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發(fā)布者:曙光 時間:2022-06-16
在工裝夾具的設(shè)計和制造、使用和修理中,常常會遇到因材料及熱處理選擇不當(dāng)而發(fā)生的問題,影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。在處理這些問題時,往往不能單從材料及熱處理范圍內(nèi)進(jìn)行改進(jìn),還需要對工裝夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。
問題一
用V型塊作為定位件對圓形工件進(jìn)行定位時,如果需用加大的夾緊力進(jìn)行徑向夾緊,采用45鋼或20Cr進(jìn)行滲碳淬火,則由于定位表面與工件為線接觸,單位面積上的壓力較大,并且材料表面硬、內(nèi)部軟,容易產(chǎn)生凹坑,從而降低了V型塊的使用壽命。
處理方法:
V型塊的材料可采用碳素工具鋼T8A、T10A或合金工具鋼CrWMn、CrMn,淬火硬度為58~63HRC,這樣就可以提高V型塊的使用壽命。
問題二
對于那些形狀特殊或厚薄相差很懸殊的零件,因熱處理時冷卻速度不均勻,容易產(chǎn)生裂紋。如圖1所示的零件,若用碳素工具鋼制造(設(shè)計時應(yīng)盡量避免),在淬火時很容易產(chǎn)生裂紋,甚至整圈斷裂。
圖1 極易產(chǎn)生淬火裂紋的零件(箭頭所指為易裂的部位)
處理方法:
①改尖角為圓角,避免淬火時產(chǎn)生應(yīng)力集中,并且適當(dāng)增加厚度;
②降低零件的硬度要求,采用先熱處理、后機(jī)械加工的辦法制造;
③選用淬透性好,用較緩慢冷卻也能淬硬的合金鋼來制造;
④對容易產(chǎn)生裂紋的部位及其附近不進(jìn)行淬硬處理。
問題三
厚度不均而且?guī)в兄苯敲娴拇笮投ㄎ患ㄈ鐖D2a所示的大型V型塊),如用碳素工具鋼T8A或合金工具鋼CrMn等制造,淬火時也容易產(chǎn)生裂紋,如圖中斷裂線所示處。
圖2 大型V形塊的相對其結(jié)構(gòu)的影響
處理方法:
①將直角轉(zhuǎn)接處改成圓角過渡,如圖2b所示;
②改用組合式結(jié)構(gòu),如圖2c所示,在定位面上鑲以高硬度的墊片,這樣V型塊的主體則可以不采用高硬度材料。此處墊片用螺釘和銷子進(jìn)行固定,但采用這種結(jié)構(gòu)會影響V型槽面的平整性,對清理定位表面會帶來一定的麻煩;
③如果V型槽所受的夾緊力不大,則可以采用滲碳鋼(35鋼或20Cr),這樣也可以減少淬火開裂的可能性。
問題四
對于需要配鉆的銷子孔零件,若不考慮其配鉆的方向和材料硬度的關(guān)系,就會發(fā)生不能配鉆的問題。
圖3 配鉆零件材料硬度的選擇
處理方法:
如圖3所示兩個需要配鉆的零件,其配鉆方向為從上往下,在選擇材料硬度時應(yīng)注意下部底板配鉆部位的硬度不能高,否則將不能進(jìn)行配鉆。如果底板的其它部位需要高硬度,可以采用滲碳鋼進(jìn)行局部滲碳來滿足這一要求。
問題五
對于需要壓套的部件,如不考慮其材料的硬度對保證位置精度及壓套方便性的影響,則不能滿足制造要求和使用要求。如圖4所示的壓套部件,襯套內(nèi)孔需要有較高的硬度。當(dāng)它的位置尺寸L的公差δ要求較嚴(yán)時,由于主體安裝孔需要在熱處理后進(jìn)行加工,因此這一部位的硬度不能高,否則將難以用坐標(biāo)鏜床進(jìn)行加工。
圖4 壓套部件材料硬度的選擇
處理方法:
如果主體的其它部位需要有較高的硬度要求,則可用滲碳鋼來制造,并進(jìn)行局部滲碳來滿足使用的要求。但在某些情況下,如果主體需要采用全部為高硬度的材料,則襯套外圓應(yīng)保持低硬度,以避免“硬碰硬”的壓套方式;此時,襯套可采用滲碳鋼,其內(nèi)孔進(jìn)行局部滲碳以達(dá)到高硬度,而其外圓不滲碳以保持低硬度。
問題六
對于大型平板型底座,如圖5a所示,當(dāng)上下平面的平面度及相互之間的平行度要求較高,需要用刮削加工來保證時,如果采用鋼料(如45鋼),則使刮削困難,而且容易自然變形,不容易保證精度要求。
圖5 大型平板形底座的材料選擇及其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)
處理方法:
大型平板底座以采用鑄件(如HT21-40)較好,因此其結(jié)構(gòu)形狀也應(yīng)作相應(yīng)更改,如圖5b所示。此處應(yīng)注意,鑄件剛性的好壞,主要取決于合理的截面形式,即合理布置加強(qiáng)筋,而不宜單純增加其壁厚。關(guān)于鑄件的壁厚,對工裝夾具來說,通常取12~16mm即可。
問題七
尺寸較大而硬度和精度要求較高的零件,如圖6a所示兩孔很近但壁厚很不均勻的整體式鉆模板,即使采用熱處理變形較小的合金工具鋼,先進(jìn)行精加工再進(jìn)行熱處理,也容易產(chǎn)生較大的變形,破壞熱處理前精加工所獲得的精度,保證不了鉆模板的精度要求,而且用料也不經(jīng)濟(jì)。但若采用硬度不高的材料如45鋼在熱處理后進(jìn)行精加工,則在使用時又容易磨損。
圖6 整體式鉆模板的熱處理變形及削扁鉆套的應(yīng)用
處理方法:
對于這種鉆模板可采用硬度不高的材料,鑲上兩個磨削扁的鉆套,如圖6b所示。因為磨削扁的鉆套的內(nèi)外圓及扁平面,都可以在熱處理后再進(jìn)行精加工,這樣就可以保證尺寸精度的要求。
問題八
對于使用時容易磨損的滲碳表面,在返修時往往會將滲碳層磨掉,而且滲碳表面越往里硬度越低,這樣就會影響工裝夾具的使用壽命。
處理方法:
對磨損嚴(yán)重的、經(jīng)常需要返修的表面,最好采用組合式結(jié)構(gòu),在容易磨損處鑲高硬度的碳素工具鋼或合金工具鋼制成的零件。
問題九
大面積的滲碳表面,因淬火后變形較大,制造過程中磨去變形量后,兩端滲碳層也就被磨去,影響使用性能。
處理方法:
①減少滲碳表面的面積,改為斷續(xù)表面,這樣可以減少變形量,并可減少所磨去的滲碳層。
②主體零件不采用滲碳材料,而在上面鑲上用高硬度的碳素工具鋼或合金工具鋼制造的零件,改成組合式結(jié)構(gòu)。
問題十
采用鑄鋁作為工裝夾具主體時,對于與它進(jìn)行過盈配合的零件(如定位銷、定位軸等),當(dāng)受到交變載荷或較大的切削力時,由于鑄鋁的組織比較疏松,容易發(fā)生松動。
處理方法:
把工裝夾具的主體材料由鑄鋁改為鑄鐵或鋼料,這樣可增加過盈配合的牢固性。
問題十一
夾緊裝置與工裝夾具上其它零件相接觸的摩擦表面,由于受力較大而沒有設(shè)置耐磨墊進(jìn)行保護(hù),因此會因磨損快而影響工裝夾具正常工作,并需要經(jīng)常返修。
處理方法:
在工裝夾具受力較大而磨損較嚴(yán)重的部位,應(yīng)設(shè)置耐磨墊進(jìn)行保護(hù)。這里耐磨墊應(yīng)采用硬度較高的材料來制造,如選用T8A等材料,硬度為53~58HRC。
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