Частите на рамката на колелата обикновено имат високи технически изисквания като размери и геометрични допуски. Традиционната система за позициониране с два щифта от едната страна използва хлабина, което води до големи грешки при позициониране и нестабилна точност на обработка на детайлите. Свръхпозиционирането има две страни. От една страна, това нарушава принципа на шестточковото позициониране и засяга затягането и позиционирането. От друга страна, ако се борави правилно, може да подобри твърдостта и точността на обработка на детайла. Правилното анализиране и обработка на препозиционирането може да подобри точността на позициониране, без да се засяга зареждането и разтоварването на детайлите. Това е ключът към рационалното проектиране на свръхпозициониращите тела. С функциите за сглобяване и симулация на движение на софтуера UG NX влиянието на хлабината на пасване върху грешката при позициониране на кръгли отвори в различни позиции може да бъде интуитивно показано. Точността на позициониране на двущифтовата структура с двойно разширение с подобрена грешка при позициониране е подобрена, но все още има своите ограничения. За детайли с пореста рамка на колело разумният метод на позициониране с три щифта от едната страна може да постигне по-висока и по-стабилна точност на позициониране от метода на позициониране с два щифта от едната страна.
1 Предговор
Свръхпозиционирането означава, че определена степен на свобода на детайла е ограничена два или повече пъти. Феноменът на препозициониране може лесно да доведе до повреда на твърдия детайл да бъде инсталиран правилно и трябва да се избягва, доколкото е възможно [1]. Позициониращите щифтове, използвани в процеса на затягане и позициониране с два щифта отстрани, са грубо разделени на две категории: твърди щифтове и гъвкави щифтове. Както твърдите, така и гъвкавите щифтове имат своите ограничения. Напасването с празнина на твърдата структура с два щифта от едната страна ограничава точността на обработката. Гъвкавият двущифт от едната страна е труден и скъп за производство. Освен това двущифтовият от едната страна има ограничен обхват на приложение и не може да отговори на изискванията за обработка на порести части като рамки на колела. Как да се гарантира точността на позициониране на порести части на вертикални обработващи центри е въпрос, който си струва да се проучи.
2 Ограничения на два щифта от едната страна
2.1 Тип междина с два щифта от едната страна
Традиционната структура с два щифта от тип празнина от едната страна използва твърди позициониращи щифтове. За да се избегне препозиционирането, се използват цилиндричен щифт и щифт с режещ ръб. Неговият принцип на позициониране е цилиндрично позициониране на щифта и диамантена ориентация на щифта. Цилиндричният позициониращ щифт ограничава свободата на движение на детайла в посоките X и Y и играе основната позиционираща роля; диамантен позициониращ щифт (целта на рязането на ръбове е да се увеличи разстоянието между дупките на щифта и да се компенсира грешката на разстоянието между отворите на детайла и грешката на разстоянието на щифта на приспособлението. При инсталиране трябва да се гарантира, че не е кант цилиндър по посока на вертикалната линия, свързваща центровете на двата отвора) само ограничава свободата на въртене на детайла около Z-ос и обикновено играе ролята на ъглово позициониране. Грешката на изместване на базовата точка на размерите на процеса в хоризонтална посока обикновено се определя от двойката за позициониране на отворите на цилиндричния щифт, което се дължи главно на произволното блуждаене и плаване на основния позициониращ отвор върху детайла спрямо цилиндричния позициониращ щифт. Грешката на изместване на базовата точка във вертикална посока е свързана с центъра на двата отвора. Линията на свързване е свързана с ъгъла на оста X, който се определя от ъгловата грешка на детайла, причинена от празнината между щифта за позициониране на приспособлението и отвора за позициониране на детайла.
Въпреки че традиционната структура с два щифта от тип празнина от едната страна избягва прекомерното позициониране, тя увеличава грешката при позициониране при позициониращия отвор на щифта за рязане на ръба. Както е показано на фигура 1, когато референтният отвор на максималния граничен размер отговаря на позициониращия щифт на минималния граничен размер, контактните линии на щифтовия отвор са разположени от двете страни на линията, свързваща двата отвора, и когато настъпи отклонение на граничния ъгъл между линията, свързваща двата отвора, и линията, свързваща двата щифта, ще възникнат най-неблагоприятните условия за позициониране, които лесно могат да доведат до това, че позицията на отвора е извън толеранс [2].
снимка
Фигура 1: Грешка при въртене на два щифта от едната страна
За да се намали грешката на еталонното изместване и грешката на ъгъла на въртене, причинени от произволно плаване, трябва да се елиминира съвпадащата празнина на отворите за щифтове, тоест отклонението на размера на отворите за позициониране и щифтовете трябва да бъде намалено. Въпреки това, степента, до която точността на детайлите и инструменталната екипировка може да бъде подобрена, е ограничена от точността на обработка на машинните инструменти. Колкото по-малък е толерансът на стъпката на отвора и толерансът на диаметъра на отвора, толкова по-трудна и по-висока ще бъде цената при обработката и ако празнината на напасване е твърде малка, това ще причини големи проблеми при зареждането и разтоварването на детайлите. Може да се види от Фигура 1, че при условие на определена хлабина между отвора и щифта, колкото по-дълго е разстоянието L между двата отвора, толкова по-малка е грешката на ъгъла на въртене Δφ и грешката при позициониране, причинена от ъгъла на въртене, е относително намалена.
2.2 Разширяем тип с два щифта от едната страна
В действителното производство, за да се подобри точността на позициониране и да се улесни товаренето и разтоварването на детайлите, често се използва разширяема двущифтова структура от едната страна. Разширяващата се структура с два щифта от едната страна първо използва празнината на дупката за щифт за гъвкаво затягане и след това използва механизма за разширяване на щифта, за да разшири позициониращия щифт, за да елиминира празнината за съвпадение на дупката на щифта и да намали грешката в ъгъла. В същото време, поради разликата между разстоянието между позициониращите отвори и разстоянието между позициониращите щифтове, детайлът ще се движи леко поради разширяването на позициониращите отвори и разликата в разстоянието е ефективно изравнена, като по този начин се подобрява позиционна точност на обработените отвори. Прилагането на разширяема структура с два щифта от едната страна може също да намали точността на обработка на отвора за позициониране на детайла, като същевременно отговаря на изискванията за проектиране, като по този начин спестява производствени разходи [3].
Разширителната структура на позициониращия щифт е разделена на два типа: пълно кръгово разширение и няколкоточково разширение, които съответно съответстват на цилиндричния позициониращ щифт, който играе основната позиционираща роля, и щифта за рязане на ръба, който ограничава грешката на ъгъла на детайла. Разширяващата се двущифтова структура от едната страна може да бъде разделена на единичен тип разширение и тип двойно разширение.
В структурата с два щифта с едно разширение от едната страна, цилиндричният позициониращ щифт, който играе основната позиционираща роля, обикновено е проектиран като тип външно разширение, което се използва, когато диаметърът на централния позициониращ отвор на детайла е по-голям и диаметърът на отвора за ъглово позициониране е по-малък.
Двущифтовата структура с двойно разширение от едната страна се използва най-вече в ситуации, при които диаметрите на централния позициониращ отвор и на ъгловия позициониращ отвор на детайла са големи. Общата структура с двойно разширение с два щифта от едната страна най-вече възприема структура на разширяване на зъбната клапа и двата позициониращи щифта са изработени от висококачествена пружинна стомана. Новата структура с два щифта с двойно разширение от едната страна използва най-вече тънкостенни позициониращи щифтове с плаващи носители, монтирани във вътрешната кухина. Плаващите среди включват твърди сфери, пасти и течности. Вземайки тънкостенни позициониращи щифтове от течна пластмаса като пример, когато притискащият винт притиска течната пластмаса в тънкостенната разширителна втулка през плъзгащата се колона, течната пластмаса във вътрешната кухина на позициониращия щифт ще предава равномерно налягането, което носи , така че тънкостенният позициониращ щифт претърпява пластична деформация и се разширява радиално, а оста на позициониращия щифт и централния отвор съвпадат, като по този начин се постига целта за намаляване на грешката при позициониране. След като детайлът е обработен, налягането в тънкостенната разширителна втулка се намалява и позициониращият щифт се отделя от детайла.
2.3 Ограничения на двущифтовата структура от едната страна
Процесът на позициониране на два щифта от едната страна може също да се разглежда като процес на сглобяване на детайла с щифт и отвор. Следователно софтуерът UG NX може да се използва за сглобяване на щифтовете и дупките, за да се симулира методът на свръхпозициониране на два щифта от едната страна. Като вземем за пример въртящ се диск от неръждаема стомана, N (нечетен брой) коаксиални отвора на φD1 са равномерно разпределени по двете крайни повърхности, а центърът е голям проходен отвор на φD2. Софтуерът UG NX се използва за сглобяване на щифтове и отвори. Има три контактни ограничения между инструменталната екипировка и детайла, а именно контактът на крайната повърхност между основната плоча и детайла и контактът между двата комплекта отвори за щифтове. За да се представи по-интуитивно феноменът на усилване на грешката при позициониране на структура с два щифта за позициониране в порест детайл, съвпадащата междина между двете двойки цилиндрични щифтове и отвори е настроена на 3 mm.
Както е показано на фигура 2, ако централният голям отвор Q1 и малък отвор Q2 на разпределителния кръг се използват като еталон, тъй като има съвпадаща празнина, дори ако е прекалено позиционирана, когато щифтът и цилиндърът на отвора са при частичен контакт детайлът все още може да бъде в малък диапазон. вътрешен поплавък. В допълнение към двата отвора за позициониране, грешките при позициониране на останалите два отвора K3 и K4 върху разпределителния кръг на въртящия се диск варират по размер поради относителните им позиции спрямо двата отвора за позициониращи щифтове Q1 и Q2. От Фигура 2 може да се види интуитивно, че грешката на позициониране на малките отвори K3 и K4 в разпределителния кръг далеч надвишава междината на свързване на отвора на щифта с 3 mm, тоест грешката на позициониране се усилва спрямо междината на свързване . Използване на централния отвор и малките отвори на разпределителния кръг Методът на позициониране с два щифта от едната страна на отвора не може да отговори на изискванията за обработка.
снимка
Фигура 2: Феноменът на усилване на грешката при позиционирането на централните отвори и отворите по периферията
Както е показано на фигура 3, ако двата малки отвора Q2 и K4 на разпределителния кръг на въртящия се диск се използват като еталон, очевидно е, че разстоянието между щифтовете при този метод е по-голямо от това при предишния метод. Въпреки че разстоянието между щифтовете е увеличено, което води до относително намаляване на грешката на ъгъла на въртене, грешката на позициониране на останалите два отвора Q1 и K3 все още надвишава съвпадащата празнина с 3 mm, а също така има феномен на различни позиции на отворите и различни грешки при позициониране. Този вид двущифтово позициониране от едната страна все още не може да отговори на техническите изисквания.
снимка
Фигура 3: Феноменът на усилване на грешката при позициониране на двоен периферен отвор
Дори ако се използва структура с двойно разширяване с два щифта от едната страна, систематични грешки като измерване, производство и сглобяване неизбежно се въвеждат по време на производствения процес на компонентите за позициониране на приспособлението. Поради производствена грешка на самото приспособление, осите на щифта и вала не могат да съвпаднат напълно. В същото време, макар и във вертикална посока на връзката между двата щифта, ъгловата грешка е намалена поради елиминирането на празнината при напасване; в посоката на свързване на двата щифта, щифта, Разликата в еталонното разстояние между дупките ще бъде хомогенизирана поради лекото изместване на детайла, но грешката при позициониране е намалена само по отношение на твърдия цилиндричен щифт и не може да бъде елиминирана . Размерът му зависи от формата, позицията и точността на размерите на самото приспособление, когато е произведено. , и с изключение на двата отвора за позициониране, грешките при позициониране на другите отвори все още ще варират поради относителните им позиции спрямо отворите за позициониращи щифтове. Все още има тенденция грешката при позициониране да се усилва по отношение на двата щифта от едната страна и има феномен извън толеранса.
3 Анализ на двойната природа на свръхпозиционирането
Феноменът на препозициониране може лесно да доведе до повреда на твърдите детайли да бъдат монтирани нормално. Въпреки това, при определени условия, разумното използване на свръхпозициониране може да постигне добри резултати и очевидни ползи.
За детайли със слаба твърдост и високи изисквания за точност, като тънкостенни детайли, тънки пръти или детайли с голяма плоска повърхност като еталон за позициониране, големи части и т.н., затягането с препозициониране е по-полезно. За детайли с ниска твърдост, всички места, които лесно се деформират, трябва да бъдат ограничени колкото е възможно повече. Целта е да се предотврати деформация, причинена от силите на рязане по време на обработката, да се увеличи твърдостта на позиционирането и затягането, да се осигури стабилност на процеса на обработка и да се подобри точността на обработката.
При завъртане на детайл с дълга ос единият край на детайла се затяга с три щипки, а другият край се поддържа от върха на опашката. Свободата на движение на детайла в посоките Y и Z е ограничена два пъти, което води до препозициониране. В сравнение с опората без върха, контактната площ и надеждността на затягане се увеличават, твърдостта на детайла се укрепва, обработката протича гладко и качеството на обработка и ефективността на детайла са значително подобрени.
При фрезоване трите опорни точки определят равнина, а четвъртата опорна точка не може да бъде абсолютно копланарна с ABC. Фиксираната повърхност с четири точки е препозиционирана. Въпреки това, в действителното производство множество повърхности с по-добра точност на взаимно позициониране често се използват като еталони за позициониране едновременно, образувайки метод на свръхпозициониране. Този метод на свръхпозициониране не само подобрява надеждността на затягане и твърдостта на системата, но също така подобрява деформацията на напрежението на тънкостенните детайли, като по този начин гарантира по-добре качеството на обработка на продукта. Премахването на четвъртата опорна точка и елиминирането на методите за свръхпозициониране има обратен ефект.
С други думи, някои методи за позициониране са прекалено позиционирани от формална гледна точка, но няма съществена взаимна намеса или конфликт между опорните точки на позициониране с многократно ограничени степени на свобода или въпреки че има намеса, тя не надвишава допустимото граница на детайла. изисквания, този вид свръхпозициониране е разрешен. С други думи, използвайки прецизна нулева точка с висока точност на обработка като нулева точка за позициониране, грешката на нулевата точка за позициониране е малка и позицията на детайла все още може да се движи в малък диапазон. Този вид свръхпозициониране е само формално свръхпозициониране и е позволено да се случи [4].
Когато използвате позициониране, трябва да обърнете внимание на следните три точки.
1) Грешката на еталонното позициониране определя степента на нежеланост на резултата от смущения при прекомерно позициониране. Колкото по-голяма е грешката на базовата точка за позициониране, толкова по-сериозна е деформацията на смущението и толкова по-големи са неблагоприятните последици. Поради това трябва да се поставят по-високи изисквания за размера и геометричната точност на отвора за базова точка за позициониране, използван като детайл, за да се намали грешката на самата базова точка за позициониране.
2) Силата, използвана за натоварване и разтоварване на детайла, трябва да е подходяща и неговата локална деформация и контактно напрежение трябва да се контролират в диапазона, разрешен от техническите изисквания.
3) В система за закрепване с прекалено позициониране броят на позициониращите части влияе на цялостното отклонение на цялата система за закрепване.
4 случая на приложение на едностранно надпозициониране с три щифта
Въртящата се плоча от неръждаема стомана, спомената по-рано, има обща височина от 210 mm и I-образно напречно сечение. Има N (нечетен брой) коаксиални и равномерно разпределени малки дупки на φD1 на двете крайни повърхности и голям проходен отвор на φD2 в центъра. Този детайл е заварена конструктивна част и има високи изисквания между горната и долната ос на малките отвори, между равномерната кръгова ос и оста на големите отвори и позицията на малките отвори спрямо големите отвори. При обработка на вертикален обработващ център, трудността се състои в високите изисквания за коаксиалност на малките отвори между горния и долния слой. Използването на удължена обработка на инструмента и пробиване от единия край може да осигури техническите изисквания, но удълженият инструмент за пробиване изисква много спецификации, цената на инструмента е висока и по време на обработката са склонни да възникнат вибрации, а ефективността не е висока. Следователно по-осъществимо решение за обработка е да се използва специално приспособление, U-turn обработка, така че са необходими само малък брой къси ножове. Ключът към успеха на плана за обработка на обратен завой е, че точността на затягане и позициониране по време на обработката на струговане трябва да отговаря на техническите изисквания.
Както бе споменато по-горе, когато фината базова точка се използва като базова точка за позициониране, е позволено свръхпозициониране за подобряване на точността на позициониране. Когато използвате вертикален обработващ център за обработка на отворите на втората повърхност на въртящата се маса, за затягане може да се използва структура за позициониране с три щифта от едната страна. Долната повърхност на инструмента и трите цилиндрични оси на щифта върху нея се използват като отправна точка за позициониране, а детайлът се основава на хлабината между отвора и щифта. Монтира се върху основната плоча на инструмента по подходящ начин. XY изместването на детайла и въртенето около оста Z са едновременно ограничени от три двойки двойки позициониращи дупки. Съгласно горните три условия за използване на свръхпозициониране, трябва да се използва високопрецизен вертикален обработващ център, за да се направи основната плоча на инструмента и да се обработят малките отвори на първата повърхност на въртящата се маса, за да се намали разликата в разстоянието между щифтовете и разстояние между дупките. Обработващият център има висока точност на позициониране (грешка при позициониране По-малка или равна на 0.01mm). Следователно разликата в размера между разстоянието между щифтовете и разстоянието между отворите и грешката във формата могат да бъдат игнорирани. Единственият фактор, който влияе върху точността на позициониране, е съвпадащата хлабина между щифтовете и дупките [5].
Продължете да използвате софтуера UG NX, за да симулирате процеса на позициониране и затягане на три щифта от едната страна и да добавите ограничения за контакт за третата двойка щифтове. Както може да се види от навигатора на сглобяване на Фигура 4, състоянието на позицията на порестия детайл 2 е малък кръг "наполовина черен и наполовина бял", което показва, че детайлът 2 е в частично ограничено състояние. Щракнете върху бутона за ограничение в лентата с инструменти за сглобяване, преместете курсора върху детайла, натиснете и задръжте и завъртете мишката. Всеки от трите малки отвора на детайла ще се върти около контактния цилиндричен щифт едновременно. Детайлът наистина е в състояние, което не е напълно ограничено. Очевидно с помощта на софтуера UG NX може да се види интуитивно, че когато детайлът в структурата с три щифта плава, диаметърът на пръстена, образуван от центъра на малкия отвор, няма да надвишава монтажната междина и комбинираната ефектът от трите ограничения прави центъра на детайла по-голям. Дупката може да плава само в малък диапазон. И така, каква е грешката при позициониране на големия отвор в центъра на детайла?
