专利名称：振动时效校正筒形零件变形方法及反变形约束夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种零件变形的校正方法，具体是采用振动时效校正筒形零件变形的方法以及一种专用于该方法的反变形约束夹具。
背景技术：
筒形零件在铸造、锻造、冷拔、热挤以及热处理等加工过程中，会在零件内部产生一定的残余应力，有时这种残余应力还很大。在经过车、铣、磨等去除材料的加工后，由于材料的去除，改变了零件内部原有残余应力的分布，就会造成已加工部位的变形和尺寸超差。现有变形矫正技术通常是对已变形零件施加机械力，强制其向变形的相反方向反变形，以达到变形矫正的目的。但由于零件本身具有弹性，外加反变形机械力卸除后，零件会回弹，另外，对零件进行变形矫正后，其内部会产生新的内应力，随着时间的推移，内应力会缓慢释放，致使零件重新变形。因此，必须对已变形的零件进行反变形约束后采取一定方法的处理，以稳定其形状和尺寸，达到变形矫正的目的。
发明内容
本发明的目的是解决传统筒形零件变形矫正时内部应力无法消除，导致零件重新变形的问题，提供一种振动时效校正筒形零件变形方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种振动时效校正筒形零件变形方法，对筒形零件进行安装使筒形零件的固有频率或共振频率处于振动时效设备激振器的工作范围内，用夹具对已变形的零件的变形部位进行反变形约束，然后对筒形零件进行振动时效处理，具体步骤包括
A.筒形零件安装方式选择
Al，简支安装，用两点简支梁装夹，当筒形零件刚性较弱，固有频率未超出振动时效设备激振器的工作范围时选用；
A2，悬臂安装，将筒形零件的一端夹紧固定在一个稳固的基座上，另一端悬空，在悬空的一端安装振动时效设备，当筒形零件刚性较强，共振频率超出振动时效设备的激振器转速工作范围时选用；
A3，连段安装，将两根或两根以上的筒形零件进行连接，连接后的筒形零件共振频率降至振动时效设备激振器工作范围内后，再将连段后的零件采用简支梁进行安装，当筒形零件刚性较强，共振频率超出振动时效设备的激振器转速工作范围时适用；
B.振动时效参数选择
根据常规振动时效工艺参数选择原则初选振动时效工艺参数，对筒形零件进行试振， 调整振动时效工艺参数，使其达到较佳状态；
C.处理步骤
将筒形零件根据选择好的安装方式安放稳妥，在欲进行矫正的部位装夹反变形约束夹具进行适当的反变形约束，然后按试验确定的振动时效参数对零件进行振动时效；D.结果确认
振动时效完毕后，卸除反变形约束夹具，对缸筒的尺寸、形状误差进行测量，若已达到要求，则该零件的变形矫正工作结束；若仍未达到要求，则调整反变形约束量和振动时效参数后，重复C、D步骤，直至零件变形矫正达到要求。本发明的原理是对变形的筒形零件进行反变形约束后，对其进行振动时效处理， 通过振动时效时外加动应力与反变形约束后筒形零件内应力相叠加，使零件内部局部产生屈服，从而消除零件内应力，达到校正后零件不反弹的目的。本发明根据零件共振频率不同，提出了三种安装方式，可适应各种零件的振动时效，尤其是连段安装方式，设计的反变形约束夹具，可以对反变形方向和反变形量进行精确的调整和控制。本发明同时提供一种专用于上述方法的反变形约束夹具，该夹具包括两个由反变形约束夹具螺栓紧固的半圆箍形反变形约束夹具体，半圆箍的弧面上设有反变形调整螺钉。使用时首先将两个半圆箍包围在筒形零件外圆上，并通过反变形约束夹具螺栓将两部分反变形约束夹具体2连接并夹紧在筒形零件上。与传统筒形零件矫正方法相比，采用本发明方法的优点是
(1)可消除反变形处理后零件中产生的内应力，保证处理后的零件尺寸和形状误差保持长期稳定。(2)减少或避免精加工后的筒形零件因变形而造成报废，大大节约材料及加工成本。(3)可精确控制反变形约束方向及反变形量，大大提高处理效率和处理成功率，可以及时满足生产进度的要求。
图1为本发明所述的反变形约束夹具示意图。图2为图1的侧视图。图3为本发明所述的简支安装示意图。图4为图3的侧视图。图5为本发明所述的悬臂安装示意图。图6为图5的侧视图。图7为本发明所述的连段安装示意图。图8为图7的侧视图。图中，1-反变形约束夹具螺栓，2-反变形约束夹具体，3-反变形调整螺钉，4-筒形零件，5-激振器，6-激振器夹具体，7-激振器耦合垫块，8-减振支承，9-基座，10-连段夹具体，11-悬臂夹具体上部，12-悬臂夹具体下部，13-悬臂夹具体螺栓，14-悬臂夹具体调整螺栓。
具体实施例方式本发明所述的一种振动时效校正筒形零件变形方法，对筒形零件进行安装使筒形零件的固有频率或共振频率处于振动时效设备激振器的工作范围内，用夹具对已变形的零件的变形部位进行反变形约束，然后对筒形零件进行振动时效处理。反变形约束夹具(如图1、2所示)，包括两个由反变形约束夹具螺栓1紧固的半圆箍形反变形约束夹具体2，半圆箍的弧面上设有反变形调整螺钉3。使用时首先将两个半圆箍包围在筒形零件4外圆上，并通过反变形约束夹具螺栓1将两部分反变形约束夹具体2 连接并夹紧在筒形零件4上。然后根据筒形零件4内径尺寸测量结果，通过反变形调整螺钉 3的调整，对内径相对较大的部位向中间施压使其尺寸减小，具体减小量可根据经验和试验结果确定，在设计和制作反变形约束夹具时反变形调整螺钉3的位置和数量可根据实际情况调整和增减。振动时效设备的激振器5装在筒形零件4的一端，激振器5用激振器夹具体6用螺栓与筒形零件4固定，激振器夹具体6与筒形零件4的内外两个接触面上分别垫有激振器耦合垫块7。本发明所述的振动时效校正筒形零件变形方法，其具体步骤包括 A.筒形零件4安装方式选择
Al，简支安装，用两点简支梁装夹，当筒形零件4刚性较弱，固有频率未超出振动时效设备激振器5的工作范围时选用；
如图3、4所示，简支安装是用两个减振支承8支承在筒形零件底部。A2，悬臂安装，如图5、6所示，将筒形零件4的一端夹紧固定在一个稳固的基座9 上，另一端悬空，在悬空的一端安装振动时效设备，当筒形零件4刚性较强，共振频率超出振动时效设备的激振器5转速工作范围时选用；采用悬臂夹具体将筒形零件固定在基座9 上，悬臂夹具体包括悬臂夹具体上部11和悬臂夹具体下部12，悬臂夹具体上部11是一个半圆箍，悬臂夹具体下部12是一个上表面开有半圆形凹槽的底座，其下表面与基座9固定，悬臂夹具体上部11和悬臂夹具体下部12通过悬臂夹具体螺栓13连接，悬臂夹具体上部11 的弧面上设有悬臂夹具体调整螺栓14，悬臂夹具体同时也起到反变形约束夹具的作用。A3，连段安装，将两根或两根以上的筒形零件4进行连接，连接后的筒形零件4共振频率降至振动时效设备激振器5工作范围内后，再将连段后的零件用减振支承8进行安装，当筒形零件4刚性较强，共振频率超出振动时效设备的激振器5转速工作范围时适用； 如图7、8所示，用连段夹具体10对两根或两根以上的筒形零件4进行连接，连段夹具体10 包括两个用螺栓连接的半圆箍。连段后的筒形零件4用两个或两个以上的减振支承8支承于底部。悬臂安装和连段安装均可适用于零件刚性较强，共振频率超出振动时效设备工作范围的情况，但由于悬臂安装时，装夹部位受力很大，同时，为了确保悬臂安装的零件稳定不倒，需要重量较重的基座进行平衡，因此应用悬臂安装方式时零件重量不能太重，而连段安装方式则对零件的重量没有特殊要求，另外，对于刚性特别强的零件，用悬臂方式安装可能仍不能满足要求，而用连段的方式安装可以两根、三根或者更多根连接在一起，一般来说均可将其共振频率降至振动时效设备工作范围内，因此，连段安装方式的适用范围相对更广泛一些，但当只有一个筒形零件需进行矫正时，由于没有其它零件与其配对连段，则无法应用连段安装方式。B.振动时效参数选择
根据常规振动时效工艺参数选择原则初选振动时效工艺参数，对筒形零件4进行试振，根据试振过程中，共振频率大小、加速度值大小等，调整振动时效工艺参数，使其达到较佳状态；
C.处理步骤
将筒形零件根据选择好的安装方式安放稳妥，在欲进行矫正的部位装夹反变形约束夹具进行适当的反变形约束，然后按试验确定的振动时效参数对零件进行振动时效；
针对筒形零件4的尺寸、壁厚、变形情况等因素，设计制做专用的反变形约束夹具，反变形量大小、约束位置、施力点、施力方向等可根据实际变形情况精确控制。D.结果确认
振动时效完毕后，卸除反变形约束夹具，对缸筒的尺寸、形状误差进行测量，若已达到要求，则该零件的变形矫正工作结束；若仍未达到要求，则调整反变形约束量和振动时效参数后，重复C、D步骤，直至零件变形矫正达到要求。以下结合一个具体实施例对本发明所述方法做具体说明。选择某液压支架立柱大缸缸筒一件，其外径尺寸Φ500，三个台阶孔内径尺寸要
求分别为0420 25, Φ 440 hJ097, Φ460呀。97，圆度误差要求不大于0.06讓，未进行振
动时效前，其三个台阶孔变形分别为Φ419. 97ι πΓΦ420. Mmm，Φ439. 9ImnTΦ440. 17mm， Φ459. 93πιπΓΦ460. 21mm。对其应用本发明方法进行变形矫正，步骤如下
1、首先选择简支安装方式对该缸筒进行扫频试振，扫频后未发现共振峰，需采取其它安装方式对其进行降频处理。2、设计制作缸筒连段夹具体，将两根缸筒稳固的连接在一起，连接后的缸筒采用减振支承8安装并试振(扫频)，扫频后在6600r/min处发现共振峰，确定采用连段安装方式对缸筒进行处理。3、在欲进行矫正的部位装夹上反变形约束专用夹具，按照缸筒变形方向的相反方向使缸筒产生反变形，反变形量约1. Imm ；
4、在缸筒上安装好振动时效设备，在共振峰前缘的3/4处(亚共振点)对其进行振动时效处理，处理时间为40分钟；
5、经振动时效处理后，卸除反变形约束专用夹具，测量原缸筒变形部位尺寸及形状，其中 Φ420mm孔实测为 Φ420. 03mm"Φ420. 18mm, Φ440mm孔实测为 Φ439. 99mm"Φ440. 12mm, Φ 460mm孔实测为Φ 460. 00mm"Φ 460. 14mm，仍未满足要求；
6、重新装夹反变形专用夹具，将反变形量调整为0.8mm，重复步骤3、4后，测量 Φ 420mm、Φ 440mm和Φ 460mm三孔直径，全部合格，此根缸筒变形矫正完毕。7、将矫正合格的缸筒处于自由状态放置，放置两个月后，测量Φ420πιπι、Φ440mm 和Φ460πιπι三孔直径，尺寸及形状稳定，未发生变化。
权利要求
1.一种振动时效校正筒形零件变形方法，其特征在于对筒形零件进行安装使筒形零件的固有频率或共振频率处于振动时效设备激振器的工作范围内，用夹具对已变形的零件的变形部位进行反变形约束，然后对筒形零件进行振动时效处理，具体步骤包括A.筒形零件安装方式选择Al，简支安装，用两点简支梁装夹，当筒形零件刚性较弱，固有频率未超出振动时效设备激振器的工作范围时选用；A2，悬臂安装，将筒形零件的一端夹紧固定在一个稳固的基座上，另一端悬空，在悬空的一端安装振动时效设备，当筒形零件刚性较强，共振频率超出振动时效设备的激振器转速工作范围时选用；A3，连段安装，将两根或两根以上的筒形零件进行连接，连接后的筒形零件共振频率降至振动时效设备激振器工作范围内后，再将连段后的零件采用简支梁进行安装，当筒形零件刚性较强，共振频率超出振动时效设备的激振器转速工作范围时适用；B.振动时效参数选择根据常规振动时效工艺参数选择原则初选振动时效工艺参数，对筒形零件进行试振， 调整振动时效工艺参数，使其达到较佳状态；C.处理步骤将筒形零件根据选择好的安装方式安放稳妥，在欲进行矫正的部位装夹反变形约束夹具进行适当的反变形约束，然后按试验确定的振动时效参数对零件进行振动时效；D.结果确认振动时效完毕后，卸除反变形约束夹具，对缸筒的尺寸、形状误差进行测量，若已达到要求，则该零件的变形矫正工作结束；若仍未达到要求，则调整反变形约束量和振动时效参数后，重复C、D步骤，直至零件变形矫正达到要求。
2.权利要求1所述的振动时效校正筒形零件变形方法中使用的反变形约束夹具，其特征在于包括两个由反变形约束夹具螺栓(1)紧固的半圆箍形反变形约束夹具体(2)，半圆箍的弧面上设有反变形调整螺钉(3)。
全文摘要
本发明为了解决传统筒形零件变形矫正时内部应力无法消除，导致零件重新变形的问题，提供一种振动时效校正筒形零件变形方法，该方法是先将筒形零件进行安装使筒形零件的固有频率或共振频率处于振动时效设备激振器的工作范围内，安装方法有简支安装、悬臂安装和连段安装，再用夹具对已变形的零件的变形部位进行反变形约束，然后对筒形零件进行振动时效处理。实现上述方法使用的反变形约束夹具包括两个由反变形约束夹具螺栓紧固的半圆箍形反变形约束夹具体，半圆箍的弧面上设有反变形调整螺钉。本发明所述方法可保证处理后的零件尺寸和形状误差保持长期稳定、节约材料及加工成本、处理效率和处理成功率高。
文档编号C21D7/02GK102277475SQ201110229818
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者张栋, 李岗, 谢科学 申请人:山西平阳重工机械有限责任公司