工裝材料及熱處理的11個(gè)常見問題解答

jiajoin

在工裝夾具的設(shè)計(jì)和制造,、使用和修理中,，常常會(huì)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(shí),，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(duì)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(duì)圓形工件進(jìn)行定位時(shí),，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(duì)于那些形狀特殊或厚薄相差很懸殊的零件，因熱處理時(shí)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(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免）,，在淬火時(shí)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(shí)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(duì)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�（如圖2a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(shí)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(duì)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(huì)影響V型槽面的平整性，對(duì)清理定位表面會(huì)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(duì)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(huì)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(gè)需要配鉆的零件,，其配鉆方向?yàn)閺纳贤���,，在選擇材料硬度時(shí)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(duì)于需要壓套的部件,，如不考慮其材料的硬度對(duì)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(shí),，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(shí)，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(duì)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(shí),，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?cè)黾悠浔诤瘛ｊP(guān)于鑄件的壁厚,，對(duì)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(shí)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(duì)于這種鉆模板可采用硬度不高的材料,，鑲上兩個(gè)磨削扁的鉆套，如圖6b所示,。因?yàn)槟ハ鞅獾你@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(duì)于使用時(shí)容易磨損的滲碳表面,，在返修時(shí)往往會(huì)將滲碳層磨掉，而且滲碳表面越往里硬度越低,，這樣就會(huì)影響工裝夾具的使用壽命,。

處理方法：對(duì)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(shí)，對(duì)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(shí)，由于鑄鋁的組織比較疏松,，容易發(fā)生松動(dòng),。

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(huì)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,。（來源夾具俠）

wellwalkr

學(xué)習(xí)，感謝……

eddyjay

不錯(cuò)