【技术实现步骤摘要】
本技术涉及挤压强化加工领域，具体地涉及一种钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置。
技术介绍
1、孔结构是航空构件连接处及航空发动机部件上典型的应力集中区域，受交变载荷作用，容易产生疲劳裂纹，对整机的可靠性、安全性，以及使用寿命造成不利的影响。因此，如何在设计，选材和制造过程中，改善孔结构的应力集中行为，提高抗疲劳性能，延长寿命，确保飞机运行的可靠性和安全性，正成为相关学者的重要研究课题。
2、常规的抗疲劳制造技术，如干涉配合，喷丸，激光冲击等，有着理想的强化效果，但受限于连接孔的特殊应用要求，如装配精度或孔径尺寸，均在孔挤压加工领域难以得到广泛地工程应用。目前，孔挤压是应用最为广泛的连接孔强化方法，其原理采用高强度大直径的芯棒或圆球挤过连接孔，迫使材料发生弹塑性变形，使得孔壁产生大深度高幅值可控的残余应力层，改善孔结构在外载荷作用下的孔边局部应力分布状态，大幅提高连接孔疲劳强度。孔挤压主要工艺包括开缝衬套挤压和开缝芯棒挤压。开缝衬套挤压工艺存在厚度方向较大的应力梯度，以及由于开缝衬套会造成的孔壁凸脊的问题，与之类似，开缝芯棒挤压工艺也会在孔壁留下“十字”凸脊的问题，均需要在孔挤压工艺后进行内孔铰孔，影响加工效率。
3、为了解决孔挤压强化存在的问题，现有技术提出了一种赫兹接触旋转挤压装置及强化工艺。在锥形套筒表面加工螺旋通槽和大量的球形凸起，锥形芯棒沿径向对孔壁进行挤压，之后在液压装置的驱动下，套筒沿圆周方向进行旋转，对孔壁进行二次加工，以满足孔壁的加工精度和表面光洁度的要求，同时，旋转产生的大量的热量，将有助于孔
4、现有技术还提出一种基于超声波的小孔强化方法和装置，利用压电陶瓷柱的旋转和径向振动位移撞击小孔内壁，对小孔进行珩磨和强化。但压电陶瓷柱极化后激励超声波产生的振幅仅为5～10μm，引入孔壁的残余应力幅值有限。类似的问题也会出现在其他形式的高频应力波振动强化，现有技术中提出一种基于电磁力的应力波孔强化的装置和方法。
5、综上，现有孔挤压强化方法容易出现以下问题：(1)挤压后孔壁产生凸脊，需要二次铰孔；(2)套筒表面处理保持性存在问题，套筒使用次数有限。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本技术的目的在于提供了一种钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，通过利用钢珠保持架中的钢珠与孔表面挤压接触，产生gpa级的接触压应力，同时，驱动芯棒旋转，使得每个钢珠均沿孔壁作螺旋运动，使得孔壁引入均匀分布的残余压应力层，可以改善内孔的质量和疲劳寿命，并提高加工效率。
2、本技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，包括挤压芯棒、旋转滚压套筒、胀紧套、钢珠和钢珠保持架；
4、所述挤压芯棒的一端插入到钢珠保持架中，在挤压芯棒与钢珠保持架之间设有若干可自由滚动的钢珠，且所述钢珠露出钢珠保持架外表面；
5、所述旋转滚压套筒的一端与挤压芯棒连接，所述旋转滚压套筒的另一端通过胀紧套与钢珠保持架连接；
6、所述钢珠保持架在胀紧套的作用下与挤压芯棒连接；
7、所述挤压芯棒的另一端与驱动装置连接，通过所述驱动装置驱动挤压芯棒作进给运动，通过钢珠保持架外露的钢珠挤压强化待加工孔。
8、进一步地，所述挤压芯棒包括传动段和挤压段；所述传动段一端与所述挤压段之间圆弧过渡；所述传动段另一端与驱动装置连接；所述挤压段的直径大于传动段的直径，用于在进给过程中挤压所述钢珠。
9、进一步地，所述挤压段的一侧设有引导段，所述引导段为锥面，用于在进给过程中使钢珠露出钢珠保持架外表面的挤压量逐渐变大。
10、进一步地，所述钢珠保持架由若干个保持架单体拼装而成，每个所述保持架单体包括上端紧固段、钢珠保持段和下端紧固段；所述上端紧固段与下端紧固段之间为钢珠保持段；若干保持架单体的上端紧固段通过卡套固定形成钢珠保持架的一端；若干保持架单体的下端紧固段通过螺母固定形成钢珠保持架的另一端；相邻所述保持架单体对接处形成若干竖直排列的半球形凹槽，所述半球形凹槽位于钢珠保持段上，每个半球形凹槽内放置钢珠，且所述钢珠部分露出半球形凹槽；所述钢珠在半球形凹槽内可自由滚动。
11、进一步地，所述上端紧固段侧面设有螺纹孔，螺钉穿过螺纹孔将所述钢珠保持架与挤压芯棒固定，用于防止钢珠保持架周向转动。
12、进一步地，所述钢珠保持架的内孔设有台阶，所述台阶与挤压芯棒一端接触，用于轴向定位。
13、本技术的有益效果在于：
14、1.本技术所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，通过钢珠沿孔壁作螺旋运动，使得孔壁引入均匀分布的残余压应力层，可以改善内孔的质量和疲劳寿命。
15、2.本技术所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，采用组合式钢珠保持架，钢珠安装方便，并且在球形腔体中能够自由滚动，在球形槽的钢珠在芯棒挤压段的挤压下，能够在孔壁上产生gpa级接触压力，强化效果更加显著。
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1.一种钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，包括挤压芯棒(1)、旋转滚压套筒(2)、胀紧套(3)、钢珠(5)和钢珠保持架(6)；
2.根据权利要求1所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述挤压芯棒(1)包括传动段(1-1)和挤压段(1-2)；所述传动段(1-1)一端与所述挤压段(1-2)之间圆弧过渡；所述传动段(1-1)另一端与驱动装置连接；所述挤压段(1-2)的直径大于传动段(1-1)的直径，用于在进给过程中挤压所述钢珠(5)。
3.根据权利要求2所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述挤压段(1-2)的一侧设有引导段(1-3)，所述引导段(1-3)为锥面，用于在进给过程中使钢珠(5)露出钢珠保持架(6)外表面的挤压量逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述钢珠保持架(6)由若干个保持架单体拼装而成，每个所述保持架单体包括上端紧固段(6-1)、钢珠保持段(6-2)和下端紧固段(6-3)；所述上端紧固段(6-1)与下端紧固段(6-3)之间为钢珠保持段(6-2)；若干保持架单
5.根据权利要求4所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述上端紧固段(6-1)侧面设有螺纹孔，螺钉(4)穿过螺纹孔将所述钢珠保持架(6)与挤压芯棒(1)固定，用于防止钢珠保持架(6)周向转动。
6.根据权利要求1所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述钢珠保持架(6)的内孔设有台阶，所述台阶与挤压芯棒(1)一端接触，用于轴向定位。
...【技术特征摘要】
1.一种钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，包括挤压芯棒(1)、旋转滚压套筒(2)、胀紧套(3)、钢珠(5)和钢珠保持架(6)；
2.根据权利要求1所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述挤压芯棒(1)包括传动段(1-1)和挤压段(1-2)；所述传动段(1-1)一端与所述挤压段(1-2)之间圆弧过渡；所述传动段(1-1)另一端与驱动装置连接；所述挤压段(1-2)的直径大于传动段(1-1)的直径，用于在进给过程中挤压所述钢珠(5)。
3.根据权利要求2所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述挤压段(1-2)的一侧设有引导段(1-3)，所述引导段(1-3)为锥面，用于在进给过程中使钢珠(5)露出钢珠保持架(6)外表面的挤压量逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的钢珠滚动旋转挤压强化孔的装置，其特征在于，所述钢珠保持架(6)由若干个保持架单体拼装而成，每个所述保持架单体包括上端紧固段(6-1)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：何玉洋，符永宏，张航成，符昊，纪敬虎，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：
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