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专利号: 2025103785897
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,包括下模座、上模座和多个导向立柱,其特征在于:下模座内设置旋转底座,旋转底座上设置定位组件,上模座的底面设置第一垂向定位机构,第一垂向定位机构的底部定位端固定连接有内壁超声辊轮装置,内壁超声辊轮装置包括内壁径向槽座、对称地滑动设置于内壁径向槽座两端内的内壁辊轮座、转动设置于内壁辊轮座外端部且轴线垂直设置的内壁辊轮;

内壁超声辊轮装置的两端侧对称地设置有两组外壁超声辊轮装置,每组外壁超声辊轮装置均包括外壁径向槽座、滑动设置于外壁径向槽座内的外壁辊轮座、转动设置于外壁辊轮座的端部且与内壁辊轮相对组配设置的外壁辊轮,外壁超声辊轮装置通过第二垂向定位机构与对应侧的导向立柱传动连接,内壁辊轮和外壁辊轮均为斜齿圆柱齿轮且螺旋方向相反;

内壁径向槽座和外壁径向槽座上还分别设置有超声振动装置。

2.根据权利要求1所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述内壁超声辊轮装置还包括固定设置于内壁径向槽座外壁上的水平双向定位机构,两个内壁辊轮座分别固定连接于水平双向定位机构的两侧定位输出端,两个内壁辊轮座同步相向或相背移动。

3.根据权利要求2所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述水平双向定位机构包括固定设置的第一驱动电机、水平转动设置的双向螺杆、分别螺纹连接于双向螺杆两端的第一螺母块,第一螺母块的一端贯穿内壁径向槽座并与内壁辊轮座固定连接,第一驱动电机的输出轴端与双向螺杆的中部通过齿轮副传动连接。

4.根据权利要求3所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述内壁径向槽座的上、下壁的内表面上分别开设有第一径向导向槽,内壁辊轮座的上、下端分别滑动嵌设于第一径向导向槽内。

5.根据权利要求1所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述外壁超声辊轮装置还包括固定设置于外壁径向槽座外壁上的水平定位机构,水平定位机构包括固定设置的第二驱动电机、转动设置的螺杆、螺纹连接于螺杆上的第二螺母块,第二螺母块的一端贯穿外壁径向槽座并与外壁辊轮座固定连接,第二驱动电机的输出轴端与螺杆的一端传动连接。

6.根据权利要求5所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述外壁径向槽座的上、下壁的内表面上分别开设有第二径向导向槽,外壁辊轮座的上、下端分别滑动嵌设于第二径向导向槽内。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述超声振动装置包括两组超声振动器,分别设置于内壁辊轮座远离内壁辊轮/外壁辊轮座远离外壁辊轮的一侧垂直侧面上以及与之相邻的垂直侧面上。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于:所述内壁辊轮和外壁辊轮的轴线位于同一垂直平面内,且旋转底座的转轴位于该垂直平面内。

9.一种增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化工艺,应用于如权利要求1至8任意一项所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化设备,其特征在于,包括以下步骤:S1、筒形件固定在旋转底座上;

S2、内壁辊轮和外壁辊轮采用斜齿圆柱齿轮并轮初始定位至最低位置;

S3、设置工件转速、辊轮径向进给和轴向进给参数以及超声振动参数;

S4、启动超声振动装置,两组辊轮同步地朝筒壁径向进给,至两侧辊轮均咬入筒壁;

S5、旋转底座驱动筒形件以预设转动匀速转动,筒形件旋转一周,各个辊轮同步地向上进给单个辊轮轴向宽度,直至各个辊轮完全辊压筒形件最上端,设备暂停;

S6、各个辊轮更换为同等直径的圆柱辊体并定位至最低位置,重复步骤S4至步骤S5,完成筒形件筒壁的辊平;

S7、以预设的缩减量逐步减少各个辊轮咬入壁厚的径向进给距离,重复步骤S3至步骤6至预设的次数,完成筒壁的梯度组织强韧化;

S8、取下筒形件,进行热处理优化和表面修复。

10.根据权利要求9所述的增材制造筒形件表面齿形辊压强韧化工艺,其特征在于:圆柱辊体的径向进给距离小于同道次中斜齿圆柱齿轮的径向进给距离。