振动时效用激振器的结构设计【文献综述】 .pdf

毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 振动时效用激振器的结构设计 1.课题的研究背景和意义 金属构件经过热加工或压力加工后，表面和内部都会产生残余应力。残余应力的存在 使工件处于不稳定状态，是工件开裂或变形的主要原因。目前主要有 3 种时效方式来调整 金属构件的残余应力，分别是自然时效(NsR)、热时效(眄 R)和振动时效(VsR)。自然时效是 将工件处于自然状态下，使其残余应力缓慢释放。热时效是通过升高温度来降低材料的屈 服极限，从而使材料发生在常温下不可能发生的塑性变形来释放残余应力。振动时效则是 一种通过工件施以循环载荷，使材料内部发生塑性变形，从而调整残余应力、稳定工件尺 寸精度的时效方式。 振动时效的优点主要包括：(1)与自然时效相比，处理时间短、效率高，一般只需几十 分钟即可；且占地面积少。(2)与热时效相比，能耗小 ，仅为热时效的 5％ ；工件尺寸不受 限制 ，无需为大型工件建造专用炉 ，大大降低了生产成本 ；应力消除效果好 ，一般可消除 原应力的 20％～50％ ；工件尺寸稳定性好 ，能够提高材料的松弛刚度及抗疲劳强度；还可 以保持工件原表面的加工质量 ，无热时效所产生的氧化层 ；无三废¨经过各国科研工作者最 近 20 多年的研究 ，振动时效在机理、应用等方面都有了新的突破 ，取得了丰硕的成果 ， 但在某些方面还缺乏共识。本文针对振动时效技术的发展历史、机理、工艺及效果评定技 术等几个方面进行综述 ，并且指出了振动时效技术的发展趋势 ，从而为我们下一步如何具 有针对性地研究这项技术提供了重要的线索和技术路线。 2. 国内外发展现状和发展方向 2.1 国外发展 据统计，目前世界上正在使用的 VSR 系统约有一万台以上。美国在 1983 年采用振动 时效工艺的已有 700 多个公司，苏联和东欧一些国家也大量使用，都取得了明显的经济效 益。许多国家都已将振动时效定为某些机械构件必须采用的标准工艺。在英国几乎没有一 家公司不使用该项技术的。振动时效在国外的应用范围比较广，被处理的构件的类型也比 较多。例如： a)英国一机床公司生产大型精密机床，起床身与立柱要求精度为 0 ．01mm ／2m。过 去采用热时效其精度保持性较差，后来改用振动时效，满足了精度要求，因此现在已将振 动时效定为该项产品的标准工艺。 b)英国生产的铝合金铸造精密泵体 ，其尺寸为 275×300×150mm ，也是用振动时效 来保证其精度的。 c)美国 PXI 程公司，用振动时效来消除 8 吨重的焊接结构齿轮的内应力 ，用以减少焊 接裂纹。 d)美国 Pont Land 电子专业公司，公司规定对锻件进行三次振动处理：毛坯、了锻件 的稳定性。用该项技术处理 4 吨重的锻件毛坯。该公粗加工后、精加工后。三次处理后即 保证 e)美国华盛顿钢铁公司，对该公司生产的 47 吨重的剪床座进行振动处理。剪床座是用 152mm 至 203mm 厚的钢板焊成，加强筋厚为 38mm 至 76mm。这样大而重的构件只 用 40 分钟的振动处理就代替了过去的热时效处理。 f)美国西北工艺公司对 1800 吨重的海洋铁塔及 1280 吨重的钻井平台也采用过振动时 效处理。 g)英国对陆上井口平台是由管径为 200mm 的钢管焊成 6mX6m×2m 管型构架。 h)英国喷气发动机火焰筒衬里，由于焊后热膨胀而发生裂纹，报废率占 30％以上，后 来采用振动时效工艺，报废率几乎为零。 i)英国生产的所有专用机床床身都是用振动时效代替热时效。有三十多家机床厂和十多 个锻压设备厂都是将振动时效作为标准的生产工艺。 美、英等国在其他工业部门也大量采用振动时效，如造纸机械厂、船舶轴承厂、激光 焊机厂、齿轮箱制造厂、纺织机械厂、轧钢设备厂、印刷机械厂、泵制造厂、采油设备厂、 发电厂、锅炉厂等都应用振动时效来消除构件的应力。 2.2 国内发展 振动时效技术自 1976 年从国外引进后，几乎在所有机械行业的大型铸、锻、焊、机 加工件中被采用，并于 1991 年被国务院新技术办公室批准为国家重点推广项目。1993 年 被国家科委列为 “国家级科技成果重点推广计划”项目 ，然而，1991 年至今 ，此项技术显 然没能在整个机械行业得到显著推广。 机床生产上的应用 ：高精度数控机