扭桿彈簧作為動(dòng)力元件，為飛行器折疊舵的展開(kāi)提供驅(qū)動(dòng)扭矩。一般采用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼制造而成。扭桿彈簧在進(jìn)行強(qiáng)扭試驗(yàn)時(shí)，因殘余應(yīng)力導(dǎo)致了零件發(fā)生緩慢的變形，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。本文采用振動(dòng)時(shí)效對(duì)強(qiáng)扭試驗(yàn)后扭桿彈簧進(jìn)行殘余應(yīng)力消除。

飛行器扭桿彈簧振動(dòng)時(shí)效工藝參數(shù)

工件的支撐

工件通過(guò)工裝在振動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行合理支撐，可以有效保證產(chǎn)品獲得良好的激振力，使工件快速達(dá)到激振頻率。應(yīng)選擇在共振狀態(tài)下工件自身的振幅為零的點(diǎn)，即工件振動(dòng)的共振節(jié)點(diǎn)處，作為工件的支撐位置，防止施加的能量過(guò)多流失，振動(dòng)頻率得到提高，工裝與工件不會(huì)因?yàn)楸舜酥g的相對(duì)位移而導(dǎo)致撞擊，也不會(huì)造成工件滑動(dòng)影響加速度信號(hào)的穩(wěn)定性。

本次實(shí)驗(yàn)選擇壓板式固定方式，單次可實(shí)現(xiàn)2件產(chǎn)品裝夾，分為2個(gè)振動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)及2個(gè)振動(dòng)控制點(diǎn)。

激振點(diǎn)的選擇及激振器的固定

在振動(dòng)時(shí)效處理中，激振點(diǎn)的選擇直接影響振動(dòng)時(shí)效的效果，為滿足工件產(chǎn)生盡量大的動(dòng)應(yīng)力為目的，通常將激振點(diǎn)定在波峰附近。如果將激振點(diǎn)選擇在振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)位置，激振力在工件內(nèi)產(chǎn)生交變的動(dòng)應(yīng)力為0，無(wú)法達(dá)到時(shí)效的目的。但一定要避免選擇在工件結(jié)構(gòu)薄弱處，防止因激振力造成損壞。

研究表明，在相同的振動(dòng)工況下，工件與激振器的相對(duì)位置直接影響著振動(dòng)時(shí)效的效果。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中，可以多次調(diào)整激振器的位置，觀察振幅的變化情況，選擇最優(yōu)的激振器位置。

激振力的選擇

在振動(dòng)時(shí)效過(guò)程中，振動(dòng)設(shè)備施加的激振力會(huì)使工件獲得附加的交變應(yīng)力。工件因加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力疊加附加的交變應(yīng)力，工件的局部或整體會(huì)產(chǎn)生塑性變形，從而使工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力更加松弛、均化，甚至消除，這種塑性變形成為工件狀態(tài)趨于穩(wěn)定的關(guān)鍵。

設(shè)計(jì)振動(dòng)時(shí)效試驗(yàn)時(shí)，激振力的選擇應(yīng)同時(shí)滿足以下條件：

A，工件受到的動(dòng)應(yīng)力與殘余應(yīng)力之和必須大于工件材料的屈服極限。

B，工件受到的動(dòng)應(yīng)力小于工件疲勞極限。

根據(jù)以上內(nèi)容分析，扭桿彈簧的屈服強(qiáng)度為1411MPa，按照動(dòng)應(yīng)力10-50MPa的范圍內(nèi)取值，滿足動(dòng)應(yīng)力值不超過(guò)材料的疲勞極限值要求。

激振頻率確定

在共振狀態(tài)下，工件可以在振動(dòng)設(shè)備提供的較小的激振力下產(chǎn)生最大的振幅，受到更大的動(dòng)應(yīng)力。工件在這種狀態(tài)下，可以快速消除殘余應(yīng)力，在最短時(shí)間內(nèi)使工件獲得最佳的尺寸穩(wěn)定性。為了達(dá)到提高振動(dòng)時(shí)效率的目的，可以通過(guò)設(shè)置振動(dòng)時(shí)效設(shè)備提供的頻率與工件的固有頻率一致，使工件處于共振狀態(tài)。

對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行掃描，以樣件及工裝組合進(jìn)行頻率確定。一階固有頻率為1800HZ，選擇亞共振頻率1670hz作為試驗(yàn)工件振動(dòng)時(shí)效的激振頻率。

激振時(shí)間確定

振動(dòng)消除殘余應(yīng)力時(shí)，工件內(nèi)金屬材料產(chǎn)生錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生不斷攀移的現(xiàn)象，直至最后到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。因此雖然通過(guò)振動(dòng)時(shí)效的方式消除殘余應(yīng)力可以加速時(shí)效過(guò)程，但是也需要一定的處理時(shí)間。殘余應(yīng)力的分布和大小與工件的結(jié)構(gòu)和重量有關(guān)，所以各類工件的振動(dòng)時(shí)間也會(huì)有所不同。

本實(shí)驗(yàn)以工裝及組件為試驗(yàn)對(duì)象，重量為14kg，小于227kg，振動(dòng)時(shí)效時(shí)間10min。

總結(jié)

本文對(duì)飛行器扭桿彈簧進(jìn)行了振動(dòng)時(shí)效試驗(yàn)，對(duì)工藝參數(shù)激振力、激振頻率、激振時(shí)間等相對(duì)因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。振動(dòng)時(shí)效工藝可以在較短時(shí)間內(nèi)使扭桿彈簧的殘余應(yīng)力降低至較為穩(wěn)定的水平，在效率和效果方面均有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以為該類零件加工去應(yīng)力提供借鑒。