CN112029989A - 一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置 - Google Patents

Abstract

用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：包括锁紧机构、导向元件、可移动支撑立柱和滑槽体，锁紧机构与导向元件采用螺纹形式连接，导向元件与可移动支撑立柱采用间隙配合连接，可移动支撑立柱与滑槽体采用滑槽导轨形式连接，滑槽体与高频振动能量放大装置的工作台采用螺栓连接，垫块设置在小尺寸构件与高频振动能量放大装置的工作台之间，且设置在小尺寸构件的节线位置处，压紧件设置在小尺寸构件的节线两端。本发明提出的用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置具有使小尺寸构件可以按照其振型形状进行振动的优点，从而改善高频振动时效消除小尺寸构件残余应力的效果。

Description

一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置

技术领域

本发明涉及振动时效技术领域，特指一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置。

背景技术

高频振动时效技术具有处理效果好、快捷方便、能耗少、处理时间短、环境污染小等一系列优点，目前已经被广泛使用在机械加工制造的各个过程中，且已经成为备受瞩目的节能环保型残余应力消除技术。在高频振动时效处理过程中，需要将小尺寸构件装夹在高频振动能量放大装置的工作平台上，对小尺寸构件采用振动的方式来消除残余应力。由于小尺寸构件固有频率较高，导致现有的可选夹具种类有限。《用于消除小尺寸构件残余应力的高频振动时效系统及方法》(专利号：ZL201410037981.7)中公开了一种用于消除小尺寸构件残余应力的高频振动时效系统以及与该系统相适应的高频振动时效方法，该专利中小尺寸构件通过U形压块装置装夹于振级放大装置的上托台上，在振级放大装置的输出振级与振动台的输出振级的比值最大的激振频率下对小尺寸构件进行高频振动时效处理，能够达到消除小尺寸构件残余应力的目的。但是在该专利中是将小尺寸构件直接刚性的固定在上托台上，导致小尺寸构件很难按照其振型形状进行振动，降低了高频振动时效消除小尺寸构件残余应力的效果。为了解决上述问题，本发明提出一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置。本发明提出的装夹装置具有能够使得小尺寸构件按照其振型形状进行振动的优点，从而改善高频振动时效消除小尺寸构件残余应力的效果，助力高频振动时效技术在机械工程领域中的推广和应用。

发明内容

为了解决现有装夹方式限制了小尺寸构件按照其振型形状进行振动的问题，本发明提出一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置。

用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：包括锁紧机构、导向元件、可移动支撑立柱和滑槽体；所述的锁紧机构包括压杆、压紧件和转动把手，所述的压杆包括阶梯型螺纹杆和球形接头，所述的阶梯型螺纹杆大径端有圆形水平通孔，所述的阶梯型螺纹杆大径端圆形水平通孔用于安装转动把手，所述的转动把手为圆柱体形式，且圆柱体半径等于所述的阶梯型螺纹杆大径端圆形水平通孔的半径，所述的球形接头设置有内螺纹，与所述的阶梯型螺纹杆小径端采用螺纹形式连接，所述的压杆与所述的压紧件通过所述的球形接头连接；所述的导向元件一端为横截面为正方形的长方体，另一端为环形套筒，所述的长方体端与可移动支撑立柱采用通孔形式连接，所述的环形套筒端与所述的阶梯型螺纹杆大径端采用螺纹形式连接；所述的可移动支撑立柱上端为正方形水平通孔，下端为T形凸台，所述的可移动支撑立柱下端T形凸台装入所述的滑槽体中；所述的滑槽体两端为凸台，中间为滑槽导轨，所述的滑槽体两端凸台上设置有通孔，螺栓穿过所述的滑槽体两端凸台上设置的通孔将所述的滑槽体与高频振动能量放大装置的工作平台进行固定连接；垫块设置在小尺寸构件与所述的高频振动能量放大装置的工作台之间，且设置在所述的小尺寸构件的节线位置处；所述的压紧件设置在所述的小尺寸构件的节线两端。

高频振动能量放大装置固定于电磁式激振器运动部件的激振台面上，所述的高频振动能量放大装置包括安装所述的小尺寸构件的工作台、固定在电磁式激振器运动部件的激振台面上的支撑台以及连接工作台与支撑台的连杆。

进一步，所述的压紧件为圆台；所述的压紧件上表面半径大于所述的阶梯型螺纹杆的大径端截面半径且小于所述的球形接头半径；所述的压紧件上表面加工出与所述的球形接头半径相等的凹球面，用于放置所述的球形接头，实现所述的压杆与所述的压紧件的连接；所述的压紧件下表面半径大于所述的球形接头半径。

进一步，所述的导向元件的长方体端与所述的可移动支撑立柱的水平正方形通孔采用间隙配合，使得所述的导向元件仅能沿着其轴线方向往复移动。

进一步，所述的可移动支撑立柱下端T形凸台与所述的滑槽导轨采用间隙配合，使得所述的可移动支撑立柱在滑槽导轨中做往复移动。

进一步，所述的滑槽体两端凸台高度等于滑槽导轨底面高度，便于所述的可移动支撑立柱下端T形凸台装入滑槽导轨。

进一步，所述的垫块为弹性垫块，其数目等于所述的小尺寸构件的节线数目；所述的压紧件为弹性压紧件。采用弹性压紧件可以减少压紧件与所述的小尺寸构件之间的摩擦，保护所述的小尺寸构件不受损伤。

具体来说：用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，包括锁紧机构、导向元件、可移动支撑立柱和滑槽体，所述的锁紧机构与所述的导向元件采用螺纹形式连接，所述的导向元件与所述的可移动支撑立柱采用间隙配合连接，所述的可移动支撑立柱下端T形凸台与所述的滑槽体采用滑槽导轨形式连接，所述的滑槽体与所述的高频振动能量放大装置的工作台采用螺栓连接，所述的垫块设置在所述的小尺寸构件与所述的高频振动能量放大装置的工作台之间，且设置在所述的小尺寸构件的节线位置处，所述的压紧件设置在所述的小尺寸构件的节线两端；所述的转动把手，在所述的小尺寸构件装夹完毕之后即可取下，用于减小整个装夹装置的附加质量。

本发明的技术构思是：由锁紧机构、导向元件、可移动支撑立柱和滑槽体组成的用于高频振动时效系统的所述的小尺寸构件装夹装置，通过转动把手施加扭矩驱动压杆竖直向下移动，使得圆台形式的压紧件与所述的小尺寸构件的上表面紧密接触，实现锁紧功能，同时可以调节导向元件水平移动来改变压紧件与所述的小尺寸构件的接触位置，确保压紧件布置在所述的小尺寸构件的节线两端，使得所述的小尺寸构件可以按照其振型形状进行振动，从而改善高频振动时效消除所述的小尺寸构件残余应力的效果，助力高频振动时效技术在机械工程领域中的推广和应用。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提出的一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置可以根据不同尺寸的小尺寸构件调节各机构的相应位置进行装夹，且也可以根据小尺寸构件节线的位置不同来调节装夹装置的位置，使得小尺寸构件可以按照其振型形状进行振动，具备很好的适应性。

2、本发明提出的一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置的压杆与压紧件采用球形接头连接，能够使得在锁紧过程中压杆轴线始终保持与可移动支撑立柱轴线相互平行，且压紧件始终保持与小尺寸构件上表面的紧密贴合。

3、本发明提出的一种用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置具有结构简单，易于制造，装拆简便等优点，同时也便于操作人员的调节与维护。

附图说明

图1用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置示意图。

图2锁紧机构示意图。

图3阶梯型螺纹杆示意图。

图4球形接头示意图。

图5滑槽体示意图。

图6可移动支撑立柱示意图。

图7小尺寸构件的第一阶弯曲位移振型图。

图8高频振动能量放大装置示意图。

图9高频振动能量放大装置与电磁式激振器连接示意图。

图10用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置装配示意图。

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：包括锁紧机构1、导向元件2、可移动支撑立柱3和滑槽体4；所述的锁紧机构1包括压杆11、压紧件12和转动把手13，所述的压杆11包括阶梯型螺纹杆111和球形接头112，所述的阶梯型螺纹杆111大径端有圆形水平通孔，所述的阶梯型螺纹杆111大径端圆形水平通孔用于安装转动把手13，所述的转动把手13为圆柱体形式，且圆柱体半径等于所述的阶梯型螺纹杆111大径端圆形水平通孔的半径，所述的球形接头112设置有内螺纹，与所述的阶梯型螺纹杆111小径端1112采用螺纹形式连接，所述的压杆11与所述的压紧件12通过所述的球形接头112连接；所述的导向元件2一端为横截面为正方形的长方体，另一端为环形套筒，所述的长方体端与可移动支撑立柱3采用通孔形式连接，所述的环形套筒端与所述的阶梯型螺纹杆111大径端1111采用螺纹形式连接；所述的可移动支撑立柱3上端为正方形水平通孔，下端为T形凸台，所述的可移动支撑立柱3下端T形凸台装入所述的滑槽体4中；所述的滑槽体4两端为凸台41，中间为滑槽导轨42，所述的滑槽体4两端凸台41上设置有通孔，螺栓7穿过所述的滑槽体4两端凸台41上设置的通孔将所述的滑槽体4与高频振动能量放大装置5的工作平台51进行固定连接；垫块6设置在小尺寸构件10与所述的高频振动能量放大装置5的工作台51之间，且设置在所述的小尺寸构件10的节线8和节线9位置处；所述的压紧件12设置在所述的小尺寸构件10的节线8和节线9的两端。

图7为60mm×20mm×3mm的45^#钢小尺寸构件的一阶弯曲位移振型图，该位移振型对应的固有频率为4298.7Hz；如图7所示，所述的小尺寸构件10在该频率下进行振动时所述的小尺寸构件10上会有两条节线，节线上的振动位移为0，两条节线分别为节线8和节线9；所述的垫块6设置在所述的小尺寸构件10与所述的高频振动能量放大装置5的工作台51之间，且设置在所述的小尺寸构件10的节线8和节线9位置处；压紧件12设置在所述的小尺寸构件10的节线8和节线9的两端。

图8为高频振动能量放大装置示意图；图9为高频振动能量放大装置与电磁式激振器连接示意图。所述的高频振动能量放大装置5固定于所述的电磁式激振器运动部件的激振台面上，所述的高频振动能量放大装置5包括安装所述的小尺寸构件10的工作台51、固定在所述的电磁式激振器运动部件的激振台面上的支撑台53以及连接工作台51与支撑台53的连杆52。

进一步，所述的压紧件12为圆台；所述的压紧件12上表面半径大于所述的阶梯型螺纹杆111的大径端1111截面半径且小于所述的球形接头112半径；所述的压紧件12上表面加工出与所述的球形接头112半径相等的凹球面，用于放置所述的球形接头112，实现所述的压杆11与所述的压紧件12的连接；所述的压紧件12下表面半径大于所述的球形接头112半径。

进一步，所述的导向元件2的长方体端与所述的可移动支撑立柱3的水平正方形通孔采用间隙配合，使得所述的导向元件2仅能沿着其轴线方向往复移动。

进一步，所述的可移动支撑立柱3下端T形凸台与所述的滑槽导轨42采用间隙配合，使得所述的可移动支撑立柱3在滑槽导轨42中做往复移动。

进一步，所述的滑槽体4两端凸台41高度等于滑槽导轨42底面高度，便于所述的可移动支撑立柱3下端T形凸台装入滑槽导轨42。

具体实施如下：如图10所示，定义所述的滑槽体4的滑槽导轨42方向为x轴向，所述的可移动支撑立柱3的轴线方向为z轴向，所述的导向元件2的轴线方向为y轴向，结合图7所示，定义所述的x轴向为所述的小尺寸构件10的长度方向，所述的y轴向为所述的小尺寸构件10的宽度方向，所述的z轴向为所述的小尺寸构件10的高度方向。

进一步，所述的垫块6为弹性垫块，其数目等于所述的小尺寸构件10的节线数目；所述的压紧件12为弹性压紧件。采用弹性压紧件可以减少压紧件12与所述的小尺寸构件10之间的摩擦，保护所述的小尺寸构件10不受损伤。

具体来说：用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，包括锁紧机构1、导向元件2、可移动支撑立柱3和滑槽体4，所述的锁紧机构1与所述的导向元件2采用螺纹结构连接，所述的导向元件2与所述的可移动支撑立柱3采用间隙配合连接，所述的可移动支撑立柱3下端T形凸台与所述的滑槽体4采用滑槽导轨42形式连接，所述的滑槽体4与所述的高频振动能量放大装置5的工作台51采用螺栓7连接，所述的垫块6设置在所述的小尺寸构件10与所述的高频振动能量放大装置5的工作台51之间，且设置在节线8和节线9位置处，所述的压紧件设置在所述的小尺寸构件10节线8和节线9的两端；所述的转动把手13，在所述的小尺寸构件10装夹完毕之后即可取下，用于减小整个装夹装置的附加质量。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：包括锁紧机构、导向元件、可移动支撑立柱和滑槽体；所述的锁紧机构包括压杆、压紧件和转动把手，所述的压杆包括阶梯型螺纹杆和球形接头，所述的阶梯型螺纹杆大径端有圆形水平通孔，所述的阶梯型螺纹杆大径端圆形水平通孔用于安装转动把手，所述的转动把手为圆柱体形式，且圆柱体半径等于所述的阶梯型螺纹杆大径端圆形水平通孔的半径，所述的球形接头设置有内螺纹，与所述的阶梯型螺纹杆小径端采用螺纹形式连接，所述的压杆与所述的压紧件通过所述的球形接头连接；所述的导向元件一端为横截面为正方形的长方体，另一端为环形套筒，所述的长方体端与可移动支撑立柱采用通孔形式连接，所述的环形套筒端与所述的阶梯型螺纹杆大径端采用螺纹形式连接；所述的可移动支撑立柱上端为正方形水平通孔，下端为T形凸台，所述的可移动支撑立柱下端T形凸台装入所述的滑槽体中；所述的滑槽体两端为凸台，中间为滑槽导轨，所述的滑槽体两端凸台上设置有通孔，螺栓穿过所述的滑槽体两端凸台上设置的通孔将所述的滑槽体与高频振动能量放大装置的工作平台进行固定连接；垫块设置在小尺寸构件与所述的高频振动能量放大装置的工作台之间，且设置在所述的小尺寸构件的节线位置处；所述的压紧件设置在所述的小尺寸构件的节线两端。

2.如权利要求1所述的用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：所述的压紧件为圆台；所述的压紧件上表面半径大于所述的阶梯型螺纹杆的大径端截面半径且小于所述的球形接头半径；所述的压紧件上表面加工出与所述的球形接头半径相等的凹球面，用于放置所述的球形接头，实现所述的压杆与所述的压紧件的连接；所述的压紧件下表面半径大于所述的球形接头半径。

3.如权利要求1所述的用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：所述的导向元件的长方体端与所述的可移动支撑立柱的水平正方形通孔采用间隙配合，使得所述的导向元件仅能沿着其轴线方向往复移动。

4.如权利要求1所述的用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：所述的可移动支撑立柱下端T形凸台与所述的滑槽导轨采用间隙配合，使得所述的可移动支撑立柱在滑槽导轨中做往复移动。

5.如权利要求1所述的用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：所述的滑槽体两端凸台高度等于滑槽导轨底面高度，便于所述的可移动支撑立柱下端T形凸台装入滑槽导轨。

6.如权利要求1所述的用于高频振动时效系统的小尺寸构件装夹装置，其特征在于：所述的垫块为弹性垫块，其数目等于所述的小尺寸构件的节线数目；所述的压紧件为弹性压紧件。

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