CN203904412U - 轴类零件的振动时效处理装置 - Google Patents

Abstract

一种轴类零件的振动时效处理装置。所述轴类零件通过装夹机构装夹在机床上、轴类零件的一个端面在装夹机构上裸露；所述处理装置固定在轴类零件的裸露端面处，该振动时效处理装置主要由振动气缸、顶杆套、激振顶杆和压缩空气源构成，所述振动气缸内通过活塞复位弹性体密封装配有振动活塞，且在振动气缸上设有错位布置的进气口和排气口，进气口与压缩空气源接通，复位的振动活塞将排气口封堵，所述顶杆套轴向连接在振动气缸上，所述激振顶杆通过顶杆复位弹性体装配在顶杆套内，在振动活塞的往复作用下，激振顶杆在顶杆套内进行往复运动、对轴类零件输出激振力。它将轴类零件的机床加工和振动时效相兼容，进而大幅提高了生产效率高，生产成本低。

Description

轴类零件的振动时效处理装置

技术领域

本实用新型涉及工件的振动时效处理技术，具体是一种轴类零件的振动时效处理装置。

背景技术

在轴类零件的机械加工过程中，为了确保毛坯或粗加工的轴类零件具有良好的切削性能，需要对毛坯或粗加工的轴类零件进行消除内部残余应力的处理。这种消除内部残余应力的处理技术主要有两种，一种是调质处理，另一种是振动时效处理。

其中，振动时效处理是通过振动的形式给轴类零件施加一个动应力，当施加的动应力与轴类零件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，轴类零件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形，同时降低并均化轴类零件内部的残余应力，最终达到防止轴类零件在车削等精加工工序及投入使用后的变形与开裂，稳定轴类零件的尺寸与几何精度。

目前，对包括轴类零件在内的零件进行振动时效处理的普遍方式是，将毛坯或粗加工好的零件从机床上卸下，搬移至振动时效处理场地、放置在具有一定弹性的支撑体上，再将激振器安装在被处理零件上、通过激振器对被处理零件输出消除内部残余应力的激振力（例如中国专利文献公开的：一种中低频轴类零件振动时效装置，其公开号为CN 202246777、公开日为2012年5月30日），待振动时效处理好后，再将零件搬移至对应机床上进行相应的精加工。这种振动时效处理方式存在的最直接的缺陷在于，工人劳动强度大，企业生产效率低，进而增加了企业的生产成本，不利于批量化生产。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，对轴类零件提供一种工人劳动强度低、生产效率高、生产成本低、有利于进行批量化生产的振动时效处理装置，该处理装置结构简单、结构强度高、稳定输出激振力、可靠实用。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种轴类零件的振动时效处理装置，所述轴类零件通过装夹机构装夹在机床上、轴类零件的一个端面在装夹机构上裸露；所述振动时效处理装置固定在轴类零件的裸露端面处，该振动时效处理装置主要由振动气缸、顶杆套、激振顶杆和压缩空气源构成，所述振动气缸内通过活塞复位弹性体密封装配有振动活塞，且在振动气缸上设有错位布置的进气口和排气口，进气口与压缩空气源接通，复位的振动活塞将排气口封堵，所述顶杆套轴向连接在振动气缸上，所述激振顶杆通过顶杆复位弹性体装配在顶杆套内，在振动活塞的往复作用下，激振顶杆在顶杆套内进行往复运动、对轴类零件输出激振力。

进一步的，所述激振顶杆为T形或十字形结构；所述激振顶杆通过直线轴承装配在顶杆套内。

再进一步的，所述直线轴承的圆周通过滚珠轴承与顶杆套的内孔装配。

作为优选方案，所述激振顶杆上通过弹性体装配有对轴类零件进行装夹的顶尖。

进一步的，所述振动活塞朝向激振顶杆的面上设有顶撞激振顶杆的活塞顶杆、相背于激振顶杆的面上设有活塞限位顶杆，振动活塞为十字形结构，所述活塞限位顶杆的长度大于或等于振动气缸的缸底至进气口最远边的距离。

进一步的，所述振动气缸的排气口上连接有消音器。

进一步的，所述振动气缸根据轴类零件的裸露端面对应固定在机床的主轴或尾座上。

本实用新型的有益效果是：将轴类零件的机床加工和振动时效相兼容，即在轴类零件的机床装夹状态下就能实现振动时效处理，从而相较现有的振动时效处理方式而言，屏蔽消除了因卸夹、搬移、装夹等操作耗费的时间，进而大幅提高了企业的生产效率，同时降低了工人的劳动强，企业生产成本能够得到有效控制，有利于进行批量化的生产；本实用新型在结构简单的基础上，利用压缩空气源提供的做功能量推动振动活塞往复运动，再由振动活塞顶撞激振顶杆进行往复运动，从而使激振顶杆对轴类零件的端面稳定输出激振力，整个处理装置的结构强度高，可靠性高；此外，通过将顶尖装夹机构的顶尖合理、可靠地融合布置在激振顶杆上，从而在实现装夹功能的同时实现振动时效处理，有利于进一步提高生产效率及振动时效处理的准确性，实用性强。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型的另一种结构示意图。

图中代号含义：1—气管接头；2—振动活塞；3—活塞复位弹性体；4—振动气缸；5—直线轴承；6—滚珠轴承；7—激振顶杆；8—排气口；9—顶杆复位弹性体；10—消音器；11—活塞限位顶杆；12—莫氏锥柄；13—顶杆套；14—限位台阶；15—压缩空气源；16—活塞顶杆；17—进气口；18—顶尖；19—顶尖复位弹性体。

具体实施方式

实施例1

本实用新型针对的是毛坯或粗加工的精密轴类零件，为了确保对轴类零件振动时效处理的可靠性，要求该轴类零件为非长轴轴类零件，即该轴类零件的长径比小于20。本实用新型对前述轴类零件的振动时效处理是，确保机床已粗加工的（处于非卸夹状态）或准备粗加工的（即处于装夹状态毛坯件）的轴类零件的一个端面在装夹机构上裸露，即首先轴类零件是通过装夹机构装夹在机床上的，在此前提下，要确保轴类零件的一个端面在装夹机构上裸露，裸露情况根据装夹机构的不同而不同，针对轴类零件常用的装夹机构主要有顶尖装夹机构、卡盘加顶尖装夹机构、卡盘加中心架装夹机构，为了方便振动时效处理装置在机床上固定连接，要求装夹机构所装夹的轴类零件的裸露端面对准机床主轴或尾座。根据轴类零件的裸露端面所对的机床主轴或尾座，在机床的主轴或尾座上固定连接振动时效处理装置，要求该振动时效处理装置所输出的激振力要正对轴类零件的裸露端面，通过该振动时效处理装置输出的、撞击轴类零件端面的激振力来对轴类零件进行振动时效处理。

参见图1：上述振动时效处理装置主要由振动气缸4、顶杆套13、激振顶杆7和压缩空气源15构成。

振动气缸4为中空结构，具有朝向机床主轴或尾座的缸底，并在该缸底处连接有莫氏锥柄12（可以将莫氏锥柄12密封连接在振动气缸4的缸底处，以代替缸底，即缸底和莫氏锥柄12合二为一）、通过莫氏锥柄12连接在机床的主轴或尾座上。振动气缸4的内孔朝向轴类零件的端部（即前端）处设有台阶结构，在振动气缸4的内孔内密封装配有振动活塞2（即振动活塞2的圆周上填装有密封圈，通过密封圈与振动气缸4的内孔孔壁接触密封），在振动气缸4的内孔台阶结构处设有对振动活塞2限位的限位台阶14，振动活塞2与限位台阶14之间装配有活塞复位弹性体3（优选螺旋弹簧）。在振动气缸4的后部（即靠近莫氏锥柄12处）径向设有错位布置的进气口17和排气口8，排气口8的位置较进气口17靠前，在排气口8上连接有消音器10，以降低工作时的噪音；进气口17的位置靠近振动气缸4的缸底（可以与缸底齐平），进气口17上密封连接有气管接头1，在气管接头1上密封连接有气管，气管接头1通过气管与压缩空气源15接通（压缩空气源15上应有相应的控制阀门），当振动活塞2处于复位状态时，要求振动活塞2将排气口8封堵。前述振动活塞2的前侧面（即朝向轴类零件及下述激振顶杆7的面）上设有凸起的活塞顶杆16，该活塞顶杆16轴向穿过限位台阶14，当振动活塞2复位时，活塞顶杆16的前端与振动气缸4的内孔台阶结构处（即限位台阶14的前侧面）齐平，届时用于顶撞激振顶杆7，有鉴于此，为了延长使用寿命，在活塞顶杆16的前端处设有近似于球形的硬橡胶垫；振动活塞2的后侧面（即相背于轴类零件及下述激振顶杆7的面）上设有凸起的活塞限位顶杆11，该活塞限位顶杆11的长度远小于活塞顶杆16的长度，要求活塞限位顶杆11的略长度大于或等于振动气缸4的缸底至进气口17最远边的距离，即活塞限位顶杆11的长度至少要等于振动气缸4的缸底至进气口17距离和进气口17直径之和，只有如此，才能可靠地确保压缩空气源15输送的压缩空气进入振动气缸4内进行有效做功；振动活塞2基于前述结构，其呈十字形状。

顶杆套13亦为中空结构，顶杆套13的内孔后端（即朝向振动气缸4的端部）为台阶结构。顶杆套13的内孔台阶处装配有直线轴承5，该直线轴承5的圆周通过滚珠轴承6与顶杆套13的台阶处前侧的内孔装配。激振顶杆7为前小后大的T形结构（也可以采用十字形结构代替），其后端的大头端盖直径略小于振动气缸4的内孔台阶处外侧直径；激振顶杆7穿装在直线轴承5内，且激振顶杆7的后端盖（即大头端）与直线轴承5之间装配有顶杆复位弹性体9（优选螺旋弹簧），激振顶杆7的前端要求延伸出顶杆套13的内孔，即激振顶杆7从顶杆套13的前端延伸出；由于激振顶杆7用于向轴类零件的裸露端面输出激振力（即撞击轴类零件的裸露端面），因而，为了延长使用寿命，在激振顶杆7的前端处设有近似于球形的硬橡胶垫。前述顶杆套13的后端以螺纹方式轴向密封连接在振动气缸4的前端，二者的内孔之间形成激振顶杆7的往复运动空间。

本实用新型的工作过程是：压缩空气源15向振动气缸4输送的压缩空气作用在振动活塞2上，振动活塞2前行顶撞激振顶杆7，激振顶杆7前行顶撞轴类零件的裸露端面（即输出激振力）；当振动活塞2前行后将所封堵的排气口8露出时，做功的压缩空气从排气口8排出，此时振动气缸4内部卸压，在活塞复位弹性体3的作用下，振动活塞2复位并再次封堵排气口8实现储压，激振顶杆7在失去顶撞力后、在顶杆复位弹性体9的作用下复位，如此往复，实现振动活塞2和激振顶杆7的往复运动、往复运动的激振顶杆7对轴类零件输出激振力。前述激振力的输出频率约为25～50HZ，最大振动力不能超过5000N。

实施例2

本实用新型针对的是毛坯或粗加工的精密轴类零件，为了确保对轴类零件振动时效处理的可靠性，要求该轴类零件为非长轴轴类零件，即该轴类零件的长径比小于20。本实用新型对前述轴类零件的振动时效处理是，将轴类零件通过顶尖装夹机构或卡盘加顶尖装夹机构装夹在机床上，即准备在机床上粗加工的（即处于装夹状态毛坯件）或已粗加工的（处于非卸夹状态）轴类零件是由顶尖装夹机构或卡盘加顶尖装夹机构装夹在机床上的，确保被装夹的轴类零件的一个端面在装夹机构上裸露、且要求该裸露端面处于顶尖装夹状态、并要求该裸露端面对正机床的主轴或尾座；在机床的主轴或尾座上固定连接振动时效处理装置，要求该振动时效处理装置所输出的激振力要正对轴类零件的裸露端面，将振动时效处理装置与前述处于顶尖装夹状态的轴类零件裸露端面的顶尖结合成一体，即该振动时效处理装置既为顶尖装夹机构，也为振动时效处理装置，通过该振动时效处理装置输出的、撞击轴类零件端面的激振力来对轴类零件进行振动时效处理。基于前述内容，携带顶尖的振动时效处理装置预先在机床上固定好、充当装夹构件，将轴类零件通过其它顶尖构件或卡盘与前述振动时效处理装置装夹在机床上。

参见图2：上述振动时效处理装置主要由振动气缸4、顶杆套13、激振顶杆7、顶尖18和压缩空气源15构成。

振动气缸4为中空结构，具有朝向机床主轴或尾座的缸底，并在该缸底处连接有莫氏锥柄12（可以将莫氏锥柄12密封连接在振动气缸4的缸底处，以代替缸底，即缸底和莫氏锥柄12合二为一）、通过莫氏锥柄12连接在机床的主轴或尾座上。振动气缸4的内孔朝向轴类零件的端部（即前端）处设有台阶结构，在振动气缸4的内孔内密封装配有振动活塞2（即振动活塞2的圆周上填装有密封圈，通过密封圈与振动气缸4的内孔孔壁接触密封），在振动气缸4的内孔台阶结构处设有对振动活塞2限位的限位台阶14，振动活塞2与限位台阶14之间装配有活塞复位弹性体3（优选螺旋弹簧）。在振动气缸4的后部（即靠近莫氏锥柄12处）径向设有错位布置的进气口17和排气口8，排气口8的位置较进气口17靠前，在排气口8上连接有消音器10，以降低工作时的噪音；进气口17的位置靠近振动气缸4的缸底（可以与缸底齐平），进气口17上密封连接有气管接头1，在气管接头1上密封连接有气管，气管接头1通过气管与压缩空气源15接通（压缩空气源15上应有相应的控制阀门），当振动活塞2处于复位状态时，要求振动活塞2将排气口8封堵。前述振动活塞2的前侧面（即朝向轴类零件及下述激振顶杆7的面）上设有凸起的活塞顶杆16，该活塞顶杆16轴向穿过限位台阶14，当振动活塞2复位时，活塞顶杆16的前端与振动气缸4的内孔台阶结构处（即限位台阶14的前侧面）齐平，届时用于顶撞激振顶杆7，有鉴于此，为了延长使用寿命，在活塞顶杆16的前端处设有近似于球形的硬橡胶垫；振动活塞2的后侧面（即相背于轴类零件及下述激振顶杆7的面）上设有凸起的活塞限位顶杆11，该活塞限位顶杆11的长度远小于活塞顶杆16的长度，要求活塞限位顶杆11的略长度大于或等于振动气缸4的缸底至进气口17最远边的距离，即活塞限位顶杆11的长度至少要等于振动气缸4的缸底至进气口17距离和进气口17直径之和，只有如此，才能可靠地确保压缩空气源15输送的压缩空气进入振动气缸4内进行有效做功；振动活塞2基于前述结构，其呈十字形状。

顶杆套13亦为中空结构，顶杆套13的内孔后端（即朝向振动气缸4的端部）为台阶结构。顶杆套13的内孔台阶处装配有直线轴承5，该直线轴承5的圆周通过滚珠轴承6与顶杆套13的台阶处前侧的内孔装配。激振顶杆7为前小后大的T形结构（也可以采用十字形结构代替），其后端的大头端盖直径略小于振动气缸4的内孔台阶处外侧直径；激振顶杆7穿装在直线轴承5内，且激振顶杆7的后端盖（即大头端）与直线轴承5之间装配有顶杆复位弹性体9（优选螺旋弹簧），激振顶杆7的前端要求延伸出顶杆套13的内孔，即激振顶杆7从顶杆套13的前端延伸出；在激振顶杆7的前端开设有盲孔，在该盲孔内装配有顶尖复位弹性体19（弹性橡胶或螺旋弹簧等），顶尖18的外径对应匹配激振顶杆7的盲孔直径、顶尖18的后端插装在盲孔内且复位状态下的顶尖18前端从激振顶杆7的前端延伸出（延伸长度对应顶尖复位弹性体19的弹性变量）；由于激振顶杆7用于向轴类零件的裸露端面输出激振力（即撞击轴类零件的裸露端面），因而，为了延长使用寿命，在激振顶杆7的前端处设有环形的硬橡胶垫。前述顶杆套13的后端以螺纹方式轴向密封连接在振动气缸4的前端，二者的内孔之间形成激振顶杆7的往复运动空间。

本实用新型的工作过程是：在非振动时效状态下，激振顶杆7内插座的顶尖18顶装在轴类零件的裸露端面上，在其它装夹构件的配合下对轴类零件形成装夹，此时的激振顶杆7前端与轴类零件的裸露端面保持一定冲击间隙。在振动时效状态下，压缩空气源15向振动气缸4输送的压缩空气作用在振动活塞2上，振动活塞2前行顶撞激振顶杆7，激振顶杆7前行顶撞轴类零件的裸露端面（即输出激振力，此时的顶尖复位弹性体19处于压缩状态）；当振动活塞2前行后将所封堵的排气口8露出时，做功的压缩空气从排气口8排出，此时振动气缸4内部卸压，在活塞复位弹性体3的作用下，振动活塞2复位并再次封堵排气口8实现储压，激振顶杆7在失去顶撞力后、在顶杆复位弹性体9的作用下复位（此时的顶尖复位弹性体19处于释放弹性状态），如此往复，实现振动活塞2和激振顶杆7的往复运动、往复运动的激振顶杆7对轴类零件输出激振力。前述激振力的输出频率约为25～50HZ，最大振动力不能超过5000N。

上述两个实施例只是本实用新型的两个较佳的具体实施方式，仅用于详细说明本实用新型的内容、不能用于限定本实用新型的保护范围。本实用新型除了上述两个实施例外，还可以有其它实施例，例如将振动时效处理装置通过支撑架独立于机床设置等。

Claims (7)

1. 一种轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述轴类零件通过装夹机构装夹在机床上、轴类零件的一个端面在装夹机构上裸露；所述振动时效处理装置固定在轴类零件的裸露端面处，该振动时效处理装置主要由振动气缸（4）、顶杆套（13）、激振顶杆（7）和压缩空气源（15）构成，所述振动气缸（4）内通过活塞复位弹性体（3）密封装配有振动活塞（2），且在振动气缸（4）上设有错位布置的进气口（17）和排气口（8），进气口（17）与压缩空气源（15）接通，复位的振动活塞（2）将排气口（8）封堵，所述顶杆套（13）轴向连接在振动气缸（4）上，所述激振顶杆（7）通过顶杆复位弹性体（9）装配在顶杆套（13）内，在振动活塞（2）的往复作用下，激振顶杆（7）在顶杆套（13）内进行往复运动、对轴类零件输出激振力。

2.根据权利要求1所述轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述激振顶杆（7）为T形或十字形结构；所述激振顶杆（7）通过直线轴承（5）装配在顶杆套（13）内。

3.根据权利要求2所述轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述直线轴承（5）的圆周通过滚珠轴承（6）与顶杆套（13）的内孔装配。

4.根据权利要求1或2所述轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述激振顶杆（7）上通过弹性体装配有对轴类零件进行装夹的顶尖（18）。

5.根据权利要求1所述轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述振动活塞（2）朝向激振顶杆（7）的面上设有顶撞激振顶杆（7）的活塞顶杆（16）、相背于激振顶杆（7）的面上设有活塞限位顶杆（11），振动活塞（2）为十字形结构，所述活塞限位顶杆（11）的长度大于或等于振动气缸（4）的缸底至进气口（17）最远边的距离。

6.根据权利要求1或5所述轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述振动气缸（4）的排气口（8）上连接有消音器（10）。

7.根据权利要求6所述轴类零件的振动时效处理装置，其特征在于：所述振动气缸（4）根据轴类零件的裸露端面对应固定在机床的主轴或尾座上。