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调整定心轴、止口定位块径跳不大于0.05mm,端面定位块端跳不大于0.1mm,以使产品正确装夹,并作调整记录。
下图3为数控车一、二序工序内容。
图3
2.2.1.1数控车一序
机加数控车一序定位方式:
目前我公司数控车一序所用夹具为:
欧阳夹具、宏基夹具、远东夹具,这三种夹具名称不一样,但夹紧原理及及定位方式是一致的,都可实现如下定位:
下模轮缘止口定位、中心碗口定位、内轮辋定位等。
2.2.1.1.1轮缘止口定位
轮缘止口定位及夹紧的示意图如下图4所示。
图4
车轮的定位:
轴向端面定位:
件8端面定位垫板、件9可调端面定位垫块在圆周方向均匀分布3套,作为轴向端面定位元件;
径向定位:
件7弹性止口定位块在圆周方向也均匀分布了3件,用来作为径向定位元件,件7在轴向方向可以活动,避免了与件8、9的干涉。
以上两方面的定位限制了铝轮毂5个自由度,完全满足了使用要求。
件7弹性止口定位块与件8端面定位垫板、件9可调端面定位垫块通过螺栓固定在件5夹具本体的前面板上,可以通过调整件7与件8、9在前面板上的径向位置来适应不同尺寸的轮型。
在实际操作中,应调整3个件7弹性止口定位块上的弹性定位块在径向位置一致,以保证径向定位的准确性;
调整件8、9在端面方向的轴向跳动量在合格范围之内,以保证端面定位的准确性。
车轮的夹紧:
件5夹具本体与车床件2通过圆锥面及端面定位用螺栓连接。
当踩下车床控制开关后,车床液压缸开始动作,液压缸通过件1及M30锁紧螺栓拉动件4拉杯,拉杯拉动件6推板沿导向销向后运动,件6推板拉动件2拉爪臂及件10拉爪向后运动,件2拉爪臂及件10拉爪在向后运动的过程中由于受夹具前面板上的转销的限制,件2拉爪臂及件10拉爪在沿水平方向运动的同时,还以夹具前面板上的转销为中心转动,当转动到拉爪臂销轴槽的拐点时,拉爪臂以后的运动只有向后的直线运动,即实现了拉紧运动。
件2拉爪臂及件10拉爪具体运动过程如图5所示。
加工完成后,将车轮松开的过程与以上相反。
图5
下图6为数控车止口定位图片。
图6
2.2.1.1.2中心碗口定位
中心碗口及夹紧的示意图如图7所示。
图7
轴向端面定位:
同轮缘止口定位相同,中心碗口定位中轴向端面定位也是通过在圆周方向均匀分布的3套件6端面定位垫板、件7可调端面定位垫块来实现的。
件5定心碗口轴为一具有与产品中心碗口相同锥度的圆盘,可以实现产品在径向的定位,件5通过件3弹性定位座及件2、4过渡轴固定在件1夹具前面板上,件3弹性定位座内装弹簧,可以在轴向伸缩,件5定心碗口轴随之也可以在轴向伸缩,这保证了件5只在径向的定位,避免了与端面定位的干涉。
如果车轮的中心碗口不同,我们需更换适合的中心定心碗口轴。
在径向定位中,我们应根据H1、H3的高度来选取合适高度的件2、4过渡轴,以使径向定位更加合理。
H1的高度应保证件3弹性定位座在拉爪臂拉紧车轮状态下仍有足够的弹性余量,以防止件5与件6、6在定位方面的干涉。
在实际操作中,夹具安装后,应调整件5定心碗口轴径向跳动在合格范围之内,以保证径向定位的准确性;
调整件6、7在端面方向的轴向跳动量在合格范围之内,以保证端面定位的准确性
中心碗口定位方式的夹紧与轮缘止口定位方式的夹紧相同,都为液压缸拉动拉爪臂及拉爪以夹紧车轮。
2.2.1.1.3内轮辋定位:
内轮辋定位及夹紧示意图如图8。
图8
轮缘端面定位。
内轮辋定位中径向定位是通过件6内轮辋定位块、件4弹盘、件3弹性定位座来实现的。
件4弹盘通过件3弹性定位座固定在夹具上,两者可以在轴向自由伸缩。
件4弹盘上均布着3个T形槽,件6内轮辋定位块通过件5T形定位块圆周方向均匀固定在件4弹盘上,件6内轮辋定位块定位面的斜度与车轮内轮辋斜度相同,车轮依靠这3个内轮辋定位块来实现径向定位。
由于其可在轴向自由运动,避免了与轴向端面定位的干涉。
若车轮直径不同,可轴向调整内轮辋定位块的位置。
同轮缘止口定位的夹紧方式与中心碗口定位、轮缘止口定位方式的夹紧相同,都为液压缸拉动拉爪臂及拉爪以夹紧车轮。
数控车一序工装的选择原则:
产品如果有碗口,选择碗口定位、拉臂拉紧工装;
如产品的跳动量稳定,可以选择止口定位、拉臂拉紧工装;
如果没有止口与碗口,可选择内轮辋定位、拉臂拉紧工装。
对于特殊性的轮型,可选择端面定位、中心丝杠拉紧工装。
2.2.1.2数控车二序
机加数控车二序定位方式:
目前我公司最常用的二序定位方式为:
扇型卡盘外缘定位。
图9为扇型卡盘外缘定位示意图。
在此工序中,轴向端面定位是由一序加工好的车轮轮缘端面依靠在扇形卡盘端面上实现的。
图9
件7扇形卡盘通过件6T形块与件5油压夹头连接在一起,件5油压夹头固定在件3车床上。
当踩下车床控制开关后,车床液压缸开始动作,液压缸通过件1及M30锁紧螺栓拉动件3过渡拉管,件3过渡拉管带动件4楔块径向移动,件4将液压缸的轴向直线运动变为径向直线运动,件4楔块带动与之相连的件6T形块运动,因件6T形块与件5油压夹头连接在一起,故件7扇形卡盘径向运动,件7扇形卡盘上开有环形斜槽,从而实现径向定位。
在实现车轮的径向定位的同时,车轮也实现了夹紧运动。
若车轮的直径不同,应更换与之相适应的件5油压夹头及件7扇形卡盘。
下图10为数控车二序扇形卡盘定位图片。
图10
2.2.2螺栓孔(装饰盖丝孔、及气门嘴)加工
目前我公司加工螺栓孔及装饰盖底孔是在加工中心上完成的。
图11为钻螺栓孔夹具示意图。
此夹具通过件4底座固定在加工中心T形座上。
加工前,应打表确定中心坐标及Z轴零点坐标。
在此夹具中,车轮已加工过的安装盘轴向固定在件6端面定位盘上,实现了轴向端面定位。
此工序中的径向定位是由件6膨胀芯轴来实现的。
件7钻螺栓孔定位工装相当于一个汽缸,件7通入压缩空气后,件5活塞受空气压力向下运动,拉动件1压板向下,件1压板由带动件6膨胀芯轴向下运动,件6膨胀芯轴受件2膨胀座限制,径向均匀膨胀,实现了径向定位。
图11
件9挡杆固定在加工中心T形座上,通过车轮窗口来限制车轮绕Z轴的转动,从而限制了车轮6个自由度,实现了车轮的全定位。
在此工序中,因车轮只承受轴向力不承受径向力,且车轮已加工过的安装盘轴向固定在夹具件6端面定位盘上,已抵消了车轮所承受的轴向力,故没有采取其他夹紧措施。
应注意,更换工装时应注意轮型特点,根据安装盘直径及螺栓孔分布圆直径来选择夹具,防止端面定位法兰及定位膨胀芯轴干涉,即:
L>
0,铣豁产品应H1<
H2,以避免钻头误铣到夹具。
装饰盖丝孔是在加工中心上用钻头加工完成底孔后再采用丝锥攻丝加工完成的,因比较简单,在此不做论述。
下图12为加工螺栓孔图片。
图12
2.2.3气门孔加工
图13所示为钻气门孔专用夹具。
夹具通过件3固定在台钻T型板上,调整件2,以件5绕件6转销旋转可以得到不同的角度a,以适应不同车轮的气门孔角度。
在此夹具中,车轮已加工过的轮缘端面轴向固定在件5端面上,实现了轴向端面定位。
在此夹具中,件7定位销为在件5上水平安装的具有一定距离的两个销轴,当车轮放置在件5端面上,车轮轮缘靠在了两个件7定位销上,从而确定了车轮的径向位置。
移动件3在台钻上的位置,可以找到车轮气门孔的所在位置。
件8防转挡杆固定在件5上,通过车轮窗口来限制车轮绕Z轴的转动,从而限制了车轮6个自由度,实现了车轮的全定位。
件4为一汽缸,当按下开关,接通压缩空气,汽缸活塞轴轴向退缩,通过件9快换压板压紧车轮。
图13
下图14为加工气门孔图片。
图14
2.2.4钻装饰钉孔
装饰钉孔的加工是在普通台钻上用装饰钉孔钻头通过装饰钉预铸底孔来加工的,因为装饰钉孔的加工比较简单,在这里不做论述。
下图15为加工装饰钉孔普通台钻图片。
图15
2.3机加工刀具
数控车刀具
根据所加工车轮部位的不同,目前我公司所使用的数控车刀具可分为如下几种:
R1.2外圆刀、R3外圆刀、R1.2内径刀、R4筋条刀、R1.2端面刀、R1.2卡口刀。
图16为我公司所使用的部分刀具的示意图。
R3外圆刀
R1.2卡口刀
R1.2内径刀
图16
螺栓孔钻头:
加工螺栓孔的刀具为螺栓孔钻头,每一种不同的螺栓孔都各自对应了相应的螺栓孔钻头。
目前我公司所用的螺栓孔钻头材料为:
刀柄为45#钢,切削刃为硬质合金。
图17为目前所使用的其中一种螺栓孔钻头的示意图。
图17
装饰盖丝孔钻头及丝锥:
加工装饰改丝孔时所采用的为普通钻头及普通丝锥,在此不做过多论述。
气门孔钻头:
目前我公司加工气门孔是在普通台钻上用气门孔钻头通过钻气门孔专用夹具来加工的,每一种不同的气门孔各自对应了一种钻头。
气门孔钻头材料为高速钢W18Cr4V,图18为我公司目前所使用的其中一种气门孔钻头的示意图。
图18
装饰钉孔钻头
每一种不同的装饰钉孔各自对应了一种钻头。
装饰钉钻头材料与气门孔钻头材料一样,都为高速钢W18Cr4V,图19为我公司目前所使用的其中一种装饰钉孔钻头的示意图。
图19
2.4铝轮毂产品机加工检测原理及方式、方法
在加工绿轮毂产品中,要按规定的频次对尺寸进行自检、送检。
2.4.1基本尺寸的检测:
在数控车工序,如是加工A面(上模面)自检所需测量工具、测量项目如下:
用0-150mm、0-500mm、0-1000mm游标卡尺,0-200mm或0-500mm深度尺、过桥尺、内径量表(或中心塞规)、球带尺、壁厚规,对以下尺寸进行自检:
轮唇厚度、轮唇深度、轮缘宽度、轮外径、中心孔直径(如车中心孔)、法兰直径、轮辋深度、胎圈座周长、轮辋壁厚等。
自检合格后送检。
如是加工B面(下模面)所需测量工具、测量项目如下:
用0-150mm、0-500mm、0-1000mm游标卡尺,0-200mm深度尺、球带尺、壁厚规对以下尺寸进行自检:
轮唇厚度、轮唇深度、轮缘宽度、轮外径、装饰盖卡口相关尺寸(如车卡口)、胎圈座周长、轮辋壁厚等。
送检合格后批量加工。
如果因为定位原因需单独车装饰盖卡口时,还要测量卡口径向、轴向相关尺寸,加工首件时,要用装饰盖进行实配检测并送检;
加工螺栓孔时应按规定的频次测量螺栓孔厚度、螺栓孔直径、沉孔直径等;
加工气门孔时应自检气门孔直径、气门孔沉孔直径、气门孔厚度等尺寸。
通过测量气门孔厚度间接测量气门孔角度。
加工装饰钉时应自检装饰钉直径、装饰钉沉孔直径、装饰钉深度等尺寸。
遇到下列情况时,生产的首检必须自检、送检,并且只有在检验合格后方可继续生产:
接班首件、调机、更换工装刀具、修改尺寸、更换程序、重新启动电源等。
下图20为数控车一、二序检测内容。
图20
在各基本检测项目(车轮外形尺寸、装配尺寸)之外,端径跳检测、位置度检测、动平衡检测、气密检测等是较为重要的检测项目。
2.4.2端径跳检测:
铝轮毂产品的端径跳会影响乘坐舒适性。
数控车一、二序后应分别检测端径跳。
端径跳检测要求在图纸上的表示方式如下图21所示。
径向跳动端面跳动
图21
端跳意义为:
当产品以A、B为基准作无轴向移动回转时,在被测端面上任一测量直径处的轴向跳动量均不得大于0.3mm公差值。
径跳意义为:
当产品以A、B为基准作无轴向移动回转时,在被测回转面上任一测量直径处的径向跳动量均不得大于0.3mm公差值。
端径跳检测原理图如图22所示。
图22
件6主轴通过件5、7轴承及件8锁紧螺母支撑于件9支座上,可绕自身轴线旋转,件4端面定位座通过定位键与件6主轴连接为一体,件4端面定位座可随主轴绕主轴轴线回转。
件1径向定位套与件6主轴配合,亦可随主轴绕轴线回转,同时,件3弹簧支撑于件1下方,件1在绕主轴轴线回转时在轴向方向可自由滑动。
件2铝轮毂产品放置于此工装上时,产品径向通过与件1径向定位套的锥面配合,可自动实现径向定位。
而在轴向方向,因件1下部为弹簧,无轴向干涉,件2产品的安装盘与件4端面定位座的上部端面接触,通过件4的上部端面实现轴向定位。
当产品随件1与件4绕主轴轴线回转时,通过百分表表针的变化可读出其端径跳变动值。
下图23为端径跳检测图片。
图23
2.4.3位置度检测:
在加工中心上加工完成铝轮毂产品的螺栓孔后,需检测螺栓孔的位置度。
车轮是通过螺栓孔用螺栓固定与车辆上的,因此,螺栓孔的位置度影响到车轮的装配性。
下图24为螺栓孔位置度要求示意图。
图24
其中位置度的意义为:
¢14孔的实际轴线必须位于直径为公差值¢0.15mm,且相对于基准A、B所确定的理想位置为轴线的圆柱内。
目前我公司检测螺栓孔位置度是通过三坐标测量仪来实现的。
另外,还可使用位置度规来检测螺栓孔的位置度是否符合要求。
下图25为三坐标测量仪图片。
图25
2.4.4静、动平衡检测:
平衡分为静平衡与动平衡。
在产品完成机加工后,需做静、动平衡检测。
2.4.4.1机械平衡的目的:
构件在运动过程中都将产生惯性力和惯性力矩,这必将在运动副中产生附加的动压力,从而增大构件中的内应力和运动副中的摩擦,加剧运动副的磨损,降低机械效率和使用寿命。
消除惯性力和惯性力矩的影响,改善机构工作性能,就是研究机械平衡的目的。
若铝轮毂动不平衡,则车辆在行驶过程中会产生周期性的抖动,严重影响乘坐车辆的舒适性,安全性及车轮的使用寿命等,因此,动平衡是一个极为重要的检测项目。
2.4.4.2静平衡的概念:
对于轴向尺寸较小的盘状转子即宽径比(B/D)小于0.2,例如齿轮、盘形凸轮、带轮、链轮及叶轮等,它们的质量可以视为分布在同一平面内。
如图1所示,m1为一偏心质量,转子在运转过程中必然产生惯性力,从而在转动副中引起附加动压力。
刚性转子的静平衡就是利用在刚性转子上加减平衡质量的方法,使其质心回到回转轴线上,从而使转子的惯性力得以平衡的一种平衡措施。
如图26
图26
2.4.4.3静平衡的计算:
如图27,已知盘形不平衡转子其偏心质量分别为m1、m2、m3,向径分别为r1、r2、r3,所产生的惯性力分别为F1、F2、F3,据平面力系平衡的原理,所加的平衡质量mb及其向径rb可由下式求得。
图27刚性转子的静平衡
由质径积平衡方程,可采用图示的图解法,也可采用解析法。
解析法是将质径积平衡的矢量方程分别向X轴、Y轴作投影,求得(mbrb)x、(mbrb)y,则
注意:
αb所在象限要根据式中分子分母的正负号来确定。
若在rb的方向上不能添加质量,可在rb的反方向r/b上除去一部分质量m/b来使转子得到平衡,只要保证mbrb=m/br/b即可。
2.4.4.4动平衡的概念:
当转子的宽径比(B/D)大于0.2时,其质量就不能视为分布在同一平面内了。
这时,其偏心质量分布在几个不同的回转平面内,如图28所示。
既使转子的质心位于回转轴上,也将产生不可忽略的惯性力矩,这种状态只有在转子转动时才能显示出来称为动不平衡。
动平衡不仅平衡各偏心质量产生的惯性力,而且还要平衡这些惯性力所产生的惯性力矩。
图28
2.4.4.5动平衡的计算:
如图29所示的长转子,具有偏心质量分别为m1、m2、m3,并分别位于平面1、2、3上,其回转半径分别为r1、r2、r3,方位如下图所示。
当转子以等角速度回转时,它们产生的惯性力F1、F2、F3形成一空间力系。
由理论力学可知,一个力可以分解为与它相平行的两个分力。
根据该转子的结构,选定两个相互平行的平面作平衡基面,则分布在三个平面内的不平衡质量完全可以用集中在两平衡基面内的各个不平衡质量的分量来代替,代替后所引起的平衡效果是相同的。
同样仿照静平衡计算,在两个相互平行的平衡基面上做力封闭多边形,可用下式计算,便可求出在两个平衡基面上所加的平衡质量mb'
、mb"
及向径rb'
、rb"
。
图29
由以上分析可知,对于任何不平衡的刚性转子,无论其具有多少个偏心质量,以及分布于多少个回转平面内,都只要在选定两个平衡基面内分别各加上或除去一个适当的平衡质量,即可得到完全平衡。
2.4.4.6铝轮毂产品的平衡:
如了解了以上静平衡与动平衡的原理及计算方式则可很容易明白铝轮毂产品的静平衡、动平衡试验。
我公司两、三件式产品因轴向尺寸比较小,需做静平衡试验。
下图30为两三件式产品的示意图。
其中左侧为两件式产品,右侧为三件式产品。
图30
因静平衡比较简单,在此不做重点论述。
目前我公司一件式产品需做动平衡试验。
如以上所述,如动平衡,需在产品上选择两个平衡面,然后分别在此两个平衡面内加上一个适当的平衡质量,才可实现动平衡。
目前我公司根据所选择的不同的平衡面可分为AlU1与AlU2两种模式,如下图31所示。
AlU1(模式一)所选择的平衡面为A+E,即各在产品A与E所在的截面内加上一个平衡质量。
AlU2(模式二)所选择的平衡面为B+C,即各在产品B与C所在的截面内加上一个平衡质量。
图31
如图32所示,当产品做动平衡试验后,动平衡机屏幕上产品左右两侧显示的的数据即为产品在两个所选择的平衡面上的不平衡量。
当在此两个平衡面上各加上其所显示数据的重块后,轮毂即可动平衡。
图32
图33
上图33为动平衡检测图片。
2.4.5气密检测:
待产品完成动平衡检测后,产品需做气密检测。
气密检测的目的:
我公司的产品为无内胎产品,为保证车轮装配后不漏气,产品需做气密实验。
气密检测的要求:
国标要求在最小3.5bar压力作用下,30秒内不得有漏气现象(1bar=100Mpa)。
下图34为气密检测图片。
图34
3.总结:
3.1铝轮毂产品机加工工艺流程;
3.2铝轮毂产品机加工原理;
3.3铝轮毂产品机加工工装基本结构;
3.4铝轮毂产品机加工刀具;
3.5铝轮毂产品机加工检测原理及方式、方法。
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