Buvo atlikta netaisyklingos ekscentrinės Z-formos balansinės alkūnės struktūros, taip pat apdirbimo sunkumų dėl didelio dydžio, didelio tikslumo ir nesugebėjimo prispausti proceso analizė. Buvo pasiūlyta standartizuota apdirbimo schema. Sukurtas specialus tekinimo įtaisas, tinkantis apdirbti kelis modelius ir dideles gaminių partijas, sprendžiant didelio apdirbimo sudėtingumo, nestabilios kokybės ir mažo apdirbimo efektyvumo problemas, susijusias su Z- formos balansine alkūne.
01
Įvadas
Balansavimo alkūnė yra pagrindinė vikšrinių specialiųjų transporto priemonių pakabos sistemos dalis. Jis veikia kartu su elastiniais elementais, tokiais kaip sukimo velenas ir amortizatorius, kad būtų užtikrinta elastinga atrama transporto priemonės kėbului ir kelio ratui [1]. Balansavimo alkūnė gali perduoti didelį smūgio energijos kiekį, susidarantį judant aukštyn-ir -žemyn kelio ratui, į sukimo veleną, buferiuoti ir sugerti vibracijos energiją, sumažinti smūgio jėgą į transporto priemonės kėbulą, pagerinti keleivių komfortą, sumažinti komponentų pažeidimus ir užtikrinti transporto priemonės stabilumą ir manevringumą važiuojant nelygiais keliais [2]. Bendrąjį balansavimo alkūnės mazgą sudaro sraigtinis velenas, balansinė alkūnė ir plento rato velenas. Z-formos balansinė alkūnė yra integruota balanso alkūnė, kurioje sujungti visi trys komponentai. Integruota balansinė alkūnė pasižymi dideliu manevringumu, dideliu patikimumu ir lengvumu, todėl yra plačiai naudojama šiuolaikinėse specialiose transporto priemonėse [3]. 02
Z-formos balansinės alkūnės struktūros ir apdirbimo iššūkių analizė
Z-formos pusiausvyros alkūnės konstrukcija, kaip parodyta 1 paveiksle, yra netaisyklingos formos ekscentrinė konstrukcija. Jis yra didelio dydžio ir didelio svorio, todėl reikalingas didelis medžiagos pašalinimo greitis, didelis matmenų ir padėties tikslumas bei ilgas apdirbimo ciklas su daugybe procesų. Tai apima įvairią įrangą ir prekybą, įskaitant horizontalias gręžimo stakles, CNC tekinimo stakles, apdirbimo centrus, praveržimo stakles ir vielos EDM mašinas. Ankstesnėje gamyboje kiekviename proceso etape buvo atskleista daug problemų, pvz.,-ne{6}}veleno išorinio apskritimo tolerancijos matmenys, nesutapimas tarp įdubos angos ir išorinio apskritimo, ne-lygiagretumas tarp didelio veleno (sprago veleno) ir mažo veleno (apkrovos rato veleno) ašių, rimtas apdirbimo ciklas, nestandartinis paviršiaus šiurkštumas ir apdirbimo procesas. turinčios įtakos produkto kokybei ir pristatymo grafikui.
03
Proceso schema
Z-formos pusiausvyros alkūnės apdirbimo procesas: Grubus galinio paviršiaus ir vidinės skylės gręžimas → Grubus didelio veleno tekinimas → Grubus mažo veleno tekinimas → Galutinis galinio paviršiaus ir vidinės skylės gręžimas → Baigiamas didelio veleno tekinimas → Baigiamas mažo veleno tekinimas → Išorinės formos frezavimas ir gręžimas → Prapjovimas (vielos EDM). Gaminio ruošinys yra štampuotas. Grubinant ir apdailinant didelius ir mažus velenus, reikalingas specialus tekinimo įtaisas su atsvarais. Šis įtaisas subalansuoja išcentrinę jėgą, susidarančią ruošinio sukimosi metu, taip sumažindama vibraciją ir padidindama suklio greitį, efektyviai pagerindama gaminio apdirbimo tikslumą ir pjovimo greitį.
04
Apdirbimo procesas
(1) Grubus galinių paviršių ir vidinių skylių gręžimas: naudojama CNC horizontali gręžimo mašina. Abiejose pusėse paliekamas 2 mm tarpas ir galiniams paviršiams, ir vidinėms angoms. Pagrindinė šio proceso funkcija yra greitai pašalinti didelį kiekį medžiagos ir sukurti proceso centro skyles neapdorotam-apdirbtam išoriniam didelių ir mažų velenų skersmenims. CNC horizontalioje gręžimo staklėje yra 360 laipsnių besisukantis darbastalis, leidžiantis universaliai apdirbti XOY plokštumoje vienoje sąrankoje. Jis gali apdirbti keturis galinius paviršius ir vidines skyles vienu metu, užtikrinant, kad proceso centro skylės abiejuose didelio ir mažo velenų galuose būtų bendraašios, o didelio ir mažo velenų vidurinės linijos būtų lygiagrečios. Grubus galinių paviršių ir vidinių skylių išgręžimas parodytas 2 paveiksle, kur stora ištisinė linija žymi apdirbtą paviršių.
2 pav. Grubus galinio paviršiaus ir vidinės skylės išgręžimas
(2) Grubus didelio veleno tekinimas: apdirbimas atliekamas CNC tekinimo staklėmis, kiekvienoje išorinio skersmens pusėje paliekant 1,5 mm nuolaidą. Pagrindinė šio proceso funkcija yra greitai pašalinti didelį kiekį medžiagos ir sukurti proceso etaloną galutinio paviršiaus ir vidinės skylės gręžimui. Kadangi tekinimo metu Z-formos balansinės alkūnės svorio centras pasislenka nuo sukimosi centro, norint subalansuoti išcentrinę jėgą, sumažinti vibraciją ir padidinti suklio greitį, reikalingas specialus tekinimo įtaisas su atsvarais. Grubus didelio veleno sukimasis parodytas 3 paveiksle.
3 pav. Grubus didelio veleno sukimas
(3) Grubus mažo veleno tekinimas: apdirbimas atliekamas CNC tekinimo staklėmis su 1,5 mm nuolaida kiekvienoje išorinio skersmens ir galinio paviršiaus pusėje. Pagrindinė šio proceso funkcija yra greitai pašalinti didelį kiekį medžiagos ir sumažinti apdirbimo įtampą. Mažo veleno grubus tekinimas parodytas 4 paveiksle. Po grubaus tekinimo didelis ir mažas velenai yra vienodo išorinio skersmens. AV-formos gnybtas naudojamas stabilesnei apdailai baigiant gręžti.
4 pav. Grubus mažo veleno sukimas
(4) Užbaigti galinio paviršiaus ir vidinės skylės gręžimą: tai atliekama naudojant CNC horizontalią gręžimo mašiną, grubiai pasukus didelio veleno išorinį skersmenį kaip proceso atskaitos tašką ir suspaudimo atskaitos tašką. Pagrindinė šio proceso funkcija yra apdirbti keturis gaminio galinius paviršius ir vidinę angą iki galutinio dydžio, taip užtikrinant matmenų tikslumą ir paviršiaus šiurkštumą, taip pat sukuriant nuožulną didelio ir mažo velenų išorinių skersmenų tekinimo apdailai. Galinio paviršiaus ir vidinės skylės baigiamasis gręžimas parodytas 5 paveiksle, kur stora ištisinė linija žymi paviršių, apdirbtą šiuo procesu.
5 pav. Užbaikite gręžti galinį paviršių ir vidinę angą
(5) Baigiamas didelio veleno tekinimas: tai atliekama naudojant CNC tekinimo stakles, apdirbant išorinį skersmenį iki galutinio dydžio, užtikrinant matmenų tikslumą, geometrinį tikslumą ir paviršiaus šiurkštumą. Šiame procese kaip suspaudimo atskaitos taškas naudojamas vidinės skylės baigimo gręžimo metu sukurtas nuožulnas, užtikrinantis didelio veleno išorinio skersmens ir vidinės skylės koaksialumą. Didžiojo veleno baigiamasis sukimas parodytas 6 pav.
6 pav. Tikslus pagrindinio veleno sukimas
(6) Tikslus mažo veleno tekinimas: naudojant CNC tekinimo stakles, išorinis skersmuo apdirbamas iki gatavo dydžio, užtikrinant matmenų tikslumą, geometrinį tikslumą ir paviršiaus šiurkštumą. Šiame procese kaip suspaudimo ir padėties nustatymo atskaitos taškas naudojamas tiksliai gręžiant vidinę angą padarytas nuožulnas, užtikrinantis mažo veleno ir vidinės skylės išorinio skersmens koaksialumą, taip pat mažo veleno ir pagrindinio veleno vidurio linijų lygiagretumą. Tikslus mažo veleno sukimas parodytas 7 pav.
7 pav. Tikslus mažo veleno sukimas
(7) Išorinės formos frezavimas ir gręžimas: naudojant vertikalų apdirbimo centrą, gaminio išorinė forma apdirbama iki pageidaujamos padėties ir išgręžiamos kaiščių skylės. Išorinės formos frezavimas ir gręžimas parodytas 8 paveiksle, kur storos vientisos linijos žymi apdirbtus paviršius šiame procese.
8 pav. Išorinės formos frezavimas ir gręžimas
(8) Įstrižainės prakišimas (vielos EDM įpjova): kai gaminio partija yra didelė, šis procesas paprastai atliekamas naudojant prakišimo mašiną su praveržimo įrankiu, užtikrinančiu gamybos efektyvumą ir įstrigo skylių matmenų nuoseklumą. Kai veržliarakčio nėra, o partijos dydis mažas, šį procesą galima atlikti naudojant vielinį EDM įrenginį. Išorinis pagrindinio veleno skersmuo yra prispaudimo ir padėties nustatymo atskaitos taškas, užtikrinantis smailės angos koaksialumą su išoriniu pagrindinio veleno skersmeniu. Išskleistas įdubas (vielos-EDM spline) parodytas 9 paveiksle, kur stora ištisinė linija žymi paviršių, apdirbtą šiame procese.
9 pav. Praskiestas spline (Wire-EDM Spline)
Šiuo metu Z-formos balansinis alkūnės gaminys baigė visus apdirbimo procesus. Tolesni procesai apima defektų aptikimą ir paviršiaus apdorojimą.
05
Skirtas tekinimo staklių tvirtinimas
Specialioje tekinimo staklės tvirtinimo detalėje yra tokių komponentų kaip flanšas, važiuoklė, atraminis korpusas, centras, atsvara ir tvirtinimo varžtai [4, 5].
Flanšas yra jungiamasis komponentas tarp tekinimo staklių ir armatūros. Paprastai naudojamas standartinis flanšas. Vienas galas jungiasi prie CNC tekinimo veleno per kūginę angą, o kitas galas jungiasi prie važiuoklės per vietos nustatymo įtaisą, užtikrinant, kad tekinimo staklės sukimosi centras būtų sulygiuotas su tekinimo velenu.
Važiuoklė, kuri naudojama kaip tekinimo staklių tvirtinimo pagrindas, turi pailgą apskritą griovelį. Prie jo pritvirtintas atraminis korpusas ir du atsvarai, o šis trijų-taškų masės paskirstymas užtikrina sklandesnį ruošinio sukimąsi apdirbant, sumažina vibraciją ir pagerina gaminio išorinį cilindrinį tikslumą bei paviršiaus kokybę.
Atraminiame korpuse, privirintame prie važiuoklės, taip pat yra pailgas apskritas griovelis, kurio matmenys atitinka važiuoklės griovelio matmenis. Šis griovelis skirtas dviem tikslams: sumažinti bendrą tekinimo staklės svorį ir užkirsti kelią trukdžiams tarp Z-formos balansinės alkūnės neapdirbamos ašies ir tekinimo įtaiso. Keli tvirtinimo varžtų rinkiniai yra abiejuose griovelio galuose, kad būtų užfiksuota Z-formos balansinės alkūnės neapdirbama -apdirbimo ašis. Dėl pailgos apskrito griovelio konstrukcijos galima apdirbti skirtingų dydžių ir modelių Z-formos balansines alkūnes naudojant šį tekinimo įtaisą, todėl pasiekiamas universalus funkcionalumas.
Centras ir atraminio korpuso padėties atrama yra sumontuoti kartu ir privirinami prie atraminio korpuso. Apdirbimo metu centras ir tekinimo staklės galinės atramos centras atitinkamai palaiko du Z-formos balansinės alkūnės apdirbimo ašies galus, todėl pasiekiama dviguba{2}}centro suspaudimo konfigūracija. Siekiant užtikrinti, kad centro padėties nustatymo kūgio paviršius būtų bendraašis su tekinimo staklės velenu, centro padėties nustatymo kūgio paviršius turi būti tiksliai{4}}apdirbtas tekinimo staklėmis po to, kai tekinimo staklės įtaisas yra suvirintas. Atsvarą sudaro kelios ventiliatoriaus{6}}formos atsvara plokštės. Atsvaro plokščių skaičių galima reguliuoti, kad būtų subalansuota išcentrinė jėga, susidaranti apdirbant skirtingų modelių Z- formos balansines alkūnes. Du atsvarai yra tolygiai paskirstyti 120 laipsnių kampu atramos svorio centrui, todėl geriau užtikrinama dinaminė pusiausvyra gaminio apdirbimo metu.
Kad būtų galima apdirbti skirtingų dydžių Z-formos balansines alkūnes, abiejose ilgo ovalo atraminio korpuso griovelio pusėse sumontuoti keli tvirtinimo varžtų rinkiniai. Tvirtinimo varžtų suspaudimo padėtys parodytos 10 paveiksle. Kiekvieno tvirtinimo varžtų rinkinio vidurio linija yra didesnė už atstumą H tarp Z-formos balansinės alkūnės neapdirbtos -apdirbtos ašies apskritimo centro. Šis suspaudimo būdas užtikrina, kad Z-formos balansinės alkūnės tvirtinimo varžtų suspaudimo jėga būtų priešinga išcentrinei jėgai, o tai veiksmingai sumažina išcentrinę jėgą, susidarančią sukant ruošinį. Mažų ir didelių velenų apdirbimo suspaudimo būsenos parodytos atitinkamai 11 ir 12 paveiksluose.
10 pav. Tvirtinimo varžto užveržimo padėties schema
11 pav. Užveržimo būsena apdirbant mažą veleną
12 pav. Suspaudimo būsena apdirbant didelį veleną
06
Apdirbimo rezultatų patikrinimas
Šiuo metu šis Z-formos balansinio alkūninio apdirbimo procesas ir specialus tekinimo įtaisas gamybos linijoje taikomas daugiau nei metus. Šiuo procesu apdirbami keli modeliai ir didelės partijos Z-formos balansinių alkūnių gaminių, todėl gaminio kokybė yra stabili ir patikima, o apdirbimo efektyvumas žymiai pagerėjo. Tai visiškai patvirtina proceso ir specialios tekinimo staklės įmanomumą ir efektyvumą. Kai kurių Z-formos balansinės alkūnės apdirbimo žingsnių nuotrauka parodyta 13 paveiksle.
a) Grubus galinio paviršiaus ir vidinės skylės išgręžimas
b) Grubus pagrindinio veleno sukimas
c) Užbaikite gręžti galinį paviršių ir vidinę angą
13 pav. Faktinės Z-formos balansinės alkūnės apdirbimo nuotraukos
07
Išvada
Šiame darbe siūlomas apdirbimo procesas ir specialus Z-formos balansinės alkūnės tekinimo įtaisas tinka apdirbant įvairius Z-formos balansinių alkūnių gaminių modelius, neatsižvelgiant į gaminio medžiagą ar ruošinio tipą. Jame pateikiamas išsamus šio tipo gaminių procesas ir suspaudimo metodas, išsprendžiamas didelio apdirbimo sunkumo, nesugebėjimo prispausti, nestabilios gaminio kokybės ir mažo apdirbimo efektyvumo problemas, kylančias dėl netaisyklingos ekscentrinės struktūros, didelio dydžio, didelio svorio ir didelio tikslumo reikalavimų Z- formos balansinei alkūnei. Lauko patikrinimas rodo, kad šis apdirbimo procesas gali užtikrinti, kad Z-formos balansiniai alkūnės gaminiai atitiktų projektavimo tikslumo reikalavimus, sumažintų apdirbimo sunkumus ir pagerintų gaminio kokybę bei apdirbimo efektyvumą.
