一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置制造方法
【專利摘要】一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，它包括綜合控制箱，制冷箱體，加熱箱體，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和總體支撐結(jié)構(gòu)；與綜合控制箱通過數(shù)據(jù)線連接的器件包括制冷箱體的低溫溫度傳感器、液壓控制系統(tǒng)、液氮制冷系統(tǒng)、加熱箱體的高溫溫度傳感器、液壓控制系統(tǒng)、電阻絲加熱管、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)、豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)、兩個(gè)行程限位開關(guān)以及總體支撐結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)行程限位開關(guān)；制冷箱體和加熱箱體的底部分別通過地腳螺栓和地面連接；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過齒輪與總體支撐結(jié)構(gòu)中帶有齒條的導(dǎo)軌嚙合運(yùn)動(dòng)，并通過四個(gè)腳輪與帶有限位槽的運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌接觸和支撐；總體支撐結(jié)構(gòu)的龍門支架底部與地面固接。本發(fā)明在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中有著應(yīng)用前景。
【專利說明】一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，它可以用來模擬工件在自然環(huán)境中周圍溫度的冷熱循環(huán)變化，進(jìn)而使工件的內(nèi)部殘余應(yīng)力得到消除或減弱。本裝置屬于機(jī)械制造加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]殘余應(yīng)力的存在，不僅會(huì)降低工件的強(qiáng)度，使其在制造時(shí)產(chǎn)生變形和開裂等缺陷，而且也會(huì)在制造后的自然釋放過程中使材料的疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能降低。因此，消除或減弱材料中的殘余應(yīng)力對(duì)于生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量安全有至關(guān)重要的意義。在材料的加工過程中產(chǎn)生不同程度的殘余應(yīng)力是不可避免的，產(chǎn)生的原因是工件局部不均勻塑性變形，這就對(duì)對(duì)金屬工件的強(qiáng)度，剛度等力學(xué)性能有很大的影響，因此減弱材料中的殘余應(yīng)力在工程上中具有重要的意義。為了消除或減弱殘余應(yīng)力對(duì)材料、構(gòu)件的機(jī)械性能的影響，生產(chǎn)實(shí)際中采用自然時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、熱處理等三種方式消除或減弱殘余應(yīng)力。
[0003]自然時(shí)效法是指將工件置于室外，經(jīng)過數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間的作用，由于室外溫度冷熱循環(huán)交替，導(dǎo)致工件發(fā)生熱脹冷縮等微小變形，工件中的殘余應(yīng)力會(huì)逐漸減小，并且效果明顯。但自然時(shí)效法需要消耗時(shí)間很長，延長生產(chǎn)周期，不利于生產(chǎn)率的提高。
[0004]針對(duì)自然時(shí)效上述缺點(diǎn)，本發(fā)明研制了該種能夠通過人工模擬自然時(shí)效溫度變化的裝置。通過設(shè)計(jì)一套可控制模擬自然溫度變化的裝置既可以使工件的殘余應(yīng)力得以減弱，又可以改善產(chǎn)品的機(jī)械性能。該裝置的使用將會(huì)對(duì)提高生產(chǎn)效率、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1、目的:本發(fā)明的目的就是為了提供一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，它克服了自然時(shí)效過程中生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)率低、工件易被腐蝕等不足，能夠使溫度場(chǎng)的循環(huán)變化可控，包括冷熱溫差控制，溫度維持時(shí)間控制，溫度循環(huán)次數(shù)控制等，與工件的自然時(shí)效相比，能夠大大減少材料處理的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
[0006]2、技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，該裝置包括綜合控制箱1，制冷箱體2，加熱箱體3，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4和總體支撐結(jié)構(gòu)5。它們之間的位置連接關(guān)系是:與綜合控制箱I通過數(shù)據(jù)線連接的器件包括制冷箱體2的低溫溫度傳感器27、液壓控制系統(tǒng)25、液氮制冷系統(tǒng)28、加熱箱體3的高溫溫度傳感器38、液壓控制系統(tǒng)36、電阻絲加熱管31、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48、豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42、兩個(gè)行程限位開關(guān)422以及總體支撐結(jié)構(gòu)5上的兩個(gè)行程限位開關(guān)51 ;制冷箱體2和加熱箱體3的底部分別通過地腳螺栓和地面連接；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4通過齒輪413與總體支撐結(jié)構(gòu)5中帶有齒條的導(dǎo)軌52嚙合運(yùn)動(dòng)，并通過四個(gè)腳輪415與帶有限位槽的運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌53接觸和支撐；總體支撐結(jié)構(gòu)5的龍門支架54底部與地面固接。具體可參見圖1。[0008]所述綜合控制箱I呈長方體，其內(nèi)部裝有工控主機(jī)，型號(hào)為ARK-7480。主要功能是對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行綜合控制，包括采集高、低溫?cái)?shù)據(jù)；控制制冷箱體2的低溫和加熱箱體3的高溫；分別控制液壓控制系統(tǒng)25和36使相應(yīng)的箱體蓋210和39開閉；控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的水平和豎直運(yùn)動(dòng)；接收行程限位開關(guān)422和51的位置信號(hào)。綜合控制原理具體可參見圖2。
[0009]所述制冷箱體2是由制冷箱內(nèi)箱體21、保溫材料層22、制冷箱外箱體23、箱體蓋支撐導(dǎo)軌24、液壓控制系統(tǒng)25、支撐部件26、低溫溫度傳感器27、液氮制冷系統(tǒng)28、箱體蓋滑輪29和箱體蓋210組成。它們之間的位置連接關(guān)系是:制冷箱內(nèi)箱體21、保溫材料層22和制冷箱外箱體23通過鉚釘連接；箱體蓋支撐導(dǎo)軌24與制冷箱體連接；液壓控制系統(tǒng)25與支撐部件26連接，并通過螺釘與制冷箱外箱體23固定；低溫溫度傳感器27通過螺紋孔與制冷箱外箱體23固定，并深入到制冷箱內(nèi)箱體21的通孔邊緣；液氮制冷系統(tǒng)28深入到制冷箱體2底部；箱體蓋210通過六個(gè)箱體蓋滑輪29受到箱體蓋支撐導(dǎo)軌24的支撐，并且通過連接機(jī)構(gòu)與液壓控制系統(tǒng)25相連。具體可參見圖3。該制冷箱內(nèi)箱體21為金屬板，材料為不銹鋼，氬弧焊制作而成，主要功能是連接外部部件；該保溫材料層為聚胺脂硬質(zhì)發(fā)泡，有保溫性能好，防水性能好，粘接性能好，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)。主要功能是保溫，可以有效地防止制冷箱體內(nèi)部溫度因外界傳熱而升高；該制冷箱外箱體23為金屬板，材料為45號(hào)鋼，焊接制作而成，主要功能是支撐和連接內(nèi)外各部件；該箱體蓋支撐導(dǎo)軌24材料為45號(hào)鋼，主要功能是支撐箱體蓋210 ;該液壓控制系統(tǒng)25為定制，液壓缸型號(hào)為0GS250X800，主要功能是實(shí)現(xiàn)支撐箱體蓋210的開閉；該支撐部件26根據(jù)液壓缸形狀定制，材料為碳鋼，主要功能是支撐液壓缸；該低溫溫度傳感器27為半導(dǎo)體溫度敏感型傳感器，型號(hào)為HN111，主要功能是測(cè)量制冷箱內(nèi)箱體21內(nèi)的溫度，轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并返回給綜合控制箱I。該液氮制冷系統(tǒng)28為制冷源，與制冷箱外箱體23的液氮管道連接，用來向箱體內(nèi)注入或放出液氮以便控制低溫；該箱體蓋滑輪29主要功能是對(duì)箱體蓋210支撐和導(dǎo)向；該箱體蓋210為長方體金屬板，主要功能是用于箱體密封和保溫。
[0010]所述加熱箱體3與制冷箱體結(jié)構(gòu)相似，是由電阻絲加熱管31、加熱箱內(nèi)箱體32、保溫材料層33、加熱箱外箱體34、箱體蓋支撐導(dǎo)軌35、液壓控制系統(tǒng)36、支撐部件37、高溫溫度傳感器38和箱體蓋39等組成。它們之間的位置連接關(guān)系是:15根電阻絲加熱管31分別安裝在加熱箱內(nèi)箱體32的底面和兩個(gè)垂直于箱體蓋39運(yùn)動(dòng)方向的側(cè)面，每個(gè)面5根，安裝方式為每根兩端均用螺釘與加熱箱內(nèi)箱體32相連接；加熱箱內(nèi)箱體32、保溫材料層33和加熱箱外箱體34通過鉚釘連接；箱體蓋支撐導(dǎo)軌35與加熱箱體連接；液壓控制系統(tǒng)36與支撐部件37固接，并通過螺釘與加熱箱外箱體34固定；高溫溫度傳感器38通過螺紋孔與加熱箱外箱體34固定，并深入到加熱箱內(nèi)箱體32的通孔邊緣；箱體蓋39通過六個(gè)箱體蓋滑輪29受到箱體蓋支撐導(dǎo)軌35支撐，并且通過連接機(jī)構(gòu)與液壓控制系統(tǒng)36相連。具體可參見圖4。該電阻絲加熱管31為不銹鋼管，兩端有帶孔的安裝面，內(nèi)部采用0Cr27A17Mo2高電阻合金電阻絲，同時(shí)填充壓實(shí)具有良好絕緣導(dǎo)熱性能的氧化鎂砂，主要功能是產(chǎn)生熱量，并均勻傳遞到加熱箱內(nèi)部；該加熱箱內(nèi)箱體32為高級(jí)不銹鋼(SUS304)鏡面板，制作時(shí)留有膨脹縫，防止因受熱膨脹導(dǎo)致箱體開裂，主要功能是連接外部部件；該保溫材料層33為超細(xì)玻璃纖維綿,有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好,機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。主要功能是保溫，可以有效地防止高溫加熱箱體內(nèi)部熱量流失使溫度降低；該加熱箱外箱體34為金屬板，材料為45號(hào)鋼，焊接制作而成，主要功能是支撐和連接內(nèi)外各部件；該箱體蓋支撐導(dǎo)軌35材料為45號(hào)鋼，主要功能是支撐箱體蓋39 ;該液壓控制系統(tǒng)36為定制，液壓缸型號(hào)為0GS250X800，主要功能是實(shí)現(xiàn)支撐箱體蓋39的開閉；該支撐部件37根據(jù)液壓缸形狀定制，材料為碳鋼，主要功能是支撐液壓缸；該高溫溫度傳感器38為熱電偶溫度傳感器，型號(hào)為WRN-191，主要功能是測(cè)量加熱箱內(nèi)箱體32內(nèi)的溫度場(chǎng)，轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并返回給綜合控制箱I。該箱體蓋39為長方體金屬板，主要功能是用于箱體密封和保溫。
[0011]所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4是由運(yùn)動(dòng)牽引板41、豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42、聯(lián)軸器43、軸承及支座44、繞鋼絲繩套筒45、固定在運(yùn)動(dòng)牽引板的定滑輪46、定滑輪支架47、水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48、聯(lián)軸器49、軸承及支座410、主動(dòng)齒輪軸411、被動(dòng)大齒輪412、齒輪413、軸承及支座414、腳輪415、擋板416、固定桿417、運(yùn)動(dòng)箱體蓋418、平衡桿419、運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪420、滑輪支架421、行程限位開關(guān)422、工作筐423和橫桿424組成。它們之間的位置連接關(guān)系是:兩個(gè)固定桿417分別在兩端使用螺釘連接運(yùn)動(dòng)牽引板41和擋板416 ;豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42使用螺釘固定在運(yùn)動(dòng)牽引板41上；繞鋼絲繩套筒45的軸通過軸承及支座44支撐，與豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42的軸使用聯(lián)軸器43相連；鋼絲繩一端固定在繞鋼絲繩套筒45上，穿過對(duì)稱分布的一對(duì)固定在運(yùn)動(dòng)牽引板的定滑輪46，中間懸掛運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪420，另一端固定在運(yùn)動(dòng)牽引板41的吊環(huán)41A上；水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48使用螺釘固定在運(yùn)動(dòng)牽引板41上；主動(dòng)齒輪軸411通過軸承及支座410支撐，與水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48的軸使用聯(lián)軸器49相連；主動(dòng)齒輪軸411上的小齒輪與被動(dòng)大齒輪412嚙合；被動(dòng)大齒輪412與齒輪413裝在同一個(gè)軸上，該軸受軸承及支座414支撐；四個(gè)腳輪415固定在運(yùn)動(dòng)牽引板41上；四根平衡桿419固定在運(yùn)動(dòng)箱體蓋418上，并穿過運(yùn)動(dòng)牽引板41及擋板416上的導(dǎo)向孔416A ;運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪420通過滑輪支架421固定在運(yùn)動(dòng)箱體蓋418上；行程限位開關(guān)422固定在運(yùn)動(dòng)箱體蓋418上；工作筐423頂端焊接在運(yùn)動(dòng)箱體蓋418上；橫桿424放置在工作筐423開口一側(cè)的鎖環(huán)中。具體可參見圖5-圖7。該運(yùn)動(dòng)牽引板41材料為鋁合金，形狀如圖8所示，帶有多個(gè)凸臺(tái)和凹槽的方框狀，其中41A為連接鋼絲繩的吊環(huán)，41B為定滑輪支架47的緊固螺紋孔，41C為水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48的緊固螺紋孔，41D為軸承及支座410的緊固螺紋孔,41E為主動(dòng)齒輪軸411上小齒輪開的槽,41F為軸承及支座44的緊固螺紋孔，41G為豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42的緊固螺紋孔，運(yùn)動(dòng)牽引板41的主要功能是支撐運(yùn)動(dòng)相關(guān)零件；該豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42選用型號(hào)為PA100/200KG銅芯電葫蘆，主要功能是帶動(dòng)繞鋼絲繩套筒45旋轉(zhuǎn)完成工作筐423的升降；該聯(lián)軸器43、軸承及支座44、繞鋼絲繩套筒45、固定在運(yùn)動(dòng)牽引板的定滑輪46、定滑輪支架47、運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪420和滑輪支架421根據(jù)豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42配套設(shè)計(jì)和選購，主要功能是實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)的雙繩方案；水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48選用型號(hào)為51K90GU-CFW減速電機(jī)，主要功能是為運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)4水平運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力；該聯(lián)軸器49、軸承及支座410、主動(dòng)齒輪軸411根據(jù)水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48配套設(shè)計(jì)和選購；該被動(dòng)大齒輪412、齒輪413、軸承及支座414根據(jù)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)4實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)的需要進(jìn)行配套設(shè)計(jì)和選用；該腳輪415是直徑為50_的滑輪，共四個(gè)，主要功能是有效地降低運(yùn)動(dòng)過程中的振動(dòng)和阻力，同時(shí)起到了整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐和導(dǎo)向的作用；該擋板416為長方體金屬板，中心開截面尺寸為300mm*200mm的槽，以及4個(gè)直徑為8mm的導(dǎo)向孔416A，主要功能是輔助工作筐423豎直方向運(yùn)動(dòng)；該固定桿417截面為圓形，共兩個(gè)，直徑為15mm,兩端有厚4_的安裝面,主要功能是連接運(yùn)動(dòng)牽引板41和擋板416 ;該運(yùn)動(dòng)箱體蓋418呈長方體帶有凸臺(tái)，具體尺寸需要與制冷箱體2或者加熱箱體3的頂部邊緣尺寸配合，主要功能是為工作筐423在制冷箱體2或者加熱箱體3內(nèi)部時(shí)密封，起到保溫作用；該平衡桿419呈圓柱狀，共四根，主要功能是配合導(dǎo)向孔416A對(duì)工作筐423的豎直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，保持工作筐穩(wěn)定；該行程限位開關(guān)422是一種彈簧式短按鈕型行程開關(guān)，具體型號(hào)是歐姆龍Z-15GW22-B，主要功能是對(duì)工作筐極限位置進(jìn)行反饋，起到限位作用；該工作筐423為4mm寬的鋼絲網(wǎng)焊接而成，厚度為2mm，材料為45號(hào)鋼，主要功能是承裝時(shí)效工件；該橫桿424截面為方形，主要功能是配合工作筐423對(duì)時(shí)效工件進(jìn)行阻攔，防止工件從筐中滑落。
[0012]所述總體支撐結(jié)構(gòu)5是由行程限位開關(guān)51、帶有齒條的導(dǎo)軌52、運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌53和龍門支架54組成。它們之間的位置連接關(guān)系是:行程限位開關(guān)51通過螺釘與運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌53固連；帶有齒條的導(dǎo)軌52和運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌53的兩端分別用螺釘與龍門支架54上的支撐板緊固。具體可參見圖8。該行程限位開關(guān)51與行程限位開關(guān)422相同；該帶有齒條的導(dǎo)軌52截面為工字型，共兩根，主要功能是與齒輪413嚙合引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌53截面為工字型，上部帶有凹槽，共兩根，主要功能是與四個(gè)腳輪415配合輔助運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)；該龍門支架54的鋼管所有截面為“回”字型，支撐側(cè)面為梯子形狀，底部與工字型鋼管焊接保持穩(wěn)定，頂部與支撐板焊接，主要功能是起總體支撐作用。
[0013]該裝置中的接口插頭為標(biāo)準(zhǔn)六芯插頭，用于連接各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)線間的接口，型號(hào)為 HZ-8500。
[0014]軟件程序?yàn)镃++程序語言開發(fā)，主要功能是用于冷熱循環(huán)過程相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
[0015]其中，該綜合控制箱I的外形長、寬、高分別是600mm*500mm*400mm。
[0016]其中，該制冷箱外箱體23的外形長、寬、高分別為850mm*650mm*650mm,厚度為12.Smnin`
[0017]其中，該加熱箱外箱體34的外形長、寬、高分別為850mm*650mm*650mm,厚度為12.5mm。本發(fā)明的原理及工況簡介如下:
[0018]冷熱循環(huán)參數(shù)通過綜合控制箱I進(jìn)行設(shè)定，綜合控制箱I通過接收低溫溫度傳感器27的信號(hào)并調(diào)節(jié)液氮制冷系統(tǒng)28實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷箱體2的低溫閉環(huán)控制；通過接收高溫溫度傳感器34的信號(hào)并調(diào)節(jié)電阻絲加熱管31溫度實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱箱體3的高溫閉環(huán)控制；通過對(duì)液壓控制系統(tǒng)25控制實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷箱體2的箱體蓋210開閉控制；通過對(duì)液壓控制系統(tǒng)36控制實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱箱體3的箱體蓋39開閉控制；通過對(duì)水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)48控制來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的水平方向運(yùn)動(dòng)，并且接收行程限位開關(guān)422的水平極限位置信號(hào)；通過對(duì)豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)42控制來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的豎直方向運(yùn)動(dòng)，并且接收行程限位開關(guān)51的豎直極限位置信號(hào)。
[0019]其中運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4由于需要精確控制在水平方向和豎直方向兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)，需要對(duì)兩個(gè)自由度方向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。
[0020]水平方向運(yùn)上選用電機(jī)參數(shù)如下:
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，其特征在于:該裝置包括綜合控制箱(1)，制冷箱體(2 )，加熱箱體(3 )，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4 )和總體支撐結(jié)構(gòu)(5 );與綜合控制箱(1)通過數(shù)據(jù)線連接的器件包括制冷箱體(2)的低溫溫度傳感器(27)、液壓控制系統(tǒng)(25 )、液氮制冷系統(tǒng)(28 )、加熱箱體(3 )的高溫溫度傳感器(38 )、液壓控制系統(tǒng)(36 )、電阻絲加熱管(31)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(48)、豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42)、兩個(gè)行程限位開關(guān)(422)以及總體支撐結(jié)構(gòu)(5)上的兩個(gè)行程限位開關(guān)(51);制冷箱體(2)和加熱箱體(3)的底部分別通過地腳螺栓和地面連接；運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)通過齒輪(413)與總體支撐結(jié)構(gòu)(5)中帶有齒條的導(dǎo)軌(52)嚙合運(yùn)動(dòng)，并通過四個(gè)腳輪(415)與帶有限位槽的運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌(53)接觸和支撐；總體支撐結(jié)構(gòu)(5)的龍門支架(54)底部與地面固接；所述綜合控制箱(1)呈長方體，其內(nèi)部裝有型號(hào)為ARK-7480的工控主機(jī)，其功能是對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行綜合控制，包括采集高、低溫?cái)?shù)據(jù)，控制制冷箱體(2)的低溫和加熱箱體(3)的高溫，分別控制液壓控制系統(tǒng)(25)和(36)使相應(yīng)的箱體蓋(210)和(39)開閉，控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的水平和豎直運(yùn)動(dòng)，接收行程限位開關(guān)(422)和(51)的位置信號(hào)； 所述制冷箱體(2)是由制冷箱內(nèi)箱體(21)、保溫材料層(22)、制冷箱外箱體(23)、箱體蓋支撐導(dǎo)軌(24)、液壓控制系統(tǒng)(25)、支撐部件(26)、低溫溫度傳感器(27)、液氮制冷系統(tǒng)(28),箱體蓋滑輪(29)和箱體蓋(210)組成；制冷箱內(nèi)箱體(21)、保溫材料層(22)和制冷箱外箱體(23)通過鉚釘連接；箱體蓋支撐導(dǎo)軌(24)與制冷箱體連接；液壓控制系統(tǒng)(25)與支撐部件(26 )連接，并通過螺釘與制冷箱外箱體(23 )固定；低溫溫度傳感器(27 )通過螺紋孔與制冷箱外箱體(23)固 定，并深入到制冷箱內(nèi)箱體(21)的通孔邊緣；液氮制冷系統(tǒng)(28)深入到制冷箱體(2)底部；箱體蓋(210)通過六個(gè)箱體蓋滑輪(29)受到箱體蓋支撐導(dǎo)軌(24)的支撐，并且通過連接機(jī)構(gòu)與液壓控制系統(tǒng)(25)相連；該制冷箱內(nèi)箱體(21)為金屬板，材料為不銹鋼，氬弧焊制作而成，其功能是連接外部部件；該保溫材料層為聚胺脂硬質(zhì)發(fā)泡，其功能是保溫，有效地防止制冷箱體內(nèi)部溫度因外界傳熱而升高；該制冷箱外箱體(23)為金屬板，材料為45號(hào)鋼，焊接制作而成，其功能是支撐和連接內(nèi)外各部件；該箱體蓋支撐導(dǎo)軌(24)材料為45號(hào)鋼，其功能是支撐箱體蓋(210);該液壓控制系統(tǒng)(25)為定制，液壓缸型號(hào)為0GS250X800，其功能是實(shí)現(xiàn)支撐箱體蓋(210)的開閉；該支撐部件(26)根據(jù)液壓缸形狀定制，材料為碳鋼，其功能是支撐液壓缸；該低溫溫度傳感器(27)是型號(hào)為HNlll的半導(dǎo)體溫度敏感型傳感器，其功能是測(cè)量制冷箱內(nèi)箱體(21)內(nèi)的溫度，轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并返回給綜合控制箱(1);該液氮制冷系統(tǒng)(28)為制冷源，與制冷箱外箱體(23)的液氮管道連接，用來向箱體內(nèi)注入或放出液氮以便控制低溫；該箱體蓋滑輪(29)是對(duì)箱體蓋(210)支撐和導(dǎo)向；該箱體蓋(210)為長方體金屬板，其功能是用于箱體密封和保溫； 所述加熱箱體(3)與制冷箱體結(jié)構(gòu)相似，是由電阻絲加熱管(31)、加熱箱內(nèi)箱體(32)、保溫材料層(33 )、加熱箱外箱體(34)、箱體蓋支撐導(dǎo)軌(35 )、液壓控制系統(tǒng)(36 )、支撐部件(37)、高溫溫度傳感器(38)和箱體蓋(39)組成；15根電阻絲加熱管(31)分別安裝在加熱箱內(nèi)箱體(32 )的底面和兩個(gè)垂直于箱體蓋(39 )運(yùn)動(dòng)方向的側(cè)面，每個(gè)面5根，安裝方式為每根兩端均用螺釘與加熱箱內(nèi)箱體(32)相連接；加熱箱內(nèi)箱體(32)、保溫材料層(33)和加熱箱外箱體(34)通過鉚釘連接；箱體蓋支撐導(dǎo)軌(35)與加熱箱體連接；液壓控制系統(tǒng)(36)與支撐部件(37)固接，并通過螺釘與加熱箱外箱體(34)固定；高溫溫度傳感器(38)通過螺紋孔與加熱箱外箱體(34)固定，并深入到加熱箱內(nèi)箱體(32)的通孔邊緣；箱體蓋(39)通過六個(gè)箱體蓋滑輪(29)受到箱體蓋支撐導(dǎo)軌(35)支撐，并且通過連接機(jī)構(gòu)與液壓控制系統(tǒng)(36)相連；該電阻絲加熱管(31)為不銹鋼管，兩端有帶孔的安裝面，內(nèi)部采用0Cr27A17Mo2高電阻合金電阻絲，同時(shí)填充壓實(shí)具有良好絕緣導(dǎo)熱性能的氧化鎂砂，其功能是產(chǎn)生熱量，并均勻傳遞到加熱箱內(nèi)部；該加熱箱內(nèi)箱體(32)為高級(jí)不銹鋼SUS304鏡面板，制作時(shí)留有膨脹縫，防止因受熱膨脹導(dǎo)致箱體開裂，其功能是連接外部部件；該保溫材料層(33)為超細(xì)玻璃纖維綿，其功能是保溫，有效地防止高溫加熱箱體內(nèi)部熱量流失使溫度降低；該加熱箱外箱體(34)為金屬板，材料為45號(hào)鋼，焊接制作而成，其功能是支撐和連接內(nèi)外各部件；該箱體蓋支撐導(dǎo)軌(35)材料為45號(hào)鋼，其功能是支撐箱體蓋(39);該液壓控制系統(tǒng)(36)為定制，液壓缸型號(hào)為0GS250X800，其功能是實(shí)現(xiàn)支撐箱體蓋(39)的開閉；該支撐部件(37)根據(jù)液壓缸形狀定制，材料為碳鋼，其功能是支撐液壓缸；該高溫溫度傳感器(38)是型號(hào)為WRN-191熱電偶溫度傳感器，其功能是測(cè)量加熱箱內(nèi)箱體(32)內(nèi)的溫度場(chǎng)，轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并返回給綜合控制箱(1);該箱體蓋(39)為長方體金屬板，其功能是用于箱體密封和保溫； 所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)是由運(yùn)動(dòng)牽引板(41)、豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42)、聯(lián)軸器(43)、軸承及支座(44)、繞鋼絲繩套筒(45)、固定在運(yùn)動(dòng)牽引板的定滑輪(46)、定滑輪支架(47)、水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(48)、聯(lián)軸器(49)、軸承及支座(410)、主動(dòng)齒輪軸(411)、被動(dòng)大齒輪(412)、齒輪(413)、軸承及支座(414)、腳輪(415)、擋板(416)、固定桿(417)、運(yùn)動(dòng)箱體蓋(418)、平衡桿(419)、運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪(420)、滑輪支架(421)、行程限位開關(guān)(422)、工作筐(423)和橫桿(424)組成；兩個(gè)固定桿(417)分別在兩端使用螺釘連接運(yùn)動(dòng)牽引板(41)和擋板(416);豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42)使用螺釘固定在運(yùn)動(dòng)牽引板(41)上；繞鋼絲繩套筒(45)的軸通過軸承及支座(44)支撐，與豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42)的軸使用聯(lián)軸器(43)相連；鋼絲繩一端固定在繞鋼絲繩套筒(45)上，穿過對(duì)稱分布的一對(duì)固定在運(yùn)動(dòng)牽引板的定滑輪(46)，中間懸掛運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪(420)，另一端固定在運(yùn)動(dòng)牽引板(41)的吊環(huán)(41A)上；水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電`機(jī)(48)使用螺釘固定在運(yùn)動(dòng)牽引板(41)上；主動(dòng)齒輪軸(411)通過軸承及支座(410)支撐，與水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(48)的軸使用聯(lián)軸器(49)相連；主動(dòng)齒輪軸(411)上的小齒輪與被動(dòng)大齒輪(412)嚙合；被動(dòng)大齒輪(412)與齒輪(413)裝在同一個(gè)軸上，該軸受軸承及支座(414)支撐；四個(gè)腳輪(415)固定在運(yùn)動(dòng)牽引板(41)上；四根平衡桿(419)固定在運(yùn)動(dòng)箱體蓋(418)上，并穿過運(yùn)動(dòng)牽引板(41)及擋板(416)上的導(dǎo)向孔(416A);運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪(420)通過滑輪支架(421)固定在運(yùn)動(dòng)箱體蓋(418)上；行程限位開關(guān)(422)固定在運(yùn)動(dòng)箱體蓋(418)上；工作筐(423)頂端焊接在運(yùn)動(dòng)箱體蓋(418)上；橫桿(424)放置在工作筐(423)開口一側(cè)的鎖環(huán)中；該運(yùn)動(dòng)牽引板(41)材料為鋁合金，帶有復(fù)數(shù)個(gè)凸臺(tái)和凹槽的方框狀，其中(41A)為連接鋼絲繩的吊環(huán)，(41B)為定滑輪支架(47)的緊固螺紋孔，(41C)為水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(48)的緊固螺紋孔，(41D)為軸承及支座(410)的緊固螺紋孔，(41E)為主動(dòng)齒輪軸(411)上小齒輪開的槽，(41F)為軸承及支座(44)的緊固螺紋孔，(41G)為豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42)的緊固螺紋孔，運(yùn)動(dòng)牽引板(41)的功能是支撐運(yùn)動(dòng)相關(guān)零件；該豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42)是型號(hào)為PA100/200KG銅芯電葫蘆，其功能是帶動(dòng)繞鋼絲繩套筒(45)旋轉(zhuǎn)完成工作筐(423)的升降；該聯(lián)軸器(43)、軸承及支座(44)、繞鋼絲繩套筒(45)、固定在運(yùn)動(dòng)牽引板的定滑輪(46)、定滑輪支架(47)、運(yùn)動(dòng)箱體動(dòng)滑輪(420 )和滑輪`支架(421)根據(jù)豎直方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(42 )配套設(shè)計(jì)和選購，其功能是實(shí)現(xiàn)豎直運(yùn)動(dòng)的雙繩方案；水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(48)是型號(hào)為51K90⑶-CFW減速電機(jī)，其功能是為運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(4)水平運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力；該聯(lián)軸器(49)、軸承及支座(410)、主動(dòng)齒輪軸(411)根據(jù)水平方向運(yùn)動(dòng)牽引電機(jī)(48)配套設(shè)計(jì)和選購；該被動(dòng)大齒輪(412)、齒輪(413)、軸承及支座(414)根據(jù)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)(4)實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)的需要進(jìn)行配套設(shè)計(jì)和選用；該腳輪(415)是直徑為50_的滑輪，共四個(gè)，其功能是有效地降低運(yùn)動(dòng)過程中的振動(dòng)和阻力，同時(shí)起到了整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐和導(dǎo)向的作用；該擋板(416)為長方體金屬板，中心開截面尺寸為300mm*200mm的槽，以及4個(gè)直徑為8mm的導(dǎo)向孔(416A)，其功能是輔助工作筐(423)豎直方向運(yùn)動(dòng)；該固定桿(417)截面為圓形，共兩個(gè)，兩端有厚4mm的安裝面,其功能是連接運(yùn)動(dòng)牽引板(41)和擋板(416);該運(yùn)動(dòng)箱體蓋(418)呈長方體帶有凸臺(tái)，具體尺寸需要與制冷箱體(2)或者加熱箱體(3)的頂部邊緣尺寸配合，其功能是為工作筐(423)在制冷箱體(2)或者加熱箱體(3)內(nèi)部時(shí)密封，起到保溫作用；該平衡桿(419)呈圓柱狀，共四根，其功能是配合導(dǎo)向孔(416A)對(duì)工作筐(423)的豎直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，保持工作筐穩(wěn)定；該行程限位開關(guān)(422)是一種彈簧式短按鈕型行程開關(guān)，其功能是對(duì)工作筐極限位置進(jìn)行反饋，起到限位作用；該工作筐(423)為4mm寬的鋼絲網(wǎng)焊接而成，厚度為2mm，材料為45號(hào)鋼，其功能是承裝時(shí)效工件；該橫桿(424)截面為方形，其功能是配合工作筐(423)對(duì)時(shí)效工件進(jìn)行阻攔，防止工件從筐中滑落； 所述總體支撐結(jié)構(gòu)(5)是由行程限位開關(guān)(51)、帶有齒條的導(dǎo)軌(52)、運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌(53)和龍門支架(54)組成；行程限位開關(guān)(51)通過螺釘與運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌(53)固連；帶有齒條的導(dǎo)軌(52)和運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌(53)的兩端分別用螺釘與龍門支架(54)上的支撐板緊固；該行程限位開關(guān)(51)與行程限位開關(guān)(422)相同；該帶有齒條的導(dǎo)軌(52)截面為工字型，共兩根，其功能是與齒輪(413)嚙合引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)輔助導(dǎo)軌(53)截面為工字型，上部帶有凹槽，共兩根，其功能是與四個(gè)腳輪(415)配合輔助運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)；該龍門支架(54)的鋼管所有截面為“回”字型，支撐側(cè)面為梯子形狀，底部與工字型鋼管焊接保持穩(wěn)定，頂部與支撐板焊接，其功能是起總體支撐作用； 該裝置中的接口插頭為標(biāo)準(zhǔn)六芯插頭，用于連接各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)線間的接口，型號(hào)為HZ-8500 ;軟件程序?yàn)镃++程序語言開發(fā)，其功能是用于冷熱循環(huán)過程相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，其特征在于:該綜合控制箱(1)的外形長、寬、高分別是600mm*500mm*400mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，其特征在于:該制冷箱外箱體(23)的外形長、寬、高分別為850mm*650mm*650mm，厚度為12.5mmο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于冷熱循環(huán)原理消除工件殘余應(yīng)力的應(yīng)力均化裝置，其特征在于:該加熱箱外箱體(34)的外形長、寬、高分別為850mm*650mm*650mm，厚度為12.5mmο
【文檔編號(hào)】C21D10/00GK103484655SQ201310481304
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】吳瓊, 張以都, 呂田 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)