Hjulrammedele har normalt høje tekniske krav såsom dimensioner og geometriske tolerancer. Det traditionelle to-benede positioneringssystem på den ene side bruger frigangspasning, hvilket fører til store positioneringsfejl og ustabil delbehandlingsnøjagtighed. Overpositionering har to sider. På den ene side overtræder det seks-punkts positioneringsprincippet og påvirker fastspænding og positionering. På den anden side, hvis det håndteres korrekt, kan det forbedre delens stivhed og behandlingsnøjagtighed. Korrekt analyse og behandling af overpositionering kan forbedre positioneringsnøjagtigheden uden at påvirke læsning og aflæsning af arbejdsemner. Dette er nøglen til det rationelle design af overpositioneringsarmaturer. Med samlings- og bevægelsessimuleringsfunktionerne i UG NX-softwaren kan indvirkningen af pasform på positionsfejlen af runde huller ved forskellige positioner vises intuitivt. Positioneringsnøjagtigheden af dobbelt-ekspansions-to-pin-strukturen med forbedret positioneringsfejl er blevet forbedret, men den har stadig sine begrænsninger. For porøse hjulramme-emner kan en rimelig tre-bens positioneringsmetode på den ene side opnå højere og mere stabil positioneringsnøjagtighed end to-pin positioneringsmetoden på den ene side.
1 Forord
Overpositionering betyder, at en vis grad af frihed for emnet er begrænset to gange eller mere. Fænomenet med overpositionering kan let føre til, at det stive emne ikke monteres korrekt og bør undgås så meget som muligt [1]. De positioneringsstifter, der bruges i to-ben-på-en-side fastspænding og positioneringsprocessen, er groft opdelt i to kategorier: stive stifter og fleksible stifter. Både stive og fleksible stifter har deres begrænsninger. Den mellemrumsformede pasform af den stive to-benede struktur på den ene side begrænser bearbejdningsnøjagtigheden. Den fleksible to-stift på den ene side er besværlig og dyr at fremstille. Desuden har to-pinden på den ene side et begrænset anvendelsesområde og kan ikke opfylde kravene til bearbejdning af porøse dele såsom hjulrammer. Hvordan man sikrer positioneringsnøjagtigheden af porøse dele på vertikale bearbejdningscentre er et spørgsmål, der er værd at studere.
2 Begrænsninger af to stifter på den ene side
2.1 Spaltetype med to stifter på den ene side
Den traditionelle gap-type to-benede struktur på den ene side bruger stive positioneringsstifter. For at undgå overpositionering anvendes en cylindrisk stift og en skærende stift. Dens positioneringsprincip er cylindrisk stiftpositionering og diamantstiftorientering. Den cylindriske positioneringsstift begrænser arbejdsemnets bevægelsesfrihed i X- og Y-retningerne og spiller hovedpositioneringsrollen; diamantpositioneringsstiften (formålet med kantskæring er at øge stifthulsafstanden og kompensere for hulafstandsfejlen i arbejdsemnet og stiftafstandsfejlen i fiksturen. Ved installation skal det sikres, at det er en ikke-kantet cylinder i retning af den lodrette linje, der forbinder centrene af de to huller) begrænser kun arbejdsemnets rotationsfrihed omkring Z-aksen og spiller normalt rollen som vinkelpositionering. Datum-forskydningsfejlen for procesdimensioner i vandret retning bestemmes sædvanligvis af det cylindriske stifthulspositioneringspar, hvilket hovedsageligt skyldes den tilfældige vandring og svævning af hovedpositioneringshullet på emnet i forhold til den cylindriske positioneringsstift. Datum-forskydningsfejlen i lodret retning er relateret til midten af de to huller. Forbindelseslinjen er relateret til X-aksevinklen, som bestemmes af arbejdsemnets vinkelfejl forårsaget af mellemrummet mellem fixturpositioneringsstiften og arbejdsemnetpositioneringshullet.
Selvom den traditionelle to-benede spaltestruktur på den ene side undgår overpositionering, øger den positioneringsfejlen ved positioneringshullet på kantskæringsstiften. Som vist i figur 1, når referencehullet for den maksimale grænsestørrelse opfylder positioneringsstiften for den minimale grænsestørrelse, er pinhulskontaktlinjerne placeret på begge sider af linjen, der forbinder de to huller, og når grænsevinkelafbøjningen forekommer mellem ledningen, der forbinder de to huller, og ledningen, der forbinder de to stifter, vil der opstå de mest ugunstige positioneringsforhold, som let kan medføre, at hulpositionen er uden for tolerance [2].
billede
Figur 1: Rotationsfejl af to stifter på den ene side
For at reducere referenceforskydningsfejlen og rotationsvinkelfejlen forårsaget af tilfældig flydning, skal stifthullernes matchende mellemrum elimineres, det vil sige størrelsesafvigelsen af positioneringshullerne og stifterne skal reduceres. Det omfang, hvori nøjagtigheden af emner og værktøj kan forbedres, er imidlertid begrænset af maskinværktøjsmaskinernes bearbejdningsnøjagtighed. Jo mindre hulstigningstolerancen og huldiametertolerancen er, desto sværere og højere vil omkostningerne være ved forarbejdning, og hvis tilpasningsgabet er for lille, vil det forårsage store problemer ved pålæsning og aflæsning af emner. Det kan ses af figur 1, at under betingelsen af en vis hul-pin-frigang, jo længere afstanden L er mellem de to huller, jo mindre er rotationsvinkelfejlen Δφ, og positioneringsfejlen forårsaget af rotationsvinklen er relativt reduceret.
2.2 Udvidelig type med to stifter på den ene side
I den faktiske produktion, for at forbedre positioneringsnøjagtigheden og lette læsning og aflæsning af arbejdsemner, bruges ofte den udvidelige to-benede struktur på den ene side. Den udvidelige to-benede struktur på den ene side bruger først stifthulsspalten til fleksibel fastspænding og bruger derefter stiftens ekspansionsmekanisme til at udvide positioneringsstiften for at eliminere stifthullets matchende åbning og reducere hjørnefejlen. På samme tid, på grund af forskellen mellem afstanden mellem positioneringshullerne og afstanden mellem positioneringsstifterne, vil arbejdsemnet bevæge sig en smule på grund af udvidelsen af positioneringshullerne, og afstandsforskellen udlignes effektivt, hvilket forbedrer positionsnøjagtighed af de behandlede huller. Anvendelsen af en ekspanderbar to-benet struktur på den ene side kan også reducere bearbejdningsnøjagtigheden af emnets positioneringshuller og samtidig opfylde designkravene og derved spare produktionsomkostninger [3].
Positioneringsstiftens ekspansionsstruktur er opdelt i to typer: fuld cirkeludvidelse og flerepunktsudvidelse, som henholdsvis svarer til den cylindriske positioneringsstift, der spiller hovedpositioneringsrollen, og kantskæringsstiften, der begrænser emnets vinkelfejl. Den udvidelige to-benede struktur på den ene side kan opdeles i enkelt ekspansionstype og dobbelt ekspansionstype.
I den to-benede struktur med enkelt ekspansion på den ene side er den cylindriske positioneringsstift, der spiller hovedpositioneringsrollen, normalt udformet som en ekstern ekspansionstype, som bruges, når diameteren af det midterste positioneringshul i emnet er større og diameteren af vinkelpositioneringshullet er mindre.
Den dobbelte ekspansionstype to-benede struktur på den ene side bruges mest i situationer, hvor diametrene af det centrale positioneringshul og det vinkelformede positioneringshul på arbejdsemnet begge er store. Den fælles dobbeltekspansionsstruktur med to stifter på den ene side vedtager for det meste en fortandet klapudvidelsesstruktur, og begge positioneringsstifter er lavet af højkvalitets fjederstål. Den nye to-benede struktur med dobbelt ekspansion på den ene side bruger for det meste tyndvæggede positioneringsstifter med flydende medier installeret i det indre hulrum. Flydende medier omfatter faste kugler, pastaer og væsker. Hvis man tager flydende plast tyndvæggede positioneringsstifter som et eksempel, når trykskruen trykker den flydende plast i den tyndvæggede ekspansionsmuffe gennem glidesøjlen, vil den flydende plast i positioneringsstiftens indre hulrum jævnt overføre det tryk, den bærer , således at den tyndvæggede Positioneringsstiften undergår plastisk deformation og udvider sig radialt, og positioneringsstiftens akse og det centrale hul er sammenfaldende, hvorved formålet med at reducere positioneringsfejl opnås. Efter at emnet er behandlet, reduceres trykket i den tyndvæggede ekspansionsmuffe, og positioneringsstiften adskilles fra emnet.
2.3 Begrænsninger af den to-benede struktur på den ene side
Positioneringsprocessen af to stifter på den ene side kan også betragtes som samlingsprocessen af stift- og hulemnet. Derfor kan UG NX-software bruges til at samle stifterne og hullerne for at simulere overpositioneringsmetoden for to stifter på den ene side. Tager man en roterende skive i rustfrit stål som et eksempel, er N (ulige antal) koaksiale huller af φD1 jævnt fordelt på begge endeflader, og midten er et stort gennemgående hul på φD2. UG NX-software bruges til stift- og hulsamling. Der er tre kontaktbegrænsninger mellem værktøjet og emnet, nemlig endefladekontakten mellem bundpladen og emnet, og kontakten mellem de to sæt stifthuller. For mere intuitivt at præsentere positioneringsfejlforstærkningsfænomenet af en to-benet positioneringsstruktur i et porøst emne, er det matchende mellemrum mellem de to par cylindriske stifter og huller sat til 3 mm.
Som vist i figur 2, hvis det centrale store hul Q1 og et lille hul Q2 på fordelingscirklen bruges som benchmark, fordi der er et matchende mellemrum, selvom det er overplaceret, når stiften og hulcylinderen er ved delvis kontakt kan emnet stadig være i et lille område. indre flyder. Ud over de to positioneringshuller varierer positioneringsfejlene for de resterende to huller K3 og K4 på fordelingscirklen af den roterende skive på grund af deres relative positioner til de to positioneringsstifthuller Q1 og Q2. Fra figur 2 kan det intuitivt ses, at positioneringsfejlen for de små huller K3 og K4 på fordelingscirklen langt overstiger stifthullets parringsspalte med 3 mm, det vil sige, at positioneringsfejlen forstærkes i forhold til sammenkoblingsspalten . Brug af centerhullet og de små huller på fordelingscirklen Den to-benede positioneringsmetode på den ene side af hullet kan ikke opfylde forarbejdningskravene.
billede
Figur 2: Fejlforstærkningsfænomen i placeringen af centrale huller og periferiske huller
Som vist i figur 3, hvis de to små huller Q2 og K4 på fordelingscirklen af den roterende skive bruges som benchmark, er det indlysende, at stiftafstanden ved denne metode er større end den tidligere metode. Selvom stiftafstanden øges, hvilket resulterer i en relativ reduktion af rotationsvinkelfejlen, overstiger positioneringsfejlen for de resterende to huller Q1 og K3 stadig det matchende mellemrum med 3 mm, og der er også et fænomen med forskellige hulpositioner og forskellige positioneringsfejl. Denne form for to-bens positionering på den ene side kan stadig ikke opfylde de tekniske krav.
billede
Figur 3: Fejlforstærkningsfænomen i dobbelt perifer hulpositionering
Selv hvis der anvendes en dobbelt-ekspansionsstruktur med to stifter på den ene side, indføres systematiske fejl såsom måling, fremstilling og montering uundgåeligt under produktionsprocessen af armaturets positioneringskomponenter. På grund af fabrikationsfejlen af selve armaturet kan akserne på stiften og akslen ikke falde helt sammen. På samme tid, selvom i den lodrette retning af forbindelsen mellem de to stifter, reduceres vinkelfejlen på grund af elimineringen af pasformen; i retning af forbindelsen mellem de to stifter, stiften, Forskellen i hulafstandsreferencen vil blive homogeniseret på grund af den lille forskydning af emnet, men positioneringsfejlen reduceres kun i forhold til den stive cylindriske stift og kan ikke elimineres . Dens størrelse afhænger af selve armaturets form, position og dimensionelle nøjagtighed, når det fremstilles. , og bortset fra de to positioneringshuller, vil positioneringsfejlene for de andre huller stadig variere på grund af deres relative positioner til positioneringsstifthullerne. Der er stadig en tendens til, at positioneringsfejlen forstærkes i forhold til de to stifter på den ene side, og der er fænomener uden for tolerance.
3 Dobbelt naturanalyse af overpositionering
Fænomenet overpositionering kan let føre til, at stive emner ikke kan installeres normalt. Men under visse betingelser kan rimelig brug af overpositionering opnå gode resultater og åbenlyse fordele.
For emner med svag stivhed og høje præcisionskrav, såsom tyndvæggede emner, slanke stænger eller emner med en stor flad overflade som positioneringsreference, store dele osv., er overpositionsspænding mere fordelagtig. For emner med dårlig stivhed skal steder, der let deformeres, fastholdes så meget som muligt. Formålet er at forhindre deformation forårsaget af skærekræfter under forarbejdningen, øge stivheden af positionering og fastspænding, sikre stabiliteten af forarbejdningsprocessen og forbedre forarbejdningsnøjagtigheden.
Ved drejning af et langakset emne fastspændes den ene ende af emnet med tre kløer, og den anden ende understøttes af en halespids. Arbejdsemnets bevægelsesfrihed i Y- og Z-retningen er begrænset to gange, hvilket resulterer i overpositionering. Sammenlignet med spidsløs støtte øges kontaktarealet og fastspændingspålideligheden, stivheden af emnet styrkes, bearbejdningen forløber glat, og emnets bearbejdningskvalitet og effektivitet forbedres væsentligt.
Ved fræsebearbejdning definerer de tre støttepunkter et plan, og det fjerde støttepunkt kan ikke være helt i plan med ABC. Den faste firepunktsflade er overplaceret. Men i den faktiske produktion bruges flere overflader med bedre gensidig positionsnøjagtighed ofte som positioneringsbenchmarks på samme tid, hvilket danner en overpositioneringsmetode. Denne overpositioneringsmetode forbedrer ikke kun fastspændingspålideligheden og systemets stivhed, men forbedrer også spændingsdeformationen af tyndvæggede emner og sikrer derved bedre produktbehandlingskvalitet. Fjernelse af det fjerde støttepunkt og eliminering af overpositioneringsmetoder har den modsatte effekt.
Med andre ord er nogle positioneringsmetoder overpositioneret fra et formelt synspunkt, men der er ingen væsentlig gensidig interferens eller konflikt mellem positionerings-omdrejningspunkterne med gentagne gange begrænsede frihedsgrader, eller selvom der er interferens, overskrider den ikke det tilladte. grænse for emnet. krav, er denne form for overpositionering tilladt. Med andre ord, ved at bruge et præcisionsdatum med høj bearbejdningsnøjagtighed som positioneringsdatum, er fejlen i positioneringsdatumet lille, og emnepositionen kan stadig flyde inden for et lille område. Denne form for overpositionering er kun formel overpositionering og tillades at forekomme [4].
Ved brug af positionering skal du være opmærksom på følgende tre punkter.
1) Fejlen i positioneringsreferencen bestemmer graden af uønskethed af overpositioneringsinterferensresultatet. Jo større fejlen i positioneringsdatumet er, jo mere alvorlig er interferensdeformationen og desto større er de negative konsekvenser. Derfor skal der stilles højere krav til størrelsen og den geometriske nøjagtighed af positioneringsdatum-hullet, der bruges som arbejdsemne, for at reducere fejlen i selve positioneringsdatumet.
2) Den kraft, der bruges til at læsse og aflæsse emnet, skal være passende, og dets lokale deformation og kontaktspænding skal kontrolleres inden for det område, som de tekniske krav tillader.
3) I et overpositionering fikstursystem påvirker antallet af positioneringsdele den omfattende afvigelse af hele fikstursystemet.
4 Påføringstilfælde med trebenet overpositionering på den ene side
Den tidligere nævnte roterende plade i rustfrit stål har en total højde på 210 mm og et I-formet tværsnit. Der er N (ulige tal) koaksiale og jævnt fordelte små huller på φD1 på begge endeflader og et stort gennemgående hul på φD2 i midten. Dette emne er en svejset konstruktionsdel, og der er høje krav mellem de små hullers øvre og nedre akser, mellem den ensartede cirkulære akse og de store hullers akse og de små hullers placering i forhold til de store huller. Ved bearbejdning på et vertikalt bearbejdningscenter ligger vanskeligheden i de høje koaksialitetskrav til de små huller mellem det øvre og nedre lag. Brug af udvidet værktøjsbehandling og boring fra den ene ende kan sikre de tekniske krav, men det forlængede boreværktøj kræver mange specifikationer, værktøjsomkostningerne er høje, og vibrationer er tilbøjelige til at opstå under bearbejdningen, og effektiviteten er ikke høj. Derfor er en mere gennemførlig forarbejdningsløsning at bruge Special fixture, U-turn processing, så kun et lille antal korte knive er nødvendige. Nøglen til succesen med U-sving-bearbejdningsplanen er, at spændings- og positioneringsnøjagtigheden under drejningsbearbejdningen skal opfylde de tekniske krav.
Som nævnt før, når det fine datum bruges som positioneringsdatum, tillades overpositionering for at forbedre positioneringsnøjagtigheden. Når du bruger et lodret bearbejdningscenter til at behandle hullerne på den anden overflade af det roterende bord, kan en trebenet positioneringsstruktur på den ene side bruges til fastspænding. Værktøjets bundflade og de tre cylindriske stiftakser på den bruges som positioneringsdatum, og emnet er baseret på hul-stift-afstanden. Installeret på værktøjets bundplade på en matchende måde. XY-forskydningen af arbejdsemnet og rotationen omkring Z-aksen begrænses samtidigt af tre par stifthulspositioneringspar. I henhold til de ovennævnte tre betingelser for brug af overpositionering skal der bruges et lodret bearbejdningscenter med høj præcision til at fremstille værktøjets bundplade og behandle de små huller på den første overflade af det roterende bord for at reducere forskellen i stiftafstand og hulafstand. Bearbejdningscentret har høj positioneringsnøjagtighed (positioneringsfejl mindre end eller lig med 0.01 mm). Derfor kan størrelsesforskellen mellem stiftafstand og hulafstand og formfejlen ignoreres. Den eneste faktor, der påvirker positioneringsnøjagtigheden, er den matchende afstand mellem stifter og huller [5].
Fortsæt med at bruge UG NX-software til at simulere processen med at placere og fastspænde tre stifter på den ene side, og tilføje kontaktbegrænsninger for det tredje par stifthuller. Som det kan ses fra montagenavigatoren i fig. 4, er positionsstatussen for det porøse emne 2 en "halv sort og halv hvid" lille cirkel, hvilket indikerer, at emnet 2 er i en delvist begrænset tilstand. Klik på begrænsningsknappen på montageværktøjslinjen, flyt markøren til emnet, tryk og hold nede, og drej musen. De tre små huller på emnet vil hver rotere rundt om den kontaktende cylindriske stift på samme tid. Emnet er faktisk i en ikke-fuldstændig spændt tilstand. Det er klart, ved hjælp af UG NX-software, kan det ses intuitivt, at når emnet i den tre-benede struktur flyder, vil diameteren af ringen dannet af midten af det lille hul ikke overstige fittingspalten, og den kombinerede virkningen af de tre begrænsninger gør midten af emnet større. Hullet kan kun flyde inden for en lille rækkevidde. Så hvad er positioneringsfejlen for det store hul i midten af emnet?
