表面強(qiáng)化拋丸機(jī)設(shè)計(jì)初探

摘 要：表面噴丸強(qiáng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域，噴丸強(qiáng)化工藝有氣動(dòng)和機(jī)械等丸粒加速的方式。本文介紹了用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件表面強(qiáng)化拋丸機(jī)的技術(shù)性能，分析了拋丸機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理。
主題詞：拋丸機(jī)；結(jié)構(gòu)；鋼丸
中圖分類號(hào)：TD611+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 概述
1.1 設(shè)備功能
表面噴丸強(qiáng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域，噴丸強(qiáng)化工藝有氣動(dòng)和機(jī)械等丸粒加速的方式。本文介紹的拋丸機(jī)采用機(jī)械方式將一定直徑的鋼丸加速，使鋼丸高速打擊被強(qiáng)化零件，在零件表面產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到提高零件疲勞強(qiáng)度的目的。
1.2 設(shè)備的技術(shù)性能
工作介質(zhì)：鋼丸(φ0.3mm)
打擊速度：50m/s
彈丸流量:180kg/min
同時(shí)可加工零件數(shù)量:8
2 設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其工作原理
2.1 設(shè)備的工作原理
拋丸機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉輪將鋼丸加速到規(guī)定的速度,打擊待強(qiáng)化的零件表面，達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)化值。工作過(guò)程為：利用壓縮空氣，通過(guò)吸料噴嘴將料斗中的鋼丸吸出，經(jīng)氣動(dòng)傳送裝置將鋼丸輸入鋼丸分選器，空氣和灰塵由通風(fēng)裝置排出，鋼丸則進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子被加速，達(dá)到預(yù)定打擊速度的鋼丸從噴口射向工件完成對(duì)零件表面的強(qiáng)化。工件被安裝在夾具上緩慢旋轉(zhuǎn)，使工件的各表面均被強(qiáng)化。
鋼丸打擊零件后經(jīng)倉(cāng)壁阻擋返回到料斗中，再被吸出重復(fù)前述過(guò)程，達(dá)到工藝規(guī)定的強(qiáng)化時(shí)間后即完成一批工件的強(qiáng)化工作。
2.2 設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)
拋丸機(jī)由殼體、轉(zhuǎn)子、鋼丸輸送、鋼丸分選、動(dòng)力、控制等部分組成。殼體安裝在底座上，殼體內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子。殼體上部裝有鋼丸分選器、傳動(dòng)部分、鋼丸輸送裝置。控制柜固定在工作臺(tái)踏板上（見圖 1）。
圖 1 拋丸機(jī) 2.3 鋼丸分選器
鋼丸分選器（見圖 2）用于鋼丸的分選。分選器由外筒、內(nèi)筒及螺旋通道組成。壓縮空氣和鋼丸混合流沿氣動(dòng)傳送裝置的輸送通道進(jìn)入鋼丸分選器，合格鋼丸因離心力的作用流向外筒并落到其底部。空氣沿內(nèi)筒進(jìn)入通風(fēng)系統(tǒng)，不合格的鋼丸被分離出來(lái)。分選器底部設(shè)有濾網(wǎng)和錐形體，合格的鋼丸通過(guò)錐形體輸送到分選器出丸口。分選器外筒壁上設(shè)有觀察窗，用于觀察分選器中鋼丸的狀況，清除廢丸。
圖 2 鋼丸分選器
2.4 氣動(dòng)傳送裝置

氣動(dòng)傳送裝置用于把鋼彈丸從殼體中輸送到螺旋分選器中。其下部為噴嘴(見圖 3)，上部為輸送管路。噴嘴通入壓縮空氣，產(chǎn)生的負(fù)壓將鋼丸吸入，壓縮空氣的流速應(yīng)足以使鋼丸被輸送到一定高度，以完成鋼丸的輸送。
圖 3 噴嘴
2.5 轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的殼體上裝有葉片，鋼丸從轉(zhuǎn)子中心進(jìn)入葉片并被旋轉(zhuǎn)的葉片加速，在離心力及圓周運(yùn)動(dòng)的共同的作用下，鋼丸從葉片外部的拋射口被拋出(見圖 4)。拋射速度 V 由拋射口旋轉(zhuǎn)線速度 V1與離心力作用下鋼丸的徑向速度 V2 合成（計(jì)算略）。拋射速度根據(jù)強(qiáng)化工藝需要調(diào)整。
圖 4 轉(zhuǎn)子葉片
2.6 空心軸
空心軸(見圖 5)用于帶動(dòng)被加工零件旋轉(zhuǎn)。空心軸由齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過(guò)齒輪嚙合，工作時(shí)八個(gè)空心軸同時(shí)等速旋轉(zhuǎn)。空心軸上部設(shè)有端蓋，防止鋼丸外泄，端蓋下部裝有夾具，用于裝夾零件。空心軸下部設(shè)有機(jī)械密封及填料密封裝置，防止鋼丸進(jìn)入軸承。
圖 5 空心軸 結(jié)論
經(jīng)過(guò)試用，拋丸機(jī)各系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，設(shè)備技術(shù)指標(biāo)滿足工藝需要。用拋丸機(jī)強(qiáng)化加工后的零件，疲勞強(qiáng)度大幅提高，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。
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