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小钢制件磁粉检测夹具优化设计 摘要：公司承制的一些螺母、螺套等小钢制件（内径≤８ｍｍ）种类多、批量大，均需进行１００％磁粉检测。现用磁粉检测夹具存在耐用性差、磁化效率低、使用不便利等问题。为解决这些问题，根据通电磁化原理，对该类零件的磁化夹具进行了系统分析，并参考了机械加工组合夹具的构思，优化设计了新的磁粉检测组合夹具。经使用验证，新夹具耐用性良好、简单易用，保证产品质量的前提下，可大幅度地提升该类产品的磁粉检测效率（约３０％～７５％）。 关键词：小钢制件；磁粉检测；组合夹具；优化设计 公司承制的螺母、螺套等小钢制件（内径≤８ｍｍ）共计２０余种，主要用于各型号的机匣、法兰、长轴等构件之间的连接，其质量对产品使用安全性有重要影响，按设计和工艺要求，该类零件在加工完成后均需１００％进行磁粉检测。但由于该类零件种类多、批量检测任务量大（每批约３００件～８００件）、内径小（限制了磁化导体的选择）等原因，以及在产品研制时没有综合考虑，逐个图号设计了大量的简单夹具（通电铜棒／铜丝）；而这些夹具存在耐用性差、效率低、使用不便利等问题，不能真正满足现有产品检测效率需求。根据通电磁化的原理，并借鉴了机械加工组合夹具的构思，笔者设计了一种通用性强、耐用性好、简单易用的磁化夹具，经使用验证，在保证质量的前提下，大幅度提升了检测效率。 １　现状分析 零件的检测过程一般包括周向磁化和纵向磁化，根据现场跟踪分析，该类零件的周向通电磁化耗时偏长，约占整个磁粉检测过程５０％以上的时间，笔者选择对其周向磁化过程进行分析改进。现用的周向磁化夹具有粗铜丝和不同尺寸的小铜棒（阶梯铜棒），这两类夹具存在以下问题：（１）粗铜丝夹具不能直接夹持，需要折弯后固定在支撑块上通电，通电完成后又需掰直后方能取出零件，如此反复效率不高；（２）粗铜丝夹具耐用性差，多次弯折后难以矫直，导致不容易穿入零件孔中，且容易折断；（３）粗铜丝夹具不宜连续使用，多次通电后容易发烫，造成磁化过程的中断；（４）阶梯铜棒夹具为多种尺寸铜棒成套使用，针对具体零件需要寻找适用的铜棒；（５）阶梯铜棒夹具夹持时容易被折弯，其长度一般都不宜太长（一般≤２００ｍｍ），所以单次磁化零件数量少。 ２　夹具优化设计 ２．１　检测原理及分析。中心导体法磁化基本原理如图１所示：将中心导体从工件的内孔穿过，并在中心导体上施加电流，将形成环绕中心导体的周向磁场Ｈ，并覆盖整个工件。在缺陷Ｆ表面则会发生磁力线溢出，形成漏磁场；在工件表面施加磁悬液后，漏磁场吸收磁粉形成缺陷显示。根据磁化原理和现场实践经验可知，影响磁化质量的因素主要有磁化电流大小和磁化时间；影响磁化效率和通用性的主要因素为通电导体直径和长度等。为了保证产品检测质量，笔者选择前两个要素保持不变，针对后两个要素分析制定改进措施。从产品检测需求考虑，理论上通电导体越细越长，夹具通用性越好，检测效率越高，但是细长夹具的抗变形能力将大幅度下降。解决问题的关键点是保证中心导体足够细长且耐用不变形。２．２　中心导体的选择。中心导体的尺寸是影响通电磁化的关键因素。根据磁粉检测工艺，对公司２０多种螺母、小孔径钢套的尺寸进行了分析，并结合零件批量件数和操作便利性考虑，最终选择了６ｍｍ×５１０ｍｍ的黄铜棒作为中心导体，以满足公司此类小钢制件的磁化需求。２．３　组合夹具的设计。选择了合适的通电中心导体后，还需要解决中心导体夹持通电时易折弯变形、组合夹具如何便利地装卸零件的问题。笔者制作了轻便的木条支撑块，解决了夹持变形的问题。但如何使其方便装卸零件，需要设计精细的连接结构。实际使用过程中，磁化前要拆开夹具装零件，磁化后要拆开夹具取零件，且零件内径都较小，难以做成非常精细的可转动连接结构。在尝试了多种连接方式后，最终选择了螺纹弯头连接，结构如图２所示，实物如图３所示。图２　组合夹具结构图图３组合夹具实物图经多次改进后，组合夹具具有耐用性好、通用性强、检测效率高等特点，能有效替代现用夹具用于小孔径螺母、螺套等小钢制件的磁粉检测，使用效果如图４所示。改进后的夹具主要使用步骤：（１）取下螺口调整接头（图２中部件２）；（２）手持中心导体（图２中部件１）装上零件；（３）拧进螺口调整接头至支撑块（图２中部件３）长度；（４）夹持通电磁化。图４　组合夹具使用效果图６３无　损　探　伤 ３　效果验证 为了验证新组合夹具的使用效果，选用了Ｘ５Ｑ．Ｓ４０１－１等４种零件进行验证，这４批零件件数均在２００件以上，使用三类夹具的检测时间如表１所示。从表１可看出，新的组合夹具所花时间最短，效率最高，按公式Ｔ０－Ｔ１Ｔ１（其中Ｔ０为原夹具需要时间，Ｔ１为新夹具需要时间）计算，检测效率提升了约（３０～７５）％。此外，对比在用的两类夹具