一种薄壁管状类工件端部残余应力调控装置 |
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| 申请号 | CN202311570675.5 | 申请日 | 2023-11-23 | 公开(公告)号 | CN117821738A | 公开(公告)日 | 2024-04-05 |
| 申请人 | 康硕(山西)低应力制造系统技术研究院有限公司; | 发明人 | 白宇飞; 贺冠超; 胥欢; 原东杰; 宋健; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及管状类 工件 残余应 力 消除领域，具体公开了一种薄壁管状类工件端部残余 应力 调控装置，包括底座固定组件，超 声换能器 调控组件，Z向压合组件。由于薄壁管件端口本身结构特殊，加工完成以后会产生残余应力，在之后的使用过程中，端口容易发生 变形 。本发明装置利用超声换能器本身特性，可有效消除薄壁管件端口结构部分的残余应力，避免工件端口变形，延长工件使用寿命，利于现场生产使用，同时可节约企业生产成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种薄壁管状类工件端部残余应力调控装置，其特征在于，包括：底座固定组件（1），超声换能器调控组件（2），Z向压合组件（3）。 |
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| 说明书全文 | 一种薄壁管状类工件端部残余应力调控装置技术领域背景技术[0002] 残余应力是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。在机械加工及工艺强化的过程中都会产生残余应力。如弯曲、切削加工、滚压、铸造、锻压、焊接和金属热处理等，因不均匀塑性变形或相变都可能产生残余应力。残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。 [0003] 由于薄壁管状类工件端口结构的特殊性，通常所使用的消除残余应力的方法并不适用，如天然时效、热时效等。由此，可通过超声换能器生成超声振动来消除金属表面应力，不影响材料和产品的性能，是一种对产品不会造成伤害的应力消除方法。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种薄壁管状类工件端部残余应力调控装置，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0006] 一种薄壁管状类工件端部残余应力调控装置，包括： [0007] 底座固定组件，超声换能器调控组件，Z向压合组件。 [0008] 优选的，所述底座固定组件包括Z向支撑面板，面板支架，支架加强筋，固定底板，气缸支撑面板，气缸，气缸顶块。所述Z向支撑面板，面板支架，支架加强筋相互连接固定，所述固定底板与面板支架连接固定，所述气缸支撑面板，面板支架，气缸连接固定，所述气缸顶块与气缸连接固定，气缸顶块会随着气缸动作，接触超声换能器底部，使其上升，从而使变幅杆与等分内撑块接触。 [0009] 优选的，所述超声换能器调控组件设置有两组，且两组超声换能器调控组件设置在底座组件上，所述超声换能器调控组件包括卡环，等分内撑块，导向盘，定位柱，超声换能器，变幅杆，超声换能器固定座。所述卡环，等分内撑块，导向盘，定位柱通过带肩螺丝连接固定，所述超声换能器与变幅杆通过螺柱连接。 [0010] 优选的，所述Z向压合组件包括气缸固定板，气缸，气缸拉杆，Z向长压板，Z向圆压板。所述气缸固定板，气缸，气缸拉杆相互连接固定，所述气缸拉杆与Z向长压板连接固定，所述Z向长压板两端按圆周等分设置6个通孔，通过带肩螺丝与弹簧连接Z向圆压板，这样可以柔性压紧产品，不会对产品结构造成损伤。 [0011] 优选的，所述等分内撑块设置有U形通孔，按同样形状设置6个，合并形成圆柱形状，内侧面设置与变幅杆同等斜率的曲面，端面设置有移动导向凸台，在变幅杆与等分内撑块接触时，等分内撑块跟随移动导向槽滑动，贴紧工件端口。 [0012] 优选的，所述卡环与Z向支撑面板连接，设置有等分内撑块移动导向槽。 [0013] 优选的，所述导向盘设置有等分内撑块移动导向槽。 [0014] 优选的，所述超声换能器固定座与Z向支撑面板连接。 [0015] 所述气缸固定板与Z向支撑面板固定连接。 [0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0018] 图1为本发明的Z向压板打开的整体结构示意图； [0019] 图1中：底座固定组件1；超声换能器调控组件2；Z向压合组件3。 [0020] 图2为本发明的Z向压板旋转至下压位置的前侧示意图； [0021] 图2中：Z向支撑面板1‑1；面板支架1‑2；支架加强筋1‑3；固定底板1‑4；气缸支撑面板1‑5；气缸1‑6；气缸顶块1‑7；卡环2‑1；等分内撑块2‑2；导向盘2‑3；定位柱2‑4；超声换能器2‑5；变幅杆2‑6；超声换能器固定座2‑7；气缸固定板3‑1；气缸3‑2；气缸拉杆3‑3；Z向长压板3‑4；Z向圆压板3‑5。 [0022] 图3为本发明的装夹工件结构示意图； [0023] 图4为本发明的装夹工件结构中心剖面示意图； [0024] 图5为本发明的单个等分内撑块示意图； [0025] 图6为本发明的等分内撑块组合示意图； [0026] 图7为本发明的变幅杆示意图； [0027] 图8为本发明的卡环、导向盘、等分内撑、定位柱组合爆炸示意图； [0028] 图9位本发明装夹产品的超声换能器调控组件结构示意图； [0029] 图10位本发明装夹产品的超声换能器调控组件结构中心剖面示意图。 具体实施方式[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0031] 请参阅图1‑图10所示，一种薄壁管状类工件端部残余应力调控装置，包括： [0032] 底座固定组件1，超声换能器调控组件2，Z向压合组件3。 [0033] 底座固定组件1包括Z向支撑面板1‑1，面板支架1‑2，支架加强筋1‑3，固定底板1‑4，气缸支撑面板1‑5，气缸1‑6，气缸顶块1‑7。所述Z向支撑面板1‑1，面板支架1‑2，支架加强筋1‑3相互连接固定，所述固定底板1‑4与面板支架1‑2连接固定，所述气缸支撑面板1‑5，面板支架1‑2，气缸1‑6连接固定，所述气缸顶块1‑7与气缸1‑6连接固定。 [0034] 超声换能器调控组件2设置有两组，且两组超声换能器调控组件2设置在底座组件1上，所述超声换能器调控组件2包括卡环2‑1，等分内撑块2‑2，导向盘2‑3，定位柱2‑4，超声换能器2‑5，变幅杆2‑6，超声换能器固定座2‑7。所述卡环2‑1，等分内撑块2‑2，导向盘2‑3，定位柱2‑4通过带肩螺丝连接固定，所述超声换能器2‑5与变幅杆2‑6通过螺柱连接。 [0035] Z向压合组件3包括气缸固定板3‑1，气缸3‑2，气缸拉杆3‑3，Z向长压板3‑4，Z向圆压板3‑5。所述气缸固定板3‑1，气缸3‑2，气缸拉杆3‑3相互连接固定，所述气缸拉杆3‑3与Z向长压板3‑4连接固定，所述Z向长压板3‑4两端按圆周等分设置6个通孔，通过带肩螺丝与弹簧连接Z向圆压板3‑5。 [0036] 等分内撑块2‑2设置有U形通孔，按同样形状设置6个，合并形成圆柱形状，内侧面设置与变幅杆2‑6同等斜率的曲面，端面设置有移动导向凸台。 [0037] 卡环2‑1与Z向支撑面板1‑1连接，设置有等分内撑块2‑2移动导向槽。 [0038] 导向盘2‑3设置有等分内撑块2‑2移动导向槽。 [0039] 超声换能器固定座2‑7与Z向支撑面板1‑1连接。 [0040] 气缸固定板3‑1与Z向支撑面板1‑1固定连接。 [0041] 由上可知，当使用人员需要消除管状类工件端口应力时，使用人员可以先将Z向长压板3‑4旋转至指定位置，然后将管状类工件放在定位柱2‑4上，工件端口部分与等分内撑块2‑2外侧面接触，变幅杆2‑6与等分内撑块2‑2内侧面接触。通过气缸1‑6动作，将气缸顶块1‑7升起，接触超声换能器2‑5底部，使变幅杆2‑6与等分内撑块2‑2内侧面贴紧，然后等分内撑块2‑2移动导向凸台会跟随卡环2‑1，导向盘2‑3移动导向槽滑动，从而工件端口内壁贴紧。然后再次将Z向长压板3‑4旋转至指定位置，气缸3‑2动作，气缸拉杆3‑3拉动Z向长压板 3‑4下压，由于Z向长压板3‑4两端按圆周等分设置6个通孔，通过带肩螺丝与弹簧连接Z向圆压板3‑5，从而Z向圆压板3‑5柔性压紧工件。最后通过超声换能器2‑5工作，传递振动至工件端口，消除工件端口应力。 |
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