本申請是申請號為201510213150.5，申請日為2015年4月29日，發明創造名稱為“零件內孔修復用電刷鍍裝置及方法”的發明專利申請的分案申請。

本發明涉及電刷鍍技術的金屬表面工程領域，具體涉及一種適用于內孔損傷零件修復和再制造的零件內孔修復用電刷鍍裝置及方法。

背景技術：

電刷鍍技術是表面再制造技術中電鍍的一種，它是利用電化學沉積方法在金屬工件表面局部快速地得到高性能的平滑致密的電鍍層。該技術可以恢復磨損零件的尺寸精度和幾何形狀精度，填補零件表面的劃傷，提高零件表面的耐磨性、導電性、耐高溫性和防腐性能。目前，電刷鍍技術在航空航天、鐵路交通、水力電力和石油化工等眾多領域得到了廣泛的應用，取得了顯著的效益。

內孔類零件（如閥體內孔、發動機連桿、缸套等）在機械運動配合中起到重要的作用，與外圓類零件結合可實現相對運動和動力傳遞。零件內孔的失效主要是磨損和變形，造成內孔表面的配合尺寸偏差和性能下降。采用電刷鍍技術修復內孔類零件是電刷鍍技術的重要應用領域之一。但是，目前通常采用手工電刷鍍對內孔類零件進行修復，其不足之處在于：手工電刷鍍勞動強度大，刷鍍工作效率低；電鍍液噴淋方式不理想，使得鍍液與修復部位接觸不均勻，鍍層質量不高。針對這一問題，目前已見采用電動方式自動實施零件內孔修復的電刷鍍裝置及方法，如公開號為cn101514468a、發明名稱為“內孔類零部件電刷鍍的裝置及方法”的中國專利文獻，即提供了一種對內孔類零部件通過電刷鍍技術進行修復的裝置和方法，然而，該方法存在一定的局限性和不足之處。因此，繼續研發和設計更加實用、經濟、高效的用于零件內孔修復的電刷鍍裝置和方法顯得十分必要。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種結構簡單、安裝調節待加工工件方便、電刷鍍工作效率高且鍍筆使用壽命長的零件內孔修復用電刷鍍裝置。

本發明的技術方案是：本發明的零件內孔修復用電刷鍍裝置，其結構特點是：包括支架、鍍筆裝夾組件、鍍筆、驅動組件、刷鍍電源和擋圈；

上述的支架包括底座、支撐腿、升降臺和排液嘴；底座的上部設有一圈從上端面向下凹入的圓環形的廢液回收槽，廢液回收槽內設有上下向貫通的排液嘴安裝孔；底座的中間位置設有上下向貫通的轉軸安裝孔；支撐腿固定安裝在底座的下方；升降臺包括升降桿和安裝臺；安裝臺的中部設有上下向貫通的安裝孔；排液嘴固定安裝在底座的廢液回收槽的排液嘴安裝孔內；

鍍筆裝夾組件包括裝夾盤、平衡夾持件和安裝連接柱；上述的裝夾盤為扁圓柱體件，裝夾盤上對稱設有2個卡槽；平衡夾持件包括主體部、固定部和彈簧套；主體部上設有上下向貫通的內六角孔，作為鍍筆安裝通過孔；主體部和固定部通過彈簧套彈性連接；平衡夾持件設有相同的2套；平衡夾持件固定安裝在裝夾盤內；安裝連接柱與裝夾盤固定連接；鍍筆裝夾組件由其安裝連接柱與升降臺的安裝臺的安裝孔相配合固定安裝在安裝臺上；

鍍筆包括夾持部、絕緣部、導電軸肩、工作部、鍍液輸入嘴和包套；夾持部、絕緣部、導電軸肩和工作部從上到下依次設置且相互連接構成一個整體；該整體的中軸線上設有鍍液導入孔；鍍液輸入嘴固定設置在夾持部的上方；且鍍液輸入嘴與鍍液導入孔相通；上述的包套為滌棉絨材質的中空圓柱體狀件，包套包覆在工作部的外周面上；上述的夾持部為中間設有上下向圓形通孔的六角棱形體件，其外周尺寸與鍍筆裝夾組件的平衡夾持件的主體部的內六角孔相配合；絕緣部和導電軸肩均為中間設有上下向圓形通孔且整體呈圓柱形的一體件；絕緣部的上下兩端分別與夾持部的下端以及導電軸肩的上端過盈配合固定連接；工作部為中間設有上下向圓形通孔且整體呈圓柱形的一體件，其周壁上設有噴液孔；工作部由其上端與導電軸肩的下端固定連接；上述的鍍液導入孔由夾持部、絕緣部、導電軸肩和工作部各自的中間處的圓形通孔同軸緊密相連構成；鍍筆設有2個，該2個鍍筆在鍍筆裝夾組件的2套平衡夾持件上分別各固定安裝1個；

驅動組件包括驅動電機、轉軸、轉臺和工件固定件；驅動電機固定安裝在底座的下端面上；轉軸安裝在底座的轉軸安裝孔內；轉臺為扁圓柱體件；轉臺的上端面上設有排液槽；上述的排液槽設有3個，該3個排液槽由轉臺的軸心處向邊緣伸出，且該3個排液槽相互間的夾角為120°角；工件固定件為3只卡爪，該3只卡爪在3個排液槽間均勻設置；工件固定件固定設置在轉臺的上端面上；驅動電機通過轉軸與轉臺傳動連接；

刷鍍電源用于工作時提供電刷鍍電源；刷鍍電源為可提供12v、14v和15v輸出電壓的直流電源；刷鍍電源的正極與鍍筆的導電軸肩電連接；刷鍍電源的負極與驅動組件的轉軸和轉臺電連接；

上述的擋圈為一體件，擋圈由圓環形底板和中空的圓柱體擋板一體組成；中空的圓柱體擋板由其下端與圓環形底板的外周一體連接；擋圈的底板上設有排液孔，擋圈由其圓環形底板安裝在支架的底座的廢液回收槽內，且擋圈的底板上的排液孔與支架的排液嘴的上端口相通。

一種上述的零件內孔修復用電刷鍍裝置用于零件內孔修復的加工方法，包括以下步驟：

①安裝待加工工件和鍍筆：

第一步：將經過機械修磨處理后的待加工工件置于驅動組件的轉臺的中間處的上端面上，通過工作固定件將待加工工件固定，且使得待加工工件的旋轉中心線與轉臺的旋轉中心線在同一軸線上；

第二步：將2個鍍筆安裝到鍍筆裝夾組件的平衡夾持件上，2個鍍筆的工作部向下伸入待加工工件的內孔內，調節平衡夾持件在裝夾盤上的位置，使得2個鍍筆與待加工工件的內孔壁的間距符合設定的間距要求，再將鍍筆裝夾組件固定安裝在支架的升降臺上；調節升降臺的上下位置，使得鍍筆的上下向進給量符合加工要求；

②電凈加工：

第一步：通過鍍筆的鍍液輸入嘴和鍍液導入孔輸入電凈液；

第二步：待鍍筆的工作部的電凈液噴液穩定后，接通驅動組件的驅動電機的電源，驅動電機通過轉軸帶動轉臺勻速轉動，進而由轉臺帶動待加工工件勻速轉動；接通刷鍍電源供電，此時鍍筆為正極、待加工工件為負極，開始電凈加工；完成后切斷電源，清洗干凈；

③弱活化加工：

第一步：通過鍍筆的鍍液輸入嘴和鍍液導入孔輸入弱活化液；

第二步：待鍍筆的工作部的弱活化液噴液穩定后，接通驅動組件的驅動電機的電源，驅動電機通過轉軸帶動轉臺勻速轉動，進而由轉臺帶動待加工工件勻速轉動；接通刷鍍電源供電，此時鍍筆為正極、待加工工件為負極，開始弱活化加工；完成后切斷電源，清洗干凈；

④強活化加工：

第一步：通過鍍筆的鍍液輸入嘴和鍍液導入孔輸入強活化液；

第二步：待鍍筆的工作部的強活化液噴液穩定后，接通驅動組件的驅動電機的電源，驅動電機通過轉軸帶動轉臺勻速轉動，進而由轉臺帶動待加工工件勻速轉動；接通刷鍍電源供電，此時鍍筆為正極、待加工工件為負極，開始強活化加工；完成后切斷電源，清洗干凈；

⑤電刷鍍加工：

第一步：通過鍍筆的鍍液輸入嘴和鍍液導入孔輸入刷鍍液；

第二步：待鍍筆的工作部的刷鍍液噴液穩定后，接通驅動組件的驅動電機的電源，驅動電機通過轉軸帶動轉臺勻速轉動，進而由轉臺帶動待加工工件勻速轉動；接通刷鍍電源供電，此時鍍筆為正極、待加工工件為負極，開始電刷鍍作業；

⑥鍍后處理：對電刷鍍加工后的待加工工件進行滿足尺寸和精度要求的后處理，即可得到修復好的內孔類零部件。

進一步的方案是：上述步驟①的第二步中，鍍筆裝夾組件可使2個鍍筆的徑向可調最大行程為300mm，可對內孔孔徑300mm以內的待加工工件進行電刷鍍加工。

進一步的方案是：上述步驟②中，刷鍍電源供電電壓為12v，鍍筆與待加工工件間的相對運動速度為13m/min；加工時間為1.5min；步驟③中，刷鍍電源供電電壓為12v，鍍筆與待加工工件間的相對運動速度為9m/min；加工時間為1min；步驟④中，刷鍍電源供電電壓為14v，鍍筆與待加工工件間的相對運動速度為12m/min；加工時間優選1min；步驟⑤中，刷鍍電源供電電壓優選采用15v，鍍筆與待加工工件間的相對運動速度優選為12m/min；加工時間優選10min。

本發明具有積極的效果：（1）本發明的零件內孔修復用電刷鍍裝置，結構相對簡單，通過結構的設計，使得鍍筆和待加工工件的安裝方便，并且使得鍍筆與待加工工件的內孔壁間的相對位置易于調節，從而使其易于使用。（2）本發明的零件內孔修復用電刷鍍裝置，通過支架、驅動電機、鍍筆裝夾組件和鍍筆等的部件的結構和相對安裝位置的設計，使得其在加工過程中穩定性好，從而可有效保證刷鍍加工時的加工質量。（3）本發明的零件內孔修復用電刷鍍裝置，通過在鍍筆的工作部上設置包套，一方面可使得刷鍍液的噴射更加均勻，另一方面可有效減少鍍筆磨損，延長鍍筆的使用壽命。（4）采本發明的零件內孔修復用電刷鍍裝置對零件內孔進行修復，用時較短，加工效率較高且加工效果較好。

附圖說明

圖1為本發明的零件內孔修復用電刷鍍裝置的結構示意圖，圖中對局部進行了剖視；

圖2為圖1中鍍筆裝夾組件的結構示意圖，圖中還顯示了其與鍍筆的安裝關系；

圖3為圖2中平衡夾持件的結構示意圖；

圖4為圖3的b-b向剖視圖；

圖5為圖1中鍍筆的結構示意圖，圖中進行了局部剖視；

圖6為圖5中a處的放大結構示意圖；

圖7為圖1中轉臺的結構示意圖，圖中還顯示了其與工件固定件和待加工工件的安裝關系。

上述附圖中的附圖標記如下：

支架1，底座11，支撐腿12，升降臺13，升降桿13-1，安裝臺13-2，排液嘴14，

鍍筆裝夾組件2，裝夾盤21，卡槽21-1，平衡夾持件22，主體部22-1，內六角孔22-1-1，固定部22-2，彈簧套22-3，套筒22-3-1，彈簧22-3-2，安裝連接柱23，

鍍筆3，夾持部31，絕緣部32，導電軸肩33，工作部34，噴液孔34-1，鍍液輸入嘴35，包套36，鍍液導入孔37，

驅動組件4，驅動電機41，轉軸42，轉臺43，排液槽43-1，工件固定件44，

刷鍍電源5，

擋圈6，

待加工工件7。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

（實施例1）

見圖1，本實施例的零件內孔修復用電刷鍍裝置，其主要由支架1、鍍筆裝夾組件2、鍍筆3、驅動組件4、刷鍍電源5和擋圈6組成。

支架1主要由底座11、支撐腿12、升降臺13、排液嘴14和絕緣塊組成。底座11本實施例中優選采用圓臺件，底座11的上部設有一圈從上端面向下凹入的圓環形的廢液回收槽，廢液回收槽內設有上下向貫通的排液嘴安裝孔；底座11的中間位置設有上下向貫通的轉軸安裝孔；支撐腿12固定安裝在底座11的下方，用于將底座11支起脫離如地面或桌面等擱置基礎。升降臺13由升降桿13-1和安裝臺13-2組成；安裝臺13-2的中部設有上下向貫通的安裝孔；安裝臺13-2可依托升降桿13-1上下向移動。排液嘴14固定安裝在底座11的廢液回收槽的排液嘴安裝孔內。

參見圖2至圖4，鍍筆裝夾組件2主要由裝夾盤21、平衡夾持件22和安裝連接柱23組成。裝夾盤21為扁圓柱體件，裝夾盤21上對稱設有2個卡槽21-1，卡槽21-1為中間處上下貫通的臺階狀槽孔；平衡夾持件22設有結構相同的2套；平衡夾持件22主要由主體部22-1、固定部22-2和彈簧套22-3組成；主體部22-1為長方體件，主體部上設有上下向貫通的內六角孔22-1-1，作為鍍筆安裝通過孔；固定部22-2為整體呈長方體件；彈簧套22-3由套筒22-3-1和彈簧22-3-2組成；套筒22-3-1的左部固定安裝在主體部22-1的右側；套筒22-3-1的右部固定安裝在固定部22-2的左側；彈簧22-3-2設置在套筒22-3-1內，從而通過彈簧套22-3使得主體部22-1和固定部22-2彈性連接；安裝時，固定部22-2的前后兩側與卡槽21-1的內側緊配合；從而將固定部22-2在卡槽21-1內固定限位，彈簧套22-3作用于主體部22-1使得主體部22-1在卡槽21-1內相對于固定部22-2彈性伸縮。

安裝時，2套平衡夾持件22在裝夾盤21的2個卡槽21-1上分別各安裝1套；鍍筆裝夾組件2由其安裝連接柱23與升降臺13的安裝臺13-2的安裝孔相配合固定安裝在升降臺13的安裝臺13-2上。

參見圖5和圖6，鍍筆3主要由夾持部31、絕緣部32、導電軸肩33、工作部34、鍍液輸入嘴35和包套36組成。

夾持部31為中間設有上下向圓形通孔的六角棱形體件，其外周尺寸與鍍筆裝夾組件2的平衡夾持件22的主體部22-1的內六角孔22-1-1相配合，安裝時，夾持部31安裝在平衡夾持件22的主體部22-1的內六角孔22-1-1內；絕緣部32和導電軸肩33均為中間設有上下向圓形通孔的整體呈圓柱形的一體件，導電軸肩33用于與電源正極電連接；絕緣部32的上下兩端分別與夾持部31的下端以及導電軸肩33的上端過盈配合固定連接；工作部34為中間設有上下向圓形通孔的整體為圓柱體件，其周壁上設有若干個噴液孔34-1；工作部34由其上端與導電軸肩33的下端固定連接；鍍液輸入嘴35固定設置在夾持部31的上方；

夾持部31、絕緣部32、導電軸肩33和工作部34從上到下依次設置相互連接構成一個整體；該整體的中軸線上由夾持部31、絕緣部32、導電軸肩33和工作部34各自的中間處的圓形通孔緊密相連構成鍍液導入孔37；鍍液導入孔37與鍍液輸入嘴35相通。

絕緣部32的材質本實施例中優選高強度工程塑料；夾持部31、導電軸肩33和工作部34的材質優選導電性較好的碳鋼。

包套36為滌棉絨材質的中空圓柱體狀一體件，包套36包覆在工作部34的外周面上；包套36一方面起到保護工作部34的作用，另一方面使得鍍液滲出更加均勻。

參見圖1和圖7，驅動組件4主要由驅動電機41、轉軸42、轉臺43和工件固定件44組成。驅動電機41固定安裝在底座11的下端面上；轉軸42安裝在底座11的轉軸安裝孔內，且轉軸42與底座11的上下端面接觸處均密封；轉臺43為扁圓柱體件；轉臺43的上端面上設有向下凹入的3個排液槽43-1，該3個排液槽43-1由轉臺43的軸心處向邊緣伸出，且該3個排液槽43-1相互間的夾角為120°角。工件固定件44固定安裝在轉臺43的上端面上，本實施例中，工件固定件44優選采用3只卡爪，該3只卡爪在3個排液槽43-1間均勻設置，使用時，該3只卡爪從3個方向對待加工工件7進行夾持固定。驅動電機41通過轉軸42與轉臺43傳動連接。驅動電機41的轉速在與其配套的控制器的控制下可根據需要進行調節。

刷鍍電源5用于工作時提供電刷鍍電源；刷鍍電源5的正極與鍍筆3的導電軸肩33電連接；刷鍍電源5的負極與驅動組件4的轉軸42電連接，使用時，待加工工件7通過轉臺43和轉軸42與刷鍍電源5的負極電連接。刷鍍電源5為輸出電壓可調的直流電源，其可輸出12v、14v和15v的直流電壓。

仍見圖1，擋圈6為一體件，擋圈6由圓環形底板和中空的圓柱體擋板一體組成；擋圈6的中空的圓柱體擋板由其下端與圓環形底板的外周一體連接；擋圈6的底板上設有排液孔，擋圈6由其圓環形底板安裝在支架1的底座11的廢液回收槽內，且使得擋圈6的底板上的排液孔與支架1的排液嘴14的上端口相通。擋圈6用于使用時防止電鍍液向外濺出。

本實施例的零件內孔修復用電刷鍍裝置，其用于零件內孔修復的方法，主要包括以下步驟：

①安裝待加工工件7和鍍筆3：

第一步：將經過機械修磨處理后的待加工工件7置于驅動組件4的轉臺43的中間處的上端面上，通過工作固定件44將待加工工件7固定，且使得待加工工件7的旋轉中心線與轉臺43的旋轉中心線在同一軸線上；

第二步：將2個鍍筆3安裝到鍍筆裝夾組件2的平衡夾持件22上，2個鍍筆3的工作部34向下伸入待加工工件7的內孔內，調節平衡夾持件22在裝夾盤21的卡槽21-1內的位置，使得2個鍍筆3與待加工工件7的內孔的內壁的間距符合設定的間距要求，將鍍筆裝夾組件2通過其安裝連柱23固定安裝在支架1的升降臺13上，調節支架1的升降臺13的上下位置，也即同步調節鍍筆裝夾組件2的上下向位置，使得安裝在鍍筆裝夾組件2上的鍍筆3的上下向進給量符合加工要求；鍍筆裝夾組件2可使2個鍍筆3的徑向可調最大行程為300mm，也即可對內孔孔徑300mm以內的待加工工件7進行電刷鍍加工。

②電凈加工：

第一步：啟動與本發明的裝置配套的液壓泵，通過鍍筆3的鍍液輸入嘴35和鍍液導入孔37輸入電凈液；

第二步：待鍍筆3的工作部34的電凈液噴液穩定后，接通驅動組件4的驅動電機41的電源，驅動電機41通過轉軸42帶動轉臺43勻速轉動，進而由轉臺43帶動待加工工件7勻速轉動；接通刷鍍電源5供電，此時鍍筆3為正極、待加工工件7為負極，開始電凈加工。

本步驟中，刷鍍電源5供電電壓優選采用12v，鍍筆3與待加工工件7間的相對運動速度優選為13m/min；加工時間優選1.5min，完成后切斷電源，清洗干凈；

③弱活化加工：

第一步：通過鍍筆3的鍍液輸入嘴35和鍍液導入孔37輸入弱活化液；

第二步：待鍍筆3的工作部34的弱活化液噴液穩定后，接通驅動組件4的驅動電機41的電源，驅動電機41通過轉軸42帶動轉臺43勻速轉動，進而由轉臺43帶動待加工工件7勻速轉動；接通刷鍍電源5供電，此時鍍筆3為正極、待加工工件7為負極，開始弱活化加工；

本步驟中，刷鍍電源5供電電壓優選采用12v，鍍筆3與待加工工件7間的相對運動速度優選為9m/min；加工時間優選1min，完成后切斷電源，清洗干凈；

④強活化加工：

第一步：通過鍍筆3的鍍液輸入嘴35和鍍液導入孔37輸入強活化液；

第二步：待鍍筆3的工作部34的強活化液噴液穩定后，接通驅動組件4的驅動電機41的電源，驅動電機41通過轉軸42帶動轉臺43勻速轉動，進而由轉臺43帶動待加工工件7勻速轉動；接通刷鍍電源5供電，此時鍍筆3為正極、待加工工件7為負極，開始強活化加工；

本步驟中，刷鍍電源5供電電壓優選采用14v，鍍筆3與待加工工件7間的相對運動速度優選為12m/min；加工時間優選1min，完成后切斷電源，清洗干凈；

⑤電刷鍍加工：

第一步：，通過鍍筆3的鍍液輸入嘴35和鍍液導入孔37輸入刷鍍液；

第二步：待鍍筆3的工作部34的刷鍍液噴液穩定后，接通驅動組件4的驅動電機41的電源，驅動電機41通過轉軸42帶動轉臺43勻速轉動，進而由轉臺43帶動待加工工件7勻速轉動；接通刷鍍電源5供電，此時鍍筆3為正極、待加工工件7為負極，開始電刷鍍作業；

本步驟中，刷鍍電源5供電電壓優選采用15v，鍍筆3與待加工工件7間的相對運動速度優選為12m/min；加工時間優選10分鐘，完成后切斷電源，清洗干凈；

⑥鍍后處理：對電刷鍍加工后的待加工工件7進行滿足尺寸和精度要求的后處理，即可得到修復好的零部件。

以上實施例是對本發明的具體實施方式的說明，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本發明的專利保護范圍。