本發(fā)明涉及產(chǎn)品矯形，具體涉及一種自動(dòng)超聲波矯形設(shè)備及其矯形方法。

背景技術(shù)：

1、針式超聲噴丸表面強(qiáng)化處理技術(shù)又稱超聲噴丸技術(shù)，其可用于焊接后產(chǎn)品的矯形。其主要工作原理是：超聲噴丸槍中的換能器，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)陣列沖擊針震動(dòng)，沖擊構(gòu)件表面，在構(gòu)件表面引入殘余壓應(yīng)力。超聲噴丸主要適用于不同尺寸薄板的成型、校型、增強(qiáng)與延壽。

2、目前一般采用三軸(xyz軸)機(jī)器人來對(duì)超聲噴丸槍進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)其對(duì)產(chǎn)品的矯形處理。例如，申請(qǐng)公開號(hào)為cn112662854a的專利文件公開了一種用于處理金屬薄板的自動(dòng)超聲噴丸裝置，該超聲噴丸裝置包括：超聲噴丸槍、噴丸槍固定機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、框架穩(wěn)定機(jī)構(gòu)以及金屬薄板固定機(jī)構(gòu)，超聲噴丸槍用于對(duì)待處理的金屬薄板進(jìn)行噴丸處理；噴丸槍固定機(jī)構(gòu)用于固定所述超聲噴丸槍；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置為能夠沿x軸、y軸或z軸方向運(yùn)動(dòng)；所述噴丸槍固定機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使得所述噴丸槍固定機(jī)構(gòu)沿x軸、y軸或z軸方向運(yùn)動(dòng)，從而使得所述超聲噴丸槍能夠沿x軸、y軸或z軸方向運(yùn)動(dòng)；框架穩(wěn)定機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的下方，用于支撐所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；金屬薄板固定機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述框架穩(wěn)定機(jī)構(gòu)上并位于所述超聲噴丸槍的下方，所述金屬薄板固定機(jī)構(gòu)用于固定待處理的金屬薄板。

3、上述超聲噴丸裝置中通過對(duì)超聲噴丸槍進(jìn)行準(zhǔn)確的三維運(yùn)動(dòng)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬薄板的自動(dòng)化超聲噴丸處理操作，提高了噴丸處理效率。然而，上述中超聲噴丸裝置所作用對(duì)象為質(zhì)地均勻的金屬薄板，若作用對(duì)象為其上凹設(shè)有焊縫的板材時(shí)(焊接過程中焊縫所處位置會(huì)發(fā)生形變，故需要對(duì)板材的焊縫區(qū)域進(jìn)行矯形處理)，由于凹設(shè)的焊縫由焊道部和位于焊道部?jī)蓚?cè)的毛刺部組成，其結(jié)構(gòu)示意圖可以由圖1和圖2來進(jìn)行表示，圖中101表示為板材，102表示為焊縫，1021表示為焊道部，1022表示為毛刺部；進(jìn)而在利用超聲噴丸槍對(duì)焊縫進(jìn)行噴丸處理過程中，超聲噴丸槍的槍頭所形成的沖擊面會(huì)呈面接觸的作用于焊縫，也即會(huì)同時(shí)對(duì)焊道部和兩側(cè)的毛刺部進(jìn)行沖擊(在板材生產(chǎn)過程中，一般為先矯形處理，后進(jìn)行去毛刺等加工，故無法在矯形處理前將毛刺去除)，當(dāng)沖擊面對(duì)毛刺部進(jìn)行沖擊處理后，毛刺部會(huì)嵌入板材內(nèi)，此種情況不僅會(huì)影響板材的質(zhì)量，而且使得后續(xù)對(duì)毛刺部的清理操作極為復(fù)雜，甚至無法清理。

4、再者，如圖1所示，板材上的焊縫由若干個(gè)直線部分和若干個(gè)曲線部分組成，在曲線部分的存在基礎(chǔ)上，曲線部分中的毛刺部也會(huì)隨之呈曲線布置，進(jìn)而在利用沖擊面對(duì)焊縫進(jìn)行沖擊處理后，焊縫中直線部分和曲線部分處的毛刺部均會(huì)被沖擊處理，當(dāng)沖擊處理完成后需要對(duì)毛刺部進(jìn)行清理時(shí)，由于曲線部分處被沖擊處理的毛刺部處于拐角位置，使得其最難進(jìn)行去除清理，造成極大的生產(chǎn)不便。

5、基于此，我們提出一種自動(dòng)超聲波矯形設(shè)備，用以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提出一種自動(dòng)超聲波矯形設(shè)備，該矯形設(shè)備通過對(duì)沖擊面進(jìn)行改進(jìn)，沖擊面上具有可避讓毛刺部的避讓區(qū)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊縫上毛刺部的精準(zhǔn)避讓，同時(shí)保證了沖擊面在焊縫長(zhǎng)度方向上的有效運(yùn)動(dòng)，從而提高了矯形精度和作業(yè)效率。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種自動(dòng)超聲波矯形設(shè)備，包括由超聲噴丸槍上的多個(gè)陣列態(tài)沖擊針端部所構(gòu)成的沖擊面，多個(gè)陣列態(tài)沖擊針中缺少若干沖擊針，以致使所缺少若干沖擊針的區(qū)域構(gòu)成一用于避讓毛刺部的避讓區(qū)，且避讓區(qū)于沖擊面上呈貫穿態(tài)布置，以在沖擊面沿焊縫長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，避讓區(qū)可隨沖擊面于毛刺部上行走。

4、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：避讓區(qū)所設(shè)置的寬度大于毛刺部的邊界線距離，以使避讓區(qū)可通過具有曲線構(gòu)造部分的毛刺部。

5、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該矯形設(shè)備還包括用于驅(qū)使超聲噴丸槍作回轉(zhuǎn)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)源，以使避讓區(qū)可通過毛刺部上的曲線構(gòu)造部分。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述避讓區(qū)呈直線布置，且避讓區(qū)設(shè)置為兩組并呈平行態(tài)布置。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該矯形設(shè)備還包括清潔組件，所述清潔組件包括設(shè)置于超聲噴丸槍上的鈑金盒，且鈑金盒底部陣列設(shè)置有用于將沖擊面圍設(shè)的刷毛；所述清潔組件還包括設(shè)置于鈑金盒頂部的負(fù)壓管道，且負(fù)壓管道的一端延伸至呈陣列態(tài)布置的刷毛中。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該矯形設(shè)備還包括機(jī)床，所述機(jī)床上設(shè)置有用于供超聲噴丸槍安裝的三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于使超聲噴丸槍減震的減震件。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述機(jī)床上設(shè)置有用于夾持限位板材的夾具，所述夾具包括設(shè)置于機(jī)床頂部的底板，所述底板上均布圍設(shè)有多個(gè)粗導(dǎo)向塊，底板上固定設(shè)置有位于多個(gè)粗導(dǎo)向塊所構(gòu)成圍設(shè)區(qū)內(nèi)的支撐塊，且支撐塊設(shè)置為多個(gè)并于圍設(shè)區(qū)內(nèi)均布，所述底板上位于粗導(dǎo)向塊的旁側(cè)位置設(shè)置有定位銷，所述底板上設(shè)置有壓緊件，且壓緊件的執(zhí)行端可朝多個(gè)支撐塊頂端所組成的支撐面作相近或相離動(dòng)作。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：每個(gè)支撐塊上均設(shè)置有測(cè)距傳感器，且測(cè)距傳感器位于多個(gè)支撐塊頂端所組成支撐面的下方。

11、本發(fā)明還提出一種自動(dòng)超聲波矯形設(shè)備的矯形方法，包括如下步驟：

12、步驟一：上料：將待矯形的板材通過夾具進(jìn)行夾持固定，此時(shí)板材位于多個(gè)測(cè)距傳感器的上方，根據(jù)焊縫于板材上的布局將板材劃分為多個(gè)矯形區(qū)域，每個(gè)測(cè)距傳感器分別對(duì)應(yīng)一處矯形區(qū)域；

13、步驟二：預(yù)備：通過每個(gè)測(cè)距傳感器分別得到相應(yīng)矯形區(qū)域初始狀態(tài)下的形變量信號(hào)，并將該形變量信號(hào)傳輸給控制器，控制器將形變量信號(hào)處理后作用于三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并得出超聲噴丸槍的工作功率，以及三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)超聲噴丸槍于相應(yīng)矯形區(qū)域上沿xy向的行走速度和z向的工作高度；

14、步驟三：開始：?jiǎn)?dòng)超聲噴丸槍和負(fù)壓管道，三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)超聲噴丸槍沿焊縫的長(zhǎng)度方向行走，此過程中，焊縫中的毛刺部會(huì)容納在沖擊面中的避讓區(qū)內(nèi)，超聲噴丸槍的沖擊面只作用于焊縫上非毛刺部的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫所處區(qū)域的矯形處理；與此同時(shí)，超聲噴丸槍上的刷毛會(huì)對(duì)毛刺部上的廢屑進(jìn)行清掃處理，負(fù)壓管道在刷毛內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓作用將廢屑吸走；

15、步驟四：判斷：第一次矯形完成后，再次利用多個(gè)測(cè)距傳感器測(cè)量出板材各矯形區(qū)域第一次矯形后的形變量信號(hào)，并將該形變量信號(hào)傳輸給控制器得出各形變量值，控制器以其中最小形變量值為基準(zhǔn)，將其它形變量信號(hào)值與其進(jìn)行差值計(jì)算并得出差值，若所得到的差值超出預(yù)先的設(shè)定閾值，則說明該形變量信號(hào)值所對(duì)應(yīng)的區(qū)域矯形不合格，需要再次矯形，反之，則矯形合格；

16、步驟五：重復(fù)：對(duì)第一次矯形不合格的區(qū)域再次進(jìn)行矯形處理，測(cè)距傳感器會(huì)將相應(yīng)矯形區(qū)域所對(duì)應(yīng)的形變量信號(hào)傳輸給控制器，控制器將形變量信號(hào)處理后作用于三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并得出超聲噴丸槍的工作功率，以及三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)超聲噴丸槍于相應(yīng)矯形區(qū)域上沿xy向的行走速度和z向的工作高度，接著使超聲噴丸槍和負(fù)壓管道進(jìn)行矯形工作，直至完成矯形工作，此步驟與步驟二和步驟三相同；

17、步驟六：復(fù)查：第二次矯形完成后，仍然以步驟四中判斷方式對(duì)矯形區(qū)域進(jìn)行判斷，若矯形區(qū)域全部合格，則矯形工作結(jié)束；若仍有部分區(qū)域矯形不合格，則繼續(xù)重復(fù)步驟二到步驟四，直至板材各區(qū)域均矯形合格。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：上述步驟二中超聲噴丸槍的工作功率為p：

19、

20、式中：p表示為超聲波噴丸槍的工作功率，p1表示為超聲噴丸槍設(shè)定的最小工作功率，p額表示為超聲噴丸槍的額定功率，ax表示為任意一矯形區(qū)域所對(duì)應(yīng)的形變量值，x＝1，2，3...表示為各矯形區(qū)域的編號(hào)，amin表示為a1，a2，a3...中的最小值。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：上述步驟二中超聲噴丸槍于相應(yīng)矯形區(qū)域上沿xy向的行走速度v：

22、

23、式中：v表示為超聲波噴丸槍沿xy向的行走速度，v1表示為超聲噴丸槍設(shè)定的最大行走速度，k表示為矯形常數(shù)，ax表示為任意一矯形區(qū)域所對(duì)應(yīng)的形變量值，x＝1，2，3...表示為各矯形區(qū)域的編號(hào)，amin表示為a1，a2，a3...中的最小值。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

25、1、該自動(dòng)超聲波矯形設(shè)備通過設(shè)置多個(gè)陣列態(tài)沖擊針和缺失的沖擊針構(gòu)成的避讓區(qū)，可以有效地避讓毛刺部，從而提高了設(shè)備在復(fù)雜板材上的適應(yīng)性和矯形精度，確保了在焊縫附近的矯形不受毛刺影響；

26、2、避讓區(qū)的寬度大于毛刺部的邊界線距離，使得該設(shè)備能夠靈活通過具有曲線構(gòu)造的毛刺部，增強(qiáng)了設(shè)備的靈活性和操作范圍，適用于更多焊縫形狀復(fù)雜的板材，提高了加工的通用性；

27、3、該設(shè)備配備的驅(qū)動(dòng)源使超聲噴丸槍能夠進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，進(jìn)一步提高了避讓區(qū)對(duì)曲線構(gòu)造毛刺部的適應(yīng)能力，增強(qiáng)了加工的精細(xì)性和效率，確保了不同形狀毛刺的有效避讓處理；

28、4、避讓區(qū)的直線布置和兩組平行態(tài)排列設(shè)計(jì)，提供了良好的穩(wěn)定性和均勻性，適配焊縫中的兩毛刺部，確保在加工過程中能夠穩(wěn)定地避讓毛刺，減少了加工中的誤差，提高了整體加工質(zhì)量；

29、5、清潔組件的設(shè)計(jì)使得設(shè)備在加工過程中能夠自動(dòng)清潔沖擊面，避免了廢屑等殘留物對(duì)加工效果的影響，提高了設(shè)備的自維護(hù)能力，保證了加工的連續(xù)性和效率；

30、6、機(jī)床上設(shè)有三維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和減震件，能夠有效支撐驅(qū)動(dòng)源，減少操作過程中的震動(dòng)和噪聲，從而提升加工穩(wěn)定性和精度，同時(shí)確保操作的安全性；

31、7、夾具的設(shè)計(jì)通過多個(gè)粗導(dǎo)向塊和支撐塊的配合，提供了良好的固定能力和定位精度，使得限位板材在加工過程中能夠保持穩(wěn)固，提高了加工的一致性和安全性；

32、8、每個(gè)支撐塊上設(shè)置的測(cè)距傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)板材各區(qū)域的形變量，增強(qiáng)了加工的精準(zhǔn)度和自動(dòng)化水平，同時(shí)也知悉板材每次矯形加工后的狀況；

33、9、每個(gè)測(cè)距傳感器可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)板材各區(qū)域的形變量來使沖擊面執(zhí)行相應(yīng)的工作功率和行走速度，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域的精確化矯形加工，矯形精度高。