小鋼制件磁粉檢測夾具優化設計
時間:2022-09-14 09:24:53
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摘要:公司承制的一些螺母、螺套等小鋼制件(內徑≤8mm)種類多、批量大,均需進行100%磁粉檢測。現用磁粉檢測夾具存在耐用性差、磁化效率低、使用不便利等問題。為解決這些問題,根據通電磁化原理,對該類零件的磁化夾具進行了系統分析,并參考了機械加工組合夾具的構思,優化設計了新的磁粉檢測組合夾具。經使用驗證,新夾具耐用性良好、簡單易用,保證產品質量的前提下,可大幅度地提升該類產品的磁粉檢測效率(約30%~75%)。
關鍵詞:小鋼制件;磁粉檢測;組合夾具;優化設計
公司承制的螺母、螺套等小鋼制件(內徑≤8mm)共計20余種,主要用于各型號的機匣、法蘭、長軸等構件之間的連接,其質量對產品使用安全性有重要影響,按設計和工藝要求,該類零件在加工完成后均需100%進行磁粉檢測。但由于該類零件種類多、批量檢測任務量大(每批約300件~800件)、內徑小(限制了磁化導體的選擇)等原因,以及在產品研制時沒有綜合考慮,逐個圖號設計了大量的簡單夾具(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,不能真正滿足現有產品檢測效率需求。根據通電磁化的原理,并借鑒了機械加工組合夾具的構思,筆者設計了一種通用性強、耐用性好、簡單易用的磁化夾具,經使用驗證,在保證質量的前提下,大幅度提升了檢測效率。
1 現狀分析
零件的檢測過程一般包括周向磁化和縱向磁化,根據現場跟蹤分析,該類零件的周向通電磁化耗時偏長,約占整個磁粉檢測過程50%以上的時間,筆者選擇對其周向磁化過程進行分析改進。現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,如此反復效率不高;(2)粗銅絲夾具耐用性差,多次彎折后難以矯直,導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使用,多次通電后容易發燙,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,針對具體零件需要尋找適用的銅棒;(5)階梯銅棒夾具夾持時容易被折彎,其長度一般都不宜太長(一般≤200mm),所以單次磁化零件數量少。
2 夾具優化設計
2.1 檢測原理及分析。中心導體法磁化基本原理如圖1所示:將中心導體從工件的內孔穿過,并在中心導體上施加電流,將形成環繞中心導體的周向磁場H,并覆蓋整個工件。在缺陷F表面則會發生磁力線溢出,形成漏磁場;在工件表面施加磁懸液后,漏磁場吸收磁粉形成缺陷顯示。根據磁化原理和現場實踐經驗可知,影響磁化質量的因素主要有磁化電流大小和磁化時間;影響磁化效率和通用性的主要因素為通電導體直徑和長度等。為了保證產品檢測質量,筆者選擇前兩個要素保持不變,針對后兩個要素分析制定改進措施。從產品檢測需求考慮,理論上通電導體越細越長,夾具通用性越好,檢測效率越高,但是細長夾具的抗變形能力將大幅度下降。解決問題的關鍵點是保證中心導體足夠細長且耐用不變形。2.2 中心導體的選擇。中心導體的尺寸是影響通電磁化的關鍵因素。根據磁粉檢測工藝,對公司20多種螺母、小孔徑鋼套的尺寸進行了分析,并結合零件批量件數和操作便利性考慮,最終選擇了6mm×510mm的黃銅棒作為中心導體,以滿足公司此類小鋼制件的磁化需求。2.3 組合夾具的設計。選擇了合適的通電中心導體后,還需要解決中心導體夾持通電時易折彎變形、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,需要設計精細的連接結構。實際使用過程中,磁化前要拆開夾具裝零件,磁化后要拆開夾具取零件,且零件內徑都較小,難以做成非常精細的可轉動連接結構。在嘗試了多種連接方式后,最終選擇了螺紋彎頭連接,結構如圖2所示,實物如圖3所示。圖2 組合夾具結構圖圖3組合夾具實物圖經多次改進后,組合夾具具有耐用性好、通用性強、檢測效率高等特點,能有效替代現用夾具用于小孔徑螺母、螺套等小鋼制件的磁粉檢測,使用效果如圖4所示。改進后的夾具主要使用步驟:(1)取下螺口調整接頭(圖2中部件2);(2)手持中心導體(圖2中部件1)裝上零件;(3)擰進螺口調整接頭至支撐塊(圖2中部件3)長度;(4)夾持通電磁化。圖4 組合夾具使用效果圖63無 損 探 傷
3 效果驗證
為了驗證新組合夾具的使用效果,選用了X5Q.S401-1等4種零件進行驗證,這4批零件件數均在200件以上,使用三類夾具的檢測時間如表1所示。從表1可看出,新的組合夾具所花時間最短,效率最高,按公式T0-T1T1(其中T0為原夾具需要時間,T1為新夾具需要時間)計算,檢測效率提升了約(30~75)%。此外,對比在用的兩類夾具,組合多用夾具解決了耐用性、通用性和效率問題外,還有一些其他優點:(1)因為采用了雙彎頭設計,即使在中心導體傾斜放置情況下也不會出現零件滑落磕碰傷問題;(2)相對于前兩種夾具,組合夾具采用成套結構,便于夾具的保存和編號管理。4 結語經多批次零件采用新的組合多用夾具進行磁粉檢測,在保證產品質量的前提下(磁化參數不變),周向磁化效率提升了(30~75)%,原來需要2小時~3小時才能完成的檢測任務,現在都能在1.5小時內完成。針對種類多、批量大的小鋼制件,該組合夾具通用性強、耐用高效,在類似產品夾具優化設計方面具有借鑒意義和推廣價值。
參考文獻:
[1]HB20158-2014磁粉檢測
[2]中國機械工程學會無損檢測分會.磁粉檢測[M].北京:機械工業出版社,2004.
作者:唐澄文 劉明月 謝繼強 張勇 單位:中國航發中傳機械有限公司
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