專利名稱：對變形彎曲的工件進行校直的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及對發生彎曲變形的工件進行校直的方法和設備，特別涉及對發生彎曲變形的軸類工件進行校直的方法和設備。
發明的技術背景通常，軸類工件，特別是曲軸，在長時間的使用后或不正常的使用過程中往往會發生抱瓦或彎曲變形。變形最嚴重的地方往往是應力高度集中區，如曲軸彎曲變形超標而不對其加以處理，曲軸便不能繼續使用。因此，對軸類工件的彎曲變形校直后繼續使用的工藝是非常重要的。
目前，對軸類工件的校直維護主要采用火攻法或利用千斤頂的強力回復法。在采用火攻法或強力回復法之前，首先要確定工件的軸中心線的跳動量以確定工件的變形量的大小。此外，還要對工件進行探傷以確定是否已發生裂紋。如果工件的軸中心線跳動量已超出設計容許的設定值，并且無裂紋發生，則可以對該工件施行校直處理，例如施以火攻法或強力回復法。
上述常規的校直工藝都是要在工件上制造一個或多個應力點來平衡原有存在令軸類工件發生彎曲變形的應力，從而達到校直的效果。采用火攻法校直時，因為各種工件本身材質之間的差異，操作者很難精確地定位應力施加點以平衡導致變形的應力。而且施以火攻工藝之后，會令工件的材質變硬和變脆，經校直后的工件容易在運行過程中斷裂。如曲軸材質經過調質或氮化淬硬，火攻更不宜應用。
另一種常規校直法即采用千斤頂的強壓回復法只能將彎曲變形的工件校直到可能接近于平直的水平。應力施加點及力度大小是該工藝中十分難以精確掌握的步驟。此外，經過強壓校直的工件例如曲軸由于應力沒有經過很好的分散，也容易在以后的運行過程中變形反彈。如果曲軸材質經過氮化淬硬處理，在強壓過程中則容易斷裂。用千斤頂強壓校直后的曲軸不僅會在短時間內反彈，而且變形曲軸經校直后，不管軸頸尺寸是否良好，所有軸頸要重新研磨。因此，工藝成本提高，工期延長。
為解決現有技術中的種種弊端，本發明提供了一種新穎的用于對彎曲變形的軸類工件進行校直的方法及設備，以消除有不平衡應力引起的工件彎曲變形。
本發明的公開因此，本發明的目的之一是提供一種用于對彎曲變形的軸類工件進行校直的方法，包括以下步驟i)將已發生彎曲變形的工件支撐并固定于一固定裝置上；ii)對所述工件的彎曲變形的低點部位進行連續錘打以促使該部位的應力得以釋放；iii)將經連續錘打的工件于一定頻率下振動以使工件內的殘余應力均勻分布。
根據本發明中，在將彎曲變形的工件固定之前進一步包括確定工件彎曲變形部位的步驟。該步驟為本領域普通技術人員習知的，例如，用平面儀測定軸類工件的軸中心線的跳動量，平面儀顯示的數據超過了設計的變形容許值的部位即為低點部位，是必須要錘打的部位。
在本發明中，所述錘打的力度根據工件的表面硬度確定，以不致使工件的表面產生明顯的打擊痕跡為宜。通常情況下，錘打頻率為每分鐘800次左右，優選為每分鐘800次以上，最優選為每分鐘1000次以上。
使用本發明的方法可以校直用一般方法難以處理的工件如曲軸。
在本發明的優選實施方案中，振動步驟中的振動頻率優選在工件共振頻率下進行，以達到應力的充分平衡。
本發明的另一目的是提供一種用于對彎曲變形的工件進行校直的設備，包括用于支撐工件和固定工件的固定裝置；
用于對工件進行連續錘打的錘打裝置，包括可以連接錘打彎曲工件的低點部位的風錘機構；振動裝置，用于對上述經錘打的工件進行振動；以及控制裝置，用于控制錘打裝置的錘打頻率和錘打力度，以及振動裝置的振動頻率和振動方向。
在本發明的校直設備中，固定裝置可以為支撐彎曲工件的V形支架以及本領域中常規使用的其他裝置。固定裝置中包括支撐裝置，例如可以在工件需錘打的位置下設置一個類似千斤頂的支架，它不僅起固定工件的作用，也起支撐工件的作用，使錘打的效果更加有效。
本發明的上述設備可以包括一底座，上述振動裝置和V形支架依次可拆卸地安置在該底座上。底座的一側設置前后可以移動的立梁，橫梁可以沿著立梁上下移動。錘打裝置固定在橫梁上并且可以沿著橫梁左右移動。
在本發明中，錘打裝置包括錘打壓力和錘打頻率均可調的風錘機構。在本發明的一優選實施方案中，錘打裝置進一步包括一限定風錘機構錘打方向的限定機構，如一扇形導軌，風錘機構可以在該扇形導軌中移動，以保持所述的風錘錘針與錘打面相垂直。所述的扇形導軌進一步包括一鎖定機構，用于確保所述的風錘機構(15)在工作過程中不會擺動。
風錘機構的錘打強度根據工件的材質而定，通常以不導致工件表面明顯傷痕為宜。錘打頻率通常在每分鐘800次以上為宜。優選每分鐘錘打1000次以上。
根據本發明，通過對彎曲變形的工件的低點部位進行具有一定頻率的反復錘打，使彎曲工件應力集中區的應力得到釋放并分散。它和利用千斤頂強壓回復法不同，本發明的錘打裝置的錘打部位是工件的壓應力集中區，彎曲工件的內部的不平衡應力在錘打的過程中得到了重新調整。此外，由于每次錘打的壓力適宜，避免了使用千斤頂時壓力不適造成的缺陷。因而，經過錘打后的工件在隨后的振動過程中將不會使工件發生明顯的變形。
盡管錘打后的工件內部的應力得到重新調整，但為避免變形回復，必需將工件進行振動，以進一步平衡工件內部的應力。在本發明的設備中進一步包含一振動裝置，用于對經過錘打的工件進行振動。根據在本發明，所述的振動裝置最好能使工件在各個方向上振動，并能確保較長的工件的振動可以整體進行，以充分分配的平衡彎曲工件內的應力。
本發明的設備中包括控制裝置，用以控制錘打裝置的錘打強度和頻率，以及振動裝置的振動頻率和方向。可以采用一個控制裝置來對所述風錘機構和所述振動機構的加以控制，也可以分別采用各自的控制裝置，這屬于本領域普通技術人員常規的知識。本領域普遍技術人員可以知道如何設計控制裝置，如用可調電機可實現振動裝置不同的振動頻率。
本發明的具體實施方式
以下參照附圖進一步詳述本發明的用于對彎曲變形的軸類工件進行校直的方法和設備。
參考
圖1，它示意性地說明了本發明的用于對彎曲變形的軸類工件的進行校直的設備。標號1表示設備底座。立梁2垂直于底座1且能沿著底座1的一側前后移動。橫梁3沿著立梁2上下可移動。
底座1上面可拆卸地設置有振動裝置4，用于固定和支撐待校直工件6的V形支架5位于底座1的上方。
標號7表示本發明的錘打裝置。如圖2所示，該錘打裝置7利用滑動機構8固定在橫梁3上并能沿著橫梁3左右可移動。滑動機構8的下端的扇形導軌9用于安裝風錘機構10。風錘機構10移動時，扇形導軌9上的鎖定機構便能將風錘機構10鎖定，以保證風錘機構10在工作過程中不會前后左右擺動。當對工件6進行錘打時，風錘機構10可沿著扇形導軌9移動，因此可以對工件的各個需錘打的不同位置進行錘打。風錘機構10包括風錘11，自動定中套管12和風錘撞針13。
在對軸類工件進行校直時，將工件固定到V形支架5上，首先利用常規的方法測定工件的軸中心線的跳動量及材質硬度，確定軸類工件彎曲變形的位置。將工件鎖定在V支架上，利用平面儀確定工件上超過設計容許值的低點部位，即需校直的變形彎曲部位。然后使工件的低點部位面向風錘撞針13。在工件的錘打部位下可放置一個類似千斤頂的支架，把工件要錘打的部位支撐住。
根據上述確定的軸中心線的跳動量及硬度，利用風錘控制裝置14設置風錘的氣壓及錘打頻率，將自動定中套管12對準工件低點部位，風錘撞針剛好接觸工件表面。啟動控制裝置14以使風錘機構10工作，對工件低點部位進行錘打。風錘對工件的錘打力度按工件材質的硬度參數來設定的，以不會在錘打的工件表面上造成坑點為適宜。風錘錘打的頻率及每一點的錘打時間根據工件軸中心線的跳動量來設定的，其目的是要將工件低點部位的應力通過這樣的反復錘打而分散或釋放，工件在隨后的振動步驟中能使應力在整個工件上均勻分布，從而使工件很容易地自然回中。重復上述過程直至工件的軸中心線的跳動量回復到設計容許范圍內即可。
如圖4和圖5所示，風錘機構10在控制裝置14的控制下可以在錘打的過程中沿著扇形導軌9左右移動，于是風錘的錘打可以在工件的所有低點部位進行。對于直徑較大的軸類工件，可以用常規方法控制滑動機構8沿著橫梁3左右移動以對大直徑的工件的低點部位逐一錘打。
當工件的低點部位沿著工件軸線分布時，立梁2沿著底座1的前后移動可以保證風錘機構10對工件所有應力集中區進行錘打。
錘打完畢后，移開錘打裝置7。由控制裝置14驅動振動裝置4對經錘打的工件進行高頻振動。高頻振動的目的是要進一步釋放工件內的應力并使殘余應力分布均勻。這有助于給工件在繼續服役期間不易再次反彈變形，達到安全使用的目的。基于此目的，本領域普通技術人員可以根據實際情況設定振動裝置的頻率及振動時間。
本發明可以用于消除各種生產或維修的軸類、鋼結構或焊接工件的應力。
權利要求
1.一種用于對彎曲變形的軸類工件進行校直的方法，包括以下步驟將已發生彎曲變形的工件支撐并固定于一固定裝置上；對所述工件的彎曲變形的低點部位進行連續錘打以促使該部位應力得以釋放；將經連續錘打的工件于一定頻率下振動以使工件內的殘余應力均勻分布。
2.根據權利要求1的方法，其中所述錘打的力度根據工件的彎曲程度和工件的表面硬度確定，以不致使工件的表面產生明顯的錘打痕跡為宜。
3.根據權利要求1的方法，其中所述的需錘打的位置為應力集中區。
4.根據權利要求1的方法，其中所述的需錘打的位置為軸類工件的軸中心線跳動量超過設計容許值的部位。
5.根據權利要求1的方法，其中所述連續錘打的頻率為每分鐘至少800次。
6.根據權利要求1-5中的任一種方法，其中所述工件為曲軸。
7.一種用于對彎曲變形的工件進行校直的設備，包括用于支撐工件和固定工件的固定裝置；用于對工件進行連續錘打的錘打裝置(7)，包括可以連接錘打彎曲工件的低點部位的風錘機構(10)；振動裝置(4)，用于對上述經錘打的工件進行振動；以及控制裝置(14)，用于控制錘打裝置(7)的錘打頻率和錘打力度，以及振動裝置(4)的振動頻率和振動方向。
8.根據權利要求7的設備，其中所述固定裝置為V形支架(5).
9.根據權利要求8的設備，其中固定裝置進一步包括一底座(1)，所述V形支架(5)安裝在所述底座(1)的上方。
10.根據權利要求7的設備，中所述的固定裝置包括支撐裝置，用于支撐在工件需錘打的位置。
11.根據權利要求7的設備，其中所述的錘打機構(10)包括一風錘(11)，一自動定中套管(12)和一風錘撞針(13)。
12.根據權利要求7的設備，其中錘打裝置(7)進一步包括一限定風錘機構錘打方向的限定機構。
13.根據權利要求12的設備，其中所述的限定風錘機構錘打方向的限定機構包括一扇形導軌，用于所述的風錘機構(10)在錘打過程中改變錘打方向，以保持風錘撞針與錘打面相垂直。
14.根據權利要求13的設備，其中所述的扇形導軌進一步包括一鎖定機構，用于確保所述的風錘機構(10)在移動過程中保持固定。
15.根據權利要求14的設備，其中所述的振動機構包括一個或多個可以使工件在各個方向上振動的振動器。
16.根據權利要求7-15中的任一個權利要求所述的設備，其中所述的工件為曲軸。
全文摘要
本發明提供了一種用于對發生彎曲變形的軸類工件進行校直的方法和設備。通過對彎曲變形的軸類工件上的應力集中區進行連續錘打以釋放應力，然后對錘打后的工件在一定頻率下進行振動以分散和均衡應力，從而對工件進行校直。該校直方法和設備簡單并且高效。
文檔編號B21D3/16GK1449875SQ0210605
公開日2003年10月22日 申請日期2002年4月9日 優先權日2002年4月9日
發明者錢遠強 申請人:錢遠強