CN102009088A - 大尺寸薄板零件平面度的校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种薄板零件加工过程中产生的变形的校正方法。大尺寸薄板零件平面度的校正方法，其特征在于它包括如下步骤：1)设备的准备；2)夹具的准备：采用一次可夹紧多片变形零件的夹具，夹具可控制变形零件在受压时相互间的滑动或挤出；3)变形零件准备；4)零件夹装；5)压力校正；6)去应力退火；7)拆夹：拆除夹紧校正及回火后的大尺寸薄板零件的夹具，获得大尺寸薄板零件。该方法具有设备投入成本低、工装简易可靠、操作简单、效率高、质量稳定的特点。

Description

大尺寸薄板零件平面度的校正方法
技术领域
本发明涉及一种薄板零件加工过程中产生的变形的校正方法，尤其涉及一种大尺寸薄板零件热处理后变形平面度超差的校正方法。
背景技术
大尺寸薄板零件被广泛应用于电子、汽车、军工、电器等行业，如汽车变速箱定位盘、棘轮、空调阀板等。这类零件一股为比较规则的矩形或圆形、环形，特点是材质一股为45或16MnCr5，零件厚度为5-10mm，零件矩形短边或圆形、环形的外径尺寸在150mm以上(所述的大尺寸是指零件的外径尺寸在150mm以上，所述的薄板是指零件厚度为5-10mm)。大尺寸薄板零件在功能上一股起到定位或调整作用，因而对尺寸精度的要求高，零件交付使用最终平面度要求为0.1mm；生产加工中一股需要整体淬火或渗碳淬火处理，零件热处理后续工序要求平面度在0.4mm以内；在使用过程中还要求具有一定的强度和耐磨性，因此表面硬度和有效硬化层有一定的要求。大尺寸薄板零件的生产加工中，热处理是决定硬度和影响平面度的关键工序。由于零件壁薄，表面积大，淬火后产生变形严重，平面度容易超标，造成后续加工无法满足成品要求，零件因此无法装机而大批量报废。统计表明，此类零件因热处理变形大而造成的报废率高达10％以上，损失严重。
针对大尺寸薄板零件热处理后平面度的超差，若采用增大磨削加工的方法，则磨削量太大，将导致零件厚度超差和表面硬度降低；若采用钳工手工校正的方法，变形太大不易达到效果。若采用工装夹紧配合手工校正的方法，手工施力不均且力量不足，校正量和效率都受到限制。无论是磨削还是手工校正，都容易产生反弹，难以满足此类零件的加工要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种大尺寸薄板零件平面度的校正方法，该方法具有设备投入成本低、工装简易可靠、操作简单、效率高、质量稳定的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：大尺寸薄板零件平面度的校正方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)设备的准备：准备压力机9及箱式回火炉，压力机9的最大压力为400～1000KN，压力机9的滑块行程为450-600mm；箱式回火炉采用台车式电阻炉，炉膛尺寸至少为450×450×350mm，加热温度大于200℃；
2)夹具的准备：采用一次可夹紧多片变形零件的夹具5(多片为2-100片)，夹具5可控制变形零件2在受压时相互间的滑动或挤出；
3)变形零件准备：将变形零件2进行分类，根据其平面度超差大小，分作平面度超差较小的A组变形零件3及平面度超差较大的B组变形零件4；A组变形零件3平面度超差在0.6mm以内，B组变形零件4平面度超差在0.6～1mm以内；
4)零件夹装：夹具5内同时叠放夹装多片变形零件2，变形零件2装上夹具5时，两件A组变形零件3与两件B组变形零件4交叉叠放装夹，每组中的两件变形零件及不同两组的变形零件叠放时，则根据平面变形凸点对凹点的原则，两两互补配对叠放装夹；装好变形零件2后，在最上层的变形零件2上放置上垫板6；通过夹具5调整叠放的紧固程度后，水平倒置装好变形零件的夹具，变形零件若不能散落滑出，则达到初步压紧状态；
5)压力校正：将夹装好的变形零件2及夹具5置于压力机9的压力机工作台8上，操作压力机9，压力机9的压力机活塞7压下上垫板6，通过上垫板6向下施压压平夹紧的变形零件2，减小夹紧的变形零件2的变形量和平面度超差量，并同时采用夹具5及时调整变形零件2的夹紧状态(通过楔子12调整)；
6)去应力退火：压力机9校平后(压力机9的压力机活塞7回缩)，夹紧的变形零件2；变形零件连同夹具5一起在箱式回火炉内进行去应力回火，之后置于空气中自然冷却至室温；得到校正及回火后的大尺寸薄板零件10；
7)拆夹：拆除夹紧校正及回火后的大尺寸薄板零件10的夹具5，获得大尺寸薄板零件。
所述夹具5，它包括底板13、第一挡板11、第二挡板16、楔子12、上垫板6；第一挡板11上沿竖向设有2-10个大小相同的圆孔15，第二挡板16与第一挡板11的结构相同；第一挡板11的下端部与底板13的一侧固定连接，第二挡板16的下端部与底板13的另一侧固定连接；使用时，楔子12的小头端依次从位于上垫板6上方的第一挡板11的圆孔、第二挡板16的圆孔中穿过，楔子12位于上垫板6的上端面上。
所述的为固定连接由螺栓14固定连接。
采用夹具5及时调整变形零件2的夹紧状态的方法为：
①、将楔子12平面朝下，小头端朝前，穿过相互叠压的多片变形零件2高度位置所在的圆孔15(第一挡板11的圆孔、第二挡板16的圆孔，从上垫板6的上面穿过)，并稍用力手工塞紧；
②、在楔子12大头端，用榔锤水平方向用力将楔子12敲入圆孔15(第一挡板11的圆孔)，直至楔子12与圆孔15(第一挡板11的圆孔)配合紧为止；
③、重复以上步骤①及②，反复压平被夹紧的多片变形零件2，不断减小变形零件2的平面度超差，直至使用榔锤在水平方向用均衡力度将楔子12敲入圆孔15已无法敲入更深时，零件不反弹，平面度稳定。
本发明的有益效果是：该方法具有设备投入成本低、工装简易可靠、操作简单、效率高、质量稳定的特点。
附图说明
图1-1为大尺寸薄板零件的示意图；
图1-2为图1-1中沿A-A线的剖视图；
图2-1为零件变形平面度超差示意图；
图2-2为图2-1中沿B-B线的剖视图；
图3为本发明的工艺流程图；
图4为变形零件分组示意图；
图5为变形零件夹装示意图；
图6为变形零件的压力校正示意图；
图7-1为变形零件校正后的示意图。
图7-2为图7-1中沿C-C线的剖视图；
图中：1-大尺寸薄板零件，2-变形零件，3-A组变形零件，4-B组变形零件，5-夹具，6-上垫板，7-压力机活塞，8-压力机工作台，9-压力机，10-校正及回火后的大尺寸薄板零件，11-第一挡板，12-楔子，13-底板，14-螺栓，15-圆孔，16-第二挡板。图中尺寸的单位为mm。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1-1、图1-2所示，一种大尺寸薄板零件1，材质为45，厚度为4mm，零件交付使用最终平面度要求的0.1mm，零件热处理后续加工工序平面度要求的0.4mm。如图2-1、图2-2所示，零件生产加工中热处理工序回火温度为240±10℃，热处理回火后零件翘曲变形严重，平面度最大达到1mm(变形零件2)，超过该零件热处理后续加工工序平面度要求的0.4mm。如图3所示，大尺寸薄板零件(即变形零件2)平面度的校正方法，包括七个步骤，各工步操作为：
1)设备的准备：采用万能四柱压力机(万能四柱液压机)9及箱式回火炉，压力机9型号为YOL32-1000，压力机9的最大压力为400～1000KN(本实施例为1000KN)，压力机9的滑块行程为450-600mm(本实施例为600mm)；箱式回火炉采用台车式电阻炉，炉膛尺寸至少为450×450×350mm(本实施例为950×450×350mm)，加热温度大于200℃(本实施例加热温度650℃)。
2)夹具的准备：采用一次可夹紧多片变形零件2(多片为2-100片)的夹具5(本实施例采用夹具高度为380mm，夹具5最大一次可夹紧变形零件2的数量为50片；夹具5的高度根据压力机9滑块的行程及每次夹紧的变形零件2的数量来确定)，夹具5可控制变形零件2在受压时相互间的滑动或挤出，并根据变形零件2的平面校正程度随时调整夹紧状态；
如图5和图6所示，所述夹具(或称可拆卸式可调夹具)5，它包括底板13、第一挡板11、第二挡板16、楔子12、上垫板6；第一挡板11上沿竖向(高度方向)设有2-10个大小相同的圆孔15(本实施例采用3个，具体个数根据需要确定)，第二挡板16与第一挡板11的结构相同(即圆孔15的个数相同，圆孔15所处位置也相同)；第一挡板11的下端部与底板13的一侧固定连接(本实施例采用由螺栓14固定连接)，第二挡板16的下端部与底板13的另一侧固定连接(本实施例采用由螺栓14固定连接)；使用时，楔子12的小头端依次从位于上垫板6上方的第一挡板11的圆孔、第二挡板16的圆孔中穿过，楔子12位于上垫板6的上端面上。
底板13选用常温受力和低温加热稳定性好的耐热钢材料，材质为Cr12。底板13形状与大尺寸薄板零件1类似或相同，尺寸则略大于大尺寸薄板零件1，底板13上表面的平面度为0.2mm。底板13与两个挡板之间通过螺栓14进行连接，底板13和两个挡板因多次使用后平面度超差时，可拧出螺栓14，拆解夹具进行维修或更换(底板与挡板之间采用螺栓连接，方便底板和挡板因多次使用后平面度超差而需要进行的维修或更换)。圆孔15的孔径为20mm，楔子12为斜棒形(如图5所示)，楔子的端部最大截面圆直径20mm。
本夹具所采用的均为可方便加工的钢制零件或标准件。
3)变形零件准备：如图4所示，将变形零件2进行分类，根据其平面度超差大小，分作平面度超差较小的A组变形零件3及平面度超差较大的B组变形零件4；A组变形零件3平面度超差在0.6mm以内，B组变形零件4平面度超差在0.6～1mm以内。
4)零件夹装：如图5所示，采用夹具5同时叠放夹装多片变形零件2(将需要进行平面度校正的多片变形零件2置于底板13上；本实施例采用夹具5同时叠放夹装50片变形零件2，每次夹紧变形零件2的数量根据大尺寸薄板零件1的厚度、变形零件2的变形量由压力机9滑块的行程来确定)，变形零件2装上夹具5时，两件A组变形零件3与两件B组变形零件4交叉叠放装夹，每组中的两件变形零件及不同两组的变形零件叠放时，则根据平面变形凸点对凹点的原则，两两互补配对叠放装夹；装好变形零件2后，在最上层的大变形零件2上放置上垫板6，通过夹具5调整叠放的紧固程度后，水平倒置装好零件的夹具，零件若不能散落滑出，则达到初步压紧状态。
夹具5所装夹的变形零件2的数量：按(300+20)/4估算，其中300mm为压力机活塞7离压力机工作台8的距离，20mm为根据变形零件2的变形状态确定的下压行程，4mm为大尺寸薄板零件1的厚度。
5)压力校正：如图6所示，将夹装好的变形零件2及夹具5置于压力机9的压力机工作台8上，操作压力机9，压力机9的压力机活塞7压下上垫板6，通过上垫板6向下施压压平夹紧的变形零件2，减小夹紧的变形零件2的变形量和平面度超差量，并同时采用夹具5及时调整变形零件2的夹紧状态(通过楔子12调整)；
施加的压力大小为30KN，压力大小及下压行程大小根据变形零件2变形状况、平面度超差大小、零件材质的抗压强度、零件的厚度等因素逐步缓慢调整、反复施加。调整中密切关注变形零件2冷塑性变形状况及夹紧状况，根据实际下压行程增加或减少变形零件2的数量，下压行程控制在25-30mm以内。两两互补配对叠放的变形零件2在夹紧及承压状态下，互相作用，平面度逐渐减小。
采用夹具5及时调整变形零件2的夹紧状态的方法为：
①、将楔子12平面朝下，小头端朝前，穿过相互叠压的多片变形零件2高度位置所在的圆孔15(第一挡板11的圆孔和第二挡板16的圆孔，从上垫板6的上面穿过)，并稍用力手工塞紧。
②、在楔子12大头端，用榔锤水平方向用力将楔子12敲入圆孔15(第一挡板11的圆孔)，直至楔子12与圆孔15(第一挡板11的圆孔)配合紧为止。
③、重复以上步骤①及②，反复压平被夹紧的多片变形零件2，不断减小变形零件2的平面度超差，直至使用榔锤在水平方向用均衡力度将楔子12敲入圆孔15已无法敲入更深时，零件不反弹，平面度稳定。
6)去应力退火：压力机9校平后，夹紧的变形零件2(通过楔子12夹紧)，连同夹具5一起在箱式回火炉内进行去应力回火，之后置于空气中自然冷却至室温；去应力回火的温度略低于大尺寸薄板零件1热处理回火工序的温度，达到稳定平面度及降低内应力的效果(本实施例采用去应力回火的温度为200℃，回火时间为2.5小时)，得到校正及回火后的大尺寸薄板零件10。
7)拆夹：拆除夹紧校正及回火后的大尺寸薄板零件10的夹具5(拧松螺栓14，将第一挡板11、第二挡板16分别与底板13分离，拆除夹具，去除平面度稳定合格的大尺寸薄板零件)，获得质量稳定、平面度符合后续工序加工要求的大尺寸薄板零件。
如图7-1、图7-2所示，校正及回火后的大尺寸薄板零件10，内应力降低，平面度稳定在0.4以下，可满足后续加工生产工艺的要求。
变形零件2的夹装、压力校正及去应力退火过程中，应注意对变形零件2表面质量的保护，保证变形零件2的硬度和有效硬化层深不受影响。

Claims (4)

1.大尺寸薄板零件平面度的校正方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)设备的准备：准备压力机(9)及箱式回火炉，压力机(9)的最大压力为400～1000KN，压力机(9)的滑块行程为450-600mm；箱式回火炉采用台车式电阻炉，炉膛尺寸至少为450×450×350mm，加热温度大于200℃；
2)夹具的准备：采用一次可夹紧多片变形零件的夹具(5)，夹具(5)可控制变形零件(2)在受压时相互间的滑动或挤出；
3)变形零件准备：将变形零件(2)进行分类，根据其平面度超差大小，分作平面度超差较小的A组变形零件(3)及平面度超差较大的B组变形零件(4)；A组变形零件(3)平面度超差在0.6mm以内，B组变形零件(4)平面度超差在0.6～1mm以内；
4)零件夹装：夹具(5)内同时叠放夹装多片变形零件(2)，变形零件(2)装上夹具(5)时，两件A组变形零件(3)与两件B组变形零件(4)交叉叠放装夹，每组中的两件变形零件及不同两组的变形零件叠放时，则根据平面变形凸点对凹点的原则，两两互补配对叠放装夹；装好变形零件(2)后，在最上层的变形零件(2)上放置上垫板(6)；通过夹具(5)调整叠放的紧固程度后，水平倒置装好变形零件的夹具，变形零件若不能散落滑出，则达到初步压紧状态；
5)压力校正：将夹装好的变形零件(2)及夹具(5)置于压力机(9)的压力机工作台(8)上，操作压力机(9)，压力机(9)的压力机活塞(7)压下上垫板(6)，通过上垫板(6)向下施压压平夹紧的变形零件(2)，减小夹紧的变形零件(2)的变形量和平面度超差量，并同时采用夹具(5)及时调整变形零件(2)的夹紧状态；
6)去应力退火：压力机(9)校平后，夹紧的变形零件(2)；变形零件连同夹具(5)一起在箱式回火炉内进行去应力回火，之后置于空气中自然冷却至室温；得到校正及回火后的大尺寸薄板零件(10)；
7)拆夹：拆除夹紧校正及回火后的大尺寸薄板零件的夹具(5)，获得大尺寸薄板零件。
2.根据权利要求1所述的大尺寸薄板零件平面度的校正方法，其特征在于：所述夹具(5)，它包括底板(13)、第一挡板(11)、第二挡板(16)、楔子(12)、上垫板(6)；第一挡板(11)上沿竖向设有2-10个大小相同的圆孔(15)，第二挡板(16)与第一挡板(11)的结构相同；第一挡板(11)的下端部与底板(13)的一侧固定连接，第二挡板(16)的下端部与底板(13)的另一侧固定连接；使用时，楔子(12)的小头端依次从位于上垫板(6)上方的第一挡板(11)的圆孔、第二挡板(16)的圆孔中穿过，楔子(12)位于上垫板(6)的上端面上。
3.根据权利要求2所述的大尺寸薄板零件平面度的校正方法，其特征在于：所述的为固定连接由螺栓(14)固定连接。
4.根据权利要求1所述的大尺寸薄板零件平面度的校正方法，其特征在于：采用夹具(5)及时调整变形零件(2)的夹紧状态的方法为：
①、将楔子(12)平面朝下，小头端朝前，穿过相互叠压的多片变形零件(2)高度位置所在的圆孔(15)，并用力手工塞紧；
②、在楔子(12)大头端，用榔锤水平方向用力将楔子(12)敲入圆孔(15)，直至楔子(12)与圆孔(15)配合紧为止；
③、重复以上步骤①及②，反复压平被夹紧的多片变形零件(2)，不断减小变形零件(2)的平面度超差，直至使用榔锤在水平方向用均衡力度将楔子(12)敲入圆孔(15)已无法敲入更深时，零件不反弹，平面度稳定。
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