一種大型復雜環(huán)形精密鑄件x射線檢測工裝及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝及其檢測方法，工裝包括平移、翻轉、旋轉和伸縮裝置，方法是通過調整翻轉手柄將翻轉支架調整到水平狀態(tài)，鎖定從動齒輪定位銷以固定翻轉支架；將待測鑄件水平放到主、從動滑輪上，調整伸縮臂長度使主、從動滑輪從四個方向固定待測鑄件到翻轉支架上；拉動工裝底座到X射線檢測探頭正下方，通過萬向輪鎖扣鎖定萬向輪；打開從動齒輪定位銷，搖動翻轉手柄調整翻轉支架到預定檢測角度，鎖定從動齒輪定位銷；打開主動滑輪鎖扣，搖動主動滑輪手柄旋轉待測鑄件到預定檢測部位，鎖定主動滑輪鎖扣；打開探頭進行成像及拍片檢測，重復以上操作，完成對復雜環(huán)形精密鑄件100％全方位的X射線拍片檢測。
【專利說明】一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種X射線檢測工裝，具體地，涉及一種航空發(fā)動機用大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線成像及拍片檢測時所需的平移、翻轉和旋轉工裝及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著國家大飛機以及“兩機”專項戰(zhàn)略的實施，發(fā)展新一代大型航空發(fā)動機已經成為當今航空工業(yè)最為迫切的需求，而新一代高推重比大型航空發(fā)動機對結構設計要求非?？量?，要求大型中介機匣和大型渦輪后機匣(直徑均超過1000mm)需采用高結構效率的整體化和輕量化的大型復雜環(huán)形精密鑄件。然而隨著鑄件的尺寸增大，這種復雜環(huán)形精密鑄件在鑄造凝固過程中更易產生疏松、縮孔、縮松、夾雜和冷隔等鑄造缺陷，如果不能通過無損檢測方法檢測出其中超標的鑄造缺陷，被誤用到發(fā)動機后將嚴重影響航空安全，因此必須對這種大型復雜環(huán)形精密鑄件交付前進行100%的全方位X射線無損檢驗，以便確保交付的鑄件100%合格率。
[0003]經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn):申請?zhí)枮?01010156075.0的中國發(fā)明專利涉及到一種X射線檢測升降及平移裝置。該專利設計的裝置雖然通過增加檢測儀器在縱向、橫向和高度方向上的檢測范圍，克服了傳統(tǒng)X射線檢測工裝適用范圍小的問題，其不足之處在于:該專利設計的裝置僅能上下和左右移動，不能進行平面和垂直二維方向的旋轉、翻轉和偏移，對X射線入射角度無法做出微調，因此無法對復雜結構部位進行100%全方位的無損檢測，容易發(fā)生鑄造缺陷漏檢情況，故其不適用于大型復雜環(huán)形精密鑄件的X射線檢測。申請?zhí)枮?00580039234.6的中國發(fā)明專利涉及到一種X射線檢測支架，該專利設計的支架雖然具有繞水平軸翻轉，繞垂直軸旋轉的功能，但是該專利同樣沒有考慮大型復雜鑄件的結構問題，由于鑄件自身無法轉動，不可避免存在檢測盲區(qū)，因此也不能很好的解決復雜環(huán)形精密鑄件鑄造缺陷漏檢問題，更無法保證大型復雜環(huán)形精密鑄件對稱結構處檢測工藝的一致性。
【發(fā)明內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝及其檢測方法，實現(xiàn)鑄件的100%全方位檢測，降低鑄造缺陷的漏檢率，并有利于提高檢測工藝穩(wěn)定性。
[0005]根據本發(fā)明的一個方面，提供一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝，包括平移裝置、翻轉裝置、旋轉裝置和伸縮裝置，其中:伸縮裝置通過鎖扣與旋轉裝置、翻轉裝置相連接，旋轉裝置通過滑輪與翻轉裝置相連接，翻轉裝置通過軸承與平移裝置相連接；
[0006]所述平移裝置包括工裝底座、萬向輪和萬向輪鎖扣，其中:工裝底座與萬向輪通過焊接方式固定在一起，在萬向輪上設置萬向輪鎖扣以防止工裝隨意移動；由四個萬向輪控制的工裝可在X射線檢測探頭下任意方向自由移動，調整好檢測工位后，鎖緊萬向輪鎖扣固定整個工裝；[0007]所述翻轉裝置包括翻轉支架、翻轉軸承、翻轉手柄、主動齒輪、從動齒輪、從動齒輪定位銷，其中:主動齒輪和從動齒輪定位銷均與工裝底座固定連接，從動齒輪與翻轉支架固定連接并帶動翻轉支架轉動，翻轉支架通過翻轉軸承與工裝底座連接，主動齒輪與從動齒輪嚙合，翻轉手柄與主動齒輪連接并帶動從動齒輪轉動，從動齒輪用于確定復雜環(huán)形精密鑄件的翻轉角度；
[0008]所述旋轉裝置包括主動滑輪、從動滑輪、主動滑輪手柄和主動滑輪鎖扣，其中:主動滑輪通過軸承與翻轉支架固定連接，主動滑輪手柄和主動滑輪鎖扣設置于主動滑輪上面用以控制主動滑輪的轉動與停止，一個從動滑輪通過軸承與翻轉支架固定連接，另外兩只從動滑輪則通過軸承與伸縮臂固定連接，調節(jié)主動滑輪手柄可以實現(xiàn)復雜環(huán)形精密鑄件沿軸向進行任意角度旋轉；
[0009]所述伸縮裝置包括伸縮臂和伸縮臂鎖扣，其中:伸縮臂鎖扣與翻轉支架固定連接，伸縮臂與伸縮臂鎖扣通過緊固螺栓活動連接，根據復雜環(huán)形精密鑄件的直徑大小調整伸縮臂的位置，通過伸縮臂鎖扣定位螺栓緊固，使大型復雜環(huán)形精密鑄件能夠穩(wěn)定地固定在旋轉裝置的滑輪上。
[0010]優(yōu)選地，所述翻轉裝置的從動齒輪圓周盤上面靠近齒輪的位置每隔一定距離設置一個定位孔，所述定位孔與從動齒輪定位銷相配合。
[0011]根據本發(fā)明的另一個方面，提供一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝的檢測方法，具體為:
[0012]首先通過調整翻轉手柄將工裝的翻轉支架調整到水平狀態(tài)，將從動齒輪定位銷鎖定，固定翻轉支架；
[0013]將復雜環(huán)形精密鑄件水平放到翻轉支架的主動滑輪、從動滑輪上，調整伸縮臂長度，使主動滑輪、從動滑輪從四個方向將復雜環(huán)形精密鑄件穩(wěn)定地固定到翻轉支架上；
[0014]再拉動工裝底座到X射線檢測探頭正下方，通過萬向輪鎖扣鎖定萬向輪；
[0015]打開從動齒輪定位銷，搖動翻轉手柄，調整翻轉支架到預定檢測角度后再鎖定從動齒輪定位銷；
[0016]打開主動滑輪鎖扣，搖動主動滑輪手柄，旋轉復雜環(huán)形精密鑄件到預定檢測部位后再鎖定主動滑輪鎖扣；
[0017]打開X射線檢測探頭，進行成像及拍片檢測；重復以上翻轉和旋轉操作，完成對復雜環(huán)形精密鑄件100%全方位的X射線拍片檢測。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]本發(fā)明不但極大減少了復雜環(huán)形精密鑄件X射線的缺陷漏檢率，而且檢測過程中整個工裝操作簡單，減少了對檢測人員經驗水平的依賴性；標準化程度高，有利于提高檢測效率；完全滿足航空航天高端復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測要求，這些優(yōu)點都是現(xiàn)有X射線檢測工裝無法比擬的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0021]圖1為本發(fā)明結構示意圖；[0022]圖2為本發(fā)明主視圖。
[0023]圖中:1、6為伸縮臂鎖扣，2、5為伸縮臂，3、4、8為從動滑輪，7為主動滑輪，9為主動滑輪手柄，10為主動滑輪鎖扣，11為翻轉支架，12、13為翻轉軸承，14為翻轉手柄，15為主動齒輪，16為從動齒輪，17為從動齒輪定位銷，18為工裝底座，19、20、21、22為萬向輪，23、24、25、26為萬向輪鎖扣，27為X射線檢測探頭。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0025]如圖1、2所示，本實施例提供一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝，包括平移裝置、翻轉裝置、旋轉裝置和伸縮裝置，其中:伸縮裝置通過鎖扣與旋轉裝置、翻轉裝置相連接，旋轉裝置通過滑輪與翻轉裝置相連接，翻轉裝置通過軸承與平移裝置相連接。
[0026]如圖1、2所示，所述平移裝置由工裝底座18，萬向輪19、20、21、22和萬向輪鎖扣23、24、25、26構成，其中:工裝底座18與四個萬向輪19、20、21、22通過焊接方式固定在一起，萬向輪鎖扣23、24、25、26對應設置于四個萬向輪19、20、21、22上，通過鎖死萬向輪鎖扣23、24、25、26以防止工裝隨意移動；由四個萬向輪19、20、21、22控制的工裝可在X射線檢測探頭27下任意方向自由移動，待調整好檢測工位后鎖緊萬向輪鎖扣23、24、25、26固定整個工裝；
[0027]所述翻轉裝置由翻轉支架11，翻轉軸承12、13，翻轉手柄14，主動齒輪15，從動齒輪16，從動齒輪定位銷17構成，其中:主動齒輪15和從動齒輪定位銷17與工裝底座18固定連接，從動齒輪16與翻轉支架11固定連接并帶動翻轉支架11轉動，翻轉支架11通過翻轉軸承12、13與工裝底座18連接，主動齒輪15與從動齒輪16嚙合，翻轉手柄14與主動齒輪15連接并帶動從動齒輪16轉動；從動齒輪16圓周盤上面靠近齒輪的位置每隔10度設置一個定位孔，并與從動齒輪定位銷17進行配合，最終確定復雜環(huán)形精密鑄件的翻轉角度；
[0028]所述旋轉裝置由主動滑輪7，從動滑輪3、4、8，主動滑輪手柄9和主動滑輪鎖扣10構成，其中:主動滑輪7通過軸承與翻轉支架11固定連接，主動滑輪手柄9和主動滑輪鎖扣10設置于主動滑輪7上面用以控制主動滑輪7的轉動與停止，從動滑輪8通過軸承與翻轉支架11固定連接，另外兩只從動滑輪3、4則通過軸承分別與伸縮臂2、5固定連接，調節(jié)主動滑輪手柄9可以實現(xiàn)復雜環(huán)形精密鑄件沿軸向進行任意角度旋轉；當精密鑄件水平地放置在四個滑輪即主動滑輪7、從動滑輪3、4、8上面，轉動主動滑輪手柄9通過鑄件與滑輪之間的摩擦力作用將帶動四個滑輪即主動滑輪7、從動滑輪3、4、8沿各自的軸承轉動，從而帶動整個鑄件圍繞軸向作360°轉動。
[0029]所述伸縮裝置由伸縮臂2、5和伸縮臂鎖扣1、6組成，其中:伸縮臂鎖扣1、6與翻轉支架11固定連接，伸縮臂2、5與伸縮臂鎖扣1、6通過緊固螺栓活動連接，根據復雜環(huán)形精密鑄件的直徑大小調整伸縮臂2、5的位置，通過伸縮臂鎖扣1、6夾緊定位螺栓緊固，使大型復雜環(huán)形精密鑄件能夠穩(wěn)定地固定在旋轉裝置的從動滑輪3、4、8和主動滑輪7上。
[0030]采用上述工裝進行檢測，具體過程如下:[0031]首先通過調整翻轉手柄14將工裝的翻轉支架11調整到水平狀態(tài)，并將從動齒輪定位銷17鎖定，從而固定翻轉支架11 ；
[0032]將復雜環(huán)形精密鑄件水平放到翻轉支架的主動滑輪7、從動滑輪3、4、8上，調整伸縮臂2、5的長度，使主動滑輪7、從動滑輪3、4、8從四個方向將復雜環(huán)形精密鑄件穩(wěn)定地固定到翻轉支架11上；
[0033]再拉動工裝底座18到X射線檢測探頭27正下方，通過萬向輪鎖扣23、24、25、26鎖定萬向輪19、20、21、22 ；
[0034]打開從動齒輪定位銷17，搖動翻轉手柄14，調整翻轉支架11到預定檢測角度后再鎖定從動齒輪定位銷17 ；
[0035]打開主動滑輪鎖扣10，搖動主動滑輪手柄9，旋轉復雜環(huán)形精密鑄件到預定檢測部位后再鎖定主動滑輪鎖扣10 ；
[0036]打開X射線檢測探頭27進行成像及拍片檢測；重復以上翻轉和旋轉操作，完成對復雜環(huán)形精密鑄件100%全方位的X射線拍片檢測。
[0037]應用實施例1:
[0038]將某型號航空發(fā)動機復雜環(huán)形精密機匣鑄件(直徑超過1000mm)，首先采用傳統(tǒng)X射線配套工裝檢測該機匣鑄件，然后改用本方案設計的工裝再一次檢測該機匣鑄件。對比兩次檢測結果，發(fā)現(xiàn)在用傳統(tǒng)X射線配套工裝檢測時，由于無法精確調整鑄件，導致無法對鑄件支板與外圓周法蘭交界位置進行X射線拍攝，造成漏檢。采用本發(fā)明所述的工裝檢測發(fā)現(xiàn)在同一位置存在超標鑄造疏松缺陷，說明本方案的工裝設計能夠有效降低漏檢率。
[0039]應用實施例2:
[0040]采用本方案設計的工裝在兩家具有相關資質的X射線檢測機構，對某型號航空發(fā)動機復雜環(huán)形精密機匣鑄件(直徑超過1000mm)進行100%全方位的X射線檢測，檢測結果高度一致，表明本方案設計的工裝對操作人員的經驗水平依賴性較低。
[0041]應用實施例3:
[0042]將某改進型號航空發(fā)動機復雜環(huán)形精密機匣鑄件(直徑超過1100mm)，采用本方案設計的工裝檢測該大型復雜環(huán)形精密機匣鑄件，檢測結果顯示鑄件內部缺陷小于結構設計最大允許缺陷，客戶復檢及后續(xù)機加工驗證該復雜環(huán)形精密機匣鑄件合格，證明了本方案設計的工裝具有很強的缺陷檢測可靠性。
[0043]應用實施例4:
[0044]采用本發(fā)明工裝，通過調整工裝伸縮臂尺寸，成功實現(xiàn)對某型號復雜結構后機匣精密鑄件(直徑為800-900mm)和某大型復雜結構后機匣精密鑄件(直徑超過1350mm)的X射線100%全方位無損檢測，無漏檢現(xiàn)象，表明本設計工裝適用于不同尺寸大小的環(huán)形精密鑄件X射線檢測。
[0045]本發(fā)明針對大型復雜環(huán)形結構鑄件，克服現(xiàn)有X射線無損檢測易產生缺陷漏檢的不足，通過平面和垂直二維方向的旋轉、翻轉和偏移控制，并且通過調整鑄件裝夾區(qū)域尺寸可以提供一種適用于直徑大于1000_的大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線無損檢測工裝及其檢測方法，實現(xiàn)鑄件的100%全方位檢測，降低鑄造缺陷的漏檢率，并有利于提高檢測工藝穩(wěn)定性。本發(fā)明不但極大減少了復雜環(huán)形精密鑄件X射線的缺陷漏檢率，而且檢測過程中整個工裝操作簡單，減少了對檢測人員經驗水平的依賴性；標準化程度高，有利于提高檢測效率；完全滿足航空航天高端復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測要求，這些優(yōu)點都是現(xiàn)有X射線檢測工裝無法比擬的。
[0046]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
【權利要求】
1.一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝，其特征在于，包括平移裝置、翻轉裝置、旋轉裝置和伸縮裝置，其中:伸縮裝置通過鎖扣與旋轉裝置、翻轉裝置相連接，旋轉裝置通過滑輪與翻轉裝置相連接，翻轉裝置通過軸承與平移裝置相連接； 所述平移裝置包括工裝底座、萬向輪和萬向輪鎖扣，其中:工裝底座與萬向輪通過焊接方式固定在一起，在萬向輪上設置萬向輪鎖扣以防止工裝隨意移動；由四個萬向輪控制的工裝可在X射線檢測探頭下任意方向自由移動，調整好檢測工位后，鎖緊萬向輪鎖扣固定整個工裝； 所述翻轉裝置包括翻轉支架、翻轉軸承、翻轉手柄、主動齒輪、從動齒輪、從動齒輪定位銷，其中:主動齒輪和從動齒輪定位銷均與工裝底座固定連接，從動齒輪與翻轉支架固定連接并帶動翻轉支架轉動，翻轉支架通過翻轉軸承與工裝底座連接，主動齒輪與從動齒輪嚙合，翻轉手柄與主動齒輪連接并帶動從動齒輪轉動，從動齒輪用于確定復雜環(huán)形精密鑄件的翻轉角度； 所述旋轉裝置包括主動滑輪、從動滑輪、主動滑輪手柄和主動滑輪鎖扣，其中:主動滑輪通過軸承與翻轉支架固定連接，主動滑輪手柄和主動滑輪鎖扣設置于主動滑輪上面用以控制主動滑輪的轉動與停止，一個從動滑輪通過軸承與翻轉支架固定連接，另外兩只從動滑輪則通過軸承與伸縮臂固定連接，調節(jié)主動滑輪手柄可以實現(xiàn)復雜環(huán)形精密鑄件沿軸向進行任意角度旋轉； 所述伸縮裝置包括伸縮臂和伸縮臂鎖扣，其中:伸縮臂鎖扣與翻轉支架固定連接，伸縮臂與伸縮臂鎖扣通過緊固螺栓活動連接，根據復雜環(huán)形精密鑄件的直徑大小調整伸縮臂的位置，通過伸縮臂鎖扣定位螺栓緊固，使大型復雜環(huán)形精密鑄件能夠穩(wěn)定地固定在旋轉裝置的滑輪上。
2.根據權利要求1所述的一種大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測工裝，其特征在于，所述翻轉裝置的從動齒輪圓周盤上面靠近齒輪的位置每隔一定距離設置一個定位孔，所述定位孔與從動齒輪定位銷相配合。
3.一種采用權利要求1或2所述檢測工裝的大型復雜環(huán)形精密鑄件X射線檢測方法，其特征在于，所述方法: 首先通過調整翻轉手柄將工裝的翻轉支架調整到水平狀態(tài)，將從動齒輪定位銷鎖定，固定翻轉支架； 將復雜環(huán)形精密鑄件水平放到翻轉支架的主動滑輪、從動滑輪上，調整伸縮臂長度，使主動滑輪、從動滑輪從四個方向將復雜環(huán)形精密鑄件穩(wěn)定地固定到翻轉支架上； 再拉動工裝底座到X射線檢測探頭正下方，通過萬向輪鎖扣鎖定萬向輪； 打開從動齒輪定位銷，搖動翻轉手柄，調整翻轉支架到預定檢測角度，鎖定從動齒輪定位銷； 打開主動滑輪鎖扣，搖動主動滑輪手柄，旋轉復雜環(huán)形精密鑄件到預定檢測部位，鎖定主動滑輪鎖扣； 打開X射線檢測探頭，進行成像及拍片檢測，重復以上翻轉和旋轉操作，完成對復雜環(huán)形精密鑄件100%全方位的X射線拍片檢測。
【文檔編號】G01N23/00GK104007127SQ201410186661
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權日:2014年5月5日
【發(fā)明者】何樹先, 康茂東, 王俊, 高海燕, 董安平, 王國祥, 孫寶德 申請人:上海交通大學
專業(yè)數(shù)控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
