Rattaraami osadel on tavaliselt kõrged tehnilised nõuded, nagu mõõtmed ja geomeetrilised tolerantsid. Traditsiooniline kahe kontaktiga positsioneerimissüsteem ühel küljel kasutab vaba sobivust, mis põhjustab suuri positsioneerimisvigu ja ebastabiilset osade töötlemise täpsust. Ülepositsioneerimisel on kaks külge. Ühest küljest rikub see kuue punkti positsioneerimise põhimõtet ning mõjutab klammerdamist ja positsioneerimist. Teisest küljest, kui seda õigesti käsitseda, võib see parandada detaili jäikust ja töötlemise täpsust. Ülepositsioneerimise korrektne analüüsimine ja töötlemine võib parandada positsioneerimise täpsust, ilma et see mõjutaks töödeldavate detailide peale- ja mahalaadimist. See on ülepositsioneerimisseadmete ratsionaalse disaini võti. UG NX tarkvara kooste- ja liikumissimulatsiooni funktsioonide abil saab intuitiivselt kuvada sobivuse mõju erinevate positsioonide ümarate aukude positsioneerimisveale. Parendatud positsioneerimisveaga topeltlaiendusega kahe kontaktiga struktuuri positsioneerimistäpsust on täiustatud, kuid sellel on endiselt oma piirangud. Poorsete rattaraami toorikute puhul võib mõistliku kolme kontaktiga positsioneerimismeetodiga ühel küljel saavutada suurem ja stabiilsem positsioneerimistäpsus kui kahe kontaktiga positsioneerimismeetod ühel küljel.
1 Eessõna
Ülepositsioneerimine tähendab, et tooriku teatud vabadust piiratakse kaks korda või rohkem. Ülepositsioneerimise nähtus võib kergesti põhjustada jäiga tooriku korrektse paigaldamise ebaõnnestumist ja seda tuleks nii palju kui võimalik vältida [1]. Kahe tihvtiga küljel kinnitus- ja positsioneerimisprotsessis kasutatavad positsioneerimistihvtid jagunevad laias laastus kahte kategooriasse: jäigad tihvtid ja painduvad tihvtid. Nii jäikadel kui ka painduvatel tihvtidel on oma piirangud. Jäiga kahe tihvti vahetüüpi sobivus ühel külgkonstruktsioonil piirab töötlemise täpsust. Ühel küljel asuva painduva kahe tihvti tootmine on tülikas ja kulukas. Pealegi on ühel küljel olev kahe tihvti kasutusala piiratud ja see ei vasta poorsete osade, näiteks rattaraamide töötlemise nõuetele. Uurimist vääriv küsimus, kuidas tagada poorsete osade positsioneerimistäpsus vertikaalsetel töötluskeskustel.
2 Kahe tihvti piirangud ühel küljel
2.1 Vahetüüp kahe tihvtiga ühel küljel
Traditsiooniline vahetüüpi kahe tihvtiga struktuur ühel küljel kasutab jäikaid positsioneerimistihvte. Ülepositsioneerimise vältimiseks kasutatakse silindrilist tihvti ja lõikeserva tihvti. Selle positsioneerimispõhimõte on silindriline tihvti positsioneerimine ja teemanttihvti orientatsioon. Silindriline positsioneerimistihvt piirab töödeldava detaili liikumisvabadust X- ja Y-suunas ning mängib peamist positsioneerimisrolli; teemantpositsioneerimistihvt (servalõikamise eesmärk on suurendada tihvti augu vahet ning kompenseerida tooriku auguvahe viga ja kinnituse tihvtide vaheviga. Paigaldamisel tuleb jälgida, et tegemist oleks servamata silinder kahe ava keskpunkte ühendava vertikaalse joone suunas) piirab ainult tooriku pöörlemisvabadust ümber Z-telje ja täidab tavaliselt nurga positsioneerimise rolli. Protsessi mõõtmete nullpunkti nihke viga horisontaalsuunas määrab tavaliselt silindrilise tihvti ava positsioneerimispaar, mis on peamiselt tingitud peamise positsioneerimisava juhuslikust liikumisest ja hõljumisest toorikule silindrilise positsioneerimistihvti suhtes. Nullpunkti nihke viga vertikaalsuunas on seotud kahe augu keskpunktiga. Ühendusjoon on seotud X-telje nurgaga, mille määrab tooriku nurgaviga, mis on põhjustatud kinnituse positsioneerimistihvti ja tooriku positsioneerimisava vahelisest pilust.
Kuigi traditsiooniline vahe-tüüpi kahe tihvti struktuur ühel küljel väldib ülepositsioneerimist, suurendab see positsioneerimisviga servalõikamistihvti positsioneerimisaugus. Nagu on näidatud joonisel 1, kui maksimaalse piirsuurusega võrdlusava vastab minimaalse piirsuurusega positsioneerimistihvtile, paiknevad tihvti ava kontaktjooned mõlemal pool kahte auku ühendavat joont ja kui tekib piirnurga läbipaine. kahte auku ühendava joone ja kahte tihvti ühendava joone vahel, Tekivad kõige ebasoodsamad positsioneerimistingimused, mis võivad kergesti põhjustada augu asendi hälbest välja jäämise [2].
pilt
Joonis 1: Kahe tihvti ühel küljel pöörlemisviga
Juhuslikust hõljumisest tingitud võrdlusnihke ja pöördenurga vea vähendamiseks tuleb kõrvaldada tihvtide aukude sobitusvahe, st vähendada positsioneerimisavade ja tihvtide suuruse hälvet. Toorikute ja tööriistade täpsuse parandamise ulatust piirab aga tööpinkide töötlemise täpsus. Mida väiksem on augu kalde tolerants ja augu läbimõõdu tolerants, seda keerulisem ja kallim on töötlemine ning kui sobivusvahe on liiga väike, põhjustab see suuri probleeme toorikute peale- ja mahalaadimisel. Jooniselt 1 on näha, et teatud augu-tihvti kliirensi korral, mida pikem on kahe augu vaheline kaugus L, seda väiksem on pöördenurga viga Δφ ja pöördenurgast tingitud positsioneerimisviga on suhteliselt väiksem.
2.2 Laiendatav tüüp kahe tihvtiga ühel küljel
Tegelikus tootmises kasutatakse positsioneerimistäpsuse parandamiseks ning toorikute laadimise ja mahalaadimise hõlbustamiseks sageli ühel küljel laiendatavat kahetihvtilist konstruktsiooni. Ühel küljel olev laiendatav kahe tihvtiga konstruktsioon kasutab esmalt tihvti ava pilu paindlikuks kinnitamiseks ja seejärel tihvti laiendusmehhanismi positsioneerimistihvti laiendamiseks, et kõrvaldada tihvti augu sobituspilu ja vähendada nurgaviga. Samal ajal liigub töödeldav detail positsioneerimisavade vahelise ja positsioneerimistihvtide vahekauguse erinevuse tõttu positsioneerimisavade laienemise tõttu veidi ja vahekauguste erinevus ühtlustub tõhusalt, parandades seeläbi töödeldud aukude asukoha täpsus. Laiendatava kahe tihvtiga konstruktsiooni rakendamine ühel küljel võib samuti vähendada tooriku positsioneerimisava töötlemise täpsust, täites samal ajal projekteerimisnõudeid, säästes seeläbi tootmiskulusid [3].
Positsioneerimistihvti laiendusstruktuur jaguneb kahte tüüpi: täisringi laiendamine ja mitme punkti laiendamine, mis vastavad vastavalt peamist positsioneerimisrolli mängivale silindrilisele positsioneerimistihvtile ja tooriku nurgaviga piiravale serva lõiketihvtile. Ühel küljel asuva laiendatava kahe kontaktiga konstruktsiooni saab jagada ühe laienemise tüübiks ja topeltlaiendustüübiks.
Ühepoolse paisutava tüüpi kahe tihvtiga konstruktsioonis on peamist positsioneerimisrolli mängiv silindriline positsioneerimistihvt tavaliselt konstrueeritud välise laiendustüübina, mida kasutatakse siis, kui tooriku keskmise positsioneerimisava läbimõõt on suurem ja nurga positsioneerimisava läbimõõt on väiksem.
Ühepoolset topeltpaisutavat tüüpi kahe tihvtiga konstruktsiooni kasutatakse enamasti olukordades, kus tooriku keskpositsioneerimisava ja nurkpositsioneerimisava läbimõõdud on mõlemad suured. Tavaline topeltpaisutav struktuur, mille ühel küljel on kaks tihvti, kasutab enamasti hammastega klapi laiendusstruktuuri ja mõlemad positsioneerimistihvtid on valmistatud kvaliteetsest vedruterasest. Uus topeltpaisutav tüüpi kahe kontaktiga konstruktsioon ühel küljel kasutab enamasti õhukeseseinalisi positsioneerimistihvte, mille sisemisse õõnsusse on paigaldatud ujuvad kandjad. Ujuvad kandjad hõlmavad tahkeid sfääre, pastasid ja vedelikke. Võttes näiteks vedelplastist õhukeseseinalised positsioneerimistihvtid, siis kui survekruvi surub õhukeseseinalises laiendushülsis olevat vedelat plasti läbi libiseva samba, edastab positsioneerimistihvti sisemises õõnsuses olev vedel plast ühtlaselt survet, mida ta kannab. , nii et õhukeseseinaline Positsioneerimistihvt läbib plastilise deformatsiooni ja laieneb radiaalselt ning positsioneerimistihvti ja keskava telg langevad kokku, saavutades seeläbi positsioneerimisvea vähendamise eesmärgi. Pärast tooriku töötlemist vähendatakse rõhku õhukeseseinalises paisuhülsis ja positsioneerimistihvt eraldatakse töödeldavast detailist.
2.3 Ühe külje kahe kontaktiga konstruktsiooni piirangud
Kahe tihvti ühel küljel positsioneerimisprotsessi võib käsitleda ka tihvti ja augu tooriku kokkupanemise protsessina. Seetõttu saab tihvtide ja aukude kokkupanemiseks kasutada UG NX tarkvara, et simuleerida kahe ühel küljel asuva tihvti ülepositsioneerimise meetodit. Võttes näiteks roostevabast terasest pöörleva ketta, on N (paaritu arv) koaksiaalset ava φD1 mõlemal otsapinnal ühtlaselt jaotatud ja keskpunkt on suur läbiv ava φD2. UG NX tarkvara kasutatakse tihvtide ja aukude kokkupanekuks. Tööriista ja tooriku vahel on kolm kokkupuutepiirangut, nimelt alusplaadi ja tooriku vaheline otspinna kontakt ning kahe tihvtide avade komplekti vaheline kontakt. Kahe tihvtiga positsioneerimisstruktuuri positsioneerimisvea võimendamise nähtuse intuitiivsemaks esitlemiseks poorses töödeldavas detailis on kahe silindriliste tihvtide ja aukude paari vaheliseks sobivusvaheks seatud 3 mm.
Nagu on näidatud joonisel 2, kui jaotusringi keskmist suurt auku Q1 ja väikest auku Q2 kasutatakse võrdlusalusena, kuna tihvti ja avasilinder on kokkusobiv, isegi kui see on üle positsioneeritud. osalisel kokkupuutel võib toorik siiski olla väikeses vahemikus. sisemine ujuk. Lisaks kahele positsioneerimisaugule on pöörleva ketta jaotusringi ülejäänud kahe ava K3 ja K4 positsioneerimisvead erineva suurusega, olenevalt nende suhtelisest asukohast kahe positsioneerimistihvti augu Q1 ja Q2 suhtes. Jooniselt 2 on intuitiivselt näha, et jaotusringi väikeste aukude K3 ja K4 positsioneerimisviga ületab tihvti ava ühenduspilu 3 mm võrra, see tähendab, et positsioneerimisviga võimendub paarituspilu suhtes. . Keskmise ava ja väikeste aukude kasutamine jaotusringil Kahe kontaktiga positsioneerimismeetod ava ühel küljel ei vasta töötlemisnõuetele.
pilt
Joonis 2: Vea võimendusnähtus keskmiste ja ümbermõõduliste aukude positsioneerimisel
Nagu on näidatud joonisel 3, kui võrdlusalusena kasutada kahte väikest auku Q2 ja K4 pöörleva ketta jaotusringil, on ilmne, et selle meetodi tihvtide vahe on suurem kui eelmise meetodi puhul. Kuigi tihvtide vahekaugust suurendatakse, mille tulemuseks on pöördenurga vea suhteline vähenemine, ületab ülejäänud kahe augu Q1 ja K3 positsioneerimisviga siiski 3 mm võrra sobitusvahet ning esineb ka avade erinevate positsioonide ja erinevate positsioneerimisvead. Selline kahe kontaktiga positsioneerimine ühel küljel ei suuda ikka veel tehnilistele nõuetele vastata.
pilt
Joonis 3: Vea võimendamise nähtus topeltümbermõõduga ava positsioneerimisel
Isegi kui kasutatakse topeltpaisutavat konstruktsiooni, mille ühel küljel on kaks tihvti, tekivad kinnitusdetailide positsioneerimiskomponentide tootmisprotsessis vältimatult süstemaatilisi vigu, nagu mõõtmine, tootmine ja kokkupanek. Armatuuri enda tootmisvea tõttu ei saa tihvti ja võlli teljed täielikult kokku langeda. Samal ajal, kuigi kahe tihvti vahelise ühenduse vertikaalsuunas, väheneb nurga viga tänu sobituspilu kõrvaldamisele; kahe tihvti, tihvti ühendamise suunas, aukude vahe võrdluse erinevus homogeniseerub töödeldava detaili väikese nihke tõttu, kuid positsioneerimisviga väheneb ainult jäiga silindrilise tihvti suhtes ja seda ei saa kõrvaldada . Selle suurus sõltub kinnitusdetailide kujust, asendist ja mõõtmete täpsusest selle valmistamise ajal. , ja välja arvatud kaks positsioneerimisava, on teiste aukude positsioneerimisvead siiski erinevad, olenevalt nende asukohast positsioneerimistihvti aukude suhtes. Endiselt on tendents, et positsioneerimisviga võimendub kahe ühel küljel asuva tihvti suhtes ja esineb taluvusest väljas nähtusi.
3 Ülepositsioneerimise kahesuguse iseloomuga analüüs
Ülepositsioneerimise nähtus võib kergesti põhjustada jäikade detailide tavapärase paigaldamise ebaõnnestumise. Kuid teatud tingimustel võib ülepositsioneerimise mõistlik kasutamine saavutada häid tulemusi ja ilmset kasu.
Nõrga jäikuse ja kõrgete täpsusnõuetega toorikute puhul, nagu õhukeseseinalised toorikud, peenikesed vardad või toorikud, millel on positsioneerimise võrdlusaluseks suur tasane pind, suured osad jne, on ülepositsioneerimine kasulikum. Halva jäikusega toorikute puhul tuleks kõik kergesti deformeeruvad kohad piirata nii palju kui võimalik. Eesmärk on vältida töötlemisel lõikejõudude põhjustatud deformatsioone, suurendada positsioneerimise ja kinnituste jäikust, tagada töötlemisprotsessi stabiilsus ja parandada töötlemise täpsust.
Pikiteljelist toorikut keerates kinnitatakse tooriku üks ots kolme küüniga ja teine ots on toestatud sabaotsaga. Tooriku liikumisvabadus Y ja Z suunas on kaks korda piiratud, mille tulemuseks on ülepositsioneerimine. Võrreldes otsata toega, suureneb kontaktpind ja kinnituskindlus, tooriku jäikus, töötlemine sujub sujuvalt ning töödeldava detaili töötlemise kvaliteet ja tõhusus paranevad oluliselt.
Freesimisel määratlevad kolm tugipunkti tasandit ja neljas tugipunkt ei saa olla ABC-ga absoluutselt samatasandiline. Nelja punktiga fikseeritud pind on üle positsioneeritud. Kuid tegelikus tootmises kasutatakse positsioneerimise etalonidena sageli korraga mitut parema vastastikuse asukoha täpsusega pinda, mis moodustab ülepositsioneerimismeetodi. See ülepositsioneerimismeetod mitte ainult ei suurenda kinnituste töökindlust ja süsteemi jäikust, vaid parandab ka õhukeseseinaliste detailide pingede deformatsiooni, tagades seeläbi paremini toote töötlemise kvaliteedi. Neljanda tugipunkti eemaldamine ja ülepositsioneerimismeetodite kaotamine annab vastupidise efekti.
Teisisõnu, mõned positsioneerimismeetodid on formaalsest vaatepunktist üle positsioneeritud, kuid korduvalt piiratud vabadusastmega positsioneerimise tugipunktide vahel ei esine sisulist vastastikust sekkumist või konflikti või, kuigi esineb häireid, ei ületa see lubatavat. tooriku piir. nõuetele, on selline ülepositsioneerimine lubatud. Teisisõnu, kui positsioneerimisnullpunktina kasutatakse suure töötluse täpsusega täppisnullpunkti, on positsioneerimisnullpunkti viga väike ja tooriku asukoht võib siiski ujuda väikeses vahemikus. Selline ülepositsioneerimine on ainult formaalne ülepositsioneerimine ja see on lubatud [4].
Positsioneerimise kasutamisel peate tähelepanu pöörama järgmisele kolmele punktile.
1) Positsioneerimisreferentsi viga määrab ülepositsioneerimishäire tulemuse soovimatuse astme. Mida suurem on positsioneerimisaluse viga, seda tõsisem on interferentsi deformatsioon ja seda suuremad on negatiivsed tagajärjed. Seetõttu tuleb toorikuna kasutatava positsioneerimisnullpunkti augu suurusele ja geomeetrilisele täpsusele esitada kõrgemad nõuded, et vähendada positsioneerimisnullpunkti enda viga.
2) Tooriku peale- ja mahalaadimiseks kasutatav jõud peab olema sobiv ning selle kohalik deformatsioon ja kontaktpinge peavad olema kontrollitud tehniliste nõuetega lubatud piires.
3) Ülepositsioneeritavas kinnitussüsteemis mõjutab positsioneerimisosade arv kogu kinnitussüsteemi kõikehõlmavat kõrvalekallet.
4 Ühe külje kolme kontaktiga ülepositsioneerimise rakendusjuhtumid
Varem mainitud roostevabast terasest pöörleva plaadi kogukõrgus on 210 mm ja I-kujuline ristlõige. Mõlemal otsapinnal on N (paaritu arv) koaksiaalseid ja ühtlaselt jaotatud väikesi auke φD1 ja keskel on suur läbiv auk φD2. See toorik on keevitatud konstruktsiooniosa ning väikeste aukude ülemise ja alumise telje, ühtlase ringikujulise telje ja suurte aukude telje vahel ning väikeste aukude asendis suurte aukude suhtes on kõrged nõuded. Vertikaalsel töötlemiskeskusel töötlemisel seisneb raskus kõrgetes koaksiaalsusnõuetes ülemise ja alumise kihi vaheliste väikeste aukude jaoks. Tööriista laiendatud töötlemine ja ühest otsast puurimine võib tagada tehnilised nõuded, kuid pikendatud puurimistööriist nõuab palju spetsifikatsioone, tööriista maksumus on kõrge, töötlemise ajal võib tekkida vibratsioon ja efektiivsus ei ole kõrge. Seetõttu on teostatavam töötlemislahendus kasutada spetsiaalset kinnitust, tagasipöördetöötlust, nii et vaja on vaid väikest arvu lühikesi nuge. U-pöörde töötlusplaani edu võti seisneb selles, et treimise töötlemisel peab kinnitus- ja positsioneerimistäpsus vastama tehnilistele nõuetele.
Nagu varem mainitud, on positsioneerimisnullpunktina peen nullpunkti kasutamisel lubatud positsioneerimise täpsuse parandamiseks ülepositsioneerimine. Kui kasutate pöördlaua teise pinna aukude töötlemiseks vertikaalset töötluskeskust, saab kinnitamiseks kasutada ühel küljel asuvat kolme kontaktiga positsioneerimisstruktuuri. Positsioneerimisalusena kasutatakse tööriista alumist pinda ja sellel asuvat kolme silindrilist tihvti telge ning toorik põhineb ava ja tihvti vahekaugusel. Paigaldatakse tööriista alusplaadile sobival viisil. Tooriku XY nihkumist ja pöörlemist ümber Z-telje piiravad samaaegselt kolm paari tihvtide avade positsioneerimispaare. Vastavalt ülaltoodud kolmele ülepositsioneerimise kasutamise tingimusele tuleks tööriistade alusplaadi valmistamiseks kasutada ülitäpset vertikaalset töötlemiskeskust ja töödelda pöördlaua esimesel pinnal olevaid väikseid auke, et vähendada tihvtide vahekaugust ja aukude vahe. Töötlemiskeskusel on kõrge positsioneerimistäpsus (positsioneerimisviga Väiksem või võrdne 0,01 mm). Seetõttu võib tihvtide vahe ja aukude vahe suuruste erinevust ning kuju viga ignoreerida. Ainus tegur, mis positsioneerimise täpsust mõjutab, on tihvtide ja aukude vaheline sobiv vahemaa [5].
Jätkake UG NX tarkvara kasutamist, et simuleerida kolme tihvti positsioneerimist ja kinnitamist ühel küljel, ning lisage kontaktipiirangud kolmandale tihvti aukude paarile. Nagu on näha joonisel fig 4 kujutatud koostu navigaatorist, on poorse tooriku 2 asendi olek "pool musta ja pool valge" väike ring, mis näitab, et toorik 2 on osaliselt piiratud olekus. Klõpsake kokkupaneku tööriistaribal piirangunuppu, viige kursor toorikule, vajutage ja hoidke all ning pöörake hiirt. Tooriku kolm väikest auku pöörlevad samaaegselt ümber kokkupuutuva silindrilise tihvti. Toorik on tõepoolest mitte täielikult kinni keeratud olekus. Ilmselgelt on UG NX tarkvara abil intuitiivselt näha, et kui toorik kolmetihvtilises konstruktsioonis hõljub, ei ületa väikese augu keskpunkti moodustatud rõnga läbimõõt paigaldusvahet ja kombineeritud kolme piirangu mõju muudab tooriku keskpunkti suuremaks. Auk saab hõljuda ainult väikeses vahemikus. Niisiis, milline on tooriku keskel oleva suure ava positsioneerimisviga?
