工装夹具材料及热处理的11个常见问题解答

 文章来源:www.yibiaob.com  作者:弯管机   |      2019-06-03 07:42

  在工装夹具的设计和制造、使用和修理中,常常会遇到因材料及热处理选择不当而发生的问题,影响到产品的质量。在处理这些问题时,往往不能单从材料及热处理范围内进行改进,还需要对工装夹具结构进行更改。

  问题1

  用V 型块作为定位件对圆形工件进行定位时,如果需用加大的夹紧力进行径向夹紧,采用45钢或20Cr进行渗碳淬火,则由于定位表面与工件为线接触,单位面积上的压力较大,并且材料表面硬、内部软,容易产生凹坑,从而降低了V型块的使用寿命。

  处理方法:

  V 型块的材料可采用碳素工具钢T8A、T10A或合金工具钢CrWMn、CrMn,淬火硬度为58~63HRC,这样就可以提高V 型块的使用寿命。

  问题二

  对于那些形状特殊或厚薄相差很悬殊的零件,因热处理时冷却速度不均匀,容易产生裂纹。如图1所示的零件,若用碳素工具钢制造(设计时应尽量避免),在淬火时很容易产生裂纹,甚至整圈断裂。

  图1 极易产生淬火裂纹的零件(箭头所指为易裂的部位)

  处理方法:

  ①改尖角为圆角,避免淬火时产生应力集中,并且适当增加厚度;

  ②降低零件的硬度要求,采用先热处理、后机械加工的办法制造;

极速彩票APP   ③选用淬透性好,用较缓慢冷却也能淬硬的合金钢来制造;

  ④对容易产生裂纹的部位及其附近不进行淬硬处理。

  问题三

  厚度不均而且带有直角面的大型定位件(如图2a所示的大型V型块),如用碳素工具钢T8A或合金工具钢CrMn等制造,淬火时也容易产生裂纹,如图中断裂线所示处。

极速彩票APP   图2 大型V形块的相对其结构的影响

  处理方法:

  ①将直角转接处改成圆角过渡,如图2b所示;

  ②改用组合式结构,如图2c所示,在定位面上镶以高硬度的垫片,这样V型块的主体则可以不采用高硬度材料。此处垫片用螺钉和销子进行固定,但采用这种结构会影响V型槽面的平整性,对清理定位表面会带来一定的麻烦;

  ③如果V型槽所受的夹紧力不大,则可以采用渗碳钢(35钢或20Cr),这样也可以减少淬火开裂的可能性。

  问题四

  对于需要配钻的销子孔零件,若不考虑其配钻的方向和材料硬度的关系,就会发生不能配钻的问题。

极速彩票APP   图3 配钻零件材料硬度的选择

  处理方法:如图3所示两个需要配钻的零件,其配钻方向为从上往下,在选择材料硬度时应注意下部底板配钻部位的硬度不能高,否则将不能进行配钻。如果底板的其它部位需要高硬度,可以采用渗碳钢进行局部渗碳来满足这一要求。

  问题五

  对于需要压套的部件,如不考虑其材料的硬度对保证位置精度及压套方便性的影响,则不能满足制造要求和使用要求。如图4所示的压套部件,衬套内孔需要有较高的硬度。当它的位置尺寸L的公差δ要求较严时,由于主体安装孔需要在热处理后进行加工,因此这一部位的硬度不能高,否则将难以用坐标镗床进行加工。

  图4 压套部件材料硬度的选择

  处理方法:如果主体的其它部位需要有较高的硬度要求,则可用渗碳钢来制造,并进行局部渗碳来满足使用的要求。但在某些情况下,如果主体需要采用全部为高硬度的材料,则衬套外圆应保持低硬度,以避免“硬碰硬”的压套方式;此时,衬套可采用渗碳钢,其内孔进行局部渗碳以达到高硬度,而其外圆不渗碳以保持低硬度。

  问题六

  对于大型平板型底座,如图5a所示,当上下平面的平面度及相互之间的平行度要求较高,需要用刮削加工来保证时,如果采用钢料(如45钢),则使刮削困难,而且容易自然变形,不容易保证精度要求。

  图5 大型平板形底座的材料选择及其相应的结构

  处理方法:大型平板底座以采用铸件(如HT21-40)较好,因此其结构形状也应作相应更改,如图5b所示。此处应注意,铸件刚性的好坏,主要取决于合理的截面形式,即合理布置加强筋,而不宜单纯增加其壁厚。关于铸件的壁厚,对工装夹具来说,通常取12~16mm即可。

  问题七

  尺寸较大而硬度和精度要求较高的零件,如图6a所示两孔很近但壁厚很不均匀的整体式钻模板,即使采用热处理变形较小的合金工具钢,先进行精加工再进行热处理,也容易产生较大的变形,破坏热处理前精加工所获得的精度,保证不了钻模板的精度要求,而且用料也不经济。但若采用硬度不高的材料如45钢在热处理后进行精加工,则在使用时又容易磨损。

  图6 整体式钻模板的热处理变形及削扁钻套的应用

  处理方法:对于这种钻模板可采用硬度不高的材料,镶上两个磨削扁的钻套,如图6b所示。因为磨削扁的钻套的内外圆及扁平面,都可以在热处理后再进行精加工,这样就可以保证尺寸精度的要求。

  问题八

  对于使用时容易磨损的渗碳表面,在返修时往往会将渗碳层磨掉,而且渗碳表面越往里硬度越低,这样就会影响工装夹具的使用寿命。

  处理方法:

极速彩票APP   对磨损严重的、经常需要返修的表面,最好采用组合式结构,在容易磨损处镶高硬度的碳素工具钢或合金工具钢制成的零件。

  问题九

  大面积的渗碳表面,因淬火后变形较大,制造过程中磨去变形量后,两端渗碳层也就被磨去,影响使用性能。

  处理方法:

  ①减少渗碳表面的面积,改为断续表面,这样可以减少变形量,并可减少所磨去的渗碳层。

  ②主体零件不采用渗碳材料,而在上面镶上用高硬度的碳素工具钢或合金工具钢制造的零件,改成组合式结构。

  问题十

  采用铸铝作为工装夹具主体时,对于与它进行过盈配合的零件(如定位销、定位轴等),当受到交变载荷或较大的切削力时,由于铸铝的组织比较疏松,容易发生松动。

  处理方法:

  把工装夹具的主体材料由铸铝改为铸铁或钢料,这样可增加过盈配合的牢固性。

  问题十一

  夹紧装置与工装夹具上其它零件相接触的摩擦表面,由于受力较大而没有设置耐磨垫进行保护,因此会因磨损快而影响工装夹具正常工作,并需要经常返修。

  处理方法:

  在工装夹具受力较大而磨损较严重的部位,应设置耐磨垫进行保护。这里耐磨垫应采用硬度较高的材料来制造,如选用T8A等材料,硬度为53~58HRC。

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