[實用新型]低頻振動擺動輾壓體積效應在線檢測與控制裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920141568.X
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN201340559Y
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡改貧;姜志宏
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種在振動金屬的塑性加工中，對振動作用下出現(xiàn)的體積效應進行實時檢測和控制的裝置，尤其是低頻振動擺動輾壓體積效應在線檢測與控制裝置。

背景技術(shù)

在金屬的塑性加工中施加有效的振動載荷，可以大幅度降低加工過程中的變形抗力。出現(xiàn)這種效果的原因一般認為緣于金屬塑性流動時振動對內(nèi)部應力的體積效應。一般認為，體積效應與振動對金屬塑性流動中的內(nèi)應力有關(guān)，在宏觀上表現(xiàn)為平均應力——應變曲線的變化、延伸率提高、加工硬化降低等現(xiàn)象。

體積效應最早是在超聲振動塑性加工中發(fā)現(xiàn)的，但后來的大量研究表明，中低頻振動下也會出現(xiàn)體積效應，產(chǎn)生這種效應的頻率范圍通常在15Hz~1.5×106Hz之間。由于理論上的振動作用頻率范圍寬，給研究塑性加工的成形機理帶來了困難。同時還發(fā)現(xiàn)，在振動塑性加工過程中，成形工藝參數(shù)和振動系統(tǒng)的振型參數(shù)也必須按照一定規(guī)律進行匹配，才能出現(xiàn)有效的體積效應。

目前對于振動塑性加工變形的機理研究滯后于實踐，其研究成果大多局限在超聲頻率范圍內(nèi)，超聲振動加工過程中的一些微觀機理的解釋尚缺乏科學的定量描述；超聲振動激振系統(tǒng)功率小，從而影響超聲振動的推廣應用。而在中低頻振動塑性加工方面，無論是理論上還是具體實踐上，人們所做的探索要比超聲振動塑性加工少。

低頻振動擺動輾壓精密成形，是在常規(guī)擺輾的基礎(chǔ)上，將一個或若干個具有某一特定頻率而且又有規(guī)律的脈沖波形擺輾力沿指定方向施加到工件——模具振動系統(tǒng)上，使工件在擺動輾壓過程中始終受到一個或多個低頻脈沖力的作用下完成塑性成形。

振動擺動輾壓是一種連續(xù)局部成形加工工藝，由于其運動關(guān)系和變形過程的復雜性，人們對該加工技術(shù)還沒有形成規(guī)律性的認識，在體積效應的機理研究和效果測試方面迄今仍是一個薄弱環(huán)節(jié)，有關(guān)體積效應的產(chǎn)生和維持缺乏有效的檢測與控制手段，只能采用試驗和累積經(jīng)驗的方法在實踐中探索加以解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本實用新型提供一種低頻振動擺動輾壓體積效應在線檢測與控制裝置。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：模具3安裝在墊板5上，墊板5通過球鉸4與工作臺7連接在一起，工作臺7上沿圓周方向均布四個壓力傳感器6，在主油缸9與工作臺7之間安裝一激振器8；

擺頭1軸心線與主軸軸心線呈一定夾角；

壓力傳感器6的壓力信號接入控制系統(tǒng)11的前置放大，激振器8與控制系統(tǒng)11的激振驅(qū)動電路連接，主油缸9的液壓調(diào)速閥10與控制系統(tǒng)11的調(diào)速驅(qū)動電路連接。

墊板5與工作臺7之間留有間隙。

本實用新型的有益效果是：通過本裝置，首先可以實現(xiàn)對金屬材料在低頻振動作用下出現(xiàn)的體積效應進行實時檢測和控制，為成形過程中的工藝參數(shù)和振型參數(shù)的合理匹配提供支持，使零件在低頻擺輾成形過程中始終伴隨著體積效應。其次，使產(chǎn)生體積效應的工藝參數(shù)和振型參數(shù)由人工經(jīng)驗設(shè)定過渡理論精確計算，實現(xiàn)連續(xù)局部成形的擺輾力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；

圖2為本實用新型擺頭1與工件2的接觸區(qū)示意圖。

圖中1.擺頭，2.工件，3.模具，4.球鉸，5.墊板，6.壓力傳感器，7.工作臺，8.激振器，9.主油缸，10.液壓調(diào)速閥，11.控制系統(tǒng)。

具體實施方式

模具3安裝在墊板5上，墊板5通過球鉸4與工作臺7連接在一起，工作臺7上沿圓周方向均布四個壓力傳感器6，在主油缸9與工作臺7之間安裝一激振器8；在成形過程中，擺頭1的軸心線與主軸軸心線相夾γ₂角度，擺頭1在電機的帶動下繞主軸軸心線旋轉(zhuǎn)，主油缸9通過激振器8推動工作臺7向上做進給運動，擺頭1與工件2的接觸區(qū)域是一個如圖2中的局部扇形區(qū)域。隨著擺頭1的旋轉(zhuǎn)和工作臺7附加振動的進給，工件2即可按照模具1相應結(jié)構(gòu)成形。

為了檢測低頻振動擺動輾壓成形局部成形的擺輾力的大小，需要將工作臺7設(shè)計成能夠與擺頭1同步擺動。支撐模具的墊板5與工作臺7需保持一定的間隙，且墊板5可以繞球鉸4的球心做擺動，其偏擺角為γ₁(γ₁的確定不能影響成形質(zhì)量)。并且在成形初始時，墊板5水平支撐在四個壓力傳感器6上；在成形過程中，由于擺輾力的作用，墊板5就向成形接觸區(qū)域的方向偏擺。如果成形區(qū)域在壓力傳感器6的正上方，則該傳感器所受的壓力最大。擺頭1旋轉(zhuǎn)一周，四個壓力傳感器均6能測到一次最大的壓力值。