本发明涉及零件表面光整加工技术领域，具体是一种五质体对称双工位水平间接激振的振动抛磨加工装置及方法。
背景技术：
振动抛磨光整加工技术自20世纪50年代出现以来，不断得到工业应用，在去毛刺和光整加工领域具有重要的影响。目前应用最广泛的卧式和立式振动抛磨光整加工设备均是直接激振，即加工容器直接与电机连接，工件相对器壁自由或工件相对器壁固定置于容器中进行加工。传统的振动抛磨光整加工设备能量转换损失大、能耗高，加工效率低，造成其运营成本一直居高不下。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足提供一种五质体对称双工位水平间接激振的振动抛磨加工装置及方法。
一种五质体对称双工位水平间接激振的振动抛磨加工装置，包括五个质体，分别为：两个物料箱(8)、一个基础支承(11)和两个辅助刚体(3)；基础支承(11)包括竖直部分和水平部分，两部分呈倒“t”型固定连接，基础支承(11)竖直部分的左右两侧呈对称布置，其中一侧设置为：物料箱(8)由第一主振弹簧(4)连接到辅助刚体(3)一侧面，辅助刚体(3)另一侧面由第二主振弹簧(2)连接到基础支承(11)的竖直部分，辅助刚体(3)的底面由垂直方向弱弹性水平导向结构(10)活动支承在基础支承(11)的水平部分上；基础支承(11)的另一侧的布置与上述结构对称；基础支承(11)的水平部分下底面通过隔振器(12)与地基连接。
所述的装置，两个所述辅助刚体(3)上分别安装一对速度相同、反向回转的激振电机(9)，两对激振电机分别反向同步运转分别产生大小相等、方向相反的水平激振力；使得所述两辅助刚体(3)同步水平反向振动。
所述的装置，所述两辅助刚体(3)同步水平反向振动双振幅为1～1.5mm，第一主振弹簧(4)可实现振动放大功能，使所述双物料箱(8)同步水平反向振动双振幅为4～6mm。
所述的装置，第一主振弹簧(4)和第二主振弹簧(2)均由多个左旋和右旋弹簧组成，组合后等效弹簧横向刚度足够悬挂料箱，其中左旋弹簧和右旋弹簧的数量相同，上下、左右分别对称布置。
所述的装置，还包括加工介质供料系统，加工介质供料系统包括料斗(1)和传送带(5)。
所述的装置，工件(7)为空间孔槽复杂零件，由专用夹具(6)固定于物料箱(8)中，加工介质从料斗(1)排出通过传送带(5)填充满物料箱(8)后，物料箱(8)水平振动，加工介质在物料箱(8)、工件(7)和夹具(6)形成的“共同器壁”内按一定规律运动，实现振动抛磨加工的目的。
所述的装置，还包括介质循环系统(13)，其包括介质回收装置、筛分过滤装置和传输管道；双工位物料箱(8)底部开有特定尺寸、形状及位置的小孔，介质回收装置接收从物料箱8小孔排出的加工介质，经过筛分过滤装置筛分过滤为颗粒介质、液体介质和碎料磨屑，液体介质、颗粒介质通过传输管道返回料斗(1)中循环利用，碎料磨屑排出系统。
根据所述装置的振动抛磨加工方法，包括以下步骤：
步骤一：将工件(7)由专用夹具(6)固定于所述位物料箱(8)中，关闭物料箱(8)；
步骤二：启动加工介质供料系统，通过料斗(1)和传送带(5)开始给料，填满双工位物料箱(8)；
步骤三：选择一定的频率，开启四个激振电机(9)，加工介质在物料箱(8)、工件(7)和夹具(6)形成的“共同器壁”内按一定规律运动，进行振动抛磨加工；
步骤四：加工介质在密封的“共同器壁”内振动，在每次加工结束后开启物料箱，一次性排出加工介质，对工件加工后的介质进行回收筛分过滤后再利用。
所述的振动抛磨加工方法，工件(7)为空间孔槽复杂零件，由专用夹具(6)固定于双工位物料箱(8)中，加工介质从料斗(1)排出通过传送带(5)填充满物料箱(8)后，物料箱(8)水平振动，加工介质在物料箱(8)、工件(7)和夹具(6)形成的“共同器壁”内按一定规律运动，实现振动抛磨加工的目的。加工介质在密封的“共同器壁”内振动，在每次加工结束后开启。
所述的振动抛磨加工方法，加工介质在“共同器壁”内循环流动式振动，对工件加工后的介质通过小孔排出后通过介质循环系统(13)进行回收筛分过滤后再利用，循环系统一直处于工作状态。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，制作方便，采用五质体对称双工位结构设计，实现用较小的激振力(来自于小功率振动电机)驱动大型振动体，通过主振弹簧系统放大工作振幅；并且不会随着物料负荷的变化而影响振动性能的发挥。
拥有优越的可靠性和机械性能，且振动电机与物料箱独立安装，有利于电机防水。
对称式结构设计，基础无水平振动，对于地基连接的隔震弹簧性能要求低。
与人工打磨相比，加工效率高，成本低，更环保。
附图说明
图1是本发明的加工原理图。
图2是本发明的加工原理图局部视图的俯视图。
图3是主振弹簧参数对位移传递率的影响图。
1-料斗；2-第二主振弹簧；3-辅助刚体；4-第一主振弹簧；5-传送带；6-专用夹具；7-工件；8-物料箱；9-激振电机；10-垂直方向弱弹性水平导向结构；11-基础支承；12-隔振器；13-介质循环系统。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，本发明的五质体对称双工位水平间接激振的振动抛磨加工装置，包括五个质体，分别为：两个物料箱8、一个基础支承11和两个辅助刚体3。基础支承(11)包括竖直部分和水平部分，两部分呈倒“t”型固定连接，基础支承(11)竖直部分的左右两侧呈对称布置，其中一侧为：物料箱(8)由第一主振弹簧(4)连接到辅助刚体(3)一侧面(左侧面)，辅助刚体(3)另一侧面(右侧面)由第二主振弹簧(2)连接到基础支承(11)的竖直部分，辅助刚体(3)的底面由垂直方向弱弹性水平导向结构(10)活动支承在基础支承(11)的水平部分上(在竖直方向上能够支撑辅助刚体；在水平方向上能够水平滑动)；基础支承(11)的另一侧的布置与上述结构对称。基础支承(11)的水平部分下底面通过隔振器(12)与地基连接，隔振器用以减少和消除由设备传递到地基的振动；
两个所述辅助刚体(3)上分别安装一对速度相同、反向回转的激振电机(9)，两对激振电机分别反向同步运转分别产生大小相等、方向相反的水平激振力；使得所述两辅助刚体(3)同步水平反向振动，双振幅为1～1.5mm，第一主振弹簧(4)可实现振动放大功能，放大4倍，使所述双物料箱(8)同步水平反向振动双振幅为4～6mm。
第一主振弹簧(4)和第二主振弹簧(2)均由多个左旋和右旋弹簧组成，组合后等效弹簧横向刚度足够悬挂料箱，其中左旋弹簧和右旋弹簧的数量相同，上下、左右分别对称布置。
加工介质供料系统包括料斗1和传送带5。
工件(7)为空间孔槽复杂零件，由专用夹具(6)固定于物料箱(8)中，加工介质(颗粒介质和液体介质)从料斗(1)排出通过传送带(5)填充满物料箱(8)后，物料箱(8)水平振动，加工介质在物料箱(8)、工件(7)和夹具(6)形成的“共同器壁”内按一定规律运动，实现振动抛磨加工的目的。
一种五质体对称双工位水平间接激振的振动抛磨加工方法，包括以下步骤：
步骤一：将工件(7)由专用夹具(6)固定于所述位物料箱(8)中，关闭物料箱(8)；
步骤二：启动加工介质供料系统，通过料斗1和传送带5开始给料，填满双工位物料箱(8)；
步骤三：选择一定的频率，开启四个激振电机(9)，加工介质在物料箱(8)、工件(7)和夹具(6)形成的“共同器壁”内按一定规律运动，进行振动抛磨加工；
步骤四：加工介质在密封的“共同器壁”内振动，在每次加工结束后开启物料箱，一次性排出加工介质，对工件加工后的介质进行回收筛分过滤后再利用。该方法适用于具有空间孔槽复杂零件的内表面光整加工。
加工过程中，加工介质可以通过“共同器壁”的出口持续排出，不断循环；或“共同器壁”密封，加工后一次性排出加工介质。
工件(7)具体为空间孔槽复杂零件，由专用夹具(6)固定于双工位物料箱(8)中，加工介质(颗粒介质和液体介质)从料斗(1)排出通过传送带(5)填充满物料箱(8)后，物料箱(8)水平振动，加工介质在物料箱(8)、工件(7)和夹具(6)形成的“共同器壁”内按一定规律运动，实现振动抛磨加工的目的。加工介质在密封的“共同器壁”内振动，在每次加工结束后开启。该方法适用于具有空间孔槽复杂零件的内表面光整加工。
实施例2：与实施例1的区别在于：双工位物料箱(8)底部开有特定尺寸、形状及位置的小孔，加工介质在“共同器壁”内循环流动式振动，对工件加工后的介质通过小孔排出后通过介质循环系统(13)进行回收筛分过滤后再利用，循环系统一直处于工作状态。该方法适用于对于大中型零件的外表面去毛刺。
介质循环系统(13)包括介质回收装置、筛分过滤装置和传输管道，介质回收装置接收从物料箱8排出的加工介质，经过筛分过滤装置筛分过滤为颗粒介质、液体介质和碎料磨屑，液体介质、颗粒介质通过传输管道返回料斗(1)中循环利用，碎料磨屑排出系统。
实施例3
本发明五质体对称双工位水平间接激振的振动抛磨加工装置的数学模型可以表示为：
其中，m1、m2分别为双料箱的质量，m3为基础的质量，m4、m5分别为辅助刚体的质量，k1、c1为基础与辅助刚体之间的第二主振弹簧水平方向的刚度和阻尼，k2、c2为物料箱与辅助刚体之间的第一主振弹簧水平方向的刚度和阻尼，k3、c3为隔振器水平方向的刚度和阻尼，p1(t)、p2(t)分别为两辅助刚体上激振电机产生的激振力。
当m1＝m2＝m，m4＝m5＝m，p1(t)＝-p2(t)＝fcosωt时，假设其解的形式为xj(t)＝xjeiωt,j＝1,2，得双料箱、基础支承、辅助刚体在水平方向的位移x1、x2、x3、x4、x5的关系为：
x1＝-x2
x1＝-x2
x4＝-x5
通过合理选择第一主振弹簧(4)和第二主振弹簧(2)的参数，实现振动放大功能。其中物料箱m1相对辅助刚体m4的振幅的位移传递率t为：
其中，阻尼比
根据图3可以看出，位移传递率具有以下特点：
(1)对于较小的r值，t→0；
(2)对于无阻尼系统(ζ＝0)，共振时(r＝1)，t→∞；
(3)当
(4)当
(5)当
(6)对于0＜ζ＜1，位移传递率取得最大值的频率比为
上述模型可以看出，双料箱x1、x2位移同步反向，辅助刚体x4、x5位移同步反向，基础支承x3位移为0。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。