刺繡機(jī)機(jī)架在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力，如果不進(jìn)行消除應(yīng)力，在使用的過程中會(huì)因焊接殘余應(yīng)力的釋放而造成局部變形，影響其工作性能。傳統(tǒng)的消除殘余應(yīng)力方法是采用熱時(shí)效，但因其消耗大量人力物力等缺點(diǎn)，急需尋找其他新的方法代替。本文就是研究振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力工藝，通過試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其可行性。

測(cè)試工件介紹

被振工件：12機(jī)頭電腦繡花機(jī)架

機(jī)架參數(shù)：L：6138mm    W：1195mm

H:850mm      M:1121kg

機(jī)架材質(zhì)：0235鋼       焊材：T442

振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力方案

理論上，只要?jiǎng)討?yīng)力在任何振動(dòng)頻率下足夠大，被振機(jī)架就能達(dá)到均化殘余應(yīng)力和穩(wěn)定尺寸的效果。然而，根據(jù)振動(dòng)理論可知，在工件的共振頻率下進(jìn)行振動(dòng)，振動(dòng)處理時(shí)間短，時(shí)效效果好，能量消耗也最小。同時(shí)，也要避免因局部動(dòng)應(yīng)力集中而引起的機(jī)架開裂破壞。本文根據(jù)機(jī)架的形狀和構(gòu)造確定兩種振型來(lái)對(duì)機(jī)架進(jìn)行共振處理：扭曲振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。

由材料力學(xué)分析可知，在相同的載荷下距機(jī)架兩端1/5處彎矩最小，即此位置為機(jī)架的振型節(jié)線。將墊塊放置在這里時(shí)，機(jī)架將容易起振，也易獲得較好的振動(dòng)效果。

扭曲振動(dòng)

將激振器固定于機(jī)架一端，激振器偏心輪旋轉(zhuǎn)平面垂直于支點(diǎn)平面，從而使整個(gè)機(jī)架呈扭曲運(yùn)動(dòng)，加速度傳感器放在機(jī)架中點(diǎn)，以獲得較高的振動(dòng)信號(hào)。

彎曲振動(dòng)

將激振器固定在機(jī)架中點(diǎn)，激振器偏心輪旋轉(zhuǎn)方向與支點(diǎn)平面平行，加速度傳感器放在機(jī)架一端，以獲得較高的振動(dòng)信號(hào)。

振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力工藝實(shí)施

振動(dòng)時(shí)效是可以進(jìn)行二次時(shí)效的方法，為*大消除應(yīng)力，本文對(duì)同一工件采用了兩種振型分別施振。在振動(dòng)前，需要先對(duì)機(jī)架掃頻以確定激振頻率，選擇合適的激振力，并開啟振動(dòng)。理論上講，振動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，振動(dòng)消除的應(yīng)力也越大。然而，由于振動(dòng)本身是一個(gè)重復(fù)加載過程，必然以降低工件的疲勞壽命為代價(jià)。因此，在應(yīng)用中振幅穩(wěn)定后應(yīng)停止振動(dòng)。本次實(shí)驗(yàn)采用聚航科技生產(chǎn)的JH-200A全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，具有自動(dòng)、手動(dòng)、設(shè)定三種控制模式，我們選擇自動(dòng)模式，當(dāng)振幅穩(wěn)定后可自動(dòng)停機(jī)，以下是兩次振動(dòng)的具體參數(shù)

振動(dòng)時(shí)效效果判定

振動(dòng)時(shí)效效果主要是指構(gòu)件振動(dòng)后殘余應(yīng)力消除、均化以及抗變形能力的提高和尺寸精度的穩(wěn)定化。振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)定方法有三種：參數(shù)曲線觀測(cè)法、殘余應(yīng)力測(cè)量法和精度穩(wěn)定性檢測(cè)法。本文根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)并考慮到其他條件的因素，不采用精度穩(wěn)定檢測(cè)法，而改用動(dòng)應(yīng)力測(cè)量法。

本文在機(jī)架上選取10個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量，振前5個(gè)、振后5個(gè)。2個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力測(cè)量。

曲線觀測(cè)法

從兩次振動(dòng)時(shí)效曲線圖可以看出，加速度時(shí)間曲線上升后下降然后變平，振后加速度轉(zhuǎn)速曲線比振前的峰值升高且峰值點(diǎn)左移，根據(jù)JB/T5926-91中規(guī)定可知振動(dòng)方案有效。

殘余應(yīng)力測(cè)量法

測(cè)量結(jié)果表明：焊后殘余應(yīng)力水平不很高，振動(dòng)前后機(jī)架的*大殘余應(yīng)力σ_max平均值下降31%，主應(yīng)力差平均值Dσ下降15%。但同時(shí)注意到測(cè)點(diǎn)1的數(shù)值振后反而升高，這可能由于該點(diǎn)處在機(jī)架端部，而此處剛性較大，動(dòng)應(yīng)力相對(duì)較小，故消除應(yīng)力效果不明顯；另外，機(jī)架端部焊縫集中，應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜，鑒于振動(dòng)前后測(cè)點(diǎn)并不*重合，而是有一定的距離，故測(cè)得的數(shù)據(jù)不能反應(yīng)實(shí)際狀況。總體測(cè)試效果表明，經(jīng)振動(dòng)時(shí)效工藝后機(jī)架的殘余應(yīng)力明顯下降，應(yīng)力分布得到一定程度的均化，機(jī)架穩(wěn)定性和抗變形能力得到提高，本次試驗(yàn)方案取得良好效果。

動(dòng)應(yīng)力測(cè)量法

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力大于10MPa時(shí)就可以獲得消應(yīng)力效果。而從測(cè)量的數(shù)據(jù)看刺繡機(jī)架的動(dòng)應(yīng)力幅值為33-47MPa，這說(shuō)明振動(dòng)時(shí)效工藝可靠。

結(jié)論

1. 根據(jù)JB/T5926-2005標(biāo)準(zhǔn)，用工藝曲線和掃頻曲線進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效工藝效果評(píng)定，結(jié)果證明工藝有效。

2. 用盲孔法對(duì)機(jī)架進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量，結(jié)果表明，經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效刺繡機(jī)機(jī)架的*大殘余應(yīng)力σ_max平均值由117MPa下降到80MPa，下降31%，說(shuō)明工藝效果良好。

3. 用動(dòng)應(yīng)力方法對(duì)工藝效果評(píng)定，結(jié)果表明，兩次振動(dòng)的殘余應(yīng)力下降量分別為67MPa及38MPa，總下降為45%，也說(shuō)明振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力效果有效。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，振動(dòng)時(shí)效去應(yīng)力效果一般在20%-50%之間，但考慮到機(jī)架為大鋼梁構(gòu)件，焊縫不多且分布也不復(fù)雜，因而，其原始?xì)堄鄳?yīng)力水平較低（平均應(yīng)力約110MPa）。鑒于這些因素，可以認(rèn)為本次試驗(yàn)的消應(yīng)力效果是良好的。