本發明涉及道機車車輛、起重機械、城際列車、地鐵、物料運輸等機械設備制造過程中的鋼結構零部件的鉚焊后的應力消除和穩定性保證和靜載測試，其屬于機械設備的制造加工和檢驗技術領域，具體涉及一種時效振動設備的激振器緊固裝置及應力消除方法。

背景技術：

隨著軌道運輸技術和裝備的的發展與更新，也隨著鋼結構在機電制造業和建筑行業的快速運用，在鐵道機車車輛、起重機械、城際列車、地鐵、物料運輸、建筑機電等設備領域，通過時效振動的應力消除工藝技術作為鋼結構件的焊接、加工過程中的基礎和關鍵。在鐵道機車車輛、工程機械的制造、修理中，尤其是走行部的轉向架的加工制造、檢測修理中，必須對轉向架的構架進行振動時效處理，以消除運用和焊接后的應力聚集，從而保證構架的結構穩定性和質量可靠度，最終保證機車車輛和工程機械的運行安全。對此，怎樣緊固振動時效裝置和如何制造、拆卸振動裝置的固定裝置就成為了新的一大工藝技術難題與設計、改進方向。

振動時效又稱振動振動消除應力法，是將工件(包括鑄件、鍛件、焊接構件等)在其固有頻率下進行數十分鐘的振動處理，消除和均化其殘余應力，使尺寸精度獲得穩定的一種方法。這種工藝具有耗能少、時間短、效果顯著等特點。近年來在國內外已得到迅速的發展和廣泛的應用。旨在通過專用的振動時效設備，使被處理的工件產生共振，并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到工件所有部位，使工件內部發生微觀的塑性變形—被歪曲的晶格逐漸恢復平衡狀態。位錯重新滑移并釘扎，最終使殘余應力得到消除和均化，從而保證了工件尺寸精度的穩定性。

振動時效的實質是以共振的形式給工件施加附加動應力，當附加動應力與殘余應力疊加后，達到或超過材料的屈服極限時，工件發生微觀或宏觀塑性變形，從而降低和均化工件內部的殘余應力，并使其尺寸精度達到穩定。隨著數字化控制系統在設備自動化控制方面的應用，振動時效的優點和可推廣性愈加突出，增加了新的技術亮點。振動時效之所以得到各方面的普遍重視，是由于它具有如下的特點：一是成本低投資少。與傳動的熱時效相比，它無需龐大的時效爐，可節省占地面積與高昂的購置設備資金投入。傳統的的大型鑄件與焊接件，如采用熱時效需建造大型時效爐，不僅造價昂貴、利用率低，而且爐內溫度高低不均，消除應力效果差。采用振動時效可以完全避免這些問題。振動時效設備的價格一般在6～10萬元左右，就能滿足幾百噸以下工件的時效處理，而對大型工件建造熱時效爐窖不僅需投資幾十萬，而且占地面積大，應用起來不靈活，如果工件少還不值得開爐、工件太大時又裝不進爐等。二是周期短節拍快。自然時效少則幾個月長則幾年的長期放置，熱時效也需數十小時的周期才能完成，而振動時效一般只需數十分鐘即可完成。同時，振動時效不受場地限制，可減少工件的往返運輸。若振動設備布置在機加工生產線上，可以使生產節拍更加緊湊流暢，最大程度消除金切加工過程中產生的加工應力。三是拆裝簡單使用方便。振動時效設備體積小、重量輕，便于攜帶。一套設備輕的不足25㎏。不受場地限制，振又可攜至現場。所以這種技術工藝與熱時效相比，使用簡便、靈活。四是適應性強用途廣泛。它不受工件大小和材質的限制，從幾公斤的小工件到幾百噸的大工件都可以方便地，特別對于一些大、中型的箱、梁、座等工件和熱時效變形嚴重的工件，振動時效更能顯出其優越性能。大量的研究和實際應用證明，振動時效對工件的時效效果好，基本與電爐的時效效果相近，克服了熱時效爐溫不均而造成消除應力不均勻之難題，而且避免了工件因加熱而降低其抗變形能力的影響，所以一般經振動時效處理的工件較一般熱時效處理的工件的尺寸穩定性可提高30％以上。五是節約能源，降低成本。在工件的共振頻率下進行時效處理，耗能極小。實踐證明，功率與0.25至1馬力的機械式激振器可振動150噸以下的工件。而其能源消耗僅為熱時效的3～5％,成本僅為熱時效的8～10％。振動時效處理一個周下來只用幾度電，與熱時效比較起來其節能基本在95％以上。六是機械性能顯著提高。經過振動處理的工件其殘余應力可以被消除30％～55％左右，高拉應力區消除的比例比低應力區大。因此可以提高工件使用強度和疲勞壽命，降低應力腐蝕。可以防止或減少由于熱處理、焊接等工藝過程造成的微觀裂紋的產生。可以提高工件抗變形的能力，穩定工件的精度，提高工件的精度，提高機械性能。七是符合環保標準實現文明生產。整個時效過程避免了熱時效的煙氣粉塵廢渣等污染源。徹底解決了熱時效爐窖的環境污染問題。隨著人們對環境要求的提高，熱時效爐窖的煙氣、粉塵、爐渣問題已受到限制，振動時效則能完全避免，這也是振動時效技術被國家環保局近幾年一直推廣的原因。八是操作簡便人機協調性強。可避免金屬零件在熱時效過程中產生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。特別適合不宜高溫時效的材料和零件的消除應力處理，如不銹鋼件、有的金屬件、焊休后的機械零件等等。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種時效振動設備的激振器緊固裝置及應力消除方法，其結構設計合理，提高時效振動設備的運行可靠度與安全性，保證箱、梁、座等鋼結構工件和鑄造工件的加工制造技術標準，進而提高整體裝備的質量可靠度和安全靠度，從而減少人力物力的浪費，推動和促進機電產品修造事業的發展。

為達到上述目的，所采取的技術方案是：

一種時效振動設備的激振器緊固裝置，用于夾持固定工件和激振器，包括：c型卡座以及設置在c型卡座兩端的卡緊平臺和緊固螺孔，所述c型卡座承受激振器和工件夾持時的反向作用力；在所述緊固螺孔內設置有緊固絲桿，所述緊固絲桿和卡緊平臺上下垂直對應設置；在所述緊固絲桿上端設置有驅動頭，與所述緊固螺孔上側對應的所述緊固絲桿上設置有緊固螺母。

所述c型卡座上設置有去重槽，所述c型卡座為變截面結構，且所述c型卡座的橫截面呈工字型，所述c型卡座的各區域的變截面結構與其所承受的作用力相適應。

所述c型卡座通過鑄鐵鑄造而成，且所述緊固螺孔為細牙螺紋孔；所述緊固絲桿的材質為合金鋼，并通過調質處理；所述緊固絲桿和所述緊固螺孔匹配連接。

所述卡緊平臺上布設有直溝槽或網格狀的齒槽。

與所述驅動頭對應的所述緊固絲桿上設置有限位臺，在所述緊固絲桿的下端部設置有著力頭，且所述著力頭通過淬火處理。

一種基于時效振動設備激振器緊固裝置的振動時效應力消除方法，包括以下步驟：

a、將激振器放置在工件的相應位置上，并利用至少兩組上述的的時效振動設備的激振器緊固裝置，對激振器和工件進行夾緊固定；其通過調整緊固絲桿和卡緊平臺分別與相應的貼合支撐面之間的貼合度、以及緊固絲桿與卡緊平臺之間的垂直度，使激振器的底板與工件之間密切貼合；

b、調整絲桿的擰緊力矩達到150～225n·m，保持各緊固絲桿的擰緊力矩一致，并通過塞尺檢測激振器底板與工件之間的間隙，確保塞尺不能貫通；

c、擰緊緊固螺母，達到放松狀態；

d、啟動時效振動設備，并觀察激振器緊固裝置的卡緊狀態，當出現松緩現象時，停止時效振動設備，并重新校正固緊；確保處于固緊狀態后，重新啟動時效振動設備；

e、待達到相應的時效振動的工藝技術參數和指標后，關閉時效振動設備；依次松開緊固螺母和緊固絲桿，卸下激振器緊固裝置并放至存放架上，卸去激振器；至此，完成工件的應力消除。

采用上述技術方案，所取得的有益效果是：

本申請提供的一種時效振動設備的激振器的固定方法及其緊固裝置，提高和保證了時效振動設備的最關鍵部件——激振器的拆裝作業和工作時的緊固狀態，徹底解決了振動過程中激振器松脫和振幅降低和振動沖擊力衰減現象。此外，本申請保證了時效振動作業的可靠度與安全性，提高時效振動質量，方便拆裝作業，也減少人力物力的浪費，降低安全事故的發生概率。

本申請的激振器緊固裝置的結構不僅可以使用活動扳手和專用工裝來松緊，也可以通過專用扳子頭和電動、風動扳手來快速松緊，大大提高工作效率，實現激振器的快捷拆裝。其緊固螺母采用調質材料制作，不僅能起到鎖緊絲桿的作用，而且制作簡單、價格低廉，經濟效果較好。

本申請中的c型卡座的中間設計、鑄造有去重槽，不僅起到去重效果，而且能加強c型卡座的本體強度，也作為手持、手抓的部位，便于安裝、拆卸和取放移動。c型卡座的上部絲桿孔采用細牙螺紋結構，這種結構不僅不容易擼扣，而且還能起到良好的自鎖效果。此外，c型卡座采用鑄鐵材質，緊固絲桿采合金鋼材質，這一“硬”一“軟”的螺紋副配合，可以達到很好的相互保護效果。一旦哪個零件損壞，均可以通過相應的改進和完善來保證整套裝置的使用。

附圖說明

圖1為本發明的時效振動設備的激振器與工件的安裝結構示意圖。

圖2為本發明的時效振動設備的激振器緊固裝置。

圖3為c型卡座的結構示意圖。

圖4為圖3中c-c向的結構示意圖。

圖5為圖3中e-e向的結構示意圖。

圖6為圖3中的f向的結構示意圖。

圖7為緊固絲桿的結構示意圖。

圖中序號：100為工件、200為緊固裝置、201為c型卡座、202為卡緊平臺、203為緊固螺孔、204為緊固絲桿、205為驅動頭、206為緊固螺母、207為去重槽、208為著力頭、209為限位臺、210為直溝槽、300為激振器。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細說明。

參見圖1-圖7，本發明一種時效振動設備的激振器緊固裝置，其用于在時效振動作業時對工件100和激振器300夾持固定，包括c型卡座201以及設置在c型卡座201兩端的卡緊平臺202和緊固螺孔203，其c型卡座201承受激振器300和工件100夾持時的反向作用力；在緊固螺孔203內設置有緊固絲桿204，緊固絲桿204和卡緊平臺202上下垂直對應設置；在緊固絲桿204上端設置有驅動頭205，與緊固螺孔203上側對應的所述緊固絲桿204上設置有緊固螺母206。

其c型卡座201采用ht20-40的鑄鐵材質鑄造而成，且經過自然時效和拋丸處理，這樣不僅消除了鑄造應力，消除了變形隱患，加上采用鑄鐵結構，既保證了該部件的剛度、強度和穩定性，而且在后期加工過程中便于加工制作。c型卡座的中間設計、鑄造有溝槽，即去重槽207，不僅起到去重效果，而且能加強c型卡座的本體強度，也作為手持、手抓的部位，便于安裝、拆卸和取放移動；c型卡座設計為變截面結構，如圖5和圖6，c型卡座的橫截面呈工字型，c型卡座的各區域的變截面結構與其所承受的作用力相適應，根據c型卡座在時效振動過程中各區域所承受的作用力，合理設計變截面的結構和尺寸大小，從而能夠有效的提高c型卡座的結構的穩定性。

c型卡座上端的緊固螺孔采用m35×2的細牙螺紋結構，這種結構不僅不容易擼扣，而且還能起到良好的自鎖效果。c型卡座下部的卡緊平臺是一個50mm(寬)×80mm(長)的矩形平臺，上面均勻開有5個6mm(寬)×4mm(深)×45°的直溝槽210，不僅能起到卡緊工件100下邊緣板、增大摩擦力的效果，而且也增加了強度。在加工時，c型卡座201上部的m35×2的細牙緊固螺孔和c型卡座下部的50mm(寬)×80mm(長)的卡緊平臺采取上加工中心加工，一次性完成，完全保證了緊固螺孔與卡緊平臺的垂直度在0.025mm/500mm內，保證了激振器的緊固安裝狀態。與驅動頭205對應的緊固絲桿204上設置有限位臺209，在緊固絲桿204的下端部設置有著力頭208，且著力頭208通過淬火處理，本實施例中的緊固絲桿204采用35crmo材質且經過調質處理，這樣保證了強度和韌性，對于其著力頭采用φ26mm(直徑)結構并經過淬火處理，確保剛度和硬度。

緊固絲桿204的緊固、松開是通過其頭部的41mm(矩形邊長)×41mm(矩形邊寬)×20mm(厚)驅動頭205來實現，這種結構不僅可以使用活動扳手和專用工裝來松緊，也可以通過專用扳子頭和電動、風動扳手來快速松緊，大大提高工作效率，實現激振器的快捷拆裝。緊固螺母采用調質材料制作，不僅能起到鎖緊緊固絲桿的作用，而且制作簡單、價格低廉，經濟效果較好。

本申請的c型卡座201可以長期多次使用，因為c型卡座201采用鑄鐵材質，緊固絲桿采合金鋼材質，這一“硬”一“軟”的螺紋副配合，可以達到很好的相互保護效果。一旦哪個零件損壞，均可以通過相應的改進和完善來保證整套裝置的使用。如當c型卡座m35×2的細牙螺紋孔擼扣時，可以在鏜床或者加工中心上，將原螺紋孔擴孔鑲入鑄鐵再加工成m35×2的細牙螺紋孔，而不至于整個c型卡座201報廢。當緊固絲桿204因彎曲變形或者擼扣時，可以加工制作一個新的絲桿，從而保證緊固裝置的正常使用。

利用上述的時效振動設備的激振器緊固裝置200的振動時效應力消除方法，包括以下步驟，使用時，將至少兩個緊固裝置200對稱安放到需要時效振動的工件100需要振動的部位，然后把時效振動設備的關鍵部件即激振器300放到振動工件的上緣板上，將緊固裝置200的卡緊平臺202與工件100的下緣板貼合，把緊固裝置200的緊固絲桿204卡住激振器300的座板，用扳手擰緊，確保c型卡座201裝配的緊固絲桿204和卡緊平臺202垂直，這樣也保證了激振器的座板與工件上緣板的密貼。同時，保障緊固絲桿204的擰緊力矩達到150-225n·m，用塞尺檢測激振器300與工件100上緣板的之間間隙，使0.10mm的塞尺檢測全長不能貫通。同時，擰緊緊固螺母206，達到緊固絲桿204與緊固螺孔203之間的放松效果。

在振動過程中，注意觀察緊固裝置的卡緊狀態，一旦出現松緩情況，隨即停機，重新校正緊固，確保緊固狀態。

當達到振動頻次、幅度等工藝技術參數和指標后，關閉振動時效設備，松開緊固螺母206和緊固絲桿204，卸掉緊固裝置200并碼放到專用存放架上，再卸去激振器300。至此，完成工件的應力消除。

進一步具體的：對于多組c型卡座201呈成對、對稱布置，其結構組成和規格尺寸一模一樣，它們起到將激振器300與被時效振動工件100緊固到一起，即激振器安裝到被時效處理工件的振動部位的作用，靠c型卡座201上部緊固絲桿擰入壓緊激振器300的座板，使之與工件的上緣板密貼。同時，使卡座裝配的帶有5個6mm(寬)×4mm(深)×45°的直溝槽的卡緊平臺與工件下緣板貼近，并通過溝槽增加摩擦力卡緊。由于c型卡座201在鏜床或者加工中心加工時保證了上部緊固螺孔203與下部的卡緊平臺202的垂直度，所以，能夠保證細牙緊固絲桿204與下部卡緊平臺202的垂直度，從而保證c型卡座201裝配工作時的垂直度，最終保證激振器300與被振動時效工件的垂直安裝和密貼。當緊固絲桿204擰緊后，再反扣旋緊緊固螺母206，起到雙鎖緊作用，確保在振動過程中c型卡座201裝配不松脫，從而保證激振器300的安裝牢固狀態。在左右兩個c型卡座201裝配的使用過程中，緊固力矩一定相同，確保激振器不傾斜受力。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。