气动喷丸用弹丸多流速控制装置及方法与流程

本发明属于金属零件表面喷丸强化处理领域，具体涉及一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置及方法。

背景技术：

1、气动喷丸shot peening，sp的原理是利用高速弹丸流撞击金属工件表面，弹丸与工件表面发生碰撞会在金属表面发生剧烈塑性变形，剧烈的塑性变形会导致材料内部晶界密度增加，位错大量增多，从而形成晶粒细化层。此外由于不均匀的塑性变形也使得材料表层产生了残余压应力层，这种残余应力有助于减缓裂纹扩展的速率，从而大大提高金属材料的抗疲劳强度和使用寿命。气动喷丸通过控制气压的强度、弹丸的流速等控制喷丸强度。整个过程操作简单，喷丸效率高，且与自动化设备搭配使用可以实现对于曲面以及复杂形状工件的处理。

2、弹丸流速控制对于气动喷丸强化设备的稳定性以及强度影响至关重要，目前的弹丸流速控制需要通过喷射时间和喷射弹丸质量进行计算，所测质量为弹丸喷射后的质量，而弹丸在喷射过程中会发生破损等变化，因此所计算的弹丸流速误差较大。因此，需要提供一种结构简单，运行稳定的弹丸多流速控制装置来保证喷丸过程中弹丸的稳定输入以及流速调整。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置及方法，该装置进行了模块化设计，能够根据需要随时随地进行装配和使用；其中，弹丸流速控制模块能够根据需要实时调整弹丸流速，实现对弹丸流速的有效控制；同时弹丸流速控制模块内设置有弹丸回收结构，能够对未进入流速控制通道的弹丸进行回收；本发明解决了现有弹丸流速控制稳定性和误差均较大的问题。

3、本发明的技术方案是：一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：包括弹丸流速控制模块及供给弹丸的弹丸仓；

4、所述弹丸流速控制模块的输入端与弹丸舱对接，其内设置有弹丸输送机构和弹丸回收机构；通过弹丸输送机构将输入端的弹丸在设定流速下输送至第一弹丸出口，所述第一弹丸出口通过气管与弹丸喷嘴连通，且弹丸流速能够进行实时调整；通过弹丸回收机构将输入端未消耗弹丸输送至第二弹丸出口并回收。

5、本发明的进一步技术方案是：所述弹丸输送机构包括转动式弹丸通道，转动式弹丸通道的输入通道与弹丸流速控制模块的输入端连通，输出通道与第一弹丸出口连通，输入通道与输出通道之间的通道腔体内转动连接有转盘，且腔体内壁与转盘为间隙配合；所述转盘外周设有弹丸容纳槽，由弹丸容纳槽和通道腔体内壁面构成转动式弹丸通道主体部分；通过驱动部件驱动转盘，将位于弹丸容纳槽内的定量弹丸按照设定速度转运至输出通道。

6、本发明的进一步技术方案是：所述转动式弹丸通道的输出通道入口处为导向结构，所述导向结构的壁面与通道腔体内壁相切，从相切处收敛至输出通道入口，且导向结构位于弹丸转处一侧的壁面为倾斜壁面，能够将转动式弹丸通道主体部分运转的弹丸无障碍式导入输出通道。

7、本发明的进一步技术方案是：所述弹丸回收机构包括回收通道，回收通道的入口与弹丸流速控制模块的输入端连通，出口与第二弹丸出口连通；进入回收通道入口的弹丸依靠重力沿通道路径滑落至回收通道出口。

8、本发明的进一步技术方案是：所述回收通道的入口为可关闭式结构，在弹丸消耗时为关闭状态，停止消耗待清理时为打开状态；与回收通道出口连通的第二出口外接球阀开关，通过球阀开关控制第二出口的开闭。

9、本发明的进一步技术方案是：所述弹丸流速控制模块的弹丸输送机构和弹丸回收机构均置于壳体内，所述壳体顶端为与弹丸舱连通的输入端，内部设有弹丸输送机构的通道腔体和回收通道，通道腔体为圆柱内腔；通道腔体和回收通道的入口均与输入端连通，出口均位于壳体底部，分别与第一弹丸出口和第二弹丸出口连通。

10、本发明的进一步技术方案是：所述转盘为齿轮轴结构，包括圆柱齿轮和转轴，所述圆柱齿轮安装于转轴上，通过转轴转动连接于壳体的圆柱内腔，转轴的输入端贯穿壳体壁面与伺服电机连接，通过伺服电机驱动圆柱齿轮旋转，进而带动落于齿槽内的弹丸沿圆柱内腔转动至输出通道，齿槽即为弹丸容纳槽。

11、本发明的进一步技术方案是：所述壳体为可拆卸式结构，其圆柱内腔一端开口，并在开口端封装有电机连接端盖，所述电机连接盖上开有通孔，转轴穿过电机连接盖与伺服电机的输出轴连接；且伺服电机安装于电机连接盖的外壁面。

12、本发明的进一步技术方案是：所述气动喷丸用弹丸多流速控制装置还包括弹丸流速控制器滑台固定架、弹丸仓支撑架、电机控制器组件；

13、所述弹丸流速控制器滑台固定架包括铝型材框架及安装于其上的直线导轨和弹丸盛接盘，弹丸盛接盘用于盛接处理过程中以及更换设备时溅落的弹丸；

14、所述弹丸舱支撑架通过直线导轨安装于铝型材框架上，且弹丸舱和弹丸流速控制模块均安装于弹丸舱支撑架上，通过直线导轨控制弹丸舱支撑架在平面内的移动位置，进而调整弹丸流速控制模块的工作位置；

15、所述电机控制器组件包括控制器，控制器与伺服电机电连接，通过控制器控制伺服电机的启停以及转速。

16、一种气动喷丸用弹丸多流速控制方法，其特征在于具体步骤如下：

17、将所述弹丸流速控制模块与弹丸舱连通，同时关闭弹丸回收机构的入口；

18、通过控制器接收喷丸强度信号，并根据信号匹配对应的喷丸流速；所述喷丸强度信号由安装于被处理工件表面的传感器获取；

19、通过控制器将喷丸流速对应的电机转速指令发送至伺服电机；

20、由伺服电机驱动弹丸输送机构的转盘，转盘根据设定转速将定量弹丸转送至弹丸喷嘴的输入口；

21、根据喷丸强度信号对电机转速进行实时调整，以完成自适应闭环控制。

22、有益效果

23、本发明的有益效果在于：

24、1、本发明气动喷丸用弹丸多流速控制装置结构设计简单，其中弹丸流速控制模块基于电机的匀速配合下，使得弹丸流速可调且均匀稳定。

25、2、本发明弹丸流速控制模块采用两条弹丸通道的设计，一条作为弹丸输送通道，另一条作为弹丸回收通道；考虑了剩余弹丸收集以及特殊情况，节省弹丸流量控制装置的拆卸以及弹丸清扫的成本。

26、3、本发明圆柱齿轮结构中的楔形凹槽设计，实现了弹丸的流速稳定，当电机速度不同，每个楔形槽中弹丸量不同，从而实现弹丸的流速调控。

技术特征：

1.一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：包括弹丸流速控制模块及供给弹丸的弹丸仓；

2.根据权利要求1所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述弹丸输送机构包括转动式弹丸通道，转动式弹丸通道的输入通道与弹丸流速控制模块的输入端连通，输出通道与第一弹丸出口连通，输入通道与输出通道之间的通道腔体内转动连接有转盘，且腔体内壁与转盘为间隙配合；所述转盘外周设有弹丸容纳槽，由弹丸容纳槽和通道腔体内壁面构成转动式弹丸通道主体部分；通过驱动部件驱动转盘，将位于弹丸容纳槽内的定量弹丸按照设定速度转运至输出通道。

3.根据权利要求2所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述转动式弹丸通道的输出通道入口处为导向结构，所述导向结构的壁面与通道腔体内壁相切，从相切处收敛至输出通道入口，且导向结构位于弹丸转处一侧的壁面为倾斜壁面，能够将转动式弹丸通道主体部分运转的弹丸无障碍式导入输出通道。

4.根据权利要求1所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述弹丸回收机构包括回收通道，回收通道的入口与弹丸流速控制模块的输入端连通，出口与第二弹丸出口连通；进入回收通道入口的弹丸依靠重力沿通道路径滑落至回收通道出口。

5.根据权利要求4所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述回收通道的入口为可关闭式结构，在弹丸消耗时为关闭状态，停止消耗待清理时为打开状态；与回收通道出口连通的第二出口外接球阀开关，通过球阀开关控制第二出口的开闭。

6.根据权利要求2所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述弹丸流速控制模块的弹丸输送机构和弹丸回收机构均置于壳体内，所述壳体顶端为与弹丸舱连通的输入端，内部设有弹丸输送机构的通道腔体和回收通道，通道腔体为圆柱内腔；通道腔体和回收通道的入口均与输入端连通，出口均位于壳体底部，分别与第一弹丸出口和第二弹丸出口连通。

7.根据权利要求6所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述转盘为齿轮轴结构，包括圆柱齿轮和转轴，所述圆柱齿轮安装于转轴上，通过转轴转动连接于壳体的圆柱内腔，转轴的输入端贯穿壳体壁面与伺服电机连接，通过伺服电机驱动圆柱齿轮旋转，进而带动落于齿槽内的弹丸沿圆柱内腔转动至输出通道，齿槽即为弹丸容纳槽。

8.根据权利要求7所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：所述壳体为可拆卸式结构，其圆柱内腔一端开口，并在开口端封装有电机连接端盖，所述电机连接盖上开有通孔，转轴穿过电机连接盖与伺服电机的输出轴连接；且伺服电机安装于电机连接盖的外壁面。

9.根据权利要求1所述一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置，其特征在于：还包括弹丸流速控制器滑台固定架、弹丸仓支撑架、电机控制器组件；

10.一种气动喷丸用弹丸多流速控制方法，其特征在于具体步骤如下：

技术总结本发明一种气动喷丸用弹丸多流速控制装置及方法，属于金属零件表面喷丸强化处理领域；所述装置包括弹丸流速控制模块及供给弹丸的弹丸仓；所述弹丸流速控制模块的输入端与弹丸舱对接，其内设置有弹丸输送机构和弹丸回收机构；通过弹丸输送机构将输入端的弹丸在设定流速下输送至第一弹丸出口，所述第一弹丸出口通过气管与弹丸喷嘴连通，且弹丸流速能够进行实时调整；通过弹丸回收机构将输入端未消耗弹丸输送至第二弹丸出口并回收。本发明解决了现有弹丸流速控制稳定性和误差均较大的问题。技术研发人员：陈松,荣震,徐世霖,司朝润受保护的技术使用者：中机凯博表面技术江苏有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26