小鋼制件磁粉檢測(cè)夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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摘要：公司承制的一些螺母、螺套等小鋼制件（內(nèi)徑≤8mm）種類多、批量大，均需進(jìn)行100％磁粉檢測(cè)?，F(xiàn)用磁粉檢測(cè)夾具存在耐用性差、磁化效率低、使用不便利等問題。為解決這些問題，根據(jù)通電磁化原理，對(duì)該類零件的磁化夾具進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并參考了機(jī)械加工組合夾具的構(gòu)思，優(yōu)化設(shè)計(jì)了新的磁粉檢測(cè)組合夾具。經(jīng)使用驗(yàn)證，新夾具耐用性良好、簡(jiǎn)單易用，保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可大幅度地提升該類產(chǎn)品的磁粉檢測(cè)效率（約30％～75％）。

關(guān)鍵詞：小鋼制件；磁粉檢測(cè)；組合夾具；優(yōu)化設(shè)計(jì)

公司承制的螺母、螺套等小鋼制件（內(nèi)徑≤8mm）共計(jì)20余種，主要用于各型號(hào)的機(jī)匣、法蘭、長(zhǎng)軸等構(gòu)件之間的連接，其質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品使用安全性有重要影響，按設(shè)計(jì)和工藝要求，該類零件在加工完成后均需100％進(jìn)行磁粉檢測(cè)。但由于該類零件種類多、批量檢測(cè)任務(wù)量大（每批約300件～800件）、內(nèi)徑?。ㄏ拗屏舜呕瘜?dǎo)體的選擇）等原因，以及在產(chǎn)品研制時(shí)沒有綜合考慮，逐個(gè)圖號(hào)設(shè)計(jì)了大量的簡(jiǎn)單夾具（通電銅棒／銅絲）；而這些夾具存在耐用性差、效率低、使用不便利等問題，不能真正滿足現(xiàn)有產(chǎn)品檢測(cè)效率需求。根據(jù)通電磁化的原理，并借鑒了機(jī)械加工組合夾具的構(gòu)思，筆者設(shè)計(jì)了一種通用性強(qiáng)、耐用性好、簡(jiǎn)單易用的磁化夾具，經(jīng)使用驗(yàn)證，在保證質(zhì)量的前提下，大幅度提升了檢測(cè)效率。

1現(xiàn)狀分析

零件的檢測(cè)過程一般包括周向磁化和縱向磁化，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤分析，該類零件的周向通電磁化耗時(shí)偏長(zhǎng)，約占整個(gè)磁粉檢測(cè)過程50％以上的時(shí)間，筆者選擇對(duì)其周向磁化過程進(jìn)行分析改進(jìn)?，F(xiàn)用的周向磁化夾具有粗銅絲和不同尺寸的小銅棒（階梯銅棒），這兩類夾具存在以下問題：（1）粗銅絲夾具不能直接夾持，需要折彎后固定在支撐塊上通電，通電完成后又需掰直后方能取出零件，如此反復(fù)效率不高；（2）粗銅絲夾具耐用性差，多次彎折后難以矯直，導(dǎo)致不容易穿入零件孔中，且容易折斷；（3）粗銅絲夾具不宜連續(xù)使用，多次通電后容易發(fā)燙，造成磁化過程的中斷；（4）階梯銅棒夾具為多種尺寸銅棒成套使用，針對(duì)具體零件需要尋找適用的銅棒；（5）階梯銅棒夾具夾持時(shí)容易被折彎，其長(zhǎng)度一般都不宜太長(zhǎng)（一般≤200mm），所以單次磁化零件數(shù)量少。

2夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)

2．1檢測(cè)原理及分析

中心導(dǎo)體法磁化基本原理如圖1所示：將中心導(dǎo)體從工件的內(nèi)孔穿過，并在中心導(dǎo)體上施加電流，將形成環(huán)繞中心導(dǎo)體的周向磁場(chǎng)H，并覆蓋整個(gè)工件。在缺陷F表面則會(huì)發(fā)生磁力線溢出，形成漏磁場(chǎng)；在工件表面施加磁懸液后，漏磁場(chǎng)吸收磁粉形成缺陷顯示。根據(jù)磁化原理和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，影響磁化質(zhì)量的因素主要有磁化電流大小和磁化時(shí)間；影響磁化效率和通用性的主要因素為通電導(dǎo)體直徑和長(zhǎng)度等。為了保證產(chǎn)品檢測(cè)質(zhì)量，筆者選擇前兩個(gè)要素保持不變，針對(duì)后兩個(gè)要素分析制定改進(jìn)措施。從產(chǎn)品檢測(cè)需求考慮，理論上通電導(dǎo)體越細(xì)越長(zhǎng)，夾具通用性越好，檢測(cè)效率越高，但是細(xì)長(zhǎng)夾具的抗變形能力將大幅度下降。解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)是保證中心導(dǎo)體足夠細(xì)長(zhǎng)且耐用不變形。

2．2中心導(dǎo)體的選擇

中心導(dǎo)體的尺寸是影響通電磁化的關(guān)鍵因素。根據(jù)磁粉檢測(cè)工藝，對(duì)公司20多種螺母、小孔徑鋼套的尺寸進(jìn)行了分析，并結(jié)合零件批量件數(shù)和操作便利性考慮，最終選擇了6mm×510mm的黃銅棒作為中心導(dǎo)體，以滿足公司此類小鋼制件的磁化需求。

2．3組合夾具的設(shè)計(jì)

選擇了合適的通電中心導(dǎo)體后，還需要解決中心導(dǎo)體夾持通電時(shí)易折彎變形、組合夾具如何便利地裝卸零件的問題。筆者制作了輕便的木條支撐塊，解決了夾持變形的問題。但如何使其方便裝卸零件，需要設(shè)計(jì)精細(xì)的連接結(jié)構(gòu)。實(shí)際使用過程中，磁化前要拆開夾具裝零件，磁化后要拆開夾具取零件，且零件內(nèi)徑都較小，難以做成非常精細(xì)的可轉(zhuǎn)動(dòng)連接結(jié)構(gòu)。在嘗試了多種連接方式后，最終選擇了螺紋彎頭連接，結(jié)構(gòu)如圖2所示，實(shí)物如圖3所示。經(jīng)多次改進(jìn)后，組合夾具具有耐用性好、通用性強(qiáng)、檢測(cè)效率高等特點(diǎn)，能有效替代現(xiàn)用夾具用于小孔徑螺母、螺套等小鋼制件的磁粉檢測(cè)，使用效果如圖4所示。改進(jìn)后的夾具主要使用步驟：（1）取下螺口調(diào)整接頭（圖2中部件2）；（2）手持中心導(dǎo)體（圖2中部件1）裝上零件；（3）擰進(jìn)螺口調(diào)整接頭至支撐塊（圖2中部件3）長(zhǎng)度；（4）夾持通電磁化。

3效果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證新組合夾具的使用效果，選用了X5Q．S401－1等4種零件進(jìn)行驗(yàn)證，這4批零件件數(shù)均在200件以上，使用三類夾具的檢測(cè)時(shí)間如表1所示。從表1可看出，新的組合夾具所花時(shí)間最短，效率最高，按公式其中T0為原夾具需要時(shí)間，T1為新夾具需要時(shí)間）計(jì)算，檢測(cè)效率提升了約（30～75）％。此外，對(duì)比在用的兩類夾具，組合多用夾具解決了耐用性、通用性和效率問題外，還有一些其他優(yōu)點(diǎn)：（1）因?yàn)椴捎昧穗p彎頭設(shè)計(jì)，即使在中心導(dǎo)體傾斜放置情況下也不會(huì)出現(xiàn)零件滑落磕碰傷問題；（2）相對(duì)于前兩種夾具，組合夾具采用成套結(jié)構(gòu)，便于夾具的保存和編號(hào)管理。

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)多批次零件采用新的組合多用夾具進(jìn)行磁粉檢測(cè)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下（磁化參數(shù)不變），周向磁化效率提升了（30～75）％，原來(lái)需要2小時(shí)～3小時(shí)才能完成的檢測(cè)任務(wù)，現(xiàn)在都能在1．5小時(shí)內(nèi)完成。針對(duì)種類多、批量大的小鋼制件，該組合夾具通用性強(qiáng)、耐用高效，在類似產(chǎn)品夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)方面具有借鑒意義和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

［1］HB20158－2014磁粉檢測(cè)．

［2］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)分會(huì)．磁粉檢測(cè)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

作者：唐澄文 劉明月 謝繼強(qiáng) 張勇 單位：中國(guó)航發(fā)中傳機(jī)械有限公司