Les peces del marc de la roda solen tenir requisits tècnics elevats, com ara dimensions i toleràncies geomètriques. El sistema de posicionament tradicional de dos pins d'un costat utilitza un ajust lliure, el que comporta grans errors de posicionament i una precisió de processament de peces inestable. El sobreposicionament té dues cares. D'una banda, viola el principi de posicionament de sis punts i afecta la fixació i el posicionament. D'altra banda, si es manipula correctament, pot millorar la rigidesa i la precisió de processament de la peça. Analitzar i processar correctament el sobreposicionament pot millorar la precisió del posicionament sense afectar la càrrega i descàrrega de les peces. Aquesta és la clau per al disseny racional dels accessoris de sobreposicionament. Amb les funcions de muntatge i simulació de moviment del programari UG NX, es pot mostrar de manera intuïtiva l'impacte de la separació d'ajust en l'error de posicionament dels forats rodons en diferents posicions. S'ha millorat la precisió de posicionament de l'estructura de dos pins de doble expansió amb un error de posicionament millorat, però encara té les seves limitacions. Per a peces de treball poroses del marc de la roda, un mètode de posicionament raonable de tres pins en un costat pot aconseguir una precisió de posicionament més alta i més estable que el mètode de posicionament de dos pins en un costat.
1 Pròleg
El sobreposicionament significa que un cert grau de llibertat de la peça està restringit dues vegades o més. El fenomen de sobreposicionament pot conduir fàcilment a la fallada de la instal·lació correcta de la peça rígida i s'ha d'evitar tant com sigui possible [1]. Els pins de posicionament utilitzats en el procés de fixació i posicionament de dos pins a un costat es divideixen aproximadament en dues categories: passadors rígids i agulles flexibles. Tant els pins rígids com els flexibles tenen les seves limitacions. L'ajust de tipus buit de l'estructura rígida de dos pins en un costat limita la precisió de mecanitzat. El dos pins flexible d'un costat és problemàtic i costós de produir. A més, els dos pins d'un costat tenen un àmbit d'aplicació limitat i no poden complir els requisits per processar peces poroses com ara marcs de rodes. Com garantir la precisió de posicionament de les peces poroses en centres de mecanitzat verticals és un tema que val la pena estudiar.
2 Limitacions de dos pins en un costat
2.1 Tipus de buit amb dos agulles a un costat
L'estructura tradicional de dos pins de tipus buit d'un costat utilitza passadors de posicionament rígids. Per evitar el sobreposicionament, s'utilitza un passador cilíndric i un punt de tall. El seu principi de posicionament és el posicionament del pin cilíndric i l'orientació del pin de diamant. El passador de posicionament cilíndric limita la llibertat de moviment de la peça en les direccions X i Y i té el paper de posicionament principal; el passador de posicionament de diamant (l'objectiu del tall de vores és augmentar la bretxa entre els forats del passador i compensar l'error d'espaiat entre els forats de la peça de treball i l'error d'espaiat entre els pins de l'aparell. Quan s'instal·li, s'ha d'assegurar que no sigui de vores). cilindre en la direcció de la línia vertical que connecta els centres dels dos forats) només limita la llibertat de rotació de la peça al voltant de l'eix Z i normalment té el paper de posicionament angular. L'error de desplaçament de la dada de les dimensions del procés en la direcció horitzontal sol determinar-se pel parell de posicionament del forat cilíndric, que es deu principalment a la deambulació aleatòria i la flotació del forat de posicionament principal a la peça en relació amb el passador de posicionament cilíndric. L'error de desplaçament de la dada en la direcció vertical està relacionat amb el centre dels dos forats. La línia de connexió està relacionada amb l'angle de l'eix X, que es determina per l'error d'angle de la peça causat per la bretxa entre el pin de posicionament de l'aparell i el forat de posicionament de la peça.
Tot i que l'estructura tradicional de dos pins de tipus buit d'un costat evita el sobreposicionament, augmenta l'error de posicionament al forat de posicionament del passador de tall de vora. Tal com es mostra a la figura 1, quan el forat de referència de la mida màxima del límit compleix el pin de posicionament de la mida del límit mínim, les línies de contacte del forat del pin es troben a ambdós costats de la línia que connecta els dos forats i quan es produeix la deflexió de l'angle límit. entre la línia que connecta els dos forats i la línia que connecta els dos pins, es produiran les condicions de posicionament més desfavorables, que poden provocar fàcilment que la posició del forat estigui fora de tolerància [2].
imatge
Figura 1: error de rotació de dos pins d'un costat
Per reduir l'error de desplaçament de referència i l'error de l'angle de rotació causat per la flotació aleatòria, s'ha d'eliminar el buit coincident dels forats dels pins, és a dir, s'ha de reduir la desviació de la mida dels forats de posicionament i els pins. Tanmateix, la mesura en què es pot millorar la precisió de les peces de treball i les eines està limitada per la precisió de mecanitzat de les màquines eina. Com més petita sigui la tolerància del pas del forat i la tolerància del diàmetre del forat, més difícil i més alt serà el cost en el processament, i si la bretxa d'ajust és massa petita, provocarà grans problemes en la càrrega i descàrrega de peces de treball. Es pot veure a la figura 1 que sota la condició d'una certa distància entre els forats, com més llarga sigui la distància L entre els dos forats, menor serà l'error de l'angle de rotació Δφ i l'error de posicionament causat per l'angle de rotació es redueix relativament.
2.2 Tipus ampliable amb dos pins en un costat
En la producció real, per tal de millorar la precisió de posicionament i facilitar la càrrega i descàrrega de peces de treball, s'utilitza sovint l'estructura de dos pins expandible d'un costat. L'estructura ampliable de dos pins d'un costat fa servir primer el buit del forat del pin per a una subjecció flexible i, a continuació, utilitza el mecanisme d'expansió del passador per expandir el passador de posicionament per eliminar el buit coincident del forat del pin i reduir l'error de cantonada. Al mateix temps, a causa de la diferència entre l'espai entre els forats de posicionament i l'espai entre els pins de posicionament, la peça de treball es mourà lleugerament a causa de l'expansió dels forats de posicionament, i la diferència d'espaiat s'equilibra efectivament, millorant així la precisió de posició dels forats processats. L'aplicació d'una estructura expandible de dos pins en un costat també pot reduir la precisió de mecanitzat del forat de posicionament de la peça alhora que compleix els requisits de disseny, estalviant així costos de producció [3].
L'estructura d'expansió del passador de posicionament es divideix en dos tipus: expansió de cercle complet i expansió de diversos punts, que corresponen respectivament al passador de posicionament cilíndric que té el paper de posicionament principal i al passador de tall de vora que limita l'error de l'angle de la peça. L'estructura expandible de dos pins d'un costat es pot dividir en tipus d'expansió simple i tipus d'expansió doble.
A l'estructura de dos pins de tipus d'expansió única d'un costat, el passador de posicionament cilíndric que té el paper de posicionament principal es dissenya generalment com un tipus d'expansió externa, que s'utilitza quan el diàmetre del forat de posicionament central de la peça és més gran i el diàmetre del forat de posicionament angular és més petit.
L'estructura de dos pins tipus doble expansió d'un costat s'utilitza principalment en situacions en què els diàmetres del forat de posicionament central i el forat de posicionament angular de la peça són grans. L'estructura comuna de doble expansió amb dos agulles en un costat adopta majoritàriament una estructura d'expansió de solapa dentada, i ambdues agulles de posicionament estan fetes d'acer de molla d'alta qualitat. La nova estructura de dos pins de tipus doble expansió en un costat utilitza principalment agulles de posicionament de parets primes amb mitjans flotants instal·lats a la cavitat interior. Els mitjans flotants inclouen esferes sòlides, pastes i líquids. Prenent com a exemple les agulles de posicionament de parets primes de plàstic líquid, quan el cargol de pressió pressiona el plàstic líquid de la màniga d'expansió de parets primes a través de la columna lliscant, el plàstic líquid a la cavitat interior del passador de posicionament transmetrà uniformement la pressió que suporta. , de manera que el passador de posicionament de paret prima pateix una deformació plàstica i s'expandeix radialment, i l'eix del passador de posicionament i el forat central coincideixen, aconseguint així el propòsit de reduir l'error de posicionament. Després de processar la peça, es redueix la pressió a la màniga d'expansió de parets primes i el passador de posicionament es separa de la peça.
2.3 Limitacions de l'estructura de dos pins en un costat
El procés de col·locació de dues agulles d'un costat també es pot considerar com el procés de muntatge de la peça de treball del passador i el forat. Per tant, el programari UG NX es pot utilitzar per muntar els pins i els forats per simular el mètode de sobreposicionament de dos pins d'un costat. Prenent com a exemple un disc rotatiu d'acer inoxidable, N (nombre senar) forats coaxials de φD1 es distribueixen uniformement a les dues superfícies extrems, i el centre és un forat passant gran de φD2. El programari UG NX s'utilitza per al muntatge de pins i forats. Hi ha tres restriccions de contacte entre l'eina i la peça de treball, és a dir, el contacte de la superfície final entre la placa base i la peça de treball, i el contacte entre els dos conjunts de forats. Per tal de presentar de manera més intuïtiva el fenomen d'amplificació de l'error de posicionament d'una estructura de posicionament de dos pins en una peça porosa, el buit coincident entre els dos parells de passadors i forats cilíndrics s'estableix en 3 mm.
Com es mostra a la figura 2, si el forat central Q1 gran i un petit forat Q2 al cercle de distribució s'utilitzen com a referència, perquè hi ha un buit coincident, fins i tot si està sobreposicionat, quan el passador i el cilindre del forat estan en contacte parcial, la peça encara pot estar en un rang reduït. flotador intern. A més dels dos forats de posicionament, els errors de posicionament dels dos forats restants K3 i K4 al cercle de distribució del disc giratori varien de mida a causa de les seves posicions relatives als dos forats de posicionament Q1 i Q2. A la figura 2, es pot veure de manera intuïtiva que l'error de posicionament dels petits forats K3 i K4 al cercle de distribució supera amb escreix el buit d'acoblament del forat del pin en 3 mm, és a dir, l'error de posicionament s'amplifica en relació amb el buit d'acoblament. . Ús del forat central i els forats petits del cercle de distribució El mètode de posicionament de dos pins a un costat del forat no pot complir els requisits de processament.
imatge
Figura 2: Fenòmen d'amplificació d'errors en el posicionament de forats centrals i forats circumferencials
Tal com es mostra a la figura 3, si els dos petits forats Q2 i K4 del cercle de distribució del disc rotatiu s'utilitzen com a referència, és obvi que l'espai entre els pins d'aquest mètode és més gran que el del mètode anterior. Tot i que s'incrementa l'espai entre els pins, el que resulta en una reducció relativa de l'error de l'angle de rotació, l'error de posicionament dels dos forats restants Q1 i K3 encara supera el buit coincident en 3 mm, i també hi ha un fenomen de diferents posicions de forats i diferents errors de posicionament. Aquest tipus de posicionament de dos pins en un costat encara no pot complir els requisits tècnics.
imatge
Figura 3: Fenòmen d'amplificació d'errors en el posicionament de doble forat circumferencial
Fins i tot si s'utilitza una estructura de doble expansió amb dos pins en un costat, inevitablement s'introdueixen errors sistemàtics com ara la mesura, la fabricació i el muntatge durant el procés de producció dels components de posicionament de l'aparell. A causa de l'error de fabricació del propi accessori, els eixos del passador i l'eix no poden coincidir completament. Al mateix temps, encara que en la direcció vertical de la connexió entre els dos pins, l'error d'angle es redueix a causa de l'eliminació de la bretxa d'ajust; en la direcció de la connexió dels dos pins, el passador, la diferència en la referència de l'espaiat entre forats s'homogeneïtzarà a causa del lleuger desplaçament de la peça de treball, però l'error de posicionament només es redueix en relació amb el passador cilíndric rígid i no es pot eliminar . La seva mida depèn de la forma, la posició i la precisió dimensional de l'aparell quan es fabriquen. , i excepte pels dos forats de posicionament, els errors de posicionament dels altres forats encara variaran a causa de les seves posicions relatives als forats de posicionament. Encara hi ha una tendència a que l'error de posicionament s'amplifi en relació amb els dos pins d'un costat, i hi ha un fenomen fora de tolerància.
3 Anàlisi de doble naturalesa del sobreposicionament
El fenomen de sobreposicionament pot conduir fàcilment a la fallada de les peces de treball rígides per instal·lar-se amb normalitat. No obstant això, sota determinades condicions, l'ús raonable del sobreposicionament pot aconseguir bons resultats i beneficis evidents.
Per a peces de treball amb una rigidesa feble i requisits d'alta precisió, com ara peces de paret primes, varetes primes o peces de treball amb una superfície plana gran com a referència de posicionament, peces grans, etc., la subjecció de sobreposicionament és més beneficiosa. Per a peces de treball amb poca rigidesa, els llocs que es deformen fàcilment s'han de restringir tant com sigui possible. L'objectiu és evitar la deformació causada per les forces de tall durant el processament, augmentar la rigidesa del posicionament i la subjecció, garantir l'estabilitat del procés de processament i millorar la precisió del processament.
Quan es gira una peça de treball d'eix llarg, un extrem de la peça es subjecta amb tres urpes i l'altre extrem està recolzat per una punta de cua. La llibertat de moviment de la peça en les direccions Y i Z està limitada dues vegades, donant lloc a un sobreposicionament. En comparació amb el suport sense puntes, s'incrementa l'àrea de contacte i la fiabilitat de la subjecció, s'enforteix la rigidesa de la peça de treball, el processament continua sense problemes i la qualitat i l'eficiència del processament de la peça es milloren molt.
En el processament de fresat, els tres punts de suport defineixen un pla i el quart punt de suport no pot ser absolutament coplanar amb ABC. La superfície fixa de quatre punts està sobreposicionada. Tanmateix, en la producció real, sovint s'utilitzen múltiples superfícies amb una millor precisió de posició mútua com a punts de referència de posicionament al mateix temps, formant un mètode de sobreposicionament. Aquest mètode de sobreposició no només millora la fiabilitat de la subjecció i la rigidesa del sistema, sinó que també millora la deformació de l'esforç de les peces de paret primes, garantint així millor la qualitat del processament del producte. Eliminar el quart punt de suport i eliminar els mètodes de sobreposicionament té l'efecte contrari.
Dit d'una altra manera, alguns mètodes de posicionament estan sobreposicionats des d'un punt de vista formal, però no hi ha interferències mútues substancials o conflictes entre els fulcres de posicionament amb graus de llibertat restringits repetidament, o encara que hi ha interferències, no superen els permesos. límit de la peça de treball. requisits, es permet aquest tipus de sobreposicionament. En altres paraules, utilitzant una dada de precisió amb una alta precisió de mecanitzat com a dada de posicionament, l'error de la dada de posicionament és petit i la posició de la peça encara pot flotar dins d'un rang reduït. Aquest tipus de sobreposicionament només és un sobreposicionament formal i es permet que es produeixi [4].
Quan utilitzeu el posicionament, heu de parar atenció als tres punts següents.
1) L'error de la referència de posicionament determina el grau d'indesitabilitat del resultat d'interferència de sobreposicionament. Com més gran sigui l'error de la dada de posicionament, més greu serà la deformació per interferència i majors les conseqüències adverses. Per tant, s'han de plantejar requisits més alts per a la mida i la precisió geomètrica del forat de referència de posicionament utilitzat com a peça de treball per reduir l'error de la mateixa dada de posicionament.
2) La força utilitzada per a la càrrega i descàrrega de la peça ha de ser l'adequada, i la seva deformació local i l'esforç de contacte s'han de controlar dins del rang que permeten els requisits tècnics.
3) En un sistema de fixació de sobreposicionament, el nombre de peces de posicionament afecta la desviació completa de tot el sistema de fixació.
4 Casos d'aplicació de sobreposicionament de tres pins en un costat
La placa giratòria d'acer inoxidable esmentada anteriorment té una alçada total de 210 mm i una secció transversal en forma de I. Hi ha N (nombre senar) petits forats coaxials i uniformement distribuïts de φD1 a les dues superfícies extrems, i un gran forat passant de φD2 al centre. Aquesta peça de treball és una peça estructural soldada i hi ha requisits elevats entre els eixos superior i inferior dels forats petits, entre l'eix circular uniforme i l'eix dels forats grans i la posició dels forats petits en relació amb els forats grans. Quan es processa en un centre de mecanitzat vertical, la dificultat rau en els alts requisits de coaxialitat dels petits forats entre les capes superior i inferior. L'ús de processament d'eines i avorriment estès des d'un extrem pot garantir els requisits tècnics, però l'eina de perforació allargada requereix moltes especificacions, el cost de l'eina és elevat i la vibració és propensa a produir-se durant el processament i l'eficiència no és alta. Per tant, una solució de processament més viable és utilitzar un dispositiu especial, processament de gir en U, de manera que només es necessita un petit nombre de ganivets curts. La clau de l'èxit del pla de processament de gir en U és que la precisió de subjecció i posicionament durant el processament de gir ha de complir els requisits tècnics.
Com s'ha esmentat abans, quan s'utilitza la dada fina com a dada de posicionament, es permet el sobreposicionament per millorar la precisió de posicionament. Quan s'utilitza un centre de mecanitzat vertical per processar els forats de la segona superfície de la taula giratòria, es pot utilitzar una estructura de posicionament de tres pins en un costat per a la subjecció. La superfície inferior de l'eina i els tres eixos cilíndrics del pin s'utilitzen com a dada de posicionament, i la peça de treball es basa en l'espai lliure del forat. Instal·lat a la placa base de l'eina de manera coincident. El desplaçament XY de la peça de treball i la rotació al voltant de l'eix Z estan simultàniament restringits per tres parells de parells de posicionament de forats. D'acord amb les tres condicions anteriors d'ús del sobreposicionament, s'ha d'utilitzar un centre de mecanitzat vertical d'alta precisió per fer la placa base d'eines i processar els petits forats de la primera superfície de la taula rotativa per reduir la diferència d'espai entre els pins i espai entre forats. El centre de mecanitzat té una alta precisió de posicionament (error de posicionament Menor o igual a 0,01 mm). Per tant, es pot ignorar la diferència de mida entre l'espai entre els pins i l'espai entre els forats i l'error de forma. L'únic factor que afecta la precisió de posicionament és l'espai lliure coincident entre agulles i forats [5].
Continueu utilitzant el programari UG NX per simular el procés de col·locació i fixació de tres agulles d'un costat i afegiu restriccions de contacte per al tercer parell de forats de pins. Com es pot veure al navegador de muntatge de la figura 4, l'estat de posició de la peça porosa 2 és un cercle petit "meitat negre i mig blanc", que indica que la peça 2 es troba en un estat parcialment restringit. Feu clic al botó de restricció de la barra d'eines de muntatge, moveu el cursor a la peça de treball, manteniu premut i gireu el ratolí. Els tres petits forats de la peça giraran al voltant del passador cilíndric de contacte alhora. De fet, la peça es troba en un estat no totalment restringit. Òbviament, amb l'ajuda del programari UG NX, es pot veure de manera intuïtiva que quan la peça de treball a l'estructura de tres pins flota, el diàmetre de l'anell format pel centre del petit forat no superarà la bretxa d'ajust i la combinació L'efecte de les tres restriccions fa que el centre de la peça sigui més gran. El forat només pot flotar dins d'un petit rang. Aleshores, quin és l'error de posicionament del forat gran al centre de la peça?
