Dijelovi okvira kotača obično imaju visoke tehničke zahtjeve kao što su dimenzije i geometrijske tolerancije. Tradicionalni sustav pozicioniranja s dvije igle na jednoj strani koristi zazor, što dovodi do velikih pogrešaka pozicioniranja i nestabilne točnosti obrade dijelova. Pretjerano pozicioniranje ima dvije strane. S jedne strane, to krši načelo pozicioniranja u šest točaka i utječe na stezanje i pozicioniranje. S druge strane, ako se njime pravilno rukuje, može poboljšati krutost i točnost obrade dijela. Ispravna analiza i obrada prekomjernog pozicioniranja može poboljšati točnost pozicioniranja bez utjecaja na utovar i istovar izradaka. Ovo je ključ racionalnog dizajna rasvjetnih tijela s prekomjernim položajem. S funkcijama montaže i simulacije kretanja softvera UG NX, utjecaj zazora pristajanja na pogrešku pozicioniranja okruglih rupa na različitim pozicijama može se intuitivno prikazati. Točnost pozicioniranja dvostruke ekspanzijske strukture s dvije igle s poboljšanom pogreškom pozicioniranja je poboljšana, ali još uvijek ima svoja ograničenja. Za izratke poroznog okvira kotača, razumna metoda pozicioniranja s tri igle na jednoj strani može postići veću i stabilniju točnost pozicioniranja od metode pozicioniranja s dvije igle na jednoj strani.
1 Predgovor
Pretjerano pozicioniranje znači da je određeni stupanj slobode obratka dvaput ili više puta ograničen. Fenomen pretjeranog pozicioniranja može lako dovesti do kvara na pravilnoj ugradnji krutog obratka i treba ga izbjegavati koliko god je to moguće [1]. Igle za pozicioniranje koje se koriste u postupku stezanja i pozicioniranja s dvije igle na jednoj strani grubo su podijeljene u dvije kategorije: krute igle i fleksibilne igle. I krute i fleksibilne igle imaju svoja ograničenja. Pristajanje tipa zazora krute strukture s dva zatika na jednoj strani ograničava točnost strojne obrade. Fleksibilna dva pina na jednoj strani je problematična i skupa za proizvodnju. Štoviše, dvopin s jedne strane ima ograničen opseg primjene i ne može zadovoljiti zahtjeve za obradu poroznih dijelova kao što su okviri kotača. Kako osigurati točnost pozicioniranja poroznih dijelova na vertikalnim obradnim centrima pitanje je koje vrijedi proučiti.
2 Ograničenja dvije igle s jedne strane
2.1 Vrsta raspora s dvije igle na jednoj strani
Tradicionalna struktura s dvije igle s prazninama na jednoj strani koristi krute igle za pozicioniranje. Kako bi se izbjeglo pretjerano pozicioniranje, koriste se cilindrični klin i rezni klin. Njegovo načelo pozicioniranja je cilindrično pozicioniranje igle i orijentacija dijamantne igle. Cilindrični klin za pozicioniranje ograničava slobodu kretanja obratka u smjeru X i Y i igra glavnu ulogu pozicioniranja; dijamantni klin za pozicioniranje (svrha rezanja rubova je povećati razmak rupa klina i kompenzirati pogrešku razmaka rupa izratka i grešku razmaka klinova učvršćenja. Prilikom ugradnje treba osigurati da se ne radi o rubu cilindar u smjeru okomite crte koja povezuje središta dviju rupa) samo ograničava slobodu rotacije obratka oko Z-osi i obično igra ulogu kutnog pozicioniranja. Pogreška referentnog pomaka procesnih dimenzija u vodoravnom smjeru obično se određuje parom za pozicioniranje cilindrične rupe za iglu, što je uglavnom posljedica nasumičnog lutanja i lebdenja glavne rupe za pozicioniranje na izratku u odnosu na cilindričnu iglu za pozicioniranje. Pogreška pomaka referentne točke u okomitom smjeru povezana je sa središtem dviju rupa. Spojna linija povezana je s kutom X-osi, koji je određen pogreškom kuta obratka uzrokovanom razmakom između klina za pozicioniranje učvršćenja i otvora za pozicioniranje obratka.
Iako tradicionalna struktura s dva zatika s prazninama na jednoj strani izbjegava pretjerano pozicioniranje, povećava pogrešku pozicioniranja na rupi za pozicioniranje zatika za rezanje rubova. Kao što je prikazano na slici 1, kada se referentna rupa najveće granične veličine susreće s klinom za pozicioniranje minimalne granične veličine, kontaktne linije otvora za iglu nalaze se s obje strane linije koja povezuje dvije rupe, a kada dođe do otklona graničnog kuta između linije koja povezuje dvije rupe i linije koja povezuje dva zatika, pojavit će se najnepovoljniji uvjeti pozicioniranja, koji lako mogu uzrokovati da pozicija rupe bude izvan tolerancije [2].
slika
Slika 1: Pogreška rotacije dvije igle na jednoj strani
Kako bi se smanjila pogreška referentnog pomaka i pogreška kuta rotacije uzrokovana nasumičnim plutanjem, mora se eliminirati odgovarajući razmak rupa za igle, odnosno mora se smanjiti odstupanje veličine rupa za pozicioniranje i igala. Međutim, opseg do kojeg se može poboljšati točnost obradaka i alata ograničen je preciznošću obrade alatnih strojeva. Što je manja tolerancija koraka rupe i tolerancija promjera rupe, to će biti teža i veća cijena u obradi, a ako je dotični razmak premalen, to će uzrokovati velike probleme pri utovaru i pražnjenju obratka. Na slici 1 može se vidjeti da pod uvjetom određenog razmaka rupa-pin, što je veća udaljenost L između dvije rupe, manja je pogreška kuta rotacije Δφ, a pogreška pozicioniranja uzrokovana kutom rotacije je relativno smanjena.
2.2 Proširivi tip s dvije igle na jednoj strani
U stvarnoj proizvodnji, kako bi se poboljšala točnost pozicioniranja i olakšalo utovar i istovar izradaka, često se koristi proširiva struktura s dva klina na jednoj strani. Proširiva struktura s dvije igle s jedne strane prvo koristi razmak rupe za iglu za fleksibilno stezanje, a zatim koristi mehanizam za proširenje igle za proširenje igle za pozicioniranje kako bi se eliminirao razmak za podudaranje rupe za iglu i smanjila pogreška kuta. U isto vrijeme, zbog razlike između razmaka između rupa za pozicioniranje i razmaka između klinova za pozicioniranje, obradak će se malo pomaknuti zbog širenja rupa za pozicioniranje, a razlika u razmaku se učinkovito izravnava, čime se poboljšava točnost položaja obrađenih rupa. Primjena proširive strukture s dva klina na jednoj strani također može smanjiti točnost obrade otvora za pozicioniranje izratka, dok ispunjava zahtjeve dizajna, čime se štede troškovi proizvodnje [3].
Struktura ekspanzije klina za pozicioniranje podijeljena je u dvije vrste: ekspanzija punog kruga i ekspanzija u nekoliko točaka, koje odgovaraju cilindričnom klinu za pozicioniranje koji ima glavnu ulogu u pozicioniranju i klinu za rezanje rubova koji ograničava pogrešku kuta izratka. Proširiva dvopinska struktura s jedne strane može se podijeliti na jednostruki ekspanzijski tip i dvostruki ekspanzioni tip.
U strukturi s dva klina s jednom ekspanzijom na jednoj strani, cilindrični klin za pozicioniranje koji igra glavnu ulogu pozicioniranja obično je dizajniran kao vanjski ekspanzijski tip, koji se koristi kada je promjer središnje rupe za pozicioniranje obratka veći i promjer otvora za kutno pozicioniranje je manji.
Struktura dvostruke ekspanzije s dva klina na jednoj strani uglavnom se koristi u situacijama gdje su promjeri središnje pozicione rupe i kutne pozicione rupe obratka veliki. Uobičajena dvostruka ekspanziona struktura s dva klina na jednoj strani uglavnom usvaja strukturu ekspanzije nazubljenog preklopa, a oba klina za pozicioniranje izrađena su od visokokvalitetnog opružnog čelika. Nova dvostruka ekspanzijska struktura s dvije igle s jedne strane uglavnom koristi igle za pozicioniranje tankih stijenki s plutajućim medijem ugrađenim u unutarnju šupljinu. Plutajući mediji uključuju čvrste sfere, paste i tekućine. Uzimajući za primjer klinove za pozicioniranje tankih stijenki od tekuće plastike, kada tlačni vijak vrši pritisak na tekuću plastiku u ekspanzijskom rukavcu tankih stijenki kroz klizni stup, tekuća plastika u unutarnjoj šupljini klina za pozicioniranje ravnomjerno će prenositi pritisak koji nosi , tako da zatik za pozicioniranje tankih stijenki prolazi kroz plastičnu deformaciju i radijalno se širi, a os zatika za pozicioniranje i središnja rupa se podudaraju, čime se postiže svrha smanjenja pogreške pozicioniranja. Nakon što je radni komad obrađen, tlak u ekspanzionoj čahuri tankih stijenki se smanjuje i klin za pozicioniranje se odvaja od obratka.
2.3 Ograničenja strukture s dvije igle s jedne strane
Proces pozicioniranja dva zatika na jednoj strani također se može smatrati postupkom sastavljanja izratka zatika i rupe. Stoga se softver UG NX može koristiti za sastavljanje klinova i rupa za simulaciju metode pretjeranog pozicioniranja dvaju klinova na jednoj strani. Uzimajući za primjer rotirajući disk od nehrđajućeg čelika, N (neparan broj) koaksijalnih otvora φD1 ravnomjerno su raspoređeni na obje krajnje površine, a središte je veliki prolazni otvor φD2. Softver UG NX koristi se za montažu klinova i rupa. Postoje tri ograničenja kontakta između alata i obratka, naime kontakt krajnje površine između osnovne ploče i obratka i kontakt između dva skupa rupa za igle. Kako bi se intuitivnije prikazao fenomen pojačanja pogreške pozicioniranja strukture s dvije igle za pozicioniranje u poroznom izratku, odgovarajući razmak između dva para cilindričnih igala i rupa postavljen je na 3 mm.
Kao što je prikazano na slici 2, ako se središnja velika rupa Q1 i mala rupa Q2 na distribucijskom krugu koriste kao mjerilo, jer postoji odgovarajući razmak, čak i ako je previše postavljen, kada su igla i cilindar rupe u djelomičnom kontaktu izradak još uvijek može biti u malom rasponu. unutarnji plovak. Uz dvije rupe za pozicioniranje, pogreške pozicioniranja preostale dvije rupe K3 i K4 na distribucijskom krugu rotirajućeg diska variraju u veličini zbog njihovih relativnih položaja u odnosu na dvije rupe za pozicioniranje Q1 i Q2. Na slici 2 se intuitivno može vidjeti da pogreška pozicioniranja malih rupica K3 i K4 na distribucijskom krugu daleko premašuje spojni razmak otvora igle za 3 mm, odnosno, pogreška pozicioniranja je pojačana u odnosu na spojni razmak . Korištenje središnje rupe i malih rupa na distribucijskom krugu. Metoda pozicioniranja s dvije igle na jednoj strani rupe ne može zadovoljiti zahtjeve obrade.
slika
Slika 2: Fenomen pojačanja pogreške u pozicioniranju središnjih rupa i rupa po obodu
Kao što je prikazano na slici 3, ako se dvije male rupe Q2 i K4 na distribucijskom krugu rotacijskog diska koriste kao mjerilo, očito je da je razmak pinova ove metode veći nego kod prethodne metode. Iako je razmak klinova povećan, što rezultira relativnim smanjenjem pogreške kuta rotacije, pogreška pozicioniranja preostale dvije rupe Q1 i K3 još uvijek premašuje odgovarajući razmak za 3 mm, a postoji i fenomen različitih položaja rupa i različitih greške u pozicioniranju. Ovakvo pozicioniranje dva pina s jedne strane još uvijek ne može zadovoljiti tehničke zahtjeve.
slika
Slika 3: Fenomen pojačanja pogreške u dvostrukom obodnom pozicioniranju otvora
Čak i ako se koristi dvostruka ekspanziona struktura s dva zatika na jednoj strani, sustavne pogreške kao što su mjerenje, proizvodnja i montaža neizbježno se uvode tijekom procesa proizvodnje komponenti za pozicioniranje učvršćenja. Zbog greške u proizvodnji samog učvršćenja, osi zatika i osovine ne mogu se u potpunosti podudarati. U isto vrijeme, iako u okomitom smjeru spoja između dva klina, kutna pogreška je smanjena zbog eliminacije prikladnog razmaka; u smjeru spajanja dva zatika, zatik, Razlika u referentnom razmaku rupa će se homogenizirati zbog malog pomaka izratka, ali pogreška pozicioniranja je samo smanjena u odnosu na kruti cilindrični zatik i ne može se eliminirati . Njegova veličina ovisi o obliku, položaju i točnosti dimenzija samog učvršćenja kada je proizvedeno. , a osim za dvije rupe za pozicioniranje, pogreške pozicioniranja ostalih rupa i dalje će varirati zbog njihovih relativnih položaja u odnosu na rupe za pozicioniranje. Još uvijek postoji tendencija da se pogreška pozicioniranja pojača u odnosu na dvije igle s jedne strane, a postoji i fenomen izvan tolerancije.
3 Dvostruka analiza prirode prepozicioniranja
Fenomen pretjeranog pozicioniranja može lako dovesti do neuspjeha krutih obradaka da se normalno ugrade. Međutim, pod određenim uvjetima, razumna uporaba prekomjernog pozicioniranja može postići dobre rezultate i očite koristi.
Za izratke sa slabom krutošću i visokim zahtjevima za preciznošću, kao što su obradaci s tankim stijenkama, vitke šipke ili obradaci s velikom ravnom površinom kao referencom za pozicioniranje, veliki dijelovi itd., stezanje prekomjernog pozicioniranja je korisnije. Za izratke slabe krutosti sva mjesta koja se lako deformiraju trebaju biti ograničena što je više moguće. Svrha je spriječiti deformacije uzrokovane silama rezanja tijekom obrade, povećati krutost pozicioniranja i stezanja, osigurati stabilnost procesa obrade i poboljšati točnost obrade.
Kod tokarenja izratka s dugom osi, jedan kraj izratka je stegnut s tri kandže, a drugi kraj je poduprt vrhom repa. Sloboda kretanja obratka u smjerovima Y i Z dvaput je ograničena, što dovodi do pretjeranog pozicioniranja. U usporedbi s potporom bez vrha, kontaktna površina i pouzdanost stezanja su povećani, krutost izratka je ojačana, obrada se odvija glatko, a kvaliteta obrade i učinkovitost izratka su znatno poboljšani.
Kod obrade glodanjem, tri oslonske točke definiraju ravninu, a četvrta oslonska točka ne može biti apsolutno koplanarna s ABC. Fiksna površina u četiri točke je pretjerano postavljena. Međutim, u stvarnoj proizvodnji, višestruke površine s boljom međusobnom točnošću položaja često se koriste kao referentne vrijednosti za pozicioniranje u isto vrijeme, tvoreći metodu pretjeranog pozicioniranja. Ova metoda prekomjernog pozicioniranja ne samo da povećava pouzdanost stezanja i krutost sustava, već također poboljšava deformaciju naprezanja obradaka s tankim stijenkama, čime se bolje osigurava kvaliteta obrade proizvoda. Uklanjanje četvrte točke oslonca i eliminacija metoda pretjeranog pozicioniranja ima suprotan učinak.
Drugim riječima, neke su metode pozicioniranja pretjerano pozicionirane s formalnog gledišta, ali ne postoji značajna međusobna interferencija ili sukob između uporišnih točaka pozicioniranja s opetovano ograničenim stupnjevima slobode, ili iako postoji interferencija, ona ne prelazi dopušteno granica obratka. zahtjevima, ova vrsta pretjeranog pozicioniranja je dopuštena. Drugim riječima, korištenjem precizne nulte točke s visokom preciznošću obrade kao nulte točke pozicioniranja, pogreška nulte točke pozicioniranja je mala, a položaj obratka još uvijek može plutati unutar malog raspona. Ova vrsta pretjeranog pozicioniranja je samo formalno prepozicioniranje i dopušteno je da se dogodi [4].
Kada koristite pozicioniranje, morate obratiti pozornost na sljedeće tri točke.
1) Pogreška reference pozicioniranja određuje stupanj nepoželjnosti rezultata smetnje prekomjernog pozicioniranja. Što je veća pogreška referentne točke pozicioniranja, to je ozbiljnija interferencijska deformacija i veće nepovoljne posljedice. Stoga se moraju postaviti viši zahtjevi za veličinu i geometrijsku točnost referentne rupe za pozicioniranje koja se koristi kao radni predmet kako bi se smanjila pogreška same referentne točke za pozicioniranje.
2) Sila koja se koristi za opterećenje i rasterećenje obratka mora biti odgovarajuća, a njegova lokalna deformacija i kontaktno naprezanje moraju se kontrolirati unutar raspona dopuštenog tehničkim zahtjevima.
3) U sustavu učvršćenja s prekomjernim pozicioniranjem, broj dijelova za pozicioniranje utječe na sveobuhvatno odstupanje cijelog sustava učvršćenja.
4 Slučajevi primjene tropinskog prepozicioniranja na jednoj strani
Prije spomenuta rotacijska ploča od nehrđajućeg čelika ima ukupnu visinu od 210 mm i poprečni presjek u obliku slova I. Postoji N (neparan broj) koaksijalnih i ravnomjerno raspoređenih malih otvora φD1 na obje krajnje površine i veliki prolazni otvor φD2 u središtu. Ovaj obradak je zavareni konstrukcijski dio, a postoje visoki zahtjevi između gornje i donje osi malih rupa, između jedinstvene kružne osi i osi velikih rupa, te položaja malih rupa u odnosu na velike rupe. Kod obrade na vertikalnom obradnom centru, poteškoća leži u visokim zahtjevima koaksijalnosti za male rupe između gornjeg i donjeg sloja. Korištenje proširene obrade alata i bušenja s jednog kraja može osigurati tehničke zahtjeve, ali produženi alat za bušenje zahtijeva mnoge specifikacije, cijena alata je visoka, a vibracije su sklone pojavi tijekom obrade, a učinkovitost nije visoka. Stoga je izvedivije rješenje obrade korištenje posebnog učvršćenja, U-turn obrade, tako da je potreban samo mali broj kratkih noževa. Ključ uspjeha plana obrade u obliku slova U-turn je da točnost stezanja i pozicioniranja tijekom obrade tokarenja mora zadovoljiti tehničke zahtjeve.
Kao što je prije spomenuto, kada se kao referentna točka za pozicioniranje koristi precizna referentna točka, dopušteno je prekomjerno pozicioniranje kako bi se poboljšala točnost pozicioniranja. Kada koristite okomiti obradni centar za obradu rupa na drugoj površini rotacijskog stola, za stezanje se može koristiti struktura s tri klina za pozicioniranje na jednoj strani. Donja površina alata i tri cilindrične osi zatika na njoj koriste se kao referentna točka za pozicioniranje, a obradak se temelji na zazoru rupa-zatik. Postavljen na osnovnu ploču alata na odgovarajući način. XY pomak izratka i rotacija oko Z osi su istovremeno ograničeni s tri para parova za pozicioniranje rupa. U skladu s gornja tri uvjeta korištenja prekomjernog pozicioniranja, trebalo bi koristiti visoko precizni vertikalni obradni centar za izradu osnovne ploče alata i obradu malih rupa na prvoj površini rotacijskog stola kako bi se smanjila razlika u razmaku osovinica i razmak rupa. Obradni centar ima visoku točnost pozicioniranja (pogreška pozicioniranja manja ili jednaka 0.01mm). Stoga se razlika u veličini između razmaka klinova i razmaka rupa te pogreška oblika mogu zanemariti. Jedini faktor koji utječe na točnost pozicioniranja je odgovarajući razmak između klinova i rupa [5].
Nastavite koristiti softver UG NX za simulaciju procesa pozicioniranja i stezanja tri zatika s jedne strane i dodajte ograničenja kontakta za treći par rupa za zatik. Kao što se može vidjeti iz navigatora sklopa na slici 4, status položaja poroznog izratka 2 je mali krug "pola crn, pola bijeli", što pokazuje da je izradak 2 u djelomično ograničenom stanju. Pritisnite gumb ograničenja na alatnoj traci za sklapanje, pomaknite kursor na radni komad, pritisnite i držite i zakrenite miš. Svaka od tri male rupe na izratku će se okretati oko kontaktne cilindrične igle u isto vrijeme. Izradak je doista u nepotpuno ograničenom stanju. Očito, uz pomoć softvera UG NX, može se intuitivno vidjeti da kada obradak u strukturi s tri igle pluta, promjer prstena koji formira središte male rupe neće premašiti razmak za pristajanje, a kombinirani učinak triju ograničenja čini središte izratka većim. Rupa može lebdjeti samo unutar malog raspona. Dakle, koja je pogreška pozicioniranja velike rupe u središtu obratka?
