一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置的制作方法

1.本发明属于超声喷丸强化技术领域，涉及一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置。


背景技术：

2.现有技术中，通过疲劳试棒进行疲劳寿命检测和分析是验证喷丸强化效果的重要手段，要求其喷丸工艺与工件一致。超声喷丸强化是国内新型表面强化技术，与常规喷丸采用喷嘴单向喷射零件表面不同，超声喷丸是在一密闭腔室中通过振动丸粒对工件表面进行无序散射喷丸，但是对疲劳试棒进行超声强化的专用装置目前未见有相关报道，未检索到相关技术。现有技术一般直接将疲劳试棒置于超声喷丸腔室中进行喷丸。由于疲劳试棒是圆柱体，而工件表面通常为平面，因此两者之间的喷丸状态存在较大差异。同时超声强化各向异性也易造成疲劳试棒喷丸均匀一致性低，以上因素直接影响疲劳试验分析的数据准确性。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，通过遮蔽和旋转，实现了疲劳试棒与工件之间的喷丸状态能达到一致，提高了疲劳试棒的喷丸均匀一致性，进一步提高了疲劳试验分析的数据准确性。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，包括，
6.主腔体，遮蔽块，减速电机，顶杆组件和齿轮轴组件；所述齿轮轴组件包括轴销和从动齿轮；
7.所述减速电机的转动轴上装配有从动齿轮，所述轴销与从动齿轮之间的固定连接；所述从动齿轮与主动齿轮相互咬合；所述遮蔽块分别安装在疲劳试棒的两侧；所述疲劳试棒插设在主腔体上，所述疲劳试棒的一端与轴销相抵触压紧，另一端与顶杆组件相抵触压紧。
8.优选的，所述主腔体的凹槽两边开设有大于疲劳试棒直径的通孔，其中，一边的通孔用于安装轴销；另一边的通孔用于安装顶杆组件。
9.优选的，所述顶杆组件包括盖形螺帽、弹簧、金属小球和顶销；所述弹簧、金属小球和顶销均装配在盖形螺帽的内部腔体中，顶销的一端通过橡胶垫片与疲劳试棒相抵压紧，所述顶销的另一端与金属小球相抵触。
10.优选的，所述述盖形螺帽包括盖帽和顶杆，顶杆的外表面上设置有螺纹，顶杆的内部位空心腔体；顶杆的螺纹与主腔体的通孔中的螺纹相配合实现盖形螺帽与主腔体的固定连接。
11.优选的，所述轴销与疲劳试棒之间通过橡胶垫片相抵压紧。
12.优选的，所述主腔体为凹字形结构，且主腔体的凹槽宽度与疲劳试棒需要喷丸的部分等宽，所述遮蔽块的宽度小于主腔体的凹槽宽度；
13.优选的，所述减速电机通过固定环和螺钉配合固定在主腔体上方。
14.优选的，还包括调速器，所述调速器与减速电机通过电线连接。
15.优选的，还包括盖板，所述盖板通过螺钉与主腔体固定连接，所述遮蔽块通过螺钉固定在盖板上。
16.优选的，所述疲劳试棒超声喷丸装置装配在超声喷丸发生器上。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
18.本发明提供了一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，考虑到工件表面一般都是平面，疲劳试棒为哑铃型圆棒状，为了实现疲劳试棒与工件之间的喷丸状态能达到一致，本发明的喷丸装置通过遮蔽块的设计，巧妙的将疲劳试棒表面分为两半，由于疲劳试棒尺寸较小，一半的表面可以近似的认为接近平面，可以更加精确的代表零件实际喷丸状态，以获得更加准确的试验数据。通过主腔体两边的顶杆组件和齿轮轴组件将疲劳试棒夹持在腔室中，通过减速电机带动齿轮，进而带动疲劳试棒一起进行旋转。而通过齿轮轴组件与减速电机形成的旋转结构的设计，使疲劳试棒不断旋转以获得全表面的喷丸处理，通过遮蔽和旋转，实现了疲劳试棒与工件之间的喷丸状态能达到一致，提高了疲劳试棒的喷丸均匀一致性，进一步提高了疲劳试验分析的数据准确性。
19.进一步，本发明通过调速器和减速电机的设计，可以实现疲劳试棒旋转速度的调节，进而实现单位时间内疲劳试棒喷丸次数的改变，获得所需的最佳工艺参数。
20.进一步，本发明在主腔体两侧设置盖板用于固定遮蔽块，并对主腔体进行封闭，最终形成一个开口式腔室，将开口朝下放置于超声喷丸发生器上，超声喷丸介质通过开口对疲劳试棒进行强化加工。
附图说明
21.图1是疲劳试棒的超声喷丸装置的各部件分解示意图；
22.图2是疲劳试棒的超声喷丸装置的剖面示意图；
23.图3是组装后的疲劳试棒的超声喷丸装置的示意图；
24.图4是遮蔽块、齿轮轴组件及顶杆组件装配示意图；
25.图5是可调顶杆组件示意图；
26.图中：1-主腔体，2-盖板，3-顶杆组件，4-遮蔽块，5-减速电机，6-齿轮轴组件，7-固定环，8-螺钉，9-调速器，10-超声喷丸发生器，11-疲劳试棒，12-盖形螺帽，13-瘫痪，14-金属小球，15-顶销，16-橡胶垫片，17-轴销，18-从动齿轮，19-螺帽，20-主动齿轮。
具体实施方式
27.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.如图1和图2所示，所述主腔体1为实心crwmn等高硬度钢，呈凹字形，凹槽宽度与疲劳试棒需要喷丸的部分等宽，凹槽两边开有略大于疲劳试棒直径的通孔。其中一个用于安装齿轮轴组件6的通孔带卡口，使该组件安装后不会脱落。
30.所述齿轮轴组件6由轴销17、从动齿轮18和螺帽19组成。将齿轮轴组件6装配到主腔体1上；轴销17插设在从动齿轮18的轴心孔中，且通过螺帽19与轴销17一端的螺纹配合，实现轴销17与从动齿轮18之间的固定连接；轴销17的另一端插设在主腔体1的一边的通孔中，且末端通过橡胶垫片16与疲劳试棒11的一端相抵；
31.将减速电机5通过固定环7固定在主腔体1上方，固定环7与主腔体1之间通过螺钉固定；减速电机5的转动轴上装配有主动齿轮20；所述减速电机5上的主动齿轮20与齿轮轴组件6上的从动齿轮18咬合。通过减速电机带动轴销17和从动齿轮18旋转，由于疲劳试棒与轴销17之间由于力的作用处于压紧状态，进而带动疲劳试棒一起进行旋转，将调速器9与减速电机5电性连接，通过调速器可以调节减速电机5的每分钟旋转速度。
32.将需要进行喷丸加工的圆柱形疲劳试棒11通过主腔体1左侧的通孔插入，一端与齿轮轴组件6的轴销17和橡胶垫片16压紧，另一端由顶杆组件3通过橡胶垫片16压紧。
33.疲劳试棒11为圆棒状的哑铃型结构；所述遮蔽块4与疲劳试棒的接触面的弧面与疲劳试棒的哑铃型的凹部的弧面相吻合；
34.如图4和图5所示，所述顶杆组件3由盖形螺帽12、弹簧13、金属小球14和顶销15组成。将带螺纹的顶杆组件3拧入主腔体1左侧孔中，使顶销15通过橡胶垫片16压紧疲劳试棒的另一端；所述盖形螺帽12实际为将螺栓的螺杆部中间形成为空心腔体的一个结构，盖形螺帽12的内部腔体中设置有弹簧13、金属小球14和顶销15，顶销的一端通过橡胶垫片16与疲劳试棒相顶紧，另一端与金属小球相抵，调节顶杆组件的盖形螺帽12的松紧度，由于弹簧13可进行伸缩，金属小球14与顶销15接触面积小、摩擦力低，可以使疲劳试棒11固定并被齿轮轴组件6带动旋转。所述述盖形螺帽12包括盖帽和顶杆，顶杆的外表面上设置有螺纹，顶杆的内部位空心腔体；顶杆的螺纹与主腔体1的通孔壁上的螺纹相配合实现盖形螺帽12与主腔体1的紧密连接。
35.如图3所示，将两个遮蔽块4通过螺钉8固定到分别固定到左右两个盖板2上，两侧盖板用于固定遮蔽块，并对主腔体进行封闭，最终形成一个开口式腔室，将开口朝下放置于超声喷丸发生器上，超声喷丸介质通过开口对疲劳试棒进行强化加工，再将盖板通过四周的螺钉装到主腔体1上，整个装置即组装完毕。将组装好的装置放置在超声喷丸发生器10上，接通12v电源，通过调速器9调整合适的转速，即可启动喷丸，对疲劳试棒进行强化处理。减速电机5为12v直流无刷减速电机；
36.具体的工作过程如下：
37.主腔体1为凹型结构，通过两边的顶杆组件3和齿轮轴组件6将疲劳试棒11夹持在腔室中，通过减速电机5带动主动齿轮20旋转，主动齿轮20带动从动齿轮18旋转，从动齿轮进而带动轴销与疲劳试棒11一起进行旋转。通过调速器9可以调节减速电机5每分钟旋转速度。在疲劳试棒的凹部两侧各有一个遮蔽块，该遮蔽块可以遮蔽疲劳试棒一半表面，但不影响试棒旋转。通过遮蔽块4使疲劳试棒一半表面隐藏。两侧盖板用于固定遮蔽块4，并对主腔体进行封闭，最终形成一个开口式腔室，将开口朝下放置于超声喷丸发生器上，超声喷丸介质通过开口对疲劳试棒进行强化加工。
38.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
40.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，包括，主腔体(1)，遮蔽块(4)，减速电机(5)，顶杆组件(3)和齿轮轴组件(6)；所述齿轮轴组件(6)包括轴销(17)和从动齿轮(18)；所述减速电机(5)的转动轴上装配有从动齿轮(18)，所述轴销(17)与从动齿轮(18)之间的固定连接；所述从动齿轮(18)与主动齿轮(20)相互咬合；所述遮蔽块(4)分别安装在疲劳试棒(11)的两侧；所述疲劳试棒(11)插设在主腔体(1)上，所述疲劳试棒(11)的一端与轴销(17)相抵触压紧，另一端与顶杆组件(3)相抵触压紧。2.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述主腔体(1)的凹槽两边开设有大于疲劳试棒(11)直径的通孔，其中，一边的通孔用于安装轴销(17)；另一边的通孔用于安装顶杆组件(3)。3.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述顶杆组件(3)包括盖形螺帽(12)、弹簧(13)、金属小球(14)和顶销(15)；所述弹簧(13)、金属小球(14)和顶销(15)均装配在盖形螺帽(12)的内部腔体中，顶销(15)的一端通过橡胶垫片(16)与疲劳试棒(11)相抵触压紧，所述顶销(15)的另一端与金属小球(14)相抵触。4.根据权利要求3所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述述盖形螺帽(12)包括盖帽和顶杆，顶杆的外表面上设置有螺纹，顶杆的内部位空心腔体；顶杆的螺纹与主腔体(1)的通孔壁上的螺纹相配合实现盖形螺帽(12)与主腔体(1)的固定连接。5.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述轴销(17)与疲劳试棒(11)之间通过橡胶垫片(16)相抵压紧。6.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述主腔体(1)为凹字形结构，且主腔体(1)的凹槽宽度与疲劳试棒(11)需要喷丸的部分等宽，所述遮蔽块(2)的宽度小于主腔体(1)的凹槽宽度。7.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述减速电机(5)通过固定环(7)和螺钉配合固定在主腔体(1)上方。8.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，还包括调速器(9)，所述调速器(9)与减速电机(5)通过电线连接。9.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，还包括盖板(2)，所述盖板(2)通过螺钉(8)与主腔体(1)固定连接，所述遮蔽块(4)通过螺钉(8)固定在盖板(2)上。10.根据权利要求1所述的一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，其特征在于，所述疲劳试棒超声喷丸装置装配在超声喷丸发生器(10)上。

技术总结
本发明公开了一种用于疲劳试棒的超声喷丸装置，包括，主腔体，遮蔽块，减速电机，顶杆组件和齿轮轴组件；齿轮轴组件包括轴销和从动齿轮；减速电机的转动轴上装配有从动齿轮，轴销与从动齿轮之间的固定连接；从动齿轮与主动齿轮相互咬合；遮蔽块分别安装在疲劳试棒的两侧；疲劳试棒插设在主腔体上，疲劳试棒的一端与轴销相抵触压紧，另一端与顶杆组件相抵触压紧，该装置通过遮蔽和旋转，实现了疲劳试棒与工件之间的喷丸状态能达到一致，提高了疲劳试棒的喷丸均匀一致性，进一步提高了疲劳试验分析的数据准确性。析的数据准确性。析的数据准确性。


技术研发人员：胡云辉 李红刚 黄宝庆 李晓博 刘保华 杨明芸 郭四新 廖燕
受保护的技术使用者：中国航发动力股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/13