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一种大型复杂环形精密铸件x射线检测工装及其检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装及其检测方法，工装包括平移、翻转、旋转和伸缩装置，方法是通过调整翻转手柄将翻转支架调整到水平状态，锁定从动齿轮定位销以固定翻转支架；将待测铸件水平放到主、从动滑轮上，调整伸缩臂长度使主、从动滑轮从四个方向固定待测铸件到翻转支架上；拉动工装底座到X射线检测探头正下方，通过万向轮锁扣锁定万向轮；打开从动齿轮定位销，摇动翻转手柄调整翻转支架到预定检测角度，锁定从动齿轮定位销；打开主动滑轮锁扣，摇动主动滑轮手柄旋转待测铸件到预定检测部位，锁定主动滑轮锁扣；打开探头进行成像及拍片检测，重复以上操作，完成对复杂环形精密铸件100％全方位的X射线拍片检测。
【专利说明】一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种X射线检测工装，具体地，涉及一种航空发动机用大型复杂环形精密铸件X射线成像及拍片检测时所需的平移、翻转和旋转工装及其检测方法。
【背景技术】
[0002]随着国家大飞机以及“两机”专项战略的实施，发展新一代大型航空发动机已经成为当今航空工业最为迫切的需求，而新一代高推重比大型航空发动机对结构设计要求非常苛刻，要求大型中介机匣和大型涡轮后机匣(直径均超过1000mm)需采用高结构效率的整体化和轻量化的大型复杂环形精密铸件。然而随着铸件的尺寸增大，这种复杂环形精密铸件在铸造凝固过程中更易产生疏松、缩孔、缩松、夹杂和冷隔等铸造缺陷，如果不能通过无损检测方法检测出其中超标的铸造缺陷，被误用到发动机后将严重影响航空安全，因此必须对这种大型复杂环形精密铸件交付前进行100%的全方位X射线无损检验，以便确保交付的铸件100%合格率。
[0003]经对现有技术的文献检索发现:申请号为201010156075.0的中国发明专利涉及到一种X射线检测升降及平移装置。该专利设计的装置虽然通过增加检测仪器在纵向、横向和高度方向上的检测范围，克服了传统X射线检测工装适用范围小的问题，其不足之处在于:该专利设计的装置仅能上下和左右移动，不能进行平面和垂直二维方向的旋转、翻转和偏移，对X射线入射角度无法做出微调，因此无法对复杂结构部位进行100%全方位的无损检测，容易发生铸造缺陷漏检情况，故其不适用于大型复杂环形精密铸件的X射线检测。申请号为200580039234.6的中国发明专利涉及到一种X射线检测支架，该专利设计的支架虽然具有绕水平轴翻转，绕垂直轴旋转的功能，但是该专利同样没有考虑大型复杂铸件的结构问题，由于铸件自身无法转动，不可避免存在检测盲区，因此也不能很好的解决复杂环形精密铸件铸造缺陷漏检问题，更无法保证大型复杂环形精密铸件对称结构处检测工艺的一致性。

【发明内容】

[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装及其检测方法，实现铸件的100%全方位检测，降低铸造缺陷的漏检率，并有利于提高检测工艺稳定性。
[0005]根据本发明的一个方面，提供一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装，包括平移装置、翻转装置、旋转装置和伸缩装置，其中:伸缩装置通过锁扣与旋转装置、翻转装置相连接，旋转装置通过滑轮与翻转装置相连接，翻转装置通过轴承与平移装置相连接；
[0006]所述平移装置包括工装底座、万向轮和万向轮锁扣，其中:工装底座与万向轮通过焊接方式固定在一起，在万向轮上设置万向轮锁扣以防止工装随意移动；由四个万向轮控制的工装可在X射线检测探头下任意方向自由移动，调整好检测工位后，锁紧万向轮锁扣固定整个工装；[0007]所述翻转装置包括翻转支架、翻转轴承、翻转手柄、主动齿轮、从动齿轮、从动齿轮定位销，其中:主动齿轮和从动齿轮定位销均与工装底座固定连接，从动齿轮与翻转支架固定连接并带动翻转支架转动，翻转支架通过翻转轴承与工装底座连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，翻转手柄与主动齿轮连接并带动从动齿轮转动，从动齿轮用于确定复杂环形精密铸件的翻转角度；
[0008]所述旋转装置包括主动滑轮、从动滑轮、主动滑轮手柄和主动滑轮锁扣，其中:主动滑轮通过轴承与翻转支架固定连接，主动滑轮手柄和主动滑轮锁扣设置于主动滑轮上面用以控制主动滑轮的转动与停止，一个从动滑轮通过轴承与翻转支架固定连接，另外两只从动滑轮则通过轴承与伸缩臂固定连接，调节主动滑轮手柄可以实现复杂环形精密铸件沿轴向进行任意角度旋转；
[0009]所述伸缩装置包括伸缩臂和伸缩臂锁扣，其中:伸缩臂锁扣与翻转支架固定连接，伸缩臂与伸缩臂锁扣通过紧固螺栓活动连接，根据复杂环形精密铸件的直径大小调整伸缩臂的位置，通过伸缩臂锁扣定位螺栓紧固，使大型复杂环形精密铸件能够稳定地固定在旋转装置的滑轮上。
[0010]优选地，所述翻转装置的从动齿轮圆周盘上面靠近齿轮的位置每隔一定距离设置一个定位孔，所述定位孔与从动齿轮定位销相配合。
[0011]根据本发明的另一个方面，提供一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装的检测方法，具体为:
[0012]首先通过调整翻转手柄将工装的翻转支架调整到水平状态，将从动齿轮定位销锁定，固定翻转支架；
[0013]将复杂环形精密铸件水平放到翻转支架的主动滑轮、从动滑轮上，调整伸缩臂长度，使主动滑轮、从动滑轮从四个方向将复杂环形精密铸件稳定地固定到翻转支架上；
[0014]再拉动工装底座到X射线检测探头正下方，通过万向轮锁扣锁定万向轮；
[0015]打开从动齿轮定位销，摇动翻转手柄，调整翻转支架到预定检测角度后再锁定从动齿轮定位销；
[0016]打开主动滑轮锁扣，摇动主动滑轮手柄，旋转复杂环形精密铸件到预定检测部位后再锁定主动滑轮锁扣；
[0017]打开X射线检测探头，进行成像及拍片检测；重复以上翻转和旋转操作，完成对复杂环形精密铸件100%全方位的X射线拍片检测。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0019]本发明不但极大减少了复杂环形精密铸件X射线的缺陷漏检率，而且检测过程中整个工装操作简单，减少了对检测人员经验水平的依赖性；标准化程度高，有利于提高检测效率；完全满足航空航天高端复杂环形精密铸件X射线检测要求，这些优点都是现有X射线检测工装无法比拟的。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0021]图1为本发明结构示意图；[0022]图2为本发明主视图。
[0023]图中:1、6为伸缩臂锁扣，2、5为伸缩臂，3、4、8为从动滑轮，7为主动滑轮，9为主动滑轮手柄，10为主动滑轮锁扣，11为翻转支架，12、13为翻转轴承，14为翻转手柄，15为主动齿轮，16为从动齿轮，17为从动齿轮定位销，18为工装底座，19、20、21、22为万向轮，23、24、25、26为万向轮锁扣，27为X射线检测探头。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0025]如图1、2所示，本实施例提供一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装，包括平移装置、翻转装置、旋转装置和伸缩装置，其中:伸缩装置通过锁扣与旋转装置、翻转装置相连接，旋转装置通过滑轮与翻转装置相连接，翻转装置通过轴承与平移装置相连接。
[0026]如图1、2所示，所述平移装置由工装底座18，万向轮19、20、21、22和万向轮锁扣23、24、25、26构成，其中:工装底座18与四个万向轮19、20、21、22通过焊接方式固定在一起，万向轮锁扣23、24、25、26对应设置于四个万向轮19、20、21、22上，通过锁死万向轮锁扣23、24、25、26以防止工装随意移动；由四个万向轮19、20、21、22控制的工装可在X射线检测探头27下任意方向自由移动，待调整好检测工位后锁紧万向轮锁扣23、24、25、26固定整个工装；
[0027]所述翻转装置由翻转支架11，翻转轴承12、13，翻转手柄14，主动齿轮15，从动齿轮16，从动齿轮定位销17构成，其中:主动齿轮15和从动齿轮定位销17与工装底座18固定连接，从动齿轮16与翻转支架11固定连接并带动翻转支架11转动，翻转支架11通过翻转轴承12、13与工装底座18连接，主动齿轮15与从动齿轮16啮合，翻转手柄14与主动齿轮15连接并带动从动齿轮16转动；从动齿轮16圆周盘上面靠近齿轮的位置每隔10度设置一个定位孔，并与从动齿轮定位销17进行配合，最终确定复杂环形精密铸件的翻转角度；
[0028]所述旋转装置由主动滑轮7，从动滑轮3、4、8，主动滑轮手柄9和主动滑轮锁扣10构成，其中:主动滑轮7通过轴承与翻转支架11固定连接，主动滑轮手柄9和主动滑轮锁扣10设置于主动滑轮7上面用以控制主动滑轮7的转动与停止，从动滑轮8通过轴承与翻转支架11固定连接，另外两只从动滑轮3、4则通过轴承分别与伸缩臂2、5固定连接，调节主动滑轮手柄9可以实现复杂环形精密铸件沿轴向进行任意角度旋转；当精密铸件水平地放置在四个滑轮即主动滑轮7、从动滑轮3、4、8上面，转动主动滑轮手柄9通过铸件与滑轮之间的摩擦力作用将带动四个滑轮即主动滑轮7、从动滑轮3、4、8沿各自的轴承转动，从而带动整个铸件围绕轴向作360°转动。
[0029]所述伸缩装置由伸缩臂2、5和伸缩臂锁扣1、6组成，其中:伸缩臂锁扣1、6与翻转支架11固定连接，伸缩臂2、5与伸缩臂锁扣1、6通过紧固螺栓活动连接，根据复杂环形精密铸件的直径大小调整伸缩臂2、5的位置，通过伸缩臂锁扣1、6夹紧定位螺栓紧固，使大型复杂环形精密铸件能够稳定地固定在旋转装置的从动滑轮3、4、8和主动滑轮7上。
[0030]采用上述工装进行检测，具体过程如下:[0031]首先通过调整翻转手柄14将工装的翻转支架11调整到水平状态，并将从动齿轮定位销17锁定，从而固定翻转支架11 ；
[0032]将复杂环形精密铸件水平放到翻转支架的主动滑轮7、从动滑轮3、4、8上，调整伸缩臂2、5的长度，使主动滑轮7、从动滑轮3、4、8从四个方向将复杂环形精密铸件稳定地固定到翻转支架11上；
[0033]再拉动工装底座18到X射线检测探头27正下方，通过万向轮锁扣23、24、25、26锁定万向轮19、20、21、22 ；
[0034]打开从动齿轮定位销17，摇动翻转手柄14，调整翻转支架11到预定检测角度后再锁定从动齿轮定位销17 ；
[0035]打开主动滑轮锁扣10，摇动主动滑轮手柄9，旋转复杂环形精密铸件到预定检测部位后再锁定主动滑轮锁扣10 ；
[0036]打开X射线检测探头27进行成像及拍片检测；重复以上翻转和旋转操作，完成对复杂环形精密铸件100%全方位的X射线拍片检测。
[0037]应用实施例1:
[0038]将某型号航空发动机复杂环形精密机匣铸件(直径超过1000mm)，首先采用传统X射线配套工装检测该机匣铸件，然后改用本方案设计的工装再一次检测该机匣铸件。对比两次检测结果，发现在用传统X射线配套工装检测时，由于无法精确调整铸件，导致无法对铸件支板与外圆周法兰交界位置进行X射线拍摄，造成漏检。采用本发明所述的工装检测发现在同一位置存在超标铸造疏松缺陷，说明本方案的工装设计能够有效降低漏检率。
[0039]应用实施例2:
[0040]采用本方案设计的工装在两家具有相关资质的X射线检测机构，对某型号航空发动机复杂环形精密机匣铸件(直径超过1000mm)进行100%全方位的X射线检测，检测结果高度一致，表明本方案设计的工装对操作人员的经验水平依赖性较低。
[0041]应用实施例3:
[0042]将某改进型号航空发动机复杂环形精密机匣铸件(直径超过1100mm)，采用本方案设计的工装检测该大型复杂环形精密机匣铸件，检测结果显示铸件内部缺陷小于结构设计最大允许缺陷，客户复检及后续机加工验证该复杂环形精密机匣铸件合格，证明了本方案设计的工装具有很强的缺陷检测可靠性。
[0043]应用实施例4:
[0044]采用本发明工装，通过调整工装伸缩臂尺寸，成功实现对某型号复杂结构后机匣精密铸件(直径为800-900mm)和某大型复杂结构后机匣精密铸件(直径超过1350mm)的X射线100%全方位无损检测，无漏检现象，表明本设计工装适用于不同尺寸大小的环形精密铸件X射线检测。
[0045]本发明针对大型复杂环形结构铸件，克服现有X射线无损检测易产生缺陷漏检的不足，通过平面和垂直二维方向的旋转、翻转和偏移控制，并且通过调整铸件装夹区域尺寸可以提供一种适用于直径大于1000_的大型复杂环形精密铸件X射线无损检测工装及其检测方法，实现铸件的100%全方位检测，降低铸造缺陷的漏检率，并有利于提高检测工艺稳定性。本发明不但极大减少了复杂环形精密铸件X射线的缺陷漏检率，而且检测过程中整个工装操作简单，减少了对检测人员经验水平的依赖性；标准化程度高，有利于提高检测效率；完全满足航空航天高端复杂环形精密铸件X射线检测要求，这些优点都是现有X射线检测工装无法比拟的。
[0046]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装，其特征在于，包括平移装置、翻转装置、旋转装置和伸缩装置，其中:伸缩装置通过锁扣与旋转装置、翻转装置相连接，旋转装置通过滑轮与翻转装置相连接，翻转装置通过轴承与平移装置相连接； 所述平移装置包括工装底座、万向轮和万向轮锁扣，其中:工装底座与万向轮通过焊接方式固定在一起，在万向轮上设置万向轮锁扣以防止工装随意移动；由四个万向轮控制的工装可在X射线检测探头下任意方向自由移动，调整好检测工位后，锁紧万向轮锁扣固定整个工装； 所述翻转装置包括翻转支架、翻转轴承、翻转手柄、主动齿轮、从动齿轮、从动齿轮定位销，其中:主动齿轮和从动齿轮定位销均与工装底座固定连接，从动齿轮与翻转支架固定连接并带动翻转支架转动，翻转支架通过翻转轴承与工装底座连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，翻转手柄与主动齿轮连接并带动从动齿轮转动，从动齿轮用于确定复杂环形精密铸件的翻转角度； 所述旋转装置包括主动滑轮、从动滑轮、主动滑轮手柄和主动滑轮锁扣，其中:主动滑轮通过轴承与翻转支架固定连接，主动滑轮手柄和主动滑轮锁扣设置于主动滑轮上面用以控制主动滑轮的转动与停止，一个从动滑轮通过轴承与翻转支架固定连接，另外两只从动滑轮则通过轴承与伸缩臂固定连接，调节主动滑轮手柄可以实现复杂环形精密铸件沿轴向进行任意角度旋转； 所述伸缩装置包括伸缩臂和伸缩臂锁扣，其中:伸缩臂锁扣与翻转支架固定连接，伸缩臂与伸缩臂锁扣通过紧固螺栓活动连接，根据复杂环形精密铸件的直径大小调整伸缩臂的位置，通过伸缩臂锁扣定位螺栓紧固，使大型复杂环形精密铸件能够稳定地固定在旋转装置的滑轮上。
2.根据权利要求1所述的一种大型复杂环形精密铸件X射线检测工装，其特征在于，所述翻转装置的从动齿轮圆周盘上面靠近齿轮的位置每隔一定距离设置一个定位孔，所述定位孔与从动齿轮定位销相配合。
3.一种采用权利要求1或2所述检测工装的大型复杂环形精密铸件X射线检测方法，其特征在于，所述方法: 首先通过调整翻转手柄将工装的翻转支架调整到水平状态，将从动齿轮定位销锁定，固定翻转支架； 将复杂环形精密铸件水平放到翻转支架的主动滑轮、从动滑轮上，调整伸缩臂长度，使主动滑轮、从动滑轮从四个方向将复杂环形精密铸件稳定地固定到翻转支架上； 再拉动工装底座到X射线检测探头正下方，通过万向轮锁扣锁定万向轮； 打开从动齿轮定位销，摇动翻转手柄，调整翻转支架到预定检测角度，锁定从动齿轮定位销； 打开主动滑轮锁扣，摇动主动滑轮手柄，旋转复杂环形精密铸件到预定检测部位，锁定主动滑轮锁扣； 打开X射线检测探头，进行成像及拍片检测，重复以上翻转和旋转操作，完成对复杂环形精密铸件100%全方位的X射线拍片检测。
【文档编号】G01N23/00GK104007127SQ201410186661
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】何树先, 康茂东, 王俊, 高海燕, 董安平, 王国祥, 孙宝德 申请人:上海交通大学