振動時效校正筒形零件變形方法及反變形約束夾具的製作方法

2023-10-29 20:07:07 1

專利名稱：振動時效校正筒形零件變形方法及反變形約束夾具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種零件變形的校正方法，具體是採用振動時效校正筒形零件變形的方法以及一種專用於該方法的反變形約束夾具。
背景技術：
筒形零件在鑄造、鍛造、冷拔、熱擠以及熱處理等加工過程中，會在零件內部產生一定的殘餘應力，有時這種殘餘應力還很大。在經過車、銑、磨等去除材料的加工後，由於材料的去除，改變了零件內部原有殘餘應力的分布，就會造成已加工部位的變形和尺寸超差。現有變形矯正技術通常是對已變形零件施加機械力，強制其向變形的相反方向反變形，以達到變形矯正的目的。但由於零件本身具有彈性，外加反變形機械力卸除後，零件會回彈，另外，對零件進行變形矯正後，其內部會產生新的內應力，隨著時間的推移，內應力會緩慢釋放，致使零件重新變形。因此，必須對已變形的零件進行反變形約束後採取一定方法的處理，以穩定其形狀和尺寸，達到變形矯正的目的。

發明內容
本發明的目的是解決傳統筒形零件變形矯正時內部應力無法消除，導致零件重新變形的問題，提供一種振動時效校正筒形零件變形方法。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種振動時效校正筒形零件變形方法，對筒形零件進行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動時效設備激振器的工作範圍內，用夾具對已變形的零件的變形部位進行反變形約束，然後對筒形零件進行振動時效處理，具體步驟包括
A.筒形零件安裝方式選擇
Al，簡支安裝，用兩點簡支梁裝夾，當筒形零件剛性較弱，固有頻率未超出振動時效設備激振器的工作範圍時選用；
A2，懸臂安裝，將筒形零件的一端夾緊固定在一個穩固的基座上，另一端懸空，在懸空的一端安裝振動時效設備，當筒形零件剛性較強，共振頻率超出振動時效設備的激振器轉速工作範圍時選用；
A3，連段安裝，將兩根或兩根以上的筒形零件進行連接，連接後的筒形零件共振頻率降至振動時效設備激振器工作範圍內後，再將連段後的零件採用簡支梁進行安裝，當筒形零件剛性較強，共振頻率超出振動時效設備的激振器轉速工作範圍時適用；
B.振動時效參數選擇
根據常規振動時效工藝參數選擇原則初選振動時效工藝參數，對筒形零件進行試振， 調整振動時效工藝參數，使其達到較佳狀態；
C.處理步驟
將筒形零件根據選擇好的安裝方式安放穩妥，在欲進行矯正的部位裝夾反變形約束夾具進行適當的反變形約束，然後按試驗確定的振動時效參數對零件進行振動時效；D.結果確認
振動時效完畢後，卸除反變形約束夾具，對缸筒的尺寸、形狀誤差進行測量，若已達到要求，則該零件的變形矯正工作結束；若仍未達到要求，則調整反變形約束量和振動時效參數後，重複C、D步驟，直至零件變形矯正達到要求。本發明的原理是對變形的筒形零件進行反變形約束後，對其進行振動時效處理， 通過振動時效時外加動應力與反變形約束後筒形零件內應力相疊加，使零件內部局部產生屈服，從而消除零件內應力，達到校正後零件不反彈的目的。本發明根據零件共振頻率不同，提出了三種安裝方式，可適應各種零件的振動時效，尤其是連段安裝方式，設計的反變形約束夾具，可以對反變形方向和反變形量進行精確的調整和控制。本發明同時提供一種專用於上述方法的反變形約束夾具，該夾具包括兩個由反變形約束夾具螺栓緊固的半圓箍形反變形約束夾具體，半圓箍的弧面上設有反變形調整螺釘。使用時首先將兩個半圓箍包圍在筒形零件外圓上，並通過反變形約束夾具螺栓將兩部分反變形約束夾具體2連接並夾緊在筒形零件上。與傳統筒形零件矯正方法相比，採用本發明方法的優點是
(1)可消除反變形處理後零件中產生的內應力，保證處理後的零件尺寸和形狀誤差保持長期穩定。(2)減少或避免精加工後的筒形零件因變形而造成報廢，大大節約材料及加工成本。(3)可精確控制反變形約束方向及反變形量，大大提高處理效率和處理成功率，可以及時滿足生產進度的要求。


圖1為本發明所述的反變形約束夾具示意圖。圖2為圖1的側視圖。圖3為本發明所述的簡支安裝示意圖。圖4為圖3的側視圖。圖5為本發明所述的懸臂安裝示意圖。圖6為圖5的側視圖。圖7為本發明所述的連段安裝示意圖。圖8為圖7的側視圖。圖中，1-反變形約束夾具螺栓，2-反變形約束夾具體，3-反變形調整螺釘，4-筒形零件，5-激振器，6-激振器夾具體，7-激振器耦合墊塊，8-減振支承，9-基座，10-連段夾具體，11-懸臂夾具體上部，12-懸臂夾具體下部，13-懸臂夾具體螺栓，14-懸臂夾具體調整螺栓。
具體實施例方式本發明所述的一種振動時效校正筒形零件變形方法，對筒形零件進行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動時效設備激振器的工作範圍內，用夾具對已變形的零件的變形部位進行反變形約束，然後對筒形零件進行振動時效處理。反變形約束夾具(如圖1、2所示)，包括兩個由反變形約束夾具螺栓1緊固的半圓箍形反變形約束夾具體2，半圓箍的弧面上設有反變形調整螺釘3。使用時首先將兩個半圓箍包圍在筒形零件4外圓上，並通過反變形約束夾具螺栓1將兩部分反變形約束夾具體2 連接並夾緊在筒形零件4上。然後根據筒形零件4內徑尺寸測量結果，通過反變形調整螺釘 3的調整，對內徑相對較大的部位向中間施壓使其尺寸減小，具體減小量可根據經驗和試驗結果確定，在設計和製作反變形約束夾具時反變形調整螺釘3的位置和數量可根據實際情況調整和增減。振動時效設備的激振器5裝在筒形零件4的一端，激振器5用激振器夾具體6用螺栓與筒形零件4固定，激振器夾具體6與筒形零件4的內外兩個接觸面上分別墊有激振器耦合墊塊7。本發明所述的振動時效校正筒形零件變形方法，其具體步驟包括 A.筒形零件4安裝方式選擇
Al，簡支安裝，用兩點簡支梁裝夾，當筒形零件4剛性較弱，固有頻率未超出振動時效設備激振器5的工作範圍時選用；
如圖3、4所示，簡支安裝是用兩個減振支承8支承在筒形零件底部。A2，懸臂安裝，如圖5、6所示，將筒形零件4的一端夾緊固定在一個穩固的基座9 上，另一端懸空，在懸空的一端安裝振動時效設備，當筒形零件4剛性較強，共振頻率超出振動時效設備的激振器5轉速工作範圍時選用；採用懸臂夾具體將筒形零件固定在基座9 上，懸臂夾具體包括懸臂夾具體上部11和懸臂夾具體下部12，懸臂夾具體上部11是一個半圓箍，懸臂夾具體下部12是一個上表面開有半圓形凹槽的底座，其下表面與基座9固定，懸臂夾具體上部11和懸臂夾具體下部12通過懸臂夾具體螺栓13連接，懸臂夾具體上部11 的弧面上設有懸臂夾具體調整螺栓14，懸臂夾具體同時也起到反變形約束夾具的作用。A3，連段安裝，將兩根或兩根以上的筒形零件4進行連接，連接後的筒形零件4共振頻率降至振動時效設備激振器5工作範圍內後，再將連段後的零件用減振支承8進行安裝，當筒形零件4剛性較強，共振頻率超出振動時效設備的激振器5轉速工作範圍時適用； 如圖7、8所示，用連段夾具體10對兩根或兩根以上的筒形零件4進行連接，連段夾具體10 包括兩個用螺栓連接的半圓箍。連段後的筒形零件4用兩個或兩個以上的減振支承8支承於底部。懸臂安裝和連段安裝均可適用於零件剛性較強，共振頻率超出振動時效設備工作範圍的情況，但由於懸臂安裝時，裝夾部位受力很大，同時，為了確保懸臂安裝的零件穩定不倒，需要重量較重的基座進行平衡，因此應用懸臂安裝方式時零件重量不能太重，而連段安裝方式則對零件的重量沒有特殊要求，另外，對於剛性特別強的零件，用懸臂方式安裝可能仍不能滿足要求，而用連段的方式安裝可以兩根、三根或者更多根連接在一起，一般來說均可將其共振頻率降至振動時效設備工作範圍內，因此，連段安裝方式的適用範圍相對更廣泛一些，但當只有一個筒形零件需進行矯正時，由於沒有其它零件與其配對連段，則無法應用連段安裝方式。B.振動時效參數選擇
根據常規振動時效工藝參數選擇原則初選振動時效工藝參數，對筒形零件4進行試振，根據試振過程中，共振頻率大小、加速度值大小等，調整振動時效工藝參數，使其達到較佳狀態；
C.處理步驟
將筒形零件根據選擇好的安裝方式安放穩妥，在欲進行矯正的部位裝夾反變形約束夾具進行適當的反變形約束，然後按試驗確定的振動時效參數對零件進行振動時效；
針對筒形零件4的尺寸、壁厚、變形情況等因素，設計製做專用的反變形約束夾具，反變形量大小、約束位置、施力點、施力方向等可根據實際變形情況精確控制。D.結果確認
振動時效完畢後，卸除反變形約束夾具，對缸筒的尺寸、形狀誤差進行測量，若已達到要求，則該零件的變形矯正工作結束；若仍未達到要求，則調整反變形約束量和振動時效參數後，重複C、D步驟，直至零件變形矯正達到要求。以下結合一個具體實施例對本發明所述方法做具體說明。選擇某液壓支架立柱大缸缸筒一件，其外徑尺寸Φ500，三個臺階孔內徑尺寸要
求分別為0420 25, Φ 440 hJ097, Φ460呀。97，圓度誤差要求不大於0.06讓，未進行振
動時效前，其三個臺階孔變形分別為Φ419. 97ι πΓΦ420. Mmm，Φ439. 9ImnTΦ440. 17mm， Φ459. 93πιπΓΦ460. 21mm。對其應用本發明方法進行變形矯正，步驟如下
1、首先選擇簡支安裝方式對該缸筒進行掃頻試振，掃頻後未發現共振峰，需採取其它安裝方式對其進行降頻處理。2、設計製作缸筒連段夾具體，將兩根缸筒穩固的連接在一起，連接後的缸筒採用減振支承8安裝並試振(掃頻)，掃頻後在6600r/min處發現共振峰，確定採用連段安裝方式對缸筒進行處理。3、在欲進行矯正的部位裝夾上反變形約束專用夾具，按照缸筒變形方向的相反方向使缸筒產生反變形，反變形量約1. Imm ；
4、在缸筒上安裝好振動時效設備，在共振峰前緣的3/4處(亞共振點)對其進行振動時效處理，處理時間為40分鐘；
5、經振動時效處理後，卸除反變形約束專用夾具，測量原缸筒變形部位尺寸及形狀，其中 Φ420mm孔實測為 Φ420. 03mm"Φ420. 18mm, Φ440mm孔實測為 Φ439. 99mm"Φ440. 12mm, Φ 460mm孔實測為Φ 460. 00mm"Φ 460. 14mm，仍未滿足要求；
6、重新裝夾反變形專用夾具，將反變形量調整為0.8mm，重複步驟3、4後，測量 Φ 420mm、Φ 440mm和Φ 460mm三孔直徑，全部合格，此根缸筒變形矯正完畢。7、將矯正合格的缸筒處於自由狀態放置，放置兩個月後，測量Φ420πιπι、Φ440mm 和Φ460πιπι三孔直徑，尺寸及形狀穩定，未發生變化。
權利要求
1.一種振動時效校正筒形零件變形方法，其特徵在於對筒形零件進行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動時效設備激振器的工作範圍內，用夾具對已變形的零件的變形部位進行反變形約束，然後對筒形零件進行振動時效處理，具體步驟包括A.筒形零件安裝方式選擇Al，簡支安裝，用兩點簡支梁裝夾，當筒形零件剛性較弱，固有頻率未超出振動時效設備激振器的工作範圍時選用；A2，懸臂安裝，將筒形零件的一端夾緊固定在一個穩固的基座上，另一端懸空，在懸空的一端安裝振動時效設備，當筒形零件剛性較強，共振頻率超出振動時效設備的激振器轉速工作範圍時選用；A3，連段安裝，將兩根或兩根以上的筒形零件進行連接，連接後的筒形零件共振頻率降至振動時效設備激振器工作範圍內後，再將連段後的零件採用簡支梁進行安裝，當筒形零件剛性較強，共振頻率超出振動時效設備的激振器轉速工作範圍時適用；B.振動時效參數選擇根據常規振動時效工藝參數選擇原則初選振動時效工藝參數，對筒形零件進行試振， 調整振動時效工藝參數，使其達到較佳狀態；C.處理步驟將筒形零件根據選擇好的安裝方式安放穩妥，在欲進行矯正的部位裝夾反變形約束夾具進行適當的反變形約束，然後按試驗確定的振動時效參數對零件進行振動時效；D.結果確認振動時效完畢後，卸除反變形約束夾具，對缸筒的尺寸、形狀誤差進行測量，若已達到要求，則該零件的變形矯正工作結束；若仍未達到要求，則調整反變形約束量和振動時效參數後，重複C、D步驟，直至零件變形矯正達到要求。
2.權利要求1所述的振動時效校正筒形零件變形方法中使用的反變形約束夾具，其特徵在於包括兩個由反變形約束夾具螺栓(1)緊固的半圓箍形反變形約束夾具體(2)，半圓箍的弧面上設有反變形調整螺釘(3)。
全文摘要
本發明為了解決傳統筒形零件變形矯正時內部應力無法消除，導致零件重新變形的問題，提供一種振動時效校正筒形零件變形方法，該方法是先將筒形零件進行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動時效設備激振器的工作範圍內，安裝方法有簡支安裝、懸臂安裝和連段安裝，再用夾具對已變形的零件的變形部位進行反變形約束，然後對筒形零件進行振動時效處理。實現上述方法使用的反變形約束夾具包括兩個由反變形約束夾具螺栓緊固的半圓箍形反變形約束夾具體，半圓箍的弧面上設有反變形調整螺釘。本發明所述方法可保證處理後的零件尺寸和形狀誤差保持長期穩定、節約材料及加工成本、處理效率和處理成功率高。
文檔編號C21D7/02GK102277475SQ201110229818
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者張棟, 李崗, 謝科學 申請人:山西平陽重工機械有限責任公司