CN101480646A - 摆动辗压纵向振动激振装置 - Google Patents

Abstract

一种摆动辗压纵向振动激振装置，其液马达与传动轴固连，转子固定传动轴上，激振板固定在转子上，激振板端面开有一圆周形的凹凸状波纹槽，滚动体置于波纹槽内，下模置于支撑板上方，通过滚动体支撑在激振板上，支撑板将腔体分割成上下两个液压腔，两个液压腔分别与液压站13相通。本发明的有益效果是：可以适应外载变化、频率和振幅可变、脉冲波形稳定、振动基点不出现漂移的中低频激振，在中低频率条件下实现振动摆动辗压塑性加工。

Description

摆动辗压纵向振动激振装置

所属技术领域

本发明涉及一种振动塑性加工中的激振装置，尤其是摆动辗压纵向振动激振装置。

背景技术

振动摆动辗压是少(无)切削加工技术中的一个新兴领域，它是在普通摆动辗压的基础上，通过附加一定频率和振幅的振动实现塑性加工。作为单元技术的摆动辗压新技术和振动技术，各自均得到了不同程度的发展和应用，如振动拉丝、振动轧制和振动冲压等，并已取得明显的效果。但对于振动摆动辗压加工技术，大多局限在超声频率范围内，超声振动激振系统功率小，从而影响超声振动塑性技术的推广应用。而在中低频振动塑性加工方面，无论是理论上还是具体实践上，人们所做的探索要远比超声振动少。由于低频振动系统可以较为方便地获得较高的激振功率，低频振动加工有时可以达到与超声振动相似的效果，可以满足重载、大变形条件下的振动塑性加工要求，因此低频振动加工技术的工业化应用价值更为明显。目前，主要在建筑机械和筑路机械采用常规的机械方式或液压方式进行激振，这类激振器随频率较低，振幅大，且激振功率不能随外载荷的变化而变化，难于满足摆动辗压成形的需要。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供一种摆动辗压纵向振动激振装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：液马达10与传动轴9固结，转子7固定传动轴9上，激振板6固定在转子7上，激振板6端面开有一圆周形的凹凸状波纹槽，滚动体5置于波纹槽内，下模3置于支撑板12上方，通过滚动体5支撑在激振板6上，支撑板12将腔体分割成上下两个液压腔，两个液压腔分别与液压站13相通。液压站13与控制系统的液压驱动电路连接。支撑板12与腔体间隔有上密封圈4，转子7和激振板6与腔体间隔有下密封圈11。

本发明的有益效果是：可以适应外载变化、频率和振幅可变、脉冲波形稳定、振动基点不出现漂移的中低频激振，在中低频率条件下实现振动摆动辗压塑性加工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明结构图；

图2为波纹槽沿圆周展开示意图；

图3为实测摆辗力—时间的变化曲线。

图中1.摆头，2.坯料，3.下模，4.上密封圈，5.滚动体，6.激振板，7.转子，8.支座，9.传动轴，10.液马达，11.下密封圈，12.支撑板，13.液压站。

具体实施方式：

液马达10通过传动轴9带动转子7旋转，激振板6固定在转子7上，下模3通过滚动体5支撑在激振板6上，而在激振板6端面的某一特定半径的圆周上加工出了一定数量和深度凹凸有致的、特定形状的波纹槽，支撑下模3的滚动体5就在波纹槽内做圆周运动，从而将转子7的旋转运动转化为下模3的上、下直线往复运动，从而实现纵向激振。

在支撑板12的上下腔内，通有保持一定压力差的液压油，使支撑板12悬浮在支座的缸体中，液压驱动与控制系统可以对支撑板12上、下腔的压力差随外部载荷的变化情况进行调定，使零件在成形过程中产生的轴向载荷由液压系统、滚动体5以及转子7共同承担。

激振装置的频率f取决于激振板上波纹槽中的脉冲波纹的数量以及液马达的转速，而振幅A则取决于激振板上准脉冲波纹槽的深度。

如图2中t为成形时间段，T为振动周期，A为振幅。波纹槽的曲线形状将直接影响激振器输出的激振力的波形，而t/T一般取1/5—1/3，A取0.3—0.8mm。波纹槽设计为表1中的三种。

表1 激振板主要技术参数

 

马达转速(r/min)	激振板波纹槽数(个)	槽深(mm)	频率(Hz)	振幅(mm)
					300	4	0.3	20	0.3
500	6	0.5	50	0.5
					675	8	0.8	90	0.8

技术效果

1、波形

在液压系统的工作压力满足激振要求的情况下，激振器的输出波形与激振盘上的准静态脉冲波形一致性好，在重载作用下激振器的输出波形不失真，激振波形的基点不发生漂移，且相位基本一致。

2、动态特性

激振在摆动辗压塑性加工过程中，在额定工作载荷范围内，可以获得均匀、稳定的加速度，机—液激振系统可以输出较大的冲击功，且不会出现失振现象。

3、振型

通过改变激振板上的波纹激振槽的形状与结构，可以方便地获得所需的激振波形；通过改变激振槽的深度、数量和转子的转速，可以方便地得到不同振幅和频率。

4、摆辗效果

(1)摆辗力分析

按照表1中的频率和振幅，构造3组振动摆辗方案和1组普通摆辗方案进行实验，如表2所示。

表2 圆柱件振动摆辗成形实验参数

 

实验组别	摆头转速(r/min)	每转进给量(mm/r)	频率(Hz)	温度(℃)	振幅(mm)
						1	260	0.8	0	500	0
2	150	0.8	50	350	0.5
						3	250	0.3	90	500	0.5
4	70	1.5	20	650	0.8

并分别对它们的摆辗力进行记录和处理，得到4条摆辗力——时间曲线，如图3所示。

从实测的摆辗力曲线来看，在弹性变形阶段(0—2s)，3个方案的振动摆辗力比较接近普通摆辗实验的摆辗力。在(2s—5s)内，第2组实验的摆辗力较大，其原因是工艺参数和振型参数的误差较大。进入塑性区后，振动摆辗实验的摆辗力均低于普通摆辗实验的摆辗力，且第3组和第4组实验的摆辗力为普通摆辗实验的摆辗力1/2—3/5左右。

根据摆辗件的坯料尺寸和摆辗工艺参数，按可按马尔辛尼克所推荐的圆柱体在摆辗镦粗时的成形压力公式计算普通摆辗的摆辗力P_tmin≈1230KN(按照摆辗件尺寸Φ68.6×20mm计算，摆辗件单位面积上的变形抗力为332.8MPa)。从以上结果来看，摆辗力的实验结果与理论分析结果相符。

在实验过程中，对液压系统主油缸的压力测量，再根据摆辗件的终了尺寸计算出表2中对应的摆辗件表面单位面积上的平均变形抗力，其结果如表3所示。

(2)成形质量分析

以表2为实验参数，选择尺寸为Φ56×30mm的坯料，按照尺寸为Φ68.6×20mm分别进行。振动摆辗成形和普通摆辗成形，摆辗件外径的实测结果如表3所示。

从表3中摆辗件的最大直径和最小直径测量结果发现，在9个振动摆辗件中有两个为蘑菇形；而在3个普通摆辗件中有两个为蘑菇形，且蘑菇形摆辗件的最大直径与最小直径的比值要比振动摆辗成形的蘑菇形摆辗件的最大直径与最小直径的比值要大。说明振动摆辗件的成形充分，其成形质量要比普通摆辗件的成形质量高。

表3 单位面积的变形抗力和形状特征的实验测试结果

Claims (3)

1、一种摆动辗压纵向振动激振装置，其特征在于：液马达(10)与传动轴(9)固结，转子(7)固定传动轴(9)上，激振板(6)固定在转子(7)上，激振板(6)端面开有一圆周形的凹凸状波纹槽，滚动体(5)置于波纹槽内，下模(3)置于支撑板(12)上方，通过滚动体(5)支撑在激振板(6)上，支撑板(12)将腔体分割成上下两个液压腔，两个液压腔分别与液压站(13)相通。

2、根据权利要求1所述的，其特征在于：液压站(13)与控制系统的液压驱动电路连接。

3、根据权利要求1所述的，其特征在于：支撑板(12)与腔体间隔有上密封圈(4)，转子(7)和激振板(6)与腔体间隔有下密封圈(11)。

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