金属表面纳米化钢丸喷射器设计(3)
未来的喷丸工艺发展前景中，喷丸成形工艺的未来发展趋势出以下特点：第一点是，喷丸加工工艺的适用对象将会适应大型化的设备，如对有着比较复杂外型的大型整体壁板、大型整体结构等喷丸，因此对这种需要大型喷丸设备的加工需要发展处相对应的喷丸技术。第二点事，喷丸加工的壁板外型结构变得越来越复杂化，即会有更加复杂的可喷丸成形构件外型、结构和形状，因此会比原来需要更大的喷丸变形量。第三点事，智能化的喷丸加工过程，能够非常有效的把劳力从复杂繁琐的喷丸工艺过程中解放出来、大大提升喷丸工艺的加工质量和生产效率，而智能化信息化的喷丸加工借由高科技行业的突飞猛进，将会逐步实现喷丸过程的变化。最后一点是，不断开发出的新型喷丸加工方法的运用，比如收到较多注重的双面喷丸成形技术、激光喷丸成形技术、超声喷丸成形技术和高压水喷丸成形技术，这些新型喷丸技术都得到了一定的发展和应用[4]。
1.4 课题研究内容
本课题的主要研究内容有如下几个部分：
（1）完成金属表面纳米化钢丸喷射器总体方案的设计。通过对各种方法的分析，针对具体的技术要求及指标，通过设计与计算，来确定设备的整体工作原理与布局方案；在满足性能要求的前提下，尽可能缩小空间尺寸，使其轻巧、结构紧凑，安全可靠，最终确定设备的总体方案。
（2）完成金属表面纳米化钢丸喷射器中主机的结构设计。包括了对弹丸的初速度进行理论分析，确定弹丸选型与电机选型、叶轮与分丸轮尺寸，进而设计重要零件分丸轮、叶轮的结构，验证设计的合理性；进一步确定定向环的结构设计，以及整体驱动装置的设计。
（3）完成金属表面纳米化钢丸喷射器零部件的三文模型构建，包括对分丸轮、转盘、抛丸管、定向套等重要零部件的三文模型，进而进行整机的虚拟装配与验证，最后绘制出金属表面纳米化钢丸喷射器的装配图与重要零部件的零件图。
2 金属表面纳米化钢丸喷射器总体设计方案
2.1 金属表面纳米化钢丸喷射器工作原理
各种表面自身纳米化方法基本都是通过不同的方法给某种介质提供能量来对金属表面施加重复不平衡载荷，以使金属表层的晶体结构产生十分剧烈的塑性变形，产生极多的缺陷，如位错、孪晶、层错和剪切带，当位错增殖到特定程度就会发生运动、湮灭、重排等各种运动，晶粒不断的细化而达到纳米尺寸，从而金属表面形成纳米层。课题采用高速弹丸轰击金属表面的方式来使其发生表面层纳米化，通过利用叶轮高速旋转所产生的离心加速的方式来得到高速弹丸将弹丸喷出来供设备使用。具有高能量的弹丸轰击金属表面实现纳米化。这种方法简单可靠，能使弹丸获得超高能量，提高纳米化效率，可以在金属表面制得一层较厚的分布均匀的纳米层，其机械性能足以达到目标要求，设备成本低，能够应用于研究或生产当中。
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