本發明屬于零件表面光整加工,具體涉及一種薄壁鈑金件群孔重熔層旋振篩拋裝置及方法。
背景技術：
1、隨著航空發動機推重比與功重比的不斷提升，燃燒室出口溫度顯著升高，先進燃燒室的燃氣溫度可達2400k以上。航空發動機內襯作為燃燒室的核心構件，其通常為直徑超過800mm甚至1000mm以上的薄壁鈑金結構，壁厚僅為2mm左右。為保證其在高溫高壓環境下可靠工作，普遍采用氣膜冷卻技術，即在內襯壁面上加工數以萬計的氣孔，通過冷卻氣膜覆蓋壁面以實現熱防護。當前，薄壁鈑金件上的氣孔主要采用激光切割工藝加工。但由于高能激光束的作用，孔壁內側會形成微米級重熔層。該重熔層為再凝固組織，其物理性能與基體材料存在顯著差異，不僅降低零件的疲勞強度，還可能影響氣孔的幾何精度與裝配一致性，已成為制約高性能燃燒室壽命與可靠性的關鍵因素。
2、針對重熔層的去除，現有常規光整技術如機械研磨（滾光、振動、無芯磨等）、化學腐蝕、爆炸去毛刺及手工修整等方法，因氣孔孔徑?。ㄗ钚】蛇_0.5mm）、孔深較大、且零件屬于薄壁結構（壁厚僅0.4~0.8mm），易引起變形、堵孔或二次損傷，難以實現重熔層的有效、選擇性去除。目前生產中主要依賴手工修整（如手持鉆槍逐孔處理），該方法不僅效率低、勞動強度大，還容易導致孔形畸變、重熔層去除不均等問題，加工質量穩定性差，成為制約薄壁鈑金類零件制造周期與成本的主要瓶頸。
技術實現思路
1、本發明為了解決現有技術中存在的重熔層的手工去除中，存在效率低、勞動強度大，還容易導致孔形畸變、重熔層去除不均等問題，提供了一種薄壁鈑金件群孔重熔層旋振篩拋裝置及方法。
2、本發明采用如下的技術方案實現：一種薄壁鈑金件群孔重熔層旋振篩拋裝置及方法，包括薄壁鈑金件裝夾機構、回轉驅動機構、磨料循環機構、支撐機構以及水平振動臺；薄壁鈑金件裝夾機構包括鈑金件定位軸以及鈑金件定位夾具，其中鈑金件定位軸作為薄壁鈑金件和鈑金件定位夾具的定位軸，鈑金件定位軸遠離回轉驅動機構的一端設置有槽型通道，且槽型通道的側壁設置有用于磨料噴出的通道；鈑金件定位夾具用于夾持薄壁鈑金件并與其形成封閉型腔，薄壁鈑金件的內部預置有預設填充率的磨料，磨料用于對薄壁鈑金件群孔內的重熔層進行去除；回轉驅動機構與鈑金件定位軸連接，回轉驅動機構用于驅動薄壁鈑金件進行回轉運動；磨料循環機構包括料箱、儲氣罐以及送料氣管，其中薄壁鈑金件裝夾機構以及薄壁鈑金件位于封閉的料箱中，送料氣管與料箱連通，儲氣罐用于將從料箱流出的磨料經送料氣管、鈑金件定位軸送入薄壁鈑金件內，從薄壁鈑金件群孔內甩出的磨料能夠進入料箱中，實現磨料的循環；支撐機構用于承載支撐薄壁鈑金件裝夾機構、回轉驅動機構以及磨料循環機構；水平振動臺設置在支撐機構的底端，用于驅動支撐機構在水平方向振動，進而實現薄壁鈑金件的水平振動，同時配合薄壁鈑金件的回轉運動，使磨料在復合運動作用下持續向薄壁鈑金件群孔的孔壁離心拋射，實現對薄壁鈑金件群孔內重熔層的去除。
3、優選地，料箱的出料端、儲氣罐出氣管以及送料氣管通過文丘里磨料輸送管連接，文丘里磨料輸送管包括入口圓筒段、圓錐收縮段、圓筒喉部、圓錐擴散段以及鈍角彎折段，其中入口圓筒段與儲氣罐出氣管連通，入口圓筒段依次經圓錐收縮段、圓筒喉部以及圓錐擴散段與送料氣管連通，料箱的出料端經鈍角彎折段與圓錐收縮段和圓筒喉部的交界處連通。
4、優選地，磨料循環機構還包括內部中空的轉動軸和固定軸，轉動軸的一端貫穿料箱的一側壁與鈑金件定位軸連接，轉動軸遠離鈑金件定位軸的一端經第一雙列角接觸球軸承與支撐機構轉動連接，轉動軸與料箱內壁的接觸部分設置有軸封蓋，固定軸通過密封圈和軸承端蓋與支撐機構固定連接，固定軸靠近鈑金件定位軸的一端插入至轉動軸中且不與轉動軸的內壁接觸，固定軸遠離鈑金件定位軸的一端與送料氣管連通。
5、優選地，鈑金件定位軸遠離回轉驅動機構的一端設置有定位軸肩，鈑金件定位夾具包括相對設置的第一夾具和第二夾具，鈑金件定位夾具和薄壁鈑金件組成的整體經密封圈和軸封蓋安裝在鈑金件定位軸上，并通過設置在鈑金件定位軸遠離軸肩一端的套筒和螺母鎖緊固定。
6、優選地，回轉驅動機構包括伺服電機、聯軸器以及回轉傳動軸，回轉傳動軸的一端貫穿料箱的一側壁且與鈑金件定位軸連接，回轉傳動軸與料箱內壁的接觸部分設置有軸封蓋，回轉傳動軸通過第二雙列角接觸球軸承與支撐機構轉動連接，支撐機構上還設置有對第二雙列角接觸球軸承進行限位的軸承端蓋和彈性墊片，聯軸器用于連接回轉傳動軸和伺服電機的輸出軸，伺服電機經電機架安裝在支撐機構上。
7、優選地，支撐機構包括主支架以及側支架，其中主支架包括位于料箱兩側的分體支撐架，連接在儲氣罐本體上的軟管通過y型三通接頭與儲氣罐出氣管連接，y型三通接頭的其中一端通過端蓋封閉且能夠在打開時外接給氣裝置，側支架用于承載伺服電機和安裝y型三通接；料箱通過搭扣將料箱蓋與料箱本體固定，料箱蓋上設置有排氣孔。
8、優選地，磨料的類型包括但不限于碳化硅磨料、碳化硼磨料、氧化鋁磨料、切斷鋼絲、鋼丸、金剛石。
9、本發明第二方面，還提供一種薄壁鈑金件群孔重熔層旋振篩拋方法，包括以下步驟：基于薄壁鈑金件群孔的最小尺寸，確定磨料類型、尺寸以及填充率；
10、基于薄壁鈑金件的總體尺寸，確定鈑金件定位夾具的尺寸，以鈑金件定位軸的定位軸肩為定位基準，實現薄壁鈑金件的定位與裝夾；
11、將鈑金件定位軸兩端分別與轉動軸以及回轉傳動軸通過插銷快接固定；通過搭扣將料箱蓋與料箱固定，實現料箱的密封；
12、打開儲氣罐，在磨料循環機構的作用下，將料箱內磨料運送至薄壁鈑金件內，使磨料在薄壁鈑金件內形成初始填充量；
13、啟動伺服電機，通過回轉驅動機構驅動薄壁鈑金件進行回轉運動；同時啟動水平振動臺，驅動薄壁鈑金件進行水平振動，同時配合薄壁鈑金件的回轉運動，使磨料在復合運動作用下持續向薄壁鈑金件群孔的孔壁離心拋射；
14、根據磨料泄漏速度，調節儲氣罐的排氣速度，進而控制磨料循環速度，使磨料泄漏速度與磨料循環速度達到動態平衡，在薄壁鈑金件內形成穩定的環形貼壁流場，實現對薄壁鈑金件群孔內重熔層的快速、穩定去除。
15、優選地，薄壁鈑金件群孔最小尺寸與磨料尺寸的關系表示為：
16、
17、其中：為薄壁鈑金件群孔最小尺寸；為磨料尺寸。
18、優選地，薄壁鈑金件半徑、磨料填充率與最內層磨料回轉半徑之間的關系為：
19、
20、其中：為圓周率；為薄壁鈑金件半徑；為薄壁鈑金件厚度；為磨料填充率；為最內層磨料回轉半徑；
21、形成環形貼壁流場的最內層磨料的向心加速度滿足：
22、
23、其中：為薄壁鈑金件臨界回轉角速度；為重力加速度；
24、因此，由磨料組成的磨料群在薄壁鈑金件內形成穩定環形貼壁流場的臨界回轉角速度為：
25、。
26、與現有技術相比，本發明的有益效果是：
27、本發明提供一種薄壁鈑金件群孔重熔層旋振篩拋裝置及方法，通過將磨料持續向孔壁離心拋射，實現對孔壁重熔層的高頻碰撞與劃擦，從而高效、均勻地去除重熔層。通過調控薄壁鈑金件轉速與氣流速度，精確控制磨料自群孔中拋射速度與沖擊力，結合水平振動運動，顯著增加了磨料與孔壁的碰撞頻次與加工均勻性，通過更換夾具即可實現不同尺寸薄壁鈑金件群孔重熔層的去除，并保持群孔幾何完整性，該方法為航空發動機內襯等薄壁鈑金件群孔重熔層去除提供了一種全新的解決方案。