工件形狀不同,其振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)也不同。聚航科技以盤類鑄件為試驗(yàn)對(duì)象,根據(jù)試件振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)與其結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)和試件殘余應(yīng)力分布情況等關(guān)系進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究,提出合理有效地振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)優(yōu)化方法,促進(jìn)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的推廣應(yīng)用。
振動(dòng)形態(tài)的測(cè)試分析
利用實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)可以準(zhǔn)確、方便的測(cè)得構(gòu)件的固有振動(dòng)形態(tài),我們使用MODAL4.1試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)對(duì)3種典型盤類鑄件進(jìn)行模態(tài)分析實(shí)驗(yàn),得到盤類零件的振動(dòng)形態(tài)。其中c、d兩個(gè)振型半徑方向具有均勻分布的彎曲振動(dòng)變形,類似于鼓型,我們稱之為鼓型振型。而另兩個(gè)a、b振型沿圓周方向具有均勻分布的彎曲振動(dòng)變形,類似于馬鞍形,故稱其為鞍型振型。
振動(dòng)形態(tài)的選擇
測(cè)試圓盤形鑄件由于功能和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求,圓盤表面有加強(qiáng)筋,這些加強(qiáng)筋使得鑄件結(jié)構(gòu)形狀尺寸發(fā)生突變,必然造成殘余應(yīng)力在這些位置的集中,根據(jù)彈性力學(xué)理論可知,該鑄件殘余應(yīng)力在半徑方向σ較大,而周向應(yīng)力σ較小,在進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效工藝時(shí),應(yīng)該主要消除半徑方向的殘余應(yīng)力。
上述所講的盤類鑄件的固有振動(dòng)形態(tài)中a、c兩種振型主要在軸向發(fā)生振動(dòng)變形,則主要產(chǎn)生周向動(dòng)應(yīng)力,而b、d兩種模態(tài)振型主要在半徑方向發(fā)生振動(dòng)變形,產(chǎn)生徑向動(dòng)應(yīng)力,依據(jù)鼓型和鞍型兩類振型,其振動(dòng)時(shí)效方法可以定位為兩類;①鼓型振動(dòng),將激振器夾持在圓盤中心孔的邊緣,彈性支撐在圓周上的3個(gè)節(jié)點(diǎn)處,整個(gè)系統(tǒng)與敲擊鼓面的振動(dòng)方式相類似,其振動(dòng)形態(tài)可以選擇b、d模態(tài)振型;②鞍型振動(dòng),將激振器夾持在圓盤中心孔邊緣或圓周的邊緣,彈性支撐仍然在底面圓周上的3個(gè)節(jié)點(diǎn)處整個(gè)系統(tǒng)作馬鞍形彎曲振動(dòng),其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)形態(tài)為a、c模態(tài)振型。
對(duì)于測(cè)試圓盤鑄件,應(yīng)選擇鼓型振動(dòng)時(shí)效方式,以在徑向產(chǎn)生較大的動(dòng)應(yīng)力,使半徑方向的殘余應(yīng)力得到有效地消除和均化。
振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)確定
激振頻率
激振頻率的選擇是產(chǎn)生共振的關(guān)鍵,由于低階振型容易激發(fā),各部位振動(dòng)變形均勻且幅值較大,加之國(guó)產(chǎn)的振動(dòng)時(shí)效設(shè)備大多采用偏心式激勵(lì)結(jié)構(gòu),激勵(lì)頻率受限,因此在選擇振動(dòng)模態(tài)時(shí),應(yīng)選擇滿足振型要求的低階動(dòng)模態(tài),同時(shí),根據(jù)構(gòu)件殘余應(yīng)力分布特點(diǎn)選擇振型即所選振型,應(yīng)使試件上應(yīng)力較為集中的部位或方向都有均勻且幅值較大的振動(dòng)變形,以產(chǎn)生足夠的動(dòng)應(yīng)力,并以該階振型對(duì)應(yīng)的固有頻率作為激振頻率。
激振點(diǎn)
振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中,激振點(diǎn)也是影響時(shí)效效果的關(guān)鍵參數(shù),研究表明,將激振點(diǎn)安置所選振型的波峰處可以產(chǎn)生較好的效果,且節(jié)省能源。
支撐點(diǎn)
支撐點(diǎn)位置應(yīng)該放置在所選振型的節(jié)點(diǎn)位置,這樣可以減少支撐對(duì)工件振動(dòng)形態(tài)的影響,使試件充分自由的振動(dòng)。
激振力
由于選定了試件的低階固有頻率激振,故較小的激振力即可激勵(lì)起足量的振動(dòng),根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般取試件重量的1/10作為激振力幅值。
激振時(shí)間
試驗(yàn)表明,激振時(shí)間對(duì)振動(dòng)時(shí)效技術(shù)效果的影響不很明顯,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),大件取30min,中小件取10min-20min。
總結(jié)
盤類鑄件的振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)設(shè)計(jì),根據(jù)試件的殘余應(yīng)力分布情況,可分別選擇鼓型振型和鞍型振型作為參數(shù)設(shè)計(jì)的基本依據(jù),即當(dāng)殘余應(yīng)力以徑向分別為主時(shí),應(yīng)采用鼓型振型;當(dāng)殘余應(yīng)力以周向分布為主時(shí),應(yīng)選擇鞍型振型。
2025第十一屆中國(guó)國(guó)際機(jī)電產(chǎn)品交易會(huì) 暨先進(jìn)制造業(yè)博覽會(huì)
展會(huì)城市:合肥市展會(huì)時(shí)間:2025-09-20