本發(fā)明涉及金屬棒料精密下料領(lǐng)域，尤其是一種基于高低頻振動載荷加載的下料方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)生產(chǎn)中的眾多領(lǐng)域均存在著棒料的精密下料問題，如各種金屬鏈條銷、金屬標(biāo)準(zhǔn)件、軸承、微電機軸、內(nèi)燃機配件(如活塞銷、挺桿)等零件的生產(chǎn)之中。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展,國內(nèi)外機械加工行業(yè)對毛坯的質(zhì)量要求愈來愈高,數(shù)量愈來愈大。毛坯分離的質(zhì)量、生產(chǎn)率、材料利用率及成本等也直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益。尤其是工具、軸承、齒輪、汽車和拖拉機行業(yè),原材料的分離成為影響大批量產(chǎn)品生產(chǎn)的制約環(huán)節(jié)之一。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中采用的下料方法一般為剪切下料和金屬切削下料。剪切下料往往會造成分離力大，降低了剪切模具的使用壽命。棒料產(chǎn)生塌角，下料斷面質(zhì)量差，使毛坯產(chǎn)生諸如菱形畸變、馬蹄口等缺陷。金屬切削下料在原材料上造成一定寬度的切口,而切口內(nèi)的材料最終變成了切屑，故浪費的材料多，消耗的能量大。并且，刀具的消耗較大,這一點在高強度材料的分離中尤為顯著。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題：提供一種基于高低頻振動載荷加載的下料方法，該方法可以有效地減少傳統(tǒng)方法所造成的塌角、菱形畸變、“馬蹄口”以及棒料和刀具的消耗，并提高效率。

本文發(fā)明的技術(shù)方案如下：利用高低頻振動載荷可以快速的使金屬材料萌生和擴展裂紋的特點，把高低頻振動載荷加載到含預(yù)制V形槽棒料上。將帶V形槽缺口的棒料一端固定，一端施加低頻率大振幅和高頻率小振幅的振動載荷。合理的控制兩種頻率的載荷大小和速率，使得棒料在應(yīng)力集中作用下，在V形槽缺口處形成疲勞斷裂。

將高低頻振動載荷施加到金屬材料上時，金屬材料所受振動的應(yīng)力比r為-1，這種振動波形下的金屬材料就容易萌生疲勞裂紋。截取疊加波形的t₁-t₂部分，觀察其特性可知，t₁-t₂部分可以近似地看成是應(yīng)力比為r固定值的振動波，當(dāng)此種振動施加到金屬材料上時，此時金屬材料上的應(yīng)力比為較大的正數(shù)，這種狀態(tài)下金屬材料上的疲勞裂紋就會快速的擴展。因此可快速的實現(xiàn)下料。

本發(fā)明有益效果：這種技術(shù)是一種綠色的下料技術(shù)，效率高，可以大大降低棒料和刀具的消耗，不會有塌角、菱形畸變或“馬蹄”口等缺陷的存在。并且由于V形槽的存在，下料完成后的棒料兩端會存在45°倒角。

附圖說明

圖1為高低頻振動力學(xué)模型。

圖2為大偏心塊振動所產(chǎn)生的振動波。

圖3為小偏心塊振動所產(chǎn)生的振動波。

圖4為大偏心塊振動所產(chǎn)生的振動波與小偏心塊振動所產(chǎn)生的振動波的疊加波形。

圖5為大小偏心塊所產(chǎn)生疊加波形的t₁-t₂部分。

圖6為含預(yù)制V形槽的金屬圓棒料。

圖7為高低頻振動載荷加載到棒料的方式。包括定夾具、含預(yù)制V形槽的棒料和動模具。

具體實施方式

本發(fā)明提出的基于高低頻振動載荷加載的下料方法結(jié)合附圖和實例說明如下，以下實施方式僅用于本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限制。

如圖1所示，大小偏心塊的轉(zhuǎn)速之比為1:n，所以當(dāng)大偏心塊旋轉(zhuǎn)過的角度為ωt，則小偏心塊就會轉(zhuǎn)過nωt的角度，ω為大偏心塊的旋轉(zhuǎn)角速度。大偏心塊和小偏心塊的制造和安裝有特殊要求，所以在旋轉(zhuǎn)時上下完全對稱，產(chǎn)生的偏心力在垂直方向的分力大小相等方向相反，因此可以相互抵消，所以實驗裝置工作時在垂直方向上的力可以保持平衡，故無上下的振動。每對偏心塊的離心力在水平方向上的分力大小相等方向相同，所以相互疊加就會讓振動體做周期性的往復(fù)運動。每當(dāng)大偏心塊旋轉(zhuǎn)一周時，小偏心塊剛好旋轉(zhuǎn)n周，大偏心塊在水平方向上的激振力一個周期改變一次，小偏心塊剛好可以改變n次，這就是臥式高低頻復(fù)合振動實驗裝置特有的動力學(xué)性質(zhì)。

當(dāng)小偏心塊靜止不動，只有大偏心塊以大小為ω的角速度做勻速旋轉(zhuǎn)運動時，大偏心塊產(chǎn)生的激振力就會帶動振動體做往復(fù)運動，如圖2所示的時間-位移圖。當(dāng)大偏心塊靜止不動，只有小偏心塊以大小為nω的角速度做勻速旋轉(zhuǎn)運動時，小偏心塊產(chǎn)生的激振力就會帶動振動體做往復(fù)運動，如圖3所示的時間-位移圖。當(dāng)大偏心塊以大小為ω的角速度和小偏心塊以大小為nω的角速度同時做勻速旋轉(zhuǎn)運動時，振動體的時間-位移圖就是圖2和圖3形的疊加，如圖4所示。高頻振動和低頻振動是相對而言的，高低頻振動的頻率低但是振幅大，低頻振動的頻率高但是振幅低。

如圖4振動施加到金屬材料上時，金屬材料所受振動的應(yīng)力比r為-1，這種振動波形下的金屬材料就會容易萌生疲勞裂紋。截取圖4中的t₁-t₂部分如圖5所示，觀察其特性可知，t₁-t₂部分可以近似的看成若干個周期的波組成的振動波，當(dāng)此種振動施加到金屬材料上時，此時金屬材料上的應(yīng)力比為較大的正數(shù)，這種狀態(tài)下金屬材料上的疲勞裂紋就會快速的擴展。

金屬棒料上含有預(yù)制V形槽，V形槽起到應(yīng)力集中的作用，使棒料的斷裂位置可控，并且更容易斷裂，如圖6所示。

金屬圓棒料一端用定夾具約束住所有自由度，金屬棒料上的V形槽位于定夾具和動模具之間，棒料的另一端使用動模具把振動載荷加載到金屬棒料上，使金屬棒料在V型槽處發(fā)生疲勞斷裂，完成下料過程，如圖7所示。