一种用于EB-PVD多自由度输出的涂层工装

技术领域

本发明涉及EB-PVD领域，具体为一种用于EB-PVD多自由度输出的涂层工装。

背景技术

目前，国内使用的EB-PVD设备基本结构一致，如图1所示。其涂层过程在密闭的高温、高真空环境下进行，涡轮叶片的运动只能依靠设备主轴提供，无其他动力输入，因此涡轮叶片只能实现一个方向的转动。

但是，由于EB-PVD热障涂层工艺本身存在光照效应，仅在涂层蒸汽直射的位置结合力最好；但是，由于涡轮叶片有多种结构连接组成，包括榫头103、缘板102、叶身100的结构，如图2所示，现有技术中的加工方法将会带来严重的加工质量问题，同时，为了保证工况最恶劣的叶身部位的涂层质量，现役发动机设计时基本对缘板部位涂层不做要求。

现有技术的操作会直接导致涡轮叶片的涂覆效果不同，导致涂覆性能参差，严重的影响了涡轮叶片的质量，加重了经济效益。

发明内容

针对现有技术中存在的单一方向的涂覆导致的涡轮叶片的涂覆性能参差的问题，本发明提供一种用于EB-PVD多自由度输出的涂层工装；通过单动力输入实现多自由度输出的涂层工装，从而实现涡轮叶片的多自由度运动，保证涡轮叶片各部位涂层性能一致，提高涡轮叶片的综合性能和质量稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现：一种用于EB-PVD多自由度输出的涂层工装，包括连接轴、主动轮、从动轮、齿环、夹持机构；所述连接轴的一端套设在齿环的内部，所述连接轴设置在齿环的轴线上，所述连接轴的外侧连接主动轮，所述主动轮和齿环之间设置从动轮，所述从动轮在齿环内和主动轮连接，所述连接轴的另一端和设备主轴连接，所述从动轮连接夹持机构，所述夹持机构内设置涡轮叶片，所述涡轮叶片的中心点和连接轴保持在同一直线上，其中，所述从动轮能够自转。

进一步的，所述夹持装置包括传动杆、万向节、斜套筒、底座，所述传动杆的一端和从动轮连接，所述传动杆的另一端和万向节连接，所述万向节连接斜套筒，所述斜套筒套设在底座的外侧，所述底座和涡轮叶片连接。

进一步的，所述斜套筒与传动杆不在同一轴线上，所述斜套筒的角度为0-45度。

进一步的，所述斜套筒和底座的杆部间隙配合，所述斜套筒可自由转动。

进一步的，所述涡轮叶片设置在保护盒内；所述涡轮叶片包括榫头端和叶身，所述涡轮叶片的榫头端连接保护盒的一端。

进一步的，所述保护盒的另一端和底座之间通过卡扣连接。

进一步的，所述涡轮叶片的榫头端通过卡扣和保护盒连接。

进一步的，所述底座的长度可调节。

进一步的，所述主动轮通过花键与连接轴连接。

进一步的，所述斜套筒和底座的杆部部分间隙配合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的工装通过齿轮结构，将设备主轴输入的单一转动转变为涡轮叶片的公转、自转及角度变化三个自由度的周期性变动，从而使涂层蒸汽的入射角度在涡轮叶片各部位周期性变化，使得涡轮叶片各部位的涂层质量均匀一致。通过装载加工涡轮叶片进行热障涂层加工的单动力输入多自由度输出的涂层工装，可实现涡轮叶片各部位涂层均匀涂覆，保证叶片各部位涂层的厚度、结合力等性能均匀一致。

进一步的，采用花键之间的啮合结构，该结构简单，传动稳定可靠；同时，未改变与设备的连接方式，可直接在原设备上使用，设备不需做任何改动。并且，本工装具有极大的推广价值。基于本工装的设计原理，可推广至该类设备加工的所有零件，实现涂层均匀一致的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中涂覆工装的结构示意图；

图2为涡轮叶片的结构设置；

图3为本发明提供的一种用于EB-PVD多自由度输出的涂层工装的整体结构剖视图；

图中：连接轴1、主动轮2、从动轮3、齿环4、挡块5、传动杆6、套筒7、万向节8、斜套筒9、底座10、涡轮叶片11、保护盒12、端盖13、挡板14、叶身100、缘板101、榫头102、电子束枪室200、沉积室1000、装载室300、闸板阀400、主轴500、料锭送给机构600。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

本发明提供了一种用于EB-PVD多自由度输出的涂层工装，该涂层工装包括连接轴1、主动轮2、从动轮3、齿环4、传动杆6、万向节8、挡板5、套筒7、底座10、涡轮叶片11、保护盒12等主要部件。

所述连接轴1与设备主轴连接，提供动力输入；所述从动轮2通过花键与连接轴1相连，所述从动轮2与连接轴1同转速；所述齿环4通过轴承与连接轴1相连，所述从动轮3设置在在主动轮2和齿环4之间，实现了从动轮3在自转的同时围绕主动轮2公转；通过传动杆6、万向节8、底座10、保护盒12等部件将从动轮3的运动传递到涡轮叶片11上，实现涡轮叶片11的公转和自转；

所述斜套筒9角度设置为30度，所述保护盒12根据涡轮叶片11保护部位尺寸制造，可有效防止涂层的过涂。所述斜套筒9和底座10的杆部间隙配合，可自由转动。

所述涡轮叶片11安装在保护盒12内部，所述保护盒12的一端通过螺栓紧固在底座10的头部。所述涡轮叶片11、保护盒12、底座10一起随从动轮3的转动而自转。所述叶片11通过卡扣连接到工装盒上。

通过斜套筒9的角度设置可以确定涡轮叶片角度的变化范围；通过底座10长度的变化，使涡轮叶片的中心点保持在主轴的轴线上，从而使涡轮叶片以其中心点为基点的“划桨式”旋转，最终实现叶片各部位涂层均匀一致的目的。

工作时将连接轴1的端头安装在设备主轴上，工装随主轴转动；所述主动轮2与连接轴1通过花键连接，转速相同；从动轮3安装在主动轮2和齿环4之间，随主动轮2的转动从动轮3会产生自转，并且绕主动轮2进行公转；

通过传动杆6、万向节8、底座10、保护盒12，将从动轮3的转动传递至涡轮叶片11；涡轮叶片11的中心点在连接轴1的轴线上，通过斜套筒9的角度设置，可确定涡轮叶片11的角度偏转范围。

工作时，将涡轮叶片11安装在保护盒12内，连接轴1安装在设备主轴上，即可开始涂层。

本工装进行了密封设计。通过转动部件之间的锯齿、套筒等封严设计，使转动部位得到很好的保护，避免了涂层附着造成的转动不畅。本工装进行了减重设计。通过设置减重孔、减小零件壁厚等措施，最大限度的减少了工装本身的重量，减轻了设备的运转符合。本工装进行了高温润滑设计。考虑到工装在高温、高真空环境下使用，转动部件之间采用高温陶瓷轴承连接，使用寿命内面维护；齿轮之间采用碳粉润滑，并设计了补充孔位，定期补充润滑剂。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。