一種機器人自動噴涂導向葉片組件熱障涂層的方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于表面涂覆防護技術，涉及一種利用單機器人對導向葉片組件進行自動噴涂制備熱障涂層的方法。
【背景技術】
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[0002]航空發動機渦輪導向葉片組件作為發動機的核心部件，其表面噴涂NiCrAH粘結層和熱障涂層面層。導向葉片組件的結構為雙聯裝葉片，分為上緣板、下緣板、后視左葉身和后視右葉身，葉身根據氣流方向分為進氣邊和排氣邊，根據葉型可分為葉盆和葉背，左右兩個葉身和上下緣板之間存在互相干擾和遮擋，結構十分復雜。受制于零件結構工廠長期以來一直采用手工方式進行噴涂熱障涂層面層。但是手工噴涂受到操作工經驗和主觀能動性的影響，噴槍移動速度和噴涂距離等參數變化不一，無法保證每件葉片涂層質量和其一致性。涂層質量問題可能造成葉片燒蝕、裂紋等缺陷，在300小時修理時，葉片更換率達到80%。因此實現自動化噴涂，可提高導向葉片組件涂層質量，進而提高導向葉片組件使用壽命，降低發動機修理成本。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的是提供一種具有可操作性的利用單機器人對導向葉片組件進行自動噴涂的方法，以提升噴涂涂層質量，減輕人員操作強度，滿足我國航空發動機研制的需要。
[0004]本發明提出的一種機器人自動噴涂導向葉片組件熱障涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0005]將導向葉片的噴涂程序進行區域劃分，分為上緣板、下緣板和葉身三個部分；
[0006]上、下緣板區域劃分:因上、下緣板噴涂區的截面在水平和垂直方向上均不連續，將其劃分為6個區域:①兩葉身夾縫區，即后視左葉身的葉盆邊、后視右葉身葉背進氣邊、兩葉身進氣邊頂點連線與后視右葉身葉背進氣邊末端的切線所包圍的區域、②進氣邊外緣區，即兩葉身進氣邊頂點連線的外圍區域、③后視右葉身葉盆區，即后視右葉身的葉盆邊與兩葉身進氣邊頂點連線的延長線包圍的區域、④后視右葉身葉背區，即后視左葉身葉盆邊的延長線、后視右葉身葉背進氣邊末端的切線和后視右葉身葉背排氣邊所包圍的區域、⑤后視左葉身葉背區，即后視左葉身的葉背排氣邊及其延長線的外圍區域、⑥后視左葉身葉背進氣邊，后視左葉身的葉背進氣邊所對應的外圍區域；
[0007]葉身區域劃分:葉身的空間形態在發動機徑向法平面上的投影近似于相等，將左右兩個葉身分為5個區域:A葉背排氣邊、B后視左葉身葉背進氣邊、C后視左葉身葉盆、D后視右葉身葉背進氣邊、E后視右葉身葉盆；
[0008]進行上、下緣板噴涂編程，噴涂程序路徑編制如下所示:
[0009]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使②區面對噴槍，同時噴槍在②區外等待；
[0010]“MoveL”指令控制噴槍從內向外Z字形運動完整覆蓋①區，運動速度100mm/S，然后控制噴槍往復運動對②區進行噴涂，運動速度lOOmm/s ；
[0011]“MoveL”指令控制噴槍沿③區延伸方向直線運動對③區進行噴涂，運動速度1OOmm/s ；
[0012]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使④區面對噴槍，同時噴槍在④區外等待；
[0013]“MoveL”指令控制噴槍沿④區延伸方向往復直線運動對④區進行噴涂，運動速度100mm/s ；
[0014]“MoveL”指令控制噴槍沿⑤區延伸方向往復直線運動對⑤區進行噴涂，運動速度100mm/s ；
[0015]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使⑥區面對噴槍，同時噴槍在⑥區外等待；
[0016]“MoveL”指令控制噴槍橫擺直線運動對⑥區進行噴涂，運動速度100mm/S ；
[0017]“MoveL”指令控制噴槍回至“HOME”點；
[0018]進行葉身噴涂編程，除不可達處，噴槍軸線在其運動過程中盡量與葉身投影的法線方向一致，噴涂程序路徑編制如下所示:
[0019]重置所有變量；
[0020]“For”循環起始；
[0021]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使A區面對噴槍，同時噴槍在A區外等待；
[0022]“MoveL”指令控制噴槍直線運動對A區進行噴涂，運動速度100mm/s ；
[0023]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使B區面對噴槍，同時噴槍在B區外等待；
[0024]“MoveC”指令控制噴槍圓弧運動對B區進行噴涂，圓弧的起點和中點分別為葉身弧線的起點和中點，運動速度100mm/S ；
[0025]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使C區面對噴槍，同時噴槍在C區外等待；
[0026]“MoveL”指令控制噴槍直線運動對C區進行噴涂，噴槍的運行角度以噴涂火焰不干擾D區為準，運動速度200mm/s ；
[0027]此時噴槍位于⑶夾縫區中間等待；
[0028]“MoveC”指令控制噴槍圓弧運動對D區進行噴涂，圓弧的起點和中點分別為葉身弧線的起點和中點，運動速度100mm/S ；
[0029]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使E區面對噴槍，同時噴槍在E區外等待；
[0030]“MoveL”指令控制噴槍直線運動對E區進行噴涂，運動速度100mm/s ；
[0031]變量i遞增/減4.25，變量ag遞增/減0.36，此時噴槍在葉身截平面的法向上相應平移4.25，噴槍左右傾斜角度相應變化0.36° ;
[0032]“For”循環結束；
[0033]重復上述“For”循環7次完成整個葉身的噴涂，首循環和末循環噴槍運動速度增加100%，以減輕緣板和葉身干涉區域重復噴涂的現象。
[0034]本發明提出的一種機器人自動噴涂導向葉片組件熱障涂層的方法，噴涂下緣板時轉臺可翻轉-20°，以利于機器人調整角度擁有更大的裕度，避免其進入死點無法運行。
[0035]自動噴涂的機器人為ABB公司IRC5系統標準機器人，具備“6+2”軸聯動，其中“2”軸是定義為機器人外軸的轉臺。轉臺采用伺服電機控制，具備水平旋轉和“-90° ”翻轉功能，轉臺角度決定了噴涂區域，在機器人目標位置的坐標數據中包含了轉臺坐標，即旋轉角度和翻轉角度。
[0036]本發明提出的導向葉片組件自動噴涂方法，其編程工具為在線示教器，也可使用Robot Stud1離線編程軟件。
[0037]本發明的優點是:在高溫、高輻射、粉塵環境下解放勞動力，并且噴涂過程中噴涂距離和涂層厚度可控，程序模塊化設計，靈活性強，涂層質量一致性較好，效率較高。
【附圖說明】
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[0038]圖1導向葉片組件緣板噴涂區域劃分示意圖；
[0039]圖2導向葉片組件葉身噴涂區域劃分示意圖；
[0040]圖3噴涂工藝夾具和導向葉片組件裝夾示意圖。
[0041 ] 圖中，1-底座2-支撐板3-定位塊4-下擋板5-上擋板
【具體實施方式】
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[0042]本發明提出的自動噴涂導向葉片組件熱障涂層的方法，包括以下步驟:
[0043](I)參閱附圖1和2，將導向葉片的噴涂程序進行區域劃分，分為上緣板、下緣板和葉身三個部分；
[0044]參閱附圖1，上、下緣板區域劃分:因上、下緣板噴涂區的截面在水平和垂直方向上均不連續，將其劃分為6個區域:①兩葉身夾縫區，即后視左葉身的葉盆邊、后視右葉身葉背進氣邊、兩葉身進氣邊頂點連線與后視右葉身葉背進氣邊末端的切線所包圍的區域、②進氣邊外緣區，即兩葉身進氣邊頂點連線的外圍區域、③后視右葉身葉盆區，即后視右葉身的葉盆邊與兩葉身進氣邊頂點連線的延長線包圍的區域、④后視右葉身葉背區，即后視左葉身葉盆邊的延長線、后視右葉身葉背進氣邊末端的切線和后視右葉身葉背排氣邊所包圍的區域、⑤后視左葉身葉背區，即后視左葉身的葉背排氣邊及其延長線的外圍區域、⑥后視左葉身葉背進氣邊，后視左葉身的葉背進氣邊所對應的外圍區域；
[0045]參閱附圖2，葉身區域劃分:葉身的空間形態在發動機徑向法平面上的投影近似于相等，將左右兩個葉身分為5個區域:A葉背排氣邊、B后視左葉身葉背進氣邊、C后視左葉身葉盆、D后視右葉身葉背進氣邊、E后視右葉身葉盆；
[0046](2)進行上、下緣板噴涂編程，噴涂程序路徑編制如下所示:
[0047]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使②區面對噴槍，同時噴槍在②區外等待；
[0048]“MoveL”指令控制噴槍從內向外Z字形運動完整覆蓋①區，運動速度100mm/S，然后控制噴槍往復運動對②區進行噴涂，運動速度100mm/S ；
[0049]“MoveL”指令控制噴槍沿③區延伸方向直線運動對③區進行噴涂，運動速度100mm/s ；
[0050]“MoveL”指令控制轉臺旋轉使④區面對噴槍，同時噴槍在④區外等待；
[0051]“MoveL”指令控制噴