专利技术中的各运动链的解耦性好，保证各运动链运动时没有积累误差，具有高度柔性、工作空间大、结构紧凑、承载能力大、动态响应迅速、定位精度高、易于控制、成本低廉等优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图2是图1中各个运动链及其关联部件的放大示意图中1.动平台；2.第一运动链；3.第二运动链；4.旋转平台；5. y轴移动平台；6. χ轴移动平台；7.导轨；8.第三运动链；9.第四运动链；10.万向节；11.曲面工件；12.激光冲击器；13.机架；SUS2.球面畐Ij ；PU Ρ2.移动副；R. ·转动副。具体实施例方式参见图1-2，本专利技术包括机架13，机架13上部沿ζ轴方向上是y轴移动平台5和 χ轴移动平台6，在机架13的底板表面上，沿y轴方向设置导轨7，导轨7上安装y轴移动平台5，y轴移动平台5通过导轨7在y轴方向上沿导轨7来回移动。同理，在y轴移动平台5的上表面上，沿χ轴方向也设置导轨，χ轴移动平台6安装在该y轴移动平台5的导轨上，实现χ轴方向的来回移动。X轴移动平台6上表面的正中位置沿ζ轴方向上通过转动副R连接旋转平台4底面的正中位置。旋转平台4的正上部是动平台1，旋转平台4和动平台1之间并连第一、第二、第三、第四运动链2、3、8、9这四个运动链，其中，第一、第二、第四运动链2、3、9各具有一个移动副Pl和两个球面副Si、S2，这三条运动链的两端均是球面副Si、S2、中间是移动副 P1。第一、第二、四运动链2、3、9这三个运动链各以其两端的球面副分别与旋转平台4和动平台1连接。第三运动链8的下端沿ζ轴方向上垂直固定连接在旋转平台4的正中心处， 中间是移动副P2，上端是万向节10，第三运动链8上端通过万向节10连接动平台1。第一、 第二、四运动链2、3、9的两端与旋转平台4连接的三个球面副互成120°，第一、第二、四运动链2、3、9的两端与动平台1连接的三个球迷副也互成120°，即连接动平台1的三个球面副构成等边三角形，连接旋转平台4的三个球面副也构成等边三角形。在动平台1上放置曲面工件11，曲面工件11的上部是高强度的激光冲击器12，激光冲击器12固定在机架13的上板上。本专利技术工作时，由y轴移动平台5和导轨7构成的移动副实现动平台1在y轴向的移动，由X轴移动平台6和y轴移动平台5构成的移动副实现动平台1在在y轴向的移动。由旋转平台4和χ轴移动平台6构成的转动副R串联，再串联4条并联的运动链以实现工件沿X、1、ζ轴的位置平移及绕χ、y、ζ轴的姿态转动。旋转平台4通过转动副R转动时，可实现整个工作台绕ζ轴的转动，在4条运动链中，第一、第二、第三运动链2、3、8为主动运动链，分别连接驱动原件，由对应的驱动原件驱动。第四运动链9为从动运动链，只起运动撑和导向作用。当第三运动链8不动时，第一运动链2和第二运动链3的移动副Pl各自按照一定运动规律驱动可以实现动平台1在万向节10处绕χ轴与y轴的转动。当第一运动链2、第二运动链3、第三运动链8同时按一定规律伸缩时，可以实现ζ轴的移动。这样， 通过4条运动链的配合运动就能能实现整个工作台绕χ轴、y轴的转动及ζ轴方向的移动。 当工作台与激光冲击器12配合运作时，就能实现对复杂曲面工件的激光冲击强化处理，在对复杂曲面工件强化处理时，能不断调整自身位姿，以使曲面工件11待强化点处的法线方向连续与激光束方向重合，从而达到最理想的强化效果。本专利技术可以采用立姿与卧姿两种实施方式，立姿主要用于激光冲击功率较小或者工件尺寸较小、位姿调整范围较小的情况下，卧姿主要用于激光冲击功率大或者工件尺寸较大、位姿调整范围较大的情况。在不同的工作要求中，可以将旋转平台置于动平台之上，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于调整曲面工件位姿的混联六自由度工作台，包括机架（１３），其特征是：机架（１３）上部是ｙ轴移动平台（５）和ｘ轴移动平台（６），机架（１３）和ｙ轴移动平台（５）之间设有沿ｙ轴方向设置的导轨，ｙ轴移动平台（５）和ｘ轴移动平台（６）之间设有沿ｘ轴方向设置的导轨；ｘ轴移动平台（６）上表面的正中位置通过转动副Ｒ沿ｚ轴方向连接旋转平台（４）底面的正中位置；旋转平台（４）的正上部是动平台（１），旋转平台（４）和动平台（１）之间并联第一、第二、第三、第四运动链（２、３、８、９），所述第一、第二、第四运动链（２、３、９）的中间均是移动副Ｐ１、两端均以球面副分别与旋转平台（４）和动平台（１）连接；所述第三运动链（８）的下端沿ｚ轴方向垂直固定连接旋转平台（４）的正中心处、中间是移动副Ｐ２、上端通过万向节（１０）连接动平台（１）；所述第一、第二、第三运动链（２、３、８）分别连接驱动件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨启志，訾鹏飞，庄佳奇，陈龙，马履中，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32
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