專利名稱：振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法及反變形約束夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種零件變形的校正方法，具體是采用振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形的方法以及一種專用于該方法的反變形約束夾具。
背景技術(shù)：
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(huì)在零件內(nèi)部產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力，有時(shí)這種殘余應(yīng)力還很大。在經(jīng)過車、銑、磨等去除材料的加工后，由于材料的去除，改變了零件內(nèi)部原有殘余應(yīng)力的分布，就會(huì)造成已加工部位的變形和尺寸超差?，F(xiàn)有變形矯正技術(shù)通常是對(duì)已變形零件施加機(jī)械力，強(qiáng)制其向變形的相反方向反變形，以達(dá)到變形矯正的目的。但由于零件本身具有彈性，外加反變形機(jī)械力卸除后，零件會(huì)回彈，另外，對(duì)零件進(jìn)行變形矯正后，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，隨著時(shí)間的推移，內(nèi)應(yīng)力會(huì)緩慢釋放，致使零件重新變形。因此，必須對(duì)已變形的零件進(jìn)行反變形約束后采取一定方法的處理，以穩(wěn)定其形狀和尺寸，達(dá)到變形矯正的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)筒形零件變形矯正時(shí)內(nèi)部應(yīng)力無法消除，導(dǎo)致零件重新變形的問題，提供一種振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法，對(duì)筒形零件進(jìn)行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器的工作范圍內(nèi)，用夾具對(duì)已變形的零件的變形部位進(jìn)行反變形約束，然后對(duì)筒形零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)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(diǎn)簡支梁裝夾，當(dāng)筒形零件剛性較弱，固有頻率未超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器的工作范圍時(shí)選用；
A2，懸臂安裝，將筒形零件的一端夾緊固定在一個(gè)穩(wěn)固的基座上，另一端懸空，在懸空的一端安裝振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，當(dāng)筒形零件剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的激振器轉(zhuǎn)速工作范圍時(shí)選用；
A3，連段安裝，將兩根或兩根以上的筒形零件進(jìn)行連接，連接后的筒形零件共振頻率降至振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器工作范圍內(nèi)后，再將連段后的零件采用簡支梁進(jìn)行安裝，當(dāng)筒形零件剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的激振器轉(zhuǎn)速工作范圍時(shí)適用；
B.振動(dòng)時(shí)效參數(shù)選擇
根據(jù)常規(guī)振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇原則初選振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)，對(duì)筒形零件進(jìn)行試振， 調(diào)整振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)，使其達(dá)到較佳狀態(tài)；
C.處理步驟
將筒形零件根據(jù)選擇好的安裝方式安放穩(wěn)妥，在欲進(jìn)行矯正的部位裝夾反變形約束夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆醋冃渭s束，然后按試驗(yàn)確定的振動(dòng)時(shí)效參數(shù)對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效；D.結(jié)果確認(rèn)
振動(dòng)時(shí)效完畢后，卸除反變形約束夾具，對(duì)缸筒的尺寸、形狀誤差進(jìn)行測(cè)量，若已達(dá)到要求，則該零件的變形矯正工作結(jié)束；若仍未達(dá)到要求，則調(diào)整反變形約束量和振動(dòng)時(shí)效參數(shù)后，重復(fù)C、D步驟，直至零件變形矯正達(dá)到要求。本發(fā)明的原理是對(duì)變形的筒形零件進(jìn)行反變形約束后，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理， 通過振動(dòng)時(shí)效時(shí)外加動(dòng)應(yīng)力與反變形約束后筒形零件內(nèi)應(yīng)力相疊加，使零件內(nèi)部局部產(chǎn)生屈服，從而消除零件內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到校正后零件不反彈的目的。本發(fā)明根據(jù)零件共振頻率不同，提出了三種安裝方式，可適應(yīng)各種零件的振動(dòng)時(shí)效，尤其是連段安裝方式，設(shè)計(jì)的反變形約束夾具，可以對(duì)反變形方向和反變形量進(jìn)行精確的調(diào)整和控制。本發(fā)明同時(shí)提供一種專用于上述方法的反變形約束夾具，該夾具包括兩個(gè)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(shè)有反變形調(diào)整螺釘。使用時(shí)首先將兩個(gè)半圓箍包圍在筒形零件外圓上，并通過反變形約束夾具螺栓將兩部分反變形約束夾具體2連接并夾緊在筒形零件上。與傳統(tǒng)筒形零件矯正方法相比，采用本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是
(1)可消除反變形處理后零件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證處理后的零件尺寸和形狀誤差保持長期穩(wěn)定。(2)減少或避免精加工后的筒形零件因變形而造成報(bào)廢，大大節(jié)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(shí)滿足生產(chǎn)進(jìn)度的要求。


圖1為本發(fā)明所述的反變形約束夾具示意圖。圖2為圖1的側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明所述的簡支安裝示意圖。圖4為圖3的側(cè)視圖。圖5為本發(fā)明所述的懸臂安裝示意圖。圖6為圖5的側(cè)視圖。圖7為本發(fā)明所述的連段安裝示意圖。圖8為圖7的側(cè)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(diào)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(diào)整螺栓。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的一種振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法，對(duì)筒形零件進(jìn)行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器的工作范圍內(nèi)，用夾具對(duì)已變形的零件的變形部位進(jìn)行反變形約束，然后對(duì)筒形零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理。反變形約束夾具(如圖1、2所示)，包括兩個(gè)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(shè)有反變形調(diào)整螺釘3。使用時(shí)首先將兩個(gè)半圓箍包圍在筒形零件4外圓上，并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 連接并夾緊在筒形零件4上。然后根據(jù)筒形零件4內(nèi)徑尺寸測(cè)量結(jié)果，通過反變形調(diào)整螺釘 3的調(diào)整，對(duì)內(nèi)徑相對(duì)較大的部位向中間施壓使其尺寸減小，具體減小量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果確定，在設(shè)計(jì)和制作反變形約束夾具時(shí)反變形調(diào)整螺釘3的位置和數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整和增減。振動(dòng)時(shí)效設(shè)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(nèi)外兩個(gè)接觸面上分別墊有激振器耦合墊塊7。本發(fā)明所述的振動(dòng)時(shí)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(diǎn)簡支梁裝夾，當(dāng)筒形零件4剛性較弱，固有頻率未超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器5的工作范圍時(shí)選用；
如圖3、4所示，簡支安裝是用兩個(gè)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(gè)穩(wěn)固的基座9 上，另一端懸空，在懸空的一端安裝振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，當(dāng)筒形零件4剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的激振器5轉(zhuǎn)速工作范圍時(shí)選用；采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(gè)半圓箍，懸臂夾具體下部12是一個(gè)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(shè)有懸臂夾具體調(diào)整螺栓14，懸臂夾具體同時(shí)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(jìn)行連接，連接后的筒形零件4共振頻率降至振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器5工作范圍內(nèi)后，再將連段后的零件用減振支承8進(jìn)行安裝，當(dāng)筒形零件4剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的激振器5轉(zhuǎn)速工作范圍時(shí)適用； 如圖7、8所示，用連段夾具體10對(duì)兩根或兩根以上的筒形零件4進(jìn)行連接，連段夾具體10 包括兩個(gè)用螺栓連接的半圓箍。連段后的筒形零件4用兩個(gè)或兩個(gè)以上的減振支承8支承于底部。懸臂安裝和連段安裝均可適用于零件剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備工作范圍的情況，但由于懸臂安裝時(shí)，裝夾部位受力很大，同時(shí)，為了確保懸臂安裝的零件穩(wěn)定不倒，需要重量較重的基座進(jìn)行平衡，因此應(yīng)用懸臂安裝方式時(shí)零件重量不能太重，而連段安裝方式則對(duì)零件的重量沒有特殊要求，另外，對(duì)于剛性特別強(qiáng)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(dòng)時(shí)效設(shè)備工作范圍內(nèi)，因此，連段安裝方式的適用范圍相對(duì)更廣泛一些，但當(dāng)只有一個(gè)筒形零件需進(jìn)行矯正時(shí)，由于沒有其它零件與其配對(duì)連段，則無法應(yīng)用連段安裝方式。B.振動(dòng)時(shí)效參數(shù)選擇
根據(jù)常規(guī)振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇原則初選振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)，對(duì)筒形零件4進(jìn)行試振，根據(jù)試振過程中，共振頻率大小、加速度值大小等，調(diào)整振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)，使其達(dá)到較佳狀態(tài)；
C.處理步驟
將筒形零件根據(jù)選擇好的安裝方式安放穩(wěn)妥，在欲進(jìn)行矯正的部位裝夾反變形約束夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆醋冃渭s束，然后按試驗(yàn)確定的振動(dòng)時(shí)效參數(shù)對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效；
針對(duì)筒形零件4的尺寸、壁厚、變形情況等因素，設(shè)計(jì)制做專用的反變形約束夾具，反變形量大小、約束位置、施力點(diǎn)、施力方向等可根據(jù)實(shí)際變形情況精確控制。D.結(jié)果確認(rèn)
振動(dòng)時(shí)效完畢后，卸除反變形約束夾具，對(duì)缸筒的尺寸、形狀誤差進(jìn)行測(cè)量，若已達(dá)到要求，則該零件的變形矯正工作結(jié)束；若仍未達(dá)到要求，則調(diào)整反變形約束量和振動(dòng)時(shí)效參數(shù)后，重復(fù)C、D步驟，直至零件變形矯正達(dá)到要求。以下結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)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(gè)臺(tái)階孔內(nèi)徑尺寸要
求分別為0420 25, Φ 440 hJ097, Φ460呀。97，圓度誤差要求不大于0.06讓，未進(jìn)行振
動(dòng)時(shí)效前，其三個(gè)臺(tái)階孔變形分別為Φ419. 97ι πΓΦ420. Mmm，Φ439. 9ImnTΦ440. 17mm， Φ459. 93πιπΓΦ460. 21mm。對(duì)其應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行變形矯正，步驟如下
1、首先選擇簡支安裝方式對(duì)該缸筒進(jìn)行掃頻試振，掃頻后未發(fā)現(xiàn)共振峰，需采取其它安裝方式對(duì)其進(jìn)行降頻處理。2、設(shè)計(jì)制作缸筒連段夾具體，將兩根缸筒穩(wěn)固的連接在一起，連接后的缸筒采用減振支承8安裝并試振(掃頻)，掃頻后在6600r/min處發(fā)現(xiàn)共振峰，確定采用連段安裝方式對(duì)缸筒進(jìn)行處理。3、在欲進(jìn)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(chǎn)生反變形，反變形量約1. Imm ；
4、在缸筒上安裝好振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，在共振峰前緣的3/4處(亞共振點(diǎn))對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理，處理時(shí)間為40分鐘；
5、經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理后，卸除反變形約束專用夾具，測(cè)量原缸筒變形部位尺寸及形狀，其中 Φ420mm孔實(shí)測(cè)為 Φ420. 03mm"Φ420. 18mm, Φ440mm孔實(shí)測(cè)為 Φ439. 99mm"Φ440. 12mm, Φ 460mm孔實(shí)測(cè)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(diào)整為0.8mm，重復(fù)步驟3、4后，測(cè)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于自由狀態(tài)放置，放置兩個(gè)月后，測(cè)量Φ420πιπι、Φ440mm 和Φ460πιπι三孔直徑，尺寸及形狀穩(wěn)定，未發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法，其特征在于對(duì)筒形零件進(jìn)行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器的工作范圍內(nèi)，用夾具對(duì)已變形的零件的變形部位進(jìn)行反變形約束，然后對(duì)筒形零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)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(diǎn)簡支梁裝夾，當(dāng)筒形零件剛性較弱，固有頻率未超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器的工作范圍時(shí)選用；A2，懸臂安裝，將筒形零件的一端夾緊固定在一個(gè)穩(wěn)固的基座上，另一端懸空，在懸空的一端安裝振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，當(dāng)筒形零件剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的激振器轉(zhuǎn)速工作范圍時(shí)選用；A3，連段安裝，將兩根或兩根以上的筒形零件進(jìn)行連接，連接后的筒形零件共振頻率降至振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器工作范圍內(nèi)后，再將連段后的零件采用簡支梁進(jìn)行安裝，當(dāng)筒形零件剛性較強(qiáng)，共振頻率超出振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的激振器轉(zhuǎn)速工作范圍時(shí)適用；B.振動(dòng)時(shí)效參數(shù)選擇根據(jù)常規(guī)振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)選擇原則初選振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)，對(duì)筒形零件進(jìn)行試振， 調(diào)整振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)，使其達(dá)到較佳狀態(tài)；C.處理步驟將筒形零件根據(jù)選擇好的安裝方式安放穩(wěn)妥，在欲進(jìn)行矯正的部位裝夾反變形約束夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆醋冃渭s束，然后按試驗(yàn)確定的振動(dòng)時(shí)效參數(shù)對(duì)零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效；D.結(jié)果確認(rèn)振動(dòng)時(shí)效完畢后，卸除反變形約束夾具，對(duì)缸筒的尺寸、形狀誤差進(jìn)行測(cè)量，若已達(dá)到要求，則該零件的變形矯正工作結(jié)束；若仍未達(dá)到要求，則調(diào)整反變形約束量和振動(dòng)時(shí)效參數(shù)后，重復(fù)C、D步驟，直至零件變形矯正達(dá)到要求。
2.權(quán)利要求1所述的振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法中使用的反變形約束夾具，其特征在于包括兩個(gè)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(shè)有反變形調(diào)整螺釘(3)。
全文摘要
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)筒形零件變形矯正時(shí)內(nèi)部應(yīng)力無法消除，導(dǎo)致零件重新變形的問題，提供一種振動(dòng)時(shí)效校正筒形零件變形方法，該方法是先將筒形零件進(jìn)行安裝使筒形零件的固有頻率或共振頻率處于振動(dòng)時(shí)效設(shè)備激振器的工作范圍內(nèi)，安裝方法有簡支安裝、懸臂安裝和連段安裝，再用夾具對(duì)已變形的零件的變形部位進(jìn)行反變形約束，然后對(duì)筒形零件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理。實(shí)現(xiàn)上述方法使用的反變形約束夾具包括兩個(gè)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(shè)有反變形調(diào)整螺釘。本發(fā)明所述方法可保證處理后的零件尺寸和形狀誤差保持長期穩(wěn)定、節(jié)約材料及加工成本、處理效率和處理成功率高。
文檔編號(hào)C21D7/02GK102277475SQ201110229818
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者張棟, 李崗, 謝科學(xué) 申請(qǐng)人:山西平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司