[发明专利]一种孔壁强化的防损伤方法及其装置

权利要求书

1.一种孔壁强化的防损伤装置，其特征在于，包括：

工件夹持单元，包括机械手II(10)和工装夹具II(7)，所述工装夹具II(7)安装在所述机械手II(10)的执行末端，用于夹持需进行孔壁强化的工件；

防护板单元，包括机械手I(1)、工装夹具I(2)、调节机构(3)和防护板(4)，所述工装夹具I(2)安装在所述机械手I(1)的执行末端，所述防护板(4)通过所述调节机构(3)安装在所述工装夹具I(2)的夹头端，以调控所述防护板(4)伸入工件孔壁内的径向和周向位置；

控制系统，包括控制器(11)和计算机(9)，所述控制器(11)连接并控制所述机械手I(1)和所述机械手II(10)，所述计算机(9)控制激光器(8)，在激光冲击强化时，使所述激光器(8)向工件的待加工部位发射激光束。

2.根据权利要求1所述的孔壁强化的防损伤装置，其特征在于，所述调节机构(3)包括轴向滑杆和横向滑杆，所述横向滑杆的一端安装有调节滑块，另一端安装所述防护板(4)，所述调节滑块的中心开有通孔，通孔的轴线与横向滑杆的轴线垂直，所述轴向滑杆的顶部安装在所述工装夹具I(2)的夹头端，所述轴向滑杆的底部通过调节滑块的通孔与所述横向滑杆连接，使所述调节机构(3)的横向滑杆通过调节滑块可沿其轴向滑杆往复滑动，所述防护板(4)的顶部可沿所述调节机构(3)的横向滑杆往复滑动，所述防护板(4)的底部伸入工件的孔壁遮挡非加工面，实现爆轰波反射屏蔽。

3.根据权利要求2所述的孔壁强化的防损伤装置，其特征在于，所述调节机构(3)的调节滑块上设有轴向和径向调节件，用于在所述调节机构(3)的横向滑杆在轴向滑动或者径向转动时，对其限位调节，以调节所述防护板(4)的底部伸入工件孔壁内的深度及与孔壁面的径向距离。

4.根据权利要求2所述的孔壁强化的防损伤装置，其特征在于，所述防损伤装置还包括喷嘴(5)，所述喷嘴(5)安装在所述调节机构(3)的轴向滑杆底部，在激光强化前，用于提供孔壁强化区域表面均匀的水流约束层。

5.根据权利要求3所述的孔壁强化的防损伤装置，其特征在于，所述防护板(4)的底部伸入工件孔壁内与孔壁面的径向距离L₁为:其中，D为工件孔壁的孔径，a为激光光斑的最大直径尺寸，所述防护板(4)的宽度W为：厚度h为：所述防护板(4)宽度方向中心线与激光束辐射在孔壁上的光斑中心相一致。

6.根据权利要求5所述的孔壁强化的防损伤装置，其特征在于，所述防护板(4)的底部为平板或曲面板，所述防护板(4)的底部为曲面板时，该曲面防护板的凸曲面朝向孔壁中心一侧，曲面半径小于所述防护板(4)的材质为不锈钢。

7.一种采用权利要求1-6任一项装置的孔壁强化的防损伤方法，其特征在于，在激光冲击强化前，通过所述控制器(11)控制所述机械手I(1)和所述机械手II(10)，分别带动所述工装夹具I(2)和所述工装夹具II(7)到达预定位置；通过所述计算机(9)调控所述激光器(8)的激光工艺参数和控制激光束输出；通过调整所述调节机构(3)和所述防护板(4)在纵向和横向位置，使所述防护板(4)伸入工件孔壁内；在激光冲击强化时，通过所述控制器(11)控制所述机械手II(10)运动，带动所述工装夹具II(7)实现工件随其做强化轨迹运动，激光器(8)输出入射激光束(12)辐射在工件的孔壁(6)强化表面，同时，所述控制器(11)控制所述机械手I(1)带动所述控制防护板(4)随工件强化轨迹协同运动，使所述防护板(4)始终处于屏蔽爆轰波反射(13)的位置状态。