Ferlagreining var gerð á óreglulegri sérvitringabyggingu Z-laga jafnvægisolnbogans, sem og erfiðleikum við vinnslu vegna stórrar stærðar hans, mikillar nákvæmni og vanhæfni til að klemma. Lagt var til staðlað vinnslukerfi. Sérstakur rennibekkur var hannaður, sem er hentugur fyrir vinnslu á mörgum gerðum og stórum framleiðslulotum, til að leysa vandamál vegna mikillar vinnsluerfiðleika, óstöðug gæði og lítillar vinnsluskilvirkni Z-laga jafnvægisolnbogans.
01
Inngangur
Jafnvægisolnbogi er kjarnahluti fjöðrunarkerfis sérstakra beltabíla. Það virkar í tengslum við teygjanlega þætti eins og snúningsskaft og höggdeyfara til að veita teygjanlegan stuðning fyrir yfirbygging ökutækisins og veghjólið [1]. Jafnvægisolnbogi getur flutt mikið magn af höggorku sem myndast við upp-og-niður hreyfingu veghjólsins yfir á snúningsskaftið, jafnað og tekið upp titringsorku, dregið úr höggkrafti á yfirbyggingu ökutækis, bætt þægindi farþega, dregið úr skemmdum á íhlutum og tryggt stöðugleika og meðfærileika ökutækisins þegar ekið er á grófum vegum [2]. Almenna jafnvægisolnbogasamstæðan inniheldur splineskaft, jafnvægisolnboga og vegahjólaskaft. Z-laga jafnvægisolnbogi er samþættur jafnvægisolnbogi sem sameinar alla þrjá þættina. Samþætti jafnvægisolnbogi hefur einkenni mikillar stjórnhæfni, mikillar áreiðanleika og létturs og er mikið notaður í nútíma sérstökum farartækjum [3]. 02
Greining á uppbyggingu og vinnsluáskorunum Z-laga jafnvægisolnbogans
Z-laga jafnvægisolnbogabyggingin, eins og sýnt er á mynd 1, er óreglulega lagaður sérvitringur. Hann er stór að stærð og þungur í þyngd, krefst mikils efnisflutnings, mikillar víddar- og staðsetningarnákvæmni og langrar vinnsluferlis með fjölmörgum ferlum. Það felur í sér ýmsan búnað og viðskipti, þar á meðal láréttar borunarvélar, CNC rennibekkir, vinnslustöðvar, broching vélar og vír EDM vélar. Í fyrri framleiðslu komu fjölmörg vandamál í ljós í hverju vinnsluþrepi, svo sem út-þar úr-vikmörkum ytri hrings skaftsins, misjöfnun milli splinegats og ytri hrings, ó-samsvörun milli ása stóra skaftsins (spline shaft) og ójafnvægi hjólaskaftsins, ójafnvægi hjólaskaftsins, ójafnvægi hjólaskaftsins, ójafnvægi hjóls, og lítil vinnsluskilvirkni, sem hefur alvarleg áhrif á gæði vöru og afhendingaráætlun.
03
Ferlisáætlun
Z-laga jafnvægi olnboga vinnsluferli: Gróf borun á endaflötum og innra gati → Grófsnúning á stóru skafti → Grófsnúning á litlum skafti → Ljúktu við borun á endaflötum og innra gati → Ljúktu við að snúa stóru skafti → Ljúktu við snúning á litlu skafti → EDM-borun á ytri vírsborun (EDM-borun). Varan auð er mótun járnsmíði. Við grófgerð og frágang á stórum og litlum skaftum þarf sérstakan rennibekk með mótvægi. Þessi festing kemur jafnvægi á miðflóttakraftinn sem myndast við snúning vinnustykkisins, dregur þannig úr titringi og eykur snúningshraða, og bætir í raun nákvæmni vöruvinnslu og skurðarhraða.
04
Vinnsluferli
(1) Gróft borun á endaflötum og innri holum: CNC lárétt borunarvél er notuð. Eftir stendur 2 mm hlunnindi á hvorri hlið fyrir bæði endaflöt og innri göt. Meginhlutverk þessa ferlis er að fjarlægja mikið magn af efni á fljótlegan hátt og búa til göt í vinnslumiðju fyrir gróft -ytri þvermál stóru og smáu skaftanna. CNC lárétta borunarvélin er með 360 gráðu snúnings vinnuborði, sem gerir kleift að vinna alhliða í XOY planinu í einni uppsetningu. Það getur unnið fjögur endaflöt og innri göt í einu og tryggt að vinnslumiðjuholin á báðum endum stóru og litlu skaftanna séu samás og að miðlínur stóru og litlu skaftanna séu samsíða. Gróft borun á endaflötum og innri holum er sýnd á mynd 2, þar sem þykka heila línan táknar vélað yfirborðið.
Mynd 2. Gróf borun á endahlið og innra gat
(2) Grófsnúningur á stóra skaftinu: Vinnsla er framkvæmd á CNC rennibekk, með 1,5 mm fresti á hvorri hlið ytra þvermálsins. Meginhlutverk þessa ferlis er að fjarlægja mikið magn af efni á fljótlegan hátt og búa til ferliviðmiðun fyrir frágang leiðinda á endahliðinni og innra gatinu. Vegna þess að þyngdarmiðja Z-laga jafnvægisolnbogans færist frá snúningsmiðju við beygju, þarf sérstakan rennibekk með mótvægi til að jafna miðflóttakraftinn, draga úr titringi og auka snúningshraða. Grófur snúningur stóra skaftsins er sýndur á mynd 3.
Mynd 3. Grófsnúningur á stóra skaftinu
(3) Grófsnúningur á litla skaftinu: Vinnsla er framkvæmd á CNC rennibekk, með 1,5 mm fresti á hvorri hlið ytra þvermáls og endaflatar. Meginhlutverk þessa ferlis er að fjarlægja mikið magn af efni fljótt og losa um vinnsluálag. Grófsnúningur litla skaftsins er sýndur á mynd 4. Eftir grófa beygju hafa stóru og smáu skaftarnir reglulega ytra þvermál. AV-laga klemma er notuð til að ná stöðugri frágangi meðan á frágangi stendur.
Mynd 4. Grófsnúningur á litla skaftinu
(4) Ljúktu við að bora endaflötinn og innra holuna: Þetta er gert með því að nota CNC lárétta borunarvél, með grófum snúningi á ytri þvermáli stóra skaftsins sem ferli viðmiðunarmiða og klemmuviðmið. Meginhlutverk þessa ferlis er að véla fjórar endahliðar og innra gat vörunnar í fullunna stærð, tryggja víddarnákvæmni og yfirborðsgrófleika, á sama tíma og búa til skán til að klára snúning á ytri þvermál stóru og smáu skaftanna. Frágangsborun endaflatar og innra gats er sýnd á mynd 5, þar sem þykka heila línan táknar yfirborðið sem unnið er í þessu ferli.
Mynd 5. Ljúktu við að bora endaflöt og innra gat
(5) Ljúktu við að beygja stóra skaftið: Þetta er gert með því að nota CNC rennibekk, vinnið ytri þvermál í fullunna stærð, tryggir víddarnákvæmni, rúmfræðilega nákvæmni og yfirborðsgrófleika. Þetta ferli notar afröndina sem myndast við fráganginn á innri holunni sem klemmuviðmið, sem tryggir samáhrif ytra þvermáls og innra gats stóra skaftsins. Lokabeygja stóra skaftsins er sýnd á mynd 6.
Mynd 6. Nákvæmni snúningur aðalskafts
(6) Nákvæm snúning á litla skaftinu: Með því að nota CNC rennibekk er ytri þvermálið unnið í fullunna stærð, sem tryggir víddarnákvæmni, rúmfræðilega nákvæmni og yfirborðsgrófleika. Þetta ferli notar afröndunina sem gerð er við nákvæmni borun innra holunnar sem klemmu- og staðsetningarviðmiðun, sem tryggir samrás ytri þvermál litla skaftsins og innra gatsins, svo og samhliða miðlínu litla skaftsins og aðalskaftsins. Nákvæmni snúningur litla skaftsins er sýndur á mynd 7.
Mynd 7. Nákvæmni snúningur litla skaftsins
(7) Millun ytri lögun og borun: Með því að nota lóðrétta vinnslustöð er ytri lögun vörunnar unnin í æskilega stöðu og holur eru boraðar. Fræsing ytri lögunarinnar og borun er sýnd á mynd 8, þar sem þykku heilu línurnar tákna vinnsluflötina í þessu ferli.
Mynd 8. Milling ytri lögun og borun
(8) Broaching spline (vír EDM spline): Þegar vörulotan er stór er þetta ferli venjulega framkvæmt með því að nota broaching vél með broaching tól, sem tryggir framleiðslu skilvirkni og samkvæmni spline holu stærð. Þegar brot er ekki tiltækt og lotustærðin er lítil er hægt að framkvæma þetta ferli með vír EDM vél. Ytra þvermál aðalskaftsins þjónar sem klemmu- og staðsetningarviðmiðun, sem tryggir samáxlun splinegatsins við ytra þvermál aðalskaftsins. Broached spline (vír-EDM spline) er sýnd á mynd 9, þar sem þykka heila línan táknar yfirborðið sem unnið er í þessu ferli.
Mynd 9: Broached Spline (Wire-EDM Spline)
Á þessum tímapunkti hefur Z-laga jafnvægisolnbogavaran lokið öllum vinnsluferlum. Síðari ferlar fela í sér gallagreiningu og yfirborðsmeðferð.
05
Sérstakur rennibekkur
Sérstök rennibekkjarbúnaður inniheldur íhluti eins og flans, undirvagn, stuðningshluta, miðju, mótvægi og festingarbolta [4, 5].
Flansinn þjónar sem tengihluti milli rennibekksins og festingarinnar. Venjulegur flans er almennt notaður. Annar endinn tengist CNC rennibekkssnældunni í gegnum mjókkandi holu og hinn endinn tengist undirvagninum í gegnum staðsetningarbólu, sem tryggir að snúningsmiðja rennibekksins sé í takt við rennibekkssnælduna.
Undirvagninn, sem þjónar sem grunnur á rennibekknum, er með ílangri hringlaga gróp. Stuðningshluti og tveir mótvægir eru festir við hann og þessi þriggja-punkta massadreifing tryggir sléttari snúning vinnustykkisins við vinnslu, dregur úr titringi og bætir ytri sívalningsnákvæmni vörunnar og yfirborðsgæði.
Stuðningshlutinn, soðinn við undirvagninn, er einnig með ílanga hringlaga gróp með stærðum sem passa við gróp undirvagnsins. Þessi gróp þjónar tveimur tilgangi: að draga úr heildarþyngd rennibekkjarfestingarinnar og koma í veg fyrir truflun á milli ó-vinnsluás Z-laga jafnvægisolnbogans og rennibekksins. Nokkur sett af festiboltum eru staðsett á báðum endum grópsins til að festa ó-vinnsluásinn á Z-laga jafnvægisolnboganum. Ílanga hringlaga gróphönnunin gerir kleift að vinna Z-laga jafnvægisolnboga af mismunandi stærðum og gerðum með því að nota þessa rennibekkjufestingu, sem nær fjöl-virkni.
Miðjan og staðsetningarstopp burðarhlutans eru fest saman og soðin við burðarhlutann. Meðan á vinnslu stendur, styðja miðjan og rennibekkurinn í sömu röð tvo enda vinnsluás Z-laga jafnvægisolnbogans, þannig að tvöfalda-miðju klemmustillingu næst. Til að tryggja að staðsetningarkeiluyfirborð miðstöðvarinnar sé samásett við rennibekkssnælduna, verður staðsetningarkeiluyfirborð miðstöðvarinnar að vera nákvæm-vinnað á rennibekk eftir að rennibekkurinn er soðinn saman. Mótvægið samanstendur af mörgum viftu-laga mótvægisplötum. Hægt er að stilla fjölda mótvægisplata til að jafna miðflóttakraftinn sem myndast við vinnslu á mismunandi gerðum af Z-laga jafnvægisolnboga. Tvö mótvægi er jafnt dreift í 120 gráður að þyngdarpunkti burðarins og tryggir þannig kraftmikið jafnvægi við vinnslu vörunnar.
Til að koma til móts við vinnslu Z-laga jafnvægis olboga af mismunandi stærðum, eru mörg sett af festiboltum sett upp á báðum hliðum langa sporöskjulaga gróp stuðningshlutans. Klemmustöður festiboltanna eru sýndar á mynd 10. Miðlína hvers setts festingarbolta er hærri en fjarlægðin H milli ytri hringmiðju hins ó-vélaða ás Z-laga jafnvægisolnbogans. Þessi klemmuaðferð tryggir að klemmukraftur festingarboltanna á Z-laga jafnvægisolnboganum sé andstæður miðflóttakraftinum, sem dregur í raun úr miðflóttakraftinum sem myndast þegar vinnustykkið snýst. Klemmustöður fyrir vinnslu á litlum öxlum og stórum öxlum eru sýndar á myndum 11 og 12, í sömu röð.
Mynd 10. Skýringarmynd af klemmustöðu festingarbolta
Mynd 11. Klemmuástand við vinnslu á litla skaftinu
Mynd 12. Klemmuástand við vinnslu á stóra skaftinu
06
Staðfesting á vinnsluniðurstöðum
Eins og er hefur þetta Z-laga jafnvægisolnbogavinnsluferli og sérstakur rennibekkur verið notaður á framleiðslulínuna í meira en ár. Margar gerðir og stórar lotur af Z-laga jafnvægisolnbogavörum eru unnar með þessu ferli, sem leiðir til stöðugra og áreiðanlegra vörugæða og verulega bættrar vinnsluskilvirkni. Þetta sannreynir að fullu hagkvæmni og skilvirkni ferlisins og hollur rennibekkur. Ljósmynd af nokkrum vinnsluskrefum á Z-laga jafnvægisolnboganum er sýnd á mynd 13.
a) Gróft borun á endafleti og innra gati
b) Grófsnúningur á aðalskafti
c) Ljúktu við að bora endaflöt og innra gat
Mynd 13: Raunverulegar myndir af vinnsluferli Z-laga jafnvægisolnbogans
07
Niðurstaða
Vinnsluferlið og sérstakur rennibekkur fyrir Z-laga jafnvægisolnbogann, sem lagt er til í þessari grein, eiga við um vinnslu á ýmsum gerðum af Z-laga jafnvægisolnbogavörum, óháð vöruefni eða eyðugerð. Það veitir fullkomið ferli og klemmuaðferð fyrir þessa tegund vöru, leysir vandamálin með miklum vinnsluerfiðleikum, vanhæfni til að klemma, óstöðug vörugæði og lítilli vinnsluskilvirkni af völdum óreglulegrar sérvitringabyggingar, stórrar stærðar, þungrar þyngdar og mikillar nákvæmni Z-laga jafnvægisolnbogans. Sannprófun á vettvangi sýnir að þetta vinnsluferli getur tryggt að Z-laga jafnvægisolnbogavörur uppfylli kröfur um hönnunarnákvæmni, draga úr erfiðleikum við vinnslu og bæta samkvæmni vörugæða og vinnslu skilvirkni.
