Hjulrammedeler har vanligvis høye tekniske krav som dimensjoner og geometriske toleranser. Det tradisjonelle to-pinne posisjoneringssystemet på den ene siden bruker klaringspasning, noe som fører til store posisjoneringsfeil og ustabil delbehandlingsnøyaktighet. Overposisjonering har to sider. På den ene siden bryter det med sekspunktsposisjoneringsprinsippet og påvirker fastspenning og posisjonering. På den annen side, hvis det håndteres riktig, kan det forbedre stivheten og prosesseringsnøyaktigheten til delen. Korrekt analyse og behandling av overposisjonering kan forbedre posisjoneringsnøyaktigheten uten å påvirke lasting og lossing av arbeidsstykker. Dette er nøkkelen til rasjonell utforming av overposisjonsarmaturer. Med sammenstillings- og bevegelsessimuleringsfunksjonene til UG NX-programvaren, kan virkningen av tilpasningsklaring på posisjoneringsfeilen til runde hull i forskjellige posisjoner vises intuitivt. Posisjoneringsnøyaktigheten til den doble ekspansjonsstrukturen med to pinner med forbedret posisjoneringsfeil har blitt forbedret, men den har fortsatt sine begrensninger. For porøse hjulrammearbeidsstykker kan en rimelig tre-pinners posisjoneringsmetode på den ene siden oppnå høyere og mer stabil posisjoneringsnøyaktighet enn to-pins posisjoneringsmetoden på den ene siden.
1 Forord
Overposisjonering betyr at en viss grad av frihet for arbeidsstykket begrenses to ganger eller mer. Overposisjoneringsfenomenet kan lett føre til at det stive arbeidsstykket ikke monteres riktig og bør unngås så mye som mulig [1]. Posisjoneringsstiftene som brukes i to-pin-på-en-side klemme- og posisjoneringsprosessen er grovt delt inn i to kategorier: stive pinner og fleksible pinner. Både stive og fleksible pinner har sine begrensninger. Passformen til den stive to-pinnen på den ene sidestrukturen begrenser maskineringsnøyaktigheten. Den fleksible to-pinnen på den ene siden er plagsom og kostbar å produsere. Dessuten har to-pinnen på den ene siden et begrenset bruksområde og kan ikke oppfylle kravene til bearbeiding av porøse deler som hjulrammer. Hvordan sikre posisjoneringsnøyaktigheten til porøse deler på vertikale maskineringssentre er et problem verdt å studere.
2 Begrensninger av to pinner på den ene siden
2.1 Spaltetype med to pinner på den ene siden
Den tradisjonelle to-pinne strukturen på den ene siden bruker stive posisjoneringsstifter. For å unngå overposisjonering brukes en sylindrisk pinne og en skjærekantpinne. Posisjoneringsprinsippet er sylindrisk pinneposisjonering og diamantpinneorientering. Den sylindriske posisjoneringsstiften begrenser bevegelsesfriheten til arbeidsstykket i X- og Y-retningene og spiller hovedposisjoneringsrollen; diamantposisjoneringsstiften (hensikten med kantskjæring er å øke tapphullspalten og kompensere for hullavstandsfeilen til arbeidsstykket og stiftavstandsfeilen til fiksturen. Ved installasjon bør det sikres at det er en ikke-kantet sylinder i retning av den vertikale linjen som forbinder sentrene til de to hullene) begrenser bare rotasjonsfriheten til arbeidsstykket rundt Z-aksen, og spiller vanligvis rollen som vinkelposisjonering. Nullpunktforskyvningsfeilen for prosessdimensjoner i horisontal retning bestemmes vanligvis av det sylindriske tapphullets posisjoneringspar, som hovedsakelig skyldes den tilfeldige vandring og flyting av hovedposisjoneringshullet på arbeidsstykket i forhold til den sylindriske posisjoneringsstiften. Nullpunktforskyvningsfeilen i vertikal retning er relatert til midten av de to hullene. Forbindelseslinjen er relatert til X-aksevinkelen, som bestemmes av vinkelfeilen til arbeidsstykket forårsaket av gapet mellom fiksturposisjoneringsstiften og arbeidsstykkets posisjoneringshull.
Selv om den tradisjonelle to-pinne strukturen på den ene siden unngår overposisjonering, øker den posisjoneringsfeilen ved posisjoneringshullet til kantskjærepinnen. Som vist i figur 1, når referansehullet for den maksimale grensestørrelsen møter posisjoneringsstiften for minimumsgrensestørrelsen, er pinnehullets kontaktlinjer plassert på begge sider av linjen som forbinder de to hullene, og når grensevinkelavbøyningen oppstår mellom ledningen som forbinder de to hullene og ledningen som forbinder de to pinnene, vil de mest ugunstige posisjoneringsforholdene oppstå, som lett kan føre til at hullposisjonen er utenfor toleranse [2].
bilde
Figur 1: Rotasjonsfeil for to pinner på den ene siden
For å redusere referanseforskyvningsfeilen og rotasjonsvinkelfeilen forårsaket av tilfeldig flyting, må det matchende gapet til pinnehullene elimineres, det vil si at størrelsesavviket til posisjoneringshullene og pinnene må reduseres. Imidlertid begrenses i hvilken grad nøyaktigheten til arbeidsstykker og verktøy kan forbedres av maskinverktøyets nøyaktighet. Jo mindre hullstigningstoleransen og hulldiametertoleransen er, desto vanskeligere og høyere blir kostnadene ved bearbeiding, og hvis tilpasningsgapet er for lite, vil det forårsake store problemer ved lasting og lossing av arbeidsstykker. Det kan sees fra figur 1 at under betingelsen av en viss hull-pinneklaring, jo lengre avstand L mellom de to hullene er, jo mindre er rotasjonsvinkelfeilen Δφ, og posisjoneringsfeilen forårsaket av rotasjonsvinkelen er relativt redusert.
2.2 Utvidbar type med to pinner på den ene siden
I faktisk produksjon, for å forbedre posisjoneringsnøyaktigheten og lette lasting og lossing av arbeidsstykker, brukes ofte den utvidbare to-pinne strukturen på den ene siden. Den ekspanderbare to-pinne strukturen på den ene siden bruker først pinnehullsgapet for fleksibel fastspenning, og bruker deretter pinnens ekspansjonsmekanisme til å utvide posisjoneringspinnen for å eliminere pinhullets matchende gap og redusere hjørnefeilen. Samtidig, på grunn av forskjellen mellom avstanden mellom posisjoneringshullene og avstanden mellom posisjoneringsstiftene, vil arbeidsstykket bevege seg litt på grunn av utvidelsen av posisjoneringshullene, og avstandsforskjellen utjevnes effektivt, og forbedrer dermed posisjonsnøyaktighet for de behandlede hullene. Bruken av en utvidbar to-pins struktur på den ene siden kan også redusere maskineringsnøyaktigheten til arbeidsstykkets posisjoneringshull samtidig som designkravene oppfylles, og dermed spare produksjonskostnader [3].
Ekspansjonsstrukturen til posisjoneringsstiften er delt inn i to typer: full sirkel ekspansjon og flere-punkt ekspansjon, som henholdsvis tilsvarer den sylindriske posisjoneringsstiften som spiller hovedposisjoneringsrollen og kantskjærepinnen som begrenser arbeidsstykkets vinkelfeil. Den utvidbare to-pinne strukturen på den ene siden kan deles inn i enkel ekspansjonstype og dobbel ekspansjonstype.
I en-ekspansjonstypen to-pins struktur på den ene siden, er den sylindriske posisjoneringspinnen som spiller hovedposisjoneringsrollen vanligvis utformet som en ekstern ekspansjonstype, som brukes når diameteren til det midtre posisjoneringshullet til arbeidsstykket er større og diameteren på vinkelposisjonshullet er mindre.
Den to-pinne strukturen med dobbel ekspansjon på den ene siden brukes mest i situasjoner der diametrene til det sentrale posisjoneringshullet og vinkelposisjoneringshullet til arbeidsstykket begge er store. Den vanlige dobbelekspansjonsstrukturen med to stifter på den ene siden har for det meste en tannet klaffekspansjonsstruktur, og begge posisjoneringsstiftene er laget av høykvalitets fjærstål. Den nye to-pinne strukturen med dobbel ekspansjon på den ene siden bruker for det meste tynnveggede posisjoneringsstifter med flytende media installert i det indre hulrommet. Flytende medier inkluderer solide kuler, pastaer og væsker. For å ta flytende plast tynnveggede posisjoneringsstifter som et eksempel, når trykkskruen trykker den flytende plasten i den tynnveggede ekspansjonshylsen gjennom glidesøylen, vil den flytende plasten i det indre hulrommet til posisjoneringsstiften jevnt overføre trykket den bærer , slik at den tynnveggede posisjoneringsstiften gjennomgår plastisk deformasjon og ekspanderer radielt, og aksen til posisjoneringsstiften og det sentrale hullet er sammenfallende, og oppnår dermed formålet med å redusere posisjoneringsfeil. Etter at arbeidsstykket er behandlet, reduseres trykket i den tynnveggede ekspansjonshylsen og posisjoneringsstiften separeres fra arbeidsstykket.
2.3 Begrensninger for to-pins strukturen på den ene siden
Plasseringsprosessen av to stifter på den ene siden kan også betraktes som monteringsprosessen av stift- og hullarbeidsstykket. Derfor kan UG NX-programvare brukes til å sette sammen pinnene og hullene for å simulere overposisjoneringsmetoden til to pinner på den ene siden. Ta en roterende skive i rustfritt stål som et eksempel, N (oddetall) koaksiale hull av φD1 er jevnt fordelt på begge endeflater, og midten er et stort gjennomgående hull på φD2. UG NX-programvare brukes til stift- og hullmontering. Det er tre kontaktbegrensninger mellom verktøyet og arbeidsstykket, nemlig endeflatekontakten mellom bunnplaten og arbeidsstykket, og kontakten mellom de to settene med pinnehull. For mer intuitivt å presentere posisjoneringsfeilforsterkningsfenomenet til en to-pins posisjoneringsstruktur i et porøst arbeidsstykke, er det matchende gapet mellom de to parene av sylindriske pinner og hull satt til 3 mm.
Som vist i figur 2, hvis det sentrale store hullet Q1 og et lite hull Q2 på fordelingssirkelen brukes som målestokk, fordi det er et matchende gap, selv om det er overplassert, når tappen og hullsylinderen er ved delvis kontakt kan arbeidsstykket fortsatt være innenfor et lite område. innvendig flyte. I tillegg til de to posisjoneringshullene varierer posisjoneringsfeilene til de to gjenværende hull K3 og K4 på fordelingssirkelen til den roterende skiven på grunn av deres relative posisjoner til de to posisjoneringsstifthullene Q1 og Q2. Fra figur 2 kan det ses intuitivt at posisjoneringsfeilen til de små hullene K3 og K4 på fordelingssirkelen langt overstiger parringsspalten til stifthullet med 3 mm, det vil si at posisjoneringsfeilen forsterkes i forhold til parringsspalten . Bruk av senterhullet og de små hullene på fordelingssirkelen. Posisjoneringsmetoden med to pinner på den ene siden av hullet kan ikke oppfylle behandlingskravene.
bilde
Figur 2: Feilforsterkningsfenomen ved plassering av sentrale hull og periferiske hull
Som vist i figur 3, hvis de to små hullene Q2 og K4 på fordelingssirkelen til den roterende skiven brukes som målestokk, er det åpenbart at pinneavstanden til denne metoden er større enn for den forrige metoden. Selv om pinneavstanden økes, noe som resulterer i en relativ reduksjon av rotasjonsvinkelfeilen, overskrider posisjoneringsfeilen for de resterende to hullene Q1 og K3 fortsatt matchende gap med 3 mm, og det er også et fenomen med forskjellige hullposisjoner og forskjellige posisjoneringsfeil. Denne typen to-pins posisjonering på den ene siden kan fortsatt ikke oppfylle de tekniske kravene.
bilde
Figur 3: Feilforsterkningsfenomen i posisjonering av dobbelt omkretshull
Selv om det brukes en dobbel ekspansjonsstruktur med to pinner på den ene siden, blir systematiske feil som måling, produksjon og montering uunngåelig introdusert under produksjonsprosessen av fixturposisjoneringskomponentene. På grunn av produksjonsfeilen til selve armaturet, kan ikke aksene til stiften og akselen falle helt sammen. På samme tid, selv om det er i vertikal retning av forbindelsen mellom de to pinnene, reduseres vinkelfeilen på grunn av eliminering av tilpasningsgapet; i retning av tilkoblingen av de to tappene, tappen, Forskjellen i hullavstandsreferansen vil bli homogenisert på grunn av den svake forskyvningen av arbeidsstykket, men posisjoneringsfeilen reduseres kun i forhold til den stive sylindriske tappen og kan ikke elimineres . Størrelsen avhenger av formen, plasseringen og dimensjonsnøyaktigheten til selve armaturet når den produseres. , og bortsett fra de to posisjoneringshullene, vil posisjoneringsfeilene til de andre hullene fortsatt variere på grunn av deres relative posisjoner til posisjoneringsstifthullene. Det er fortsatt en tendens til at posisjoneringsfeilen forsterkes i forhold til de to pinnene på den ene siden, og det er fenomener utenfor toleranse.
3 Dual nature analyse av overposisjonering
Fenomenet med overposisjonering kan lett føre til at stive arbeidsstykker ikke kan installeres normalt. Men under visse forhold kan rimelig bruk av overposisjonering oppnå gode resultater og åpenbare fordeler.
For arbeidsstykker med svak stivhet og høye presisjonskrav, som tynnveggede arbeidsstykker, slanke stenger eller arbeidsstykker med stor flat overflate som posisjoneringsreferanse, store deler osv., er overposisjoneringsklemming mer fordelaktig. For arbeidsstykker med dårlig stivhet bør steder som lett deformeres, holdes tilbake så mye som mulig. Hensikten er å forhindre deformasjon forårsaket av skjærekrefter under behandlingen, øke stivheten til posisjonering og fastspenning, sikre stabiliteten i prosessprosessen og forbedre prosesseringsnøyaktigheten.
Når du dreier et langakset arbeidsstykke, klemmes den ene enden av arbeidsstykket med tre klør og den andre enden støttes av en halespiss. Bevegelsesfriheten til arbeidsstykket i Y- og Z-retningene er begrenset to ganger, noe som resulterer i overposisjonering. Sammenlignet med spissløs støtte økes kontaktområdet og klemsikkerheten, stivheten til arbeidsstykket styrkes, behandlingen går jevnt, og bearbeidingskvaliteten og effektiviteten til arbeidsstykket er betydelig forbedret.
Ved fresebehandling definerer de tre støttepunktene et plan, og det fjerde støttepunktet kan ikke være helt i plan med ABC. Den faste firepunktsflaten er overplassert. Men i faktisk produksjon brukes ofte flere overflater med bedre gjensidig posisjonsnøyaktighet som posisjoneringsreferanser samtidig, og danner en overposisjoneringsmetode. Denne overposisjoneringsmetoden forbedrer ikke bare klemsikkerheten og systemets stivhet, men forbedrer også spenningsdeformasjonen til tynnveggede arbeidsstykker, og sikrer dermed bedre produktbehandlingskvalitet. Å fjerne det fjerde støttepunktet og eliminere overposisjoneringsmetoder har motsatt effekt.
Med andre ord er noen posisjoneringsmetoder overposisjonert fra et formelt synspunkt, men det er ingen vesentlig gjensidig interferens eller konflikt mellom posisjoneringsstøttepunktene med gjentatte begrensede frihetsgrader, eller selv om det er interferens, overskrider det ikke det tillatte grensen til arbeidsstykket. krav, er denne typen overposisjonering tillatt. Med andre ord, ved å bruke et presisjonsdatum med høy bearbeidingsnøyaktighet som posisjoneringsdatum, er feilen til posisjoneringsdatumet liten, og arbeidsstykkeposisjonen kan fortsatt flyte innenfor et lite område. Denne typen overposisjonering er bare formell overposisjonering og tillates å forekomme [4].
Når du bruker posisjonering, må du være oppmerksom på følgende tre punkter.
1) Feilen i posisjoneringsreferansen bestemmer graden av uønskethet av overposisjoneringsinterferensresultatet. Jo større feilen på posisjoneringsdatumet er, desto mer alvorlig er interferensdeformasjonen og desto større blir de uheldige konsekvensene. Derfor må det stilles høyere krav til størrelsen og geometrisk nøyaktighet til posisjoneringsdatumhullet som brukes som arbeidsstykke for å redusere feilen til selve posisjoneringsdatumet.
2) Kraften som brukes for lasting og lossing av arbeidsstykket må være hensiktsmessig, og dets lokale deformasjon og kontaktspenning må kontrolleres innenfor området tillatt av de tekniske kravene.
3) I et overposisjoneringsfestesystem påvirker antall posisjoneringsdeler det omfattende avviket til hele fikstursystemet.
4 Påføringstilfeller med tre-pinners overposisjonering på den ene siden
Den tidligere omtalte roterende platen i rustfritt stål har en total høyde på 210 mm og et I-formet tverrsnitt. Det er N (oddetall) koaksiale og jevnt fordelte små hull på φD1 på begge endeflater, og et stort gjennomgående hull på φD2 i midten. Dette arbeidsstykket er en sveiset konstruksjonsdel, og det er høye krav mellom øvre og nedre akser av de små hullene, mellom den jevne sirkulære aksen og aksen til de store hullene, og plasseringen av de små hullene i forhold til de store hullene. Ved bearbeiding på et vertikalt maskineringssenter ligger vanskeligheten i de høye koaksialitetskravene til de små hullene mellom øvre og nedre lag. Bruk av utvidet verktøybehandling og boring fra den ene enden kan sikre de tekniske kravene, men det forlengede boreverktøyet krever mange spesifikasjoner, verktøykostnadene er høye, og vibrasjoner er tilbøyelige til å oppstå under behandlingen, og effektiviteten er ikke høy. Derfor er en mer gjennomførbar behandlingsløsning å bruke spesialfeste, U-svingbehandling, så det trengs bare et lite antall korte kniver. Nøkkelen til suksessen til behandlingsplanen for U-sving er at klem- og posisjoneringsnøyaktigheten under dreiebehandlingen må oppfylle de tekniske kravene.
Som nevnt tidligere, når det fine datumet brukes som posisjoneringsdatum, tillates overposisjonering for å forbedre posisjoneringsnøyaktigheten. Når du bruker et vertikalt bearbeidingssenter for å behandle hullene på den andre overflaten av det roterende bordet, kan en tre-pinners posisjoneringsstruktur på den ene siden brukes til å klemme. Bunnflaten til verktøyet og de tre sylindriske stiftaksene på den brukes som posisjoneringsnulm, og arbeidsstykket er basert på hulltappklaringen. Installert på verktøyets bunnplate på en matchende måte. XY-forskyvningen av arbeidsstykket og rotasjonen rundt Z-aksen begrenses samtidig av tre par pin-hull-posisjoneringspar. I henhold til de tre ovennevnte betingelsene for bruk av overposisjonering, bør et vertikalt maskineringssenter med høy presisjon brukes til å lage verktøyets grunnplate og behandle de små hullene på den første overflaten av det roterende bordet for å redusere forskjellen i pinneavstand og hullavstand. Maskineringssenteret har høy posisjoneringsnøyaktighet (posisjoneringsfeil mindre enn eller lik 0.01 mm). Derfor kan størrelsesforskjellen mellom pinneavstand og hullavstand, og formfeilen ignoreres. Den eneste faktoren som påvirker posisjoneringsnøyaktigheten er den matchende klaringen mellom pinner og hull [5].
Fortsett å bruke UG NX-programvaren for å simulere prosessen med å plassere og klemme tre pinner på den ene siden, og legg til kontaktbegrensninger for det tredje paret med pinnehull. Som det kan sees fra sammenstillingsnavigatoren i figur 4, er posisjonsstatusen til det porøse arbeidsstykket 2 en "halvt svart og halvt hvit" liten sirkel, noe som indikerer at arbeidsstykket 2 er i en delvis begrenset tilstand. Klikk på begrensningsknappen på monteringsverktøylinjen, flytt markøren til arbeidsstykket, trykk og hold og roter musen. De tre små hullene på arbeidsstykket vil hver rotere rundt den kontaktende sylindriske tappen samtidig. Arbeidsstykket er faktisk i en ikke-helt begrenset tilstand. Åpenbart, ved hjelp av UG NX-programvaren, kan det ses intuitivt at når arbeidsstykket i den tre-pinne strukturen flyter, vil diameteren på ringen dannet av midten av det lille hullet ikke overskride tilpasningsgapet, og den kombinerte effekten av de tre restriksjonene gjør senteret av arbeidsstykket større. Hullet kan bare flyte innenfor et lite område. Så, hva er posisjoneringsfeilen til det store hullet i midten av arbeidsstykket?
