一种用于超声冲击振动时效的装夹装置的制作方法

1.本发明涉及超声冲击振动时效技术领域，特指一种用于超声冲击振动时效的装夹装置。


背景技术：

2.金属材料焊接成形后会在金属结构件焊缝及其附近区域产生较大的焊接残余应力，尤其是在焊缝及其附近区域该焊接残余应力属于拉伸残余应力。如果不对金属结构件进行去应力处理，金属结构件焊缝区域很容易萌生裂纹甚至发生断裂。传统的消除金属材料焊接成形后的应力的方法为热时效，即去应力退火法，但是热时效消除金属结构件的残余应力时需要的能耗高、时间长、效率低，且热时效很难对大型复杂金属结构件和加热易损伤的金属结构件进行时效处理。
3.超声冲击振动时效技术具有设备简单便携、易操作、处理时间短、效率高、处理效果好，已经在机械工程领域中得到了广泛的应用，尤其适用于消除焊接金属结构件的残余应力。当选用合适的超声冲击振动时效工艺参数对焊接金属结构件的焊缝区域进行处理时，不仅能够消除焊缝区域的拉伸残余应力，且能够在金属结构件的焊缝区域产生一定的压缩残余应力，从而提高焊接金属结构件的疲劳寿命。目前常用的超声冲击振动时效设备包括控制器和超声冲击枪，在使用过程中需要人工手持超声冲击枪对待消除残余应力的金属结构件局部区域进行超声冲击振动时效处理，由于超声冲击枪在工作时会产生较大的冲击力，以致人工手持超声冲击枪对金属结构件进行超声冲击振动时效处理时会存在处理过程不稳定、处理效果不均匀的问题。针对目前超声冲击振动时效设备在使用过程中存在的处理过程不稳定、处理效果不均匀的问题，本发明提出一种用于超声冲击振动时效的装夹装置。将本发明提出的用于超声冲击振动时效的装夹装置和超声冲击振动时效设备配套使用，能够提高超声冲击振动时效设备使用过程中的平稳性，从而确保金属结构件经过超声冲击振动时效处理后能够获得均匀的时效效果。


技术实现要素：

4.为了解决由于手持超声冲击枪而导致超声冲击振动时效处理过程中存在的处理过程不稳定、处理效果不均匀的问题，本发明提出一种用于超声冲击振动时效的装夹装置。本发明提出的用于超声冲击振动时效的装夹装置具有能够提高金属结构件超声冲击振动时效处理过程的平稳性及使得金属结构件经过超声冲击振动时效处理后获得均匀的时效效果的优点。
5.一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：包括工作台固定机构、横向移动机构、纵向移动机构、垂直移动机构、超声冲击枪夹持机构、超声冲击枪；工作台固定机构包括长螺纹杆、第一滑槽导轨、第二滑槽导轨；横向移动机构包括滑动块、横向滑动杆、横向固定销；纵向移动机构包括竖直滑动槽、纵向限位块、手柄、第二弹簧、插孔槽；垂直移动机构包括移动块、l型定位插杆、连接杆、转动架、第一弹簧；超声冲击枪夹持机构包括上夹
持架、下夹持架；上夹持架包括第二弧形块、螺栓、第一弧形块、圆柱螺纹杆、转动块、短螺纹杆、圆形螺纹帽；下夹持架包括第三弧形块、第二螺栓、第四弧形块、第二圆柱螺纹杆；超声冲击枪包括上把手、下把手、开关；竖直滑动槽的底端和横向滑动杆滑动连接，纵向限位块滑动贯穿竖直滑动槽的一侧，手柄固定安装在纵向限位块的顶端，第二弹簧的两端分别与手柄和竖直滑动槽相接触；滑动块的底部和第一滑槽导轨滑动连接，滑动块的顶部和横向滑动杆滑动连接，横向固定销的表面滑动贯穿横向滑动杆，第二滑槽导轨的表面相对于横向固定销的位置均匀开设有插孔，横向滑动杆借助横向固定销和插孔与第二滑槽导轨周向固定；移动块的表面和竖直滑动槽滑动连接，连接杆的端部和移动块转动连接，转动架和连接杆转动连接，转动架的端部和竖直滑动槽转动连接，l型定位插杆穿进移动块的表面，超声冲击枪安装在移动块的表面；长螺纹杆的表面螺纹贯穿第二滑槽导轨，长螺纹杆的端部和第一滑槽导轨转动连接；圆柱螺纹杆和第二圆柱螺纹杆的端部均和移动块固定连接，第二弧形块的一端和第一弧形块转动连接，第三弧形块的一端和第四弧形块转动连接，螺栓和第二弧形块转动连接，第一弧形块的表面开设有和螺栓尺寸相适配的螺纹孔，第二螺栓和第三弧形块转动连接，第四弧形块的表面开设有和第二螺栓尺寸相适配的螺纹孔，短螺纹杆的表面螺纹贯穿圆柱螺纹杆，转动块和短螺纹杆转动连接，圆形螺纹帽固定安装在短螺纹杆的底部；工作台固定机构安装在工作台表面，横向移动机构安装在工作台固定机构表面，纵向移动机构安装在横向移动机构表面，垂直移动机构安装在横向移动机构表面，超声冲击枪夹持机构安装在垂直移动机构的表面，超声冲击枪安装在超声冲击枪夹持机构上。
6.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的移动块上设置有通孔和长螺纹孔；所述的移动块的侧壁两端开设有两个通孔，所述的超声冲击枪的上把手和下把手尺寸与两个通孔尺寸相适配；所述的移动块的侧壁中间开设有两个长螺纹孔，所述的超声冲击枪夹持机构与两个长螺纹孔进行固定连接。
7.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的移动块位于竖直滑动槽的内部，竖直滑动槽的内壁开设有和l型定位插杆尺寸相适配的插孔槽，移动块与竖直滑动槽固定连接。
8.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的纵向限位块将竖直滑动槽限制在横向滑动杆的表面，第二弹簧使纵向限位块不会脱离横向滑动杆表面的限位槽，手柄用于将纵向限位块抽出限位槽。
9.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的第二滑槽导轨的一侧与工作台相互贴合，然后转动长螺纹杆，长螺纹杆转动时会驱动第一滑槽导轨进行移动，通过第一滑槽导轨和第二滑槽导轨与工作台之间进行挤压固定，然后将横向滑动杆的一端与第二滑槽导轨之间进行周向固定。
10.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的超声冲击枪的上把手和下把手分别插入移动块表面的两个通孔中；所述的上夹持架和下夹持架通过长螺纹孔固定在移动块的表面；通过所述的上夹持架中的第一弧形块和第二弧形块以及螺栓将超声冲击枪后端进行固定；通过所述的下夹持架中的第四弧形块、第三弧形块以及第二螺栓将超声冲击枪前端进行辅助固定；所述的横向滑动杆的底部通过滑动块与第一滑槽导轨相互卡合，使横向滑动杆可以在第二滑槽导轨和第一滑槽导轨表面进行移动；通
过所述的横向固定销插入第二滑槽导轨表面的插孔中对横向滑动杆进行限位。
11.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的转动架向下旋转时会带动连接杆进行旋转；所述的连接杆旋转时会带动移动块下移；所述的移动块下移时会带动超声冲击枪下移，从而使超声冲击枪与金属结构件待消除残余应力的局部区域紧密接触。
12.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：当超声冲击枪需要对金属结构件进行超声冲击振动时效处理时：首先将移动块表面的l型定位插杆插入插孔槽中，从而固定住整个移动块，进而固定住超声冲击枪；其次顺时针转动圆形螺纹帽，圆形螺纹帽带动短螺纹杆进行转动，短螺纹杆转动时向上移动，从而使短螺纹杆顶端的转动块与超声冲击枪的开关相互接触并且挤压开关，使得开关处于闭合状态；然后通过调整横向移动机构、纵向移动机构和垂直移动机构使超声冲击枪与金属结构件待消除残余应力的局部区域紧密接触；最后接通电源，超声冲击枪即可对金属结构件待消除残余应力的局部区域进行超声冲击振动时效处理；当超声冲击振动时效完成时：首先逆时针转动圆形螺纹帽，圆形螺纹帽带着短螺纹杆进行转动，短螺纹转动时向下移动，从而使短螺纹杆顶端的转动块停止接触超声冲击枪的开关，然后超声冲击枪将停止工作，最后将l型定位插杆移开插孔槽，即可松开转动架，此时移动块会受到第一弹簧的弹力而上移，移动块带动超声冲击枪上移。
13.具体来说，通过设置第二滑槽导轨、长螺纹杆和第一滑槽导轨能够将整个设备固定安装在工作台上；通过设置横向滑动杆和滑动块能够达到将超声冲击枪横向移动的目的；通过设置第一滑槽导轨、滑动块和横向固定销能够达到将超声冲击枪纵向移动的目的；通过设置竖直滑动槽和移动块能够达到将超声冲击枪垂直移动的目的；通过设置超声冲击枪上夹持架和下夹持架，能够将超声冲击枪固定在移动块上；通过设置短螺纹杆、圆形螺纹帽和转动块，能够控制超声冲击枪的开关，从而实现对金属结构件待消除残余应力的局部区域进行持续超声冲击振动时效处理的目的。
14.本发明的构思是：将超声冲击枪安装在可移动的机构上，并且将可移动的机构安装在工作台上，从而通过调整可移动机构实现将超声冲击枪定位到金属结构件待消除残余应力的区域，进而对金属结构件的局部区域进行超声冲击振动时效处理。
15.本发明的有益效果如下：
16.1、本发明提出的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置首先是将超声冲击枪进行刚性固定，然后通过可移动的机构将超声冲击枪移动到待消除残余应力的局部区域，从而对金属结构件局部区域进行超声冲击振动时效处理，能够提高金属结构件超声冲击振动时效处理过程的平稳性，且确保了金属结构件经过超声冲击振动时效处理后能够获得均匀的时效效果。
17.2、本发明提出的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置是将超声冲击枪安装在超声冲击枪夹持机构上，非常便于进行安装与拆卸。
18.3、本发明提出的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置能够确保超声冲击枪在使用过程中其控制开关一直处于闭合的状态，无需操作人员控制开关，提高了超声冲击振动时效的效率，减轻了操作人员的工作量。
附图说明
19.图1用于超声冲击振动时效的装夹装置示意图。
20.图2装夹装置中的工作台固定机构示意图。
21.图3装夹装置中的横向移动机构示意图。
22.图4装夹装置中的纵向移动机构示意图。
23.图5装夹装置中的垂直移动机构示意图。
24.图6超声冲击枪夹持机构示意图。
25.图7移动块示意图。
26.图8超声冲击枪夹持机构装配示意图。
27.图9超声冲击枪上夹持架示意图。
28.图10超声冲击枪下夹持架示意图。
29.图11超声冲击枪示意图。
30.图12小尺寸金属结构件装夹示意图。
31.图13小尺寸金属结构件超声冲击振动时效示意图。
32.图14大尺寸金属结构件超声冲击振动时效示意图。
33.图中：1表示工作台；2表示工作台固定机构；21表示长螺纹杆；22表示第一滑槽导轨；23表示第二滑槽导轨；3表示横向移动机构；31表示滑动块；32表示横向滑动杆；33表示横向固定销；4表示纵向移动机构；41表示竖直滑动槽；42表示手柄；43表示第二弹簧；44表示纵向限位块；45表示插孔槽；5表示垂直移动机构；51表示移动块；511表示通孔；512表示长螺纹孔；52表示l型定位插杆；53表示连接杆；54表示转动架；55表示第一弹簧；6表示超声冲击枪夹持机构；61表示上夹持架；611表示第二弧形块；612表示螺栓；613表示第一弧形块；614表示圆柱螺纹杆；615表示转动块；616表示短螺纹杆；617表示圆形螺纹帽；62表示下夹持架；621表示第三弧形块；622表示第二螺栓；623表示第四弧形块；624表示第二圆柱螺纹杆；7表示超声冲击枪；711表示上把手；712表示开关；713表示下把手。
具体实施方式
34.参照附图，进一步说明本发明：
35.一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：包括工作台固定机构2、横向移动机构3、纵向移动机构4、垂直移动机构5、超声冲击枪夹持机构6、超声冲击枪7；工作台固定机构2包括长螺纹杆21、第一滑槽导轨22、第二滑槽导轨23；横向移动机构3包括滑动块31、横向滑动杆32、横向固定销33；纵向移动机构4包括竖直滑动槽41、纵向限位块44、手柄42、第二弹簧43、插孔槽45；垂直移动机构5包括移动块51、l型定位插杆52、连接杆53、转动架54、第一弹簧55；超声冲击枪夹持机构6包括上夹持架61、下夹持架62；上夹持架61包括第二弧形块611、螺栓612、第一弧形块613、圆柱螺纹杆614、转动块615、短螺纹杆616、圆形螺纹帽617；下夹持架62包括第三弧形块621、第二螺栓622、第四弧形块623、第二圆柱螺纹杆624；超声冲击枪7包括上把手711、下把手713、开关712；竖直滑动槽41的底端和横向滑动杆32滑动连接，纵向限位块44滑动贯穿竖直滑动槽41的一侧，手柄42固定安装在纵向限位块44的顶端，第二弹簧43的两端分别与手柄42和竖直滑动槽41相接触；滑动块31的底部和第一滑槽导轨22滑动连接，滑动块31的顶部和横向滑动杆32滑动连接，横向固定销33的表
面滑动贯穿横向滑动杆32，第二滑槽导轨23的表面相对于横向固定销33的位置均匀开设有插孔，横向滑动杆32借助横向固定销33和插孔与第二滑槽导轨23周向固定；移动块51的表面和竖直滑动槽41滑动连接，连接杆53的端部和移动块51转动连接，转动架54和连接杆53转动连接，转动架54的端部和竖直滑动槽41转动连接，l型定位插杆52穿进移动块51的表面，超声冲击枪7安装在移动块51的表面；长螺纹杆21的表面螺纹贯穿第二滑槽导轨23，长螺纹杆21的端部和第一滑槽导轨22转动连接；圆柱螺纹杆614和第二圆柱螺纹杆624的端部均和移动块51固定连接，第二弧形块611的一端和第一弧形块613转动连接，第三弧形块621的一端和第四弧形块623转动连接，螺栓612和第二弧形块611转动连接，第一弧形块613的表面开设有和螺栓612尺寸相适配的螺纹孔，第二螺栓622和第三弧形块621转动连接，第四弧形块623的表面开设有和第二螺栓622尺寸相适配的螺纹孔，短螺纹杆616的表面螺纹贯穿圆柱螺纹杆614，转动块615和短螺纹杆616转动连接，圆形螺纹帽617固定安装在短螺纹杆616的底部；工作台固定机构2安装在工作台1表面，横向移动机构3安装在工作台固定机构2表面，纵向移动机构4安装在横向移动机构3表面，垂直移动机构5安装在横向移动机构3表面，超声冲击枪夹持机构6安装在垂直移动机构5的表面，超声冲击枪7安装在超声冲击枪夹持机构6上。
36.具体实施细节如下：
37.如图13所示，对尺寸较小的金属结构件进行超声冲击振动时效处理时，是将尺寸较小的金属结构件通过夹具固定在工作台1上，然后将可移动机构固定在工作台1上，实现对尺寸较小的金属结构件进行超声冲击振动时效处理的目的；如图14所示，对大尺寸的金属结构件进行超声冲击振动时效处理时，直接将可移动机构固定在尺寸较大的金属结构件待消除残余应力的局部区域，从而实现对大尺寸的金属结构件的局部区域进行超声冲击振动时效处理的目的。
38.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的移动块51上设置有通孔511和长螺纹孔512；所述的移动块51的侧壁两端开设有两个通孔511，所述的超声冲击枪7的上把手711和下把手713尺寸与两个通孔511尺寸相适配；所述的移动块51的侧壁中间开设有两个长螺纹孔512，所述的超声冲击枪夹持机构6与两个长螺纹孔512进行固定连接。
39.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的移动块51位于竖直滑动槽41的内部，竖直滑动槽41的内壁开设有和l型定位插杆52尺寸相适配的插孔槽45，移动块51与竖直滑动槽41固定连接。
40.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的纵向限位块44将竖直滑动槽41限制在横向滑动杆32的表面，第二弹簧43使纵向限位块44不会脱离横向滑动杆32表面的限位槽，手柄42用于将纵向限位块44抽出限位槽。
41.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的第二滑槽导轨23的一侧与工作台1相互贴合，然后转动长螺纹杆21，长螺纹杆21转动时会驱动第一滑槽导轨22进行移动，通过第一滑槽导轨22和第二滑槽导轨23与工作台1之间进行挤压固定，然后将横向滑动杆32的一端与第二滑槽导轨23之间进行周向固定。
42.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的超声冲击枪7的上把手711和下把手713分别插入移动块51表面的两个通孔511中；所述的上夹持
架61和下夹持架62通过长螺纹孔512固定在移动块51的表面；通过所述的上夹持架61中的第一弧形块613和第二弧形块611以及螺栓612将超声冲击枪7后端进行固定；通过所述的下夹持架62中的第四弧形块623、第三弧形块621以及第二螺栓622将超声冲击枪7前端进行辅助固定；所述的横向滑动杆32的底部通过滑动块31与第一滑槽导轨22相互卡合，使横向滑动杆32可以在第二滑槽导轨23和第一滑槽导轨22表面进行移动；通过所述的横向固定销33插入第二滑槽导轨23表面的插孔中对横向滑动杆32进行限位。
43.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：所述的转动架54向下旋转时会带动连接杆53进行旋转；所述的连接杆53旋转时会带动移动块51下移；所述的移动块51下移时会带动超声冲击枪7下移，从而使超声冲击枪7与金属结构件待消除残余应力的局部区域紧密接触。
44.进一步，所述的一种用于超声冲击振动时效的装夹装置，其特征在于：当超声冲击枪7需要对金属结构件进行超声冲击振动时效处理时：首先将移动块51表面的l型定位插杆52插入插孔槽45中，从而固定住整个移动块51，进而固定住超声冲击枪7；其次顺时针转动圆形螺纹帽617，圆形螺纹帽617带动短螺纹杆616进行转动，短螺纹杆616转动时向上移动，从而使短螺纹杆616顶端的转动块615与超声冲击枪7的开关712相互接触并且挤压开关712，使开关712处于闭合状态；然后通过调整横向移动机构3、纵向移动机构4和垂直移动机构5使超声冲击枪7与金属结构件待消除残余应力的局部区域紧密接触；最后接通电源，超声冲击枪7即可对金属结构件待消除残余应力的局部区域进行超声冲击振动时效处理；当超声冲击振动时效完成时：首先逆时针转动圆形螺纹帽617，圆形螺纹帽617带着短螺纹杆616进行转动，短螺纹616转动时向下移动，从而使短螺纹杆616顶端的转动块615停止接触超声冲击枪7的开关712，然后超声冲击枪7将停止工作，最后将l型定位插杆52移开插孔槽45，即可松开转动架54，此时移动块51会受到第一弹簧55的弹力而上移，移动块51带动超声冲击枪7上移。
45.具体来说，通过设置第二滑槽导轨23、长螺纹杆21和第一滑槽导轨22能够将整个设备固定安装在工作台1上；通过设置横向滑动杆32和滑动块31能够达到将超声冲击枪7横向移动的目的；通过设置第一滑槽导轨22、滑动块31和横向固定销33能够达到将超声冲击枪7纵向移动的目的；通过设置竖直滑动槽41和移动块51能够达到将超声冲击枪7垂直移动的目的；通过设置超声冲击枪上夹持架61和下夹持架62，能够将超声冲击枪7固定在移动块51上；通过设置短螺纹杆616、圆形螺纹帽617和转动块615，能够控制超声冲击枪7的开关712，从而实现对金属结构件待消除残余应力的局部区域进行持续超声冲击振动时效处理的目的。
46.本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。