一種反向激光噴丸多元控制方法和裝置與流程

技術(shù)特征：

1.一種反向激光噴丸多元控制方法，其特征在于，包括：

S1：根據(jù)對待處理零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和殘余應(yīng)力測試得到的激光噴丸強(qiáng)化指標(biāo)和工藝參數(shù)，確定所述待處理零件的激光噴丸強(qiáng)化區(qū)域；

S2：根據(jù)預(yù)置激光噴丸強(qiáng)化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強(qiáng)化區(qū)域進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化處理，得到強(qiáng)化后的零件；

S3：對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進(jìn)行疲勞壽命、殘余應(yīng)力是否符合預(yù)置指標(biāo)的離線測試，若指標(biāo)合格，則執(zhí)行S4，若指標(biāo)不合格，則執(zhí)行S1；

S4：基于Campbell圖對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行固有頻率調(diào)整，使得所述強(qiáng)化后的零件的工作區(qū)間滿足設(shè)計(jì)要求，得到調(diào)頻后的零件；

S5：判斷所述調(diào)頻后的零件激光噴丸調(diào)頻質(zhì)量指標(biāo)是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則執(zhí)行S6，若共振裕度小于10％或耐久極限百分比小于30％，則執(zhí)行S4；

S6：對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行零件校形區(qū)域選取，對所述零件校形區(qū)域施加一個(gè)反向沖擊載荷，以對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行變形修復(fù)；

S7：判斷校形后的零件校形質(zhì)量是否合格，若所述校形后的零件尺寸合格，則零件處理結(jié)束，若不合格，則執(zhí)行S6。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向激光噴丸多元控制方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)置激光噴丸強(qiáng)化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強(qiáng)化區(qū)域進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化處理，得到強(qiáng)化后的零件具體包括：

所述待處理零件的表層涂敷有吸收層，對所述待處理零件的表層施加水約束層，再根據(jù)預(yù)置激光噴丸強(qiáng)化參數(shù)對所述待處理零件的激光噴丸強(qiáng)化區(qū)域進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化處理，得到強(qiáng)化后的零件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反向激光噴丸多元控制方法，其特征在于，所述基于Campbell圖對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行固有頻率調(diào)整，使得所述強(qiáng)化后的零件的工作區(qū)間滿足設(shè)計(jì)要求，得到調(diào)頻后的零件之前還包括：

對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行模態(tài)分析，得到所述強(qiáng)化后的零件在不同轉(zhuǎn)速下的固有頻率和振型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反向激光噴丸多元控制方法，其特征在于，所述基于Campbell圖對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行固有頻率調(diào)整，使得所述強(qiáng)化后的零件的工作區(qū)間滿足設(shè)計(jì)要求，得到調(diào)頻后的零件具體包括：

以所述強(qiáng)化后的零件的轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，頻率為縱坐標(biāo)，繪制與所述強(qiáng)化后的零件對應(yīng)的Campbell圖，基于所述Campbell圖對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行共振裕度分析；

所述強(qiáng)化后的零件的表層涂敷有吸收層，對所述強(qiáng)化后的零件的表層施加水約束層，通過設(shè)置零件區(qū)域面積和激光噴丸沖擊深度，根據(jù)所述共振裕度分析對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行固有頻率調(diào)整，使得所述強(qiáng)化后的零件的工作區(qū)間滿足設(shè)計(jì)要求，得到調(diào)頻后的零件。

5.據(jù)權(quán)利要求1所述的反向激光噴丸多元控制方法，其特征在于，所述對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行零件校形區(qū)域選取，對所述零件校形區(qū)域施加一個(gè)反向沖擊載荷，以對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行變形修復(fù)具體包括：

以調(diào)頻后的零件建立校形力學(xué)模型，通過數(shù)值仿真，根據(jù)所述校形力學(xué)模型對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行零件校形區(qū)域選取，再對所述零件校形區(qū)域施加一個(gè)反向沖擊載荷，以對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行變形修復(fù)。

6.據(jù)權(quán)利要求1所述的反向激光噴丸多元控制方法，其特征在于，所述共振裕度通過一計(jì)算公式獲取，所述計(jì)算公式為：

$\mathrm{\Δ}f=\frac{k_n-f_d}{K_n}$

其中，其中f_d為零件在轉(zhuǎn)速n時(shí)實(shí)際動(dòng)頻率，單位為Hz；n為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速單位為r/min；K_n為轉(zhuǎn)速倍率。

7.一種反向激光噴丸多元控制裝置，其特征在于，包括：五自由度工作臺、運(yùn)動(dòng)控制器、激光器、激光控制器、光學(xué)測量相機(jī)、圖形處理工作站和主機(jī)；

所述運(yùn)動(dòng)控制器一端和所述五自由度工作臺連接，所述運(yùn)動(dòng)控制器另一端和所述主機(jī)連接；

所述激光控制器一端和所述激光器連接，所述激光控制器另一端和所述主機(jī)連接；

所述圖形處理工作站一端和所述光學(xué)測量相機(jī)連接，所述圖形處理工作站另一端和所述主機(jī)連接；

其中，主機(jī)，用于根據(jù)對待處理零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和殘余應(yīng)力測試得到的激光噴丸強(qiáng)化指標(biāo)和工藝參數(shù)，確定所述待處理零件的激光噴丸強(qiáng)化區(qū)域；

主機(jī)，還用于根據(jù)預(yù)置激光噴丸強(qiáng)化參數(shù)，利用激光器對所述待處理零件的激光噴丸強(qiáng)化區(qū)域進(jìn)行激光噴丸強(qiáng)化處理，得到強(qiáng)化后的零件；

主機(jī)，還用于對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行抽樣得到樣品零件，再對樣品零件進(jìn)行疲勞壽命、殘余應(yīng)力是否符合預(yù)置指標(biāo)的離線測試，若指標(biāo)合格，則基于Campbell圖對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行共振裕度分析，并根據(jù)所述共振裕度分析利用激光器對所述強(qiáng)化后的零件進(jìn)行固有頻率調(diào)整，使得所述強(qiáng)化后的零件的工作區(qū)間滿足設(shè)計(jì)要求，得到調(diào)頻后的零件；

主機(jī)，還用于判斷所述調(diào)頻后的零件激光噴丸調(diào)頻質(zhì)量指標(biāo)是否合格，若共振裕度不小于10％且耐久極限百分比不小于30％，則對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行零件校形區(qū)域選取，利用激光器對所述零件校形區(qū)域施加一個(gè)反向沖擊載荷，以對所述調(diào)頻后的零件進(jìn)行變形修復(fù)；

主機(jī)，還用于通過光學(xué)測量相機(jī)和圖形處理工作站判斷校形后的零件校形質(zhì)量是否合格，若所述校形后的零件尺寸合格，則零件處理結(jié)束。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反向激光噴丸多元控制裝置，其特征在于，還包括：涂水噴管、模態(tài)分析系統(tǒng)、加速度傳感器；

所述涂水噴管和所述激光控制器一端連接，所述激光控制器另一端與所述主機(jī)連接；

所述模態(tài)分析系統(tǒng)一端和所述加速度傳感器連接，所述模態(tài)分析系統(tǒng)另一端和所述主機(jī)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反向激光噴丸多元控制裝置，其特征在于，所述五自由度工作臺包括：一體式夾具和配重底座。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反向激光噴丸多元控制裝置，其特征在于，所述模態(tài)分析系統(tǒng)包括：適調(diào)放大器、彈性激勵(lì)錘、信號分析儀和分析軟件。