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专利号: 2017101925747
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.连杆超声辅助裂解加工方法,其特征在于,在常规的裂解加工装置上设置超声振动,通过控制超声振动的振幅、频率和振动模态,使连杆裂解区域材料处于超声振动之中,对裂纹尖端的塑性区和残余应力实施控制,改善裂解质量;把裂解分离后形成的裂解面合上,重新调整超声振动的振幅、频率和振动模态,在超声振动的作用下使裂解断面以低振幅高频率相互磨合,减少连杆裂解断面上倒勾、尖锐棱角,使裂解面达到要求的吻合度,提高裂解连杆的装配质量;包括如下步骤:步骤S1:将机架(4)安装在实验台上,在待裂解的连杆(10)的大头孔开设裂解槽,将待裂解的连杆(10)的小头端安装在小头定位块(9)上,将连杆(10)的大头端安装在裂解定套(11)与裂解动套(16)上;

步骤S2:调试丝杠螺母机构(7)从而带动小头定位块(9)使得连杆(10)的小头端有一定的压紧力,调整水平压紧油缸(20),水平压紧油缸(20)带动压紧块(18)压紧连杆(10)的大头端,使得连杆(10)的大头端有压紧力,同时调试垂直锁紧油缸(29)从而使得压紧块(18)的压紧稳定,连杆(10)两侧压紧力为裂解力的步骤S3:调整变幅杆(13)、换能器(14)和超声电源(15)系统中的超声振动的振幅、频率和振动模式,启动超声电源(15),从而使得楔形拉杆(12)在一定的振幅、频率和振动模态上振动;

步骤S4:启动裂解液压缸(1),从而带动楔形拉杆(12)以一定的速率下移,使得分离的连杆(10)的大头端形成裂解裂纹面后关闭超声电源(15);

步骤S5:重新调整超声振动的频率、振幅和振动模态,或使用原超声振动参数,启动超声电源(15),重新启动裂解液压缸(1),使得楔形拉杆(12)上移,从而使得楔形拉杆(12)再次与裂解定套(11)和裂解动套(16)在超声振动环境下紧密结合;从而分离的连杆(10)的大头端重新合上,此时,关闭裂解液压缸(1)使其停止工作;

步骤S6:根据连杆(10)大头端上的刻度标记(31),利用激光测距装置(32)检测裂解面吻合度,使啮合精度达到使用要求,关闭超声电源(15);装配螺栓,完成裂解工作。

2.根据权利要求1所述的连杆超声辅助裂解加工方法,其特征在于,超声振动辅助加工可以用其它的振动方式代替。

3.根据权利要求1所述的连杆超声辅助裂解加工方法,其特征在于,连杆裂解时超声波发生器(15)频率的调节范围15KHz-60KHz;超声波振幅范围为100μm-200μm;超声波在裂解过程采用的振动模式为轴向振动或径向振动,振动方向与楔形拉杆(12)的运动方向相同。

4.根据权利要求1所述的连杆超声辅助裂解加工方法,其特征在于,调节裂解液压缸对楔形拉杆(12)的拉力Q与水平作用在连杆上的裂解力N之间的关系为:其中:α为楔形拉杆(12)的楔

角, 为楔形拉杆(12)与裂解定套(11)之间的摩擦角, 为楔形拉杆(12)与裂解动套(16)之间的摩擦角。

5.根据权利要求1所述的连杆超声辅助裂解加工方法,其特征在于,连杆裂解后啮合过程,频率调节范围为20KHz-60KHz,超声波振幅范围为20μm-150μm,超声波在裂解过程采用的振动模式为轴向振动或径向振动。

6.一种基于权利要求1所述的连杆超声辅助裂解加工方法的加工装置,其特征在于,包括连杆小头孔压紧机构、连杆大头孔裂解机构、连杆盖压紧机构、滑块机构、激光测距系统以及超声振动系统组成,其特征在于在常规的裂解加工装置上设置超声振动,通过控制超声振动的振幅、频率和振动模式,使连杆裂解区域材料处于超声振动之中,控制材料的微观裂解形貌,减少裂解时的塑性变形,在楔形拉杆力与超声振动的合力作用下完成裂解分离,然后重新调整超声振动的频率和振幅,或使用原超声振动参数,使裂解分离后形成的裂解面在此超声振动条件下进行合装,在超声振动的作用下使裂解面达到要求的吻合度;

所述连杆小头孔压紧机构包括丝杠螺母机构(7)、调整块体(8),其中丝杠螺母机构(7)向右推动调整块体(8),使安装在调整块体(8)上的小头定位块(9)定位、压紧连杆(10),检测系统包括激光测距装置(32)、裂解定套(11)和裂解动套(16)上的刻度,可以检测裂解面的吻合度,超声振动机构包括变幅杆(13)、换能器(14)以及超声电源(15),变幅杆(13)与楔形拉杆(12)通过螺柱连接,变幅杆(13)通过固定台(35)安装在导轨架(36)上,随着楔形拉杆(12)的上下移动而在导轨架(36)上移动,在工作过程中产生竖直方向上的振动。

7.根据权利要求6所述的基于连杆超声辅助裂解加工方法的加工装置,其特征在于,丝杠螺母机构(7)向右推动调整块体(8),使小头定位块(9)压紧连杆(10)。

8.根据权利要求6所述的连杆超声辅助裂解加工装置,其特征在于,超声振动可加载在背压装置上。

9.根据权利要求6所述的基于连杆超声辅助裂解加工方法的加工装置,其特征在于,超声振动装置的变幅杆(13)与楔形拉杆(12)通过螺柱紧密连接,使楔形拉杆(12)在工作过程中产生竖直方向上的振动,并且超声振动装置通过固定台(35)随着楔形拉杆(12)上下移动而在导轨架(36)上移动。

10.根据权利要求6所述的基于连杆超声辅助裂解加工方法的加工装置,其特征在于,胀套内的下拉式楔形拉杆(12)与裂解液压缸(1)间的连接有震动隔离器。