Mikä on työpaikan pitämisen ja kiinnityksen periaate?

Perusperiaate: Sijainti ensin, sitten kiinnitys

Työnpidon perusperiaate koneistuksessa ja valmistuksessa on yksinkertainen: sijainti määrittää tarkkuuden, kiinnitys varmistaa vakauden . Näitä kahta tehtävää on käsiteltävä erillisinä, mutta koordinoituina toimina. Kiinnitysyritys ennen työkappaleen oikeaa sijoittamista on yksi yleisimmistä mittavirheiden syistä tarkkuusvalmistuksessa.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että työkappaletta on verrattava kiinteisiin peruspintoihin tai pisteisiin ennen kuin puristusvoimaa käytetään. Kun osa koskettaa kaikkia vaadittavia kohdistuspintoja, puristusvoima lukitsee sen paikoilleen - ilman, että se muuttaa vakiintunutta asentoa. Tämä järjestys ei ole neuvoteltavissa tarkkuustyössä.

3-2-1 paikannusperiaate selitetty

Yleisimmin käytetty kehys työkappaleen sijoittamiseen on 3-2-1 periaate , joka rajoittaa jäykän kappaleen kaikkia kuutta vapausastetta (DOF) 3D-avaruudessa:

• 3 pistettä ensisijaisella peruspistetasolla — rajoittaa 3 DOF:ta (yksi translaatio, kaksi rotaatiota)
• 2 pistettä toissijaisella peruspistetasolla — rajoittaa vielä 2 DOF:a (yksi translaatio, yksi rotaatio)
• 1 piste tertiäärisellä datum-tasolla — rajoittaa lopullisen translaation DOF:n

Tämä antaa yhteensä 6 rajoitettua DOF-arvoa, mikä on juuri se, mitä tarvitaan täysin sijoitetulle, deterministiselle sijainnille. Liiallinen rajoittaminen (yli kuuden kosketuskohdan käyttäminen ilman huolellista suunnittelua) voi aiheuttaa heilumista, vääristymiä tai epäjohdonmukaisia ​​istuimia.

Vapausasteiden vertailutaulukko

Paikannuselementtien tyypit ja niiden toiminnot

Erilaiset paikannuselementit palvelevat erilaisia geometrisia tarkoituksia. Oikean elementin valinta riippuu osan geometriasta, vaaditusta tarkkuudesta ja tuotantomäärästä.

Tasaisen pinnan paikantimet

Nämä ovat yleisimmät perustiedot. Koneistetut tyynyt tai kiskot tarjoavat vakaan tasaisen pinnan, jota vasten työkappale lepää. Näiden pintojen tasaisuustoleranssi pysyy tyypillisesti sisällä 0,005 mm korkean tarkkuuden valaisimissa.

Pin Locators

Työkappaleen porattuihin reikiin työnnettyjä lieriömäisiä tappeja käytetään laajalti toissijaisina ja tertiäärisinä paikantimina. Pyöreä tappi rajoittaa kahta translaatiota, kun taas vinoneliö (kevennetty) nasta rajoittaa yhtä – tämä yhdistelmä välttää ylirajoituksen, kun kahta nastaa käytetään yhdessä.

V-lohkon paikantimet

Sylinterimäisissä työkappaleissa käytettävät V-kappaleet keskittävät osan itse V-uran akselia pitkin. Ne ovat erityisen yleisiä akseli- ja tankotyöstössä, jossa halkaisijan vaihtelut on kompensoitava automaattisesti.

Nollapisteen paikannusjärjestelmät

Nykyaikainen tarkkuusvalmistus luottaa yhä enemmän Nollapisteen paikannus järjestelmät, jotka muodostavat toistettavan, erittäin tarkan peruspisteen vertailupisteen koneen ja kiinnittimen välille – tai useiden kiinnikkeiden ja kuormalavojen välille. Näissä järjestelmissä käytetään karkaistua vetotappia tai pulttia, joka kytkeytyy jousikuormitteiseen tai hydrauliseen vastaanottimeen, jolloin saavutetaan toistettavuus ±0,002 mm tai parempi . Nollapistejärjestelmät poistavat tarpeen ilmaista kiinnittimiä uudelleen jokaisen vaihdon jälkeen, mikä lyhentää merkittävästi asennusaikaa – usein 80–90 % perinteisiin menetelmiin verrattuna.

Kiinnitysperiaatteet: Kuinka käyttää voimaa häiritsemättä sijaintia

Puristusvoima ei saa koskaan estää tai ohittaa kohdistusvoimia. Puristusvoimien suunta, suuruus ja kohdistamispiste ovat kaikki kriittisiä suunnittelunäkökohtia.

Puristusvoiman suunta

Puristimien tulee aina työntää työkappaletta kohdepintoja kohti , ei niiden ulkopuolella tai poikki. Perustasoon nähden kulmassa suunnattu voima voi nostaa kappaleen irti kohdistajistaan, varsinkin kun se yhdistetään koneistuksen aikana leikkausvoimiin.

Kiinnitysjärjestys

1. Varmista, että työkappale on täysin paikoillaan kaikilla peruspisteillä
2. Kiinnitä ensisijainen puristin(t), jotka ovat lähinnä ensisijaista peruspistettä
3. Kiinnitä toissijaiset puristimet asteittain ulospäin
4. Varmista, että istukka ei ole muuttunut viimeisen kiinnityksen jälkeen

Puristusvoiman suuruus

Liiallinen puristusvoima vääristää ohutseinäisiä tai mukaisia työkappaleita. Esimerkiksi a 6061 alumiinikannatin 3 mm seinäpaksuudella voi taipua mitattavissa olevasti yli 500 N:n puristuskuormituksessa, joka kohdistuu tukemattomaan kohtaan. Suunnittelutavoitteena tulee aina olla pienin tarvittava leikkausvoimien vastustamiseen tarvittava voima – ei suurin käytettävissä oleva voima.

Yleiset kiinnitysmenetelmät tuotannon kiinnittämisessä

Valittu kiinnitysmenetelmä riippuu syklin aikavaatimuksista, osien saavutettavuudesta ja puristusvoimatarpeista.

• Hihnan kiinnikkeet: Monipuolinen, edullinen, säädettävä – yleinen työpajaympäristöissä
• Kiinnikkeet: Nopea yksitoiminen lukitus, ihanteellinen keskimääräiseen tuotantoon
• Hydrauliset puristimet: Voimakas, johdonmukainen, automatisoitu – käytetään suurivolyymeissä CNC-kennoissa
• Pneumaattiset puristimet: Nopea käyttö, pienempi voima kuin hydrauliikka – sopii kevyempiin osiin
• Magneettiset istukat: Erinomainen litteisiin rautaosiin, joihin vaaditaan pääsy koko pintaan
• Tyhjiölaitteet: Käytetään ohuille, litteille tai herkille osille, jotka eivät kestä mekaanisia puristusvoimia

Huonosta sijainnista tai kiinnityskäytännöstä johtuvat virheet

Vikatilojen ymmärtäminen auttaa estämään kalliita romutuksia ja uudelleenkäsittelyjä. Yleisimpiä virheitä ovat:

Pelkästään lastujen saastuminen muodostaa merkittävän osan kiinnitysvirheistä miehittämättömissä koneistuskennoissa. Tästä syystä monissa nykyaikaisissa kalusteissa on ilmapuhalluskanavat, jotka puhdistavat paikannuspinnat ennen jokaista jaksoa.

Sijainnin tarkkuuden ja osien toleranssin välinen suhde

Yleinen peukalosääntö kalustesuunnittelussa on, että kiinnittimen paikannustarkkuuden tulee olla 3–5 kertaa tiukempi osan toleranssi sitä tarvitsee tukea. Jos ominaisuus on esimerkiksi sijoitettava ±0,05 mm:n etäisyydelle, valaisimen tulee sijaita ±0,01–0,017 mm:n sisällä.

Tästä suhteesta tulee erityisen kriittinen monitoimiosissa, joissa jokainen peräkkäinen kokoonpano perustuu edellisen tarkkuuteen. Kertyneet sijaintivirheet voivat lisääntyä nopeasti eri toimintojen välillä, jos valaisimia ei ole suunniteltu tätä hierarkiaa ajatellen.

Usein kysytyt kysymykset

Q1: Mitä eroa on paikantimella ja puristimella?

Paikannus määrittää, missä työkappale sijaitsee – se määrittää sijainnin ja suunnan peruspistepintoja vasten. Puristin pitää työkappaleen siinä määritetyssä asennossa koneistuksen aikana. Ne suorittavat erilliset toiminnot ja niitä on käytettävä järjestyksessä: paikanna ensin, sitten kiinnitä.

Q2: Miksi puristusvoima tulee aina suunnata kohdistuspintoja kohti?

Jos puristusvoima suunnataan poispäin kohdistuspinnoista tai kulmassa niihin, se voi nostaa tai siirtää kappaletta pois peruspisteviitteistään aiheuttaen asentovirheitä. Paikoittimiin kohdistuva voima pitää osan oikein paikallaan sekä puristus- että leikkauskuormituksen alaisena.

Q3: Mitä nollapisteen paikannusjärjestelmä tekee?

Nollapisteen paikannusjärjestelmä tarjoaa tarkasti toistettavan referenssipisteen konepöydän ja kiinnikkeen tai lavan välillä. Sen avulla kalusteet voidaan irrottaa ja asentaa uudelleen alle mikronin toistettavuudella, mikä lyhentää huomattavasti asennus- ja vaihtoaikaa sijainnin tarkkuuden menettämättä.

Q4: Voiko liiallinen kiristys vahingoittaa työkappaletta?

Kyllä. Liiallinen puristusvoima voi muuttaa työkappaletta elastisesti tai plastisesti koneistuksen aikana. Kun puristimet vapautetaan, osa joustaa takaisin jättäen ominaisuudet toleranssin ulkopuolelle. Tämä on erityisen yleistä ohutseinäisten alumiini-, muovi- tai komposiittiosien kanssa.

Q5: Kuinka monta paikannuspistettä tarvitaan työkappaleen rajoittamiseen täysin?

Täsmälleen 6 paikannuspistettä tarvitaan rajoittamaan jäykän kappaleen kaikkia 6 vapausastetta. 3-2-1-periaate jakaa nämä kolmelle perustasolle. Vähemmän osan käyttäminen jättää osan alirajoitteiseksi; Enemmän käyttäminen ilman huolellista analysointia voi aiheuttaa ylirajoituksia ja epäjohdonmukaisia ​​istuimia.

Q6: Miten sirun kontaminaatio vaikuttaa paikannustarkkuuteen?

Pienikin lastu työkappaleen ja kohdistuspinnan välissä toimii välilevynä ja siirtää kappaleen paikkaa. Tiukkatoleranssityössä 0,1 mm:n lastu ensisijaisessa peruspisteessä voi kallistaa osaa niin paljon, että se aiheuttaa koko komponentille mitattavissa olevia kulmavirheitä. Säännöllinen peruspisteen puhdistus tai ilmanpoistojärjestelmät ovat välttämättömiä ehkäiseviä toimenpiteitä.