Mengambil pemesinan kepala silinder enjin baharu sebagai contoh, kajian ini menyiasat proses pembuatan berkenaan dengan keperluan ketepatan kedudukan untuk lubang pemasangan/lokasi gear dan lubang dua aci sesondol. Dengan membandingkan pelbagai kaedah kawalan, pendekatan baharu untuk kawalan ketepatan kedudukan dicadangkan; Pengaturcaraan makro NC-digunakan untuk mengira koordinat pemesinan bagi lubang pengesan, dengan berkesan memastikan ketepatan jarak pusat-ke-pusat yang diperlukan antara lubang pelekap/lokasi gear dan dua lubang aci sesondol.
BAHAGIAN 1
pengenalan
Kilang itu sedang membangunkan satu jenama-enjin baharu yang menyasarkan piawaian pelepasan "China VII", menyasarkan prestasi pelepasan yang unggul dan spesifikasi teknikal yang terkemuka. Untuk mencapai kawalan tepat ke atas aliran udara masuk dan ekzos dalam kebuk pembakaran, enjin menggunakan struktur dua-overhed-aci sesondol (DOHC). Produk baharu ini mengenakan keperluan pemasangan yang ketat pada gear yang antara muka dengan sistem pemacu aci sesondol dwi-; akibatnya, memastikan ketepatan kedudukan lubang pemasangan/lokasi gear secara berkesan adalah cabaran kritikal dalam pengeluaran percubaan dan pemesinan kepala silinder.
BAHAGIAN 2
Keperluan Pemesinan Bahagian dan Analisis Proses
2.1 Proses Pemesinan Biasa untuk Lubang Camshaft dan Lubang Pemasangan/Lokasi Gear
Keperluan ketepatan kedudukan untuk lubang aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear digambarkan dalam Rajah 1. Toleransi kedudukan untuk dua-overhead-lubang aci sesondol ditentukan sebagai φ0.2 mm, manakala keperluan ketepatan untuk pusat-kepada-jarak pelekap sesondol/holeser adalah ±0.03 mm.
Rajah 1: Keperluan ketepatan kedudukan untuk lubang aci sesondol dan lubang pemasangan/lokasi gear
Pemesinan kedua-dua lubang aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear dalam satu persediaan (pengapit) dengan berkesan memastikan ketepatan kedudukan relatifnya. Dua penyelesaian pemesinan yang telah ditetapkan biasanya digunakan:
1) Menggunakan peralatan kepala berbilang-spindle-yang khusus: Dengan persediaan tunggal dan jig membosankan khusus [1], lubang aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear dimesin secara serentak dari sama ada sisi yang sama atau bertentangan dengan bahan kerja. Walau bagaimanapun, peralatan ini melibatkan pelaburan modal yang tinggi (melebihi 10 juta RMB) dan menawarkan serba boleh yang lemah.
2) Menggunakan pusat pemesinan mendatar yang besar: Dengan persediaan tunggal dan jig membosankan khusus, gelendong mesin secara automatik melibatkan garis-bar membosankan [2]. Lubang aci sesondol dimesin terlebih dahulu dari satu sisi bahan kerja; selepas itu, bahan kerja dan alat penggerudian-garisan diputar 180 darjah bersama-sama, dan jig gerudi digunakan untuk memesin lubang pelekap/lokasi gear. Skim pemesinan ini memerlukan peralatan mempunyai jejari ayunan selamat yang besar dalam zon pemesinan; tambahan pula, jarak antara dua lubang aci sesondol mengenakan keperluan khusus pada dimensi luar kotak gelendong. Jejari ayunan yang meningkat dan keperluan kotak gelendong khusus membawa kepada peningkatan mendadak dalam kos perolehan peralatan.
Kedua-dua skim yang disebutkan di atas memerlukan kos pelaburan peralatan yang tinggi, dan kesukaran untuk melaraskan ketepatan perkakas dan lekapan khusus meningkat dengan pesat. Keupayaan peralatan semasa tidak dapat memenuhi keperluan untuk memesin secara serentak lubang aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear dalam satu persediaan.
2.2 Analisis Kawalan Ketepatan Jarak Lubang-ke-Lubang
Memandangkan keupayaan teknikal semasa tidak membenarkan pemesinan serentak lubang dwi aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear dalam satu tetapan, aliran proses mesti diguna pakai di mana lubang aci sesondol dwi dimesin terlebih dahulu, diikuti dengan perubahan proses untuk memesin lubang pemasangan/lokasi gear. Kesilapan kedudukan dan anjakan di lokasi sebenar lubang dua aci sesondol semasa peralihan proses boleh menyebabkan jarak antara lubang pemasangan/lokasi gear dan lubang dua aci sesondol melebihi had toleransi.
Untuk memenuhi keperluan hubungan kedudukan antara lubang pemasangan/lokasi gear dan lubang aci sesondol dwi, kebolehlaksanaan kaedah pemesinan biasa berikut dianalisis.
(1) Kaedah Koordinat Tetap (Kaedah Peruntukan Toleransi): Kaedah koordinat tetap melibatkan pemesinan lubang pelekap/lokasi gear berdasarkan nilai koordinat yang dinyatakan dalam lukisan kejuruteraan atau dokumentasi proses selepas lubang dua aci sesondol telah dimesin. Untuk memastikan ketepatan jarak lubang-ke-lubang yang diperlukan sebanyak ±0.03 mm antara lubang pelekap/lokasi gear dan lubang aci sesondol dwi, datum pemesinan untuk lubang pelekap/lokasi gear mesti diselaraskan dengan lubang dua aci sesondol semasa perancangan proses dan toleransi jarak berdimensi akhir melalui rantaian [3] mestilah selaras dengan toleransi jarak semua rantaian akhir [3]. Jumlah toleransi kedudukan untuk dua lubang aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear ialah 0.06 mm; peruntukan toleransi digambarkan dalam Rajah 2.
Rajah 2: Skema peruntukan toleransi kedudukan untuk dua lubang aci sesondol dan lubang pemasangan/lokasi gear
Toleransi kedudukan untuk dua lubang aci sesondol ialah φ0.03 mm, dan toleransi kedudukan untuk lubang pelekap/lokasi gear ialah φ0.03 mm. Berdasarkan keputusan peruntukan rantai dimensi kedudukan, lubang aci sesondol dwi dan lubang lokasi pemasangan gear memerlukan ketepatan kedudukan yang tinggi semasa operasi pemesinan masing-masing. Analisis ralat kedudukan untuk setiap operasi mendedahkan bahawa ralat anjakan datum adalah isu utama. Bahan kerja diletakkan menggunakan kaedah "satu-muka, dua-pin"; kelegaan maksimum antara pin pengesan dan lubang yang sepadan pada bahan kerja ialah φ0.035 mm [4], dan peralatan pemesinan mempunyai kebolehulangan φ0.01 mm. Apabila mempertimbangkan hanya kesan ralat kedudukan bahan kerja dan kebolehulangan mesin, keperluan ketepatan kedudukan untuk operasi individu-memesinan lubang dwi aci sesondol dan lubang lokasi pemasangan gear-tidak dapat dipenuhi; akibatnya, ketepatan jarak pusat-ke-tengah antara lubang lokasi pemasangan gear dan lubang aci sesondol gagal memenuhi spesifikasi reka bentuk.
(2) Kaedah pampasan datum: Kaedah ini melibatkan penggunaan koordinat tengah sebenar lubang aci sesondol sebagai datum pemesinan untuk lubang lokasi pemasangan gear-menjajarkan datum pemesinan dengan datum reka bentuk secara berkesan. Pendekatan ini menghapuskan ralat yang disebabkan oleh salah jajaran datum dan anjakan datum [5] dan telah terbukti berkesan untuk aplikasi aci sesondol overhed tunggal (SOHC). Untuk aplikasi dwi overhead camshaft (DOHC), pampasan kedudukan untuk kedua-dua lubang camshaft diperlukan. Kaedah pampasan melibatkan penetapan asal sistem koordinat pemesinan untuk lubang lokasi pemasangan gear pada titik tengah koordinat X dan Y bagi dua lubang aci sesondol (X1, Y1 dan X2, Y2); khususnya, koordinat asal ditakrifkan sebagai X=(X1 + X2) / 2 dan Y=(Y1 + Y2) / 2. Kaedah pampasan datum melibatkan risiko kualiti. Sebagai contoh, jika koordinat tengah sebenar kedua-dua lubang aci sesondol 1 dan lubang sesondol 2 beralih ke luar sebanyak 0.1 mm di sepanjang paksi-X sambil kekal tidak berubah di sepanjang paksi{-}, koordinat pusat menjadi (X1 − 0.1, Y1) untuk lubang 1 dan (X{{2)} untuk} lubang ; toleransi kedudukan lubang dua aci sesondol kekal dalam spesifikasi. Dalam senario ini, walaupun asal yang dikira untuk sistem koordinat pemesinan lubang pelekap/lobang pengesanan gear-dan kedudukan pemesinan sebenar lubang-kekal tidak berubah, kedudukan sebenar lubang aci sesondol dwi telah beralih, sekali gus mengubah jarak antara lekap/letak aci sesondol. Oleh itu, untuk konfigurasi dua lubang-aci sesondol-, menggunakan kaedah pampasan datum untuk mengawal ketepatan kedudukan antara lubang pelekap/lokasi gear dan lubang aci sesondol menimbulkan risiko kualiti.
BAHAGIAN 3
Kawalan Ketepatan Kedudukan untuk Lubang Pemasangan/Lokasi Gear
3.1 Mewujudkan Model{1}}Geometrik Matematik
Kedudukan lubang pelekap/locating gear ditakrifkan sebagai persilangan dua lengkok: satu berpusat pada paksi lubang aci sesondol 1 dan satu lagi pada paksi lubang sesondol 2, dengan jejari sepadan dengan jarak yang ditentukan antara lubang pemasangan/lokasi gear dan lubang aci sesondol masing-masing. Analisis fizikal mengesahkan hanya terdapat satu titik persimpangan sedemikian; kedudukan koordinat sebenar lubang pemasangan/lokasi gear berbeza-beza sebagai tindak balas kepada perubahan dalam koordinat tengah dua lubang aci sesondol. Berdasarkan ini, kaedah pemesinan baru telah dibangunkan. Dengan menggunakan dalam-teknologi pengukuran proses, prinsip geometri dan pengaturcaraan NC-dan menggabungkan koordinat tengah sebenar lubang aci sesondol dwi bersama-sama jarak yang diperlukan ke lubang pelekap/lokasi gear-sistem secara automatik mengira dan melaksanakan koordinat pemesinan untuk pemasangan/menempati kedudukan sesondol gear secara automatik, dengan itu memenuhi keperluan dua aci sesondol membosankan.
Rajah 3 menggambarkan model geometri yang menunjukkan hubungan kedudukan antara dua lubang aci sesondol dan lubang pelekap/lokasi gear. Di sini, CA dan BA mewakili jarak reka bentuk (dalam mm) antara lubang pelekap/lokasi gear dan lubang aci sesondol (dengan CA=BA), dan sistem koordinat pemesinan (sistem koordinat pengiraan) diwujudkan dengan pusat lubang aci sesondol 2 sebagai asalan. Rajah 3: Model geometri yang menunjukkan hubungan kedudukan antara lubang dua aci sesondol dan lubang pengesan pemasangan gear
3.2 Proses pengiraan matematik
Selepas bahan kerja diletakkan dan dipasang, dalam-teknologi pemeriksaan proses digunakan untuk menentukan koordinat pusat lubang aci sesondol 1 dan lubang sesondol 2 dalam sistem koordinat alatan mesin-ditandakan sebagai (XB, YB) dan (XC, YC), masing-masing-dan untuk mengira koordinat A, titik YA) untuk X bagi gear mencari lubang. Proses pengiraan adalah seperti berikut: ∠2=∠1; CE=SM/2; ∠3=∠4 − ∠2. Daripada ini, koordinat titik A (tengah lubang pengesan pemasangan gear) berbanding dengan asal sistem koordinat pemesinan boleh diperolehi. 3.3 penukaran program NC
Semasa pemesinan sebenar, proses pengiraan matematik mesti ditukar kepada program NC. Menggunakan sistem CNC Siemens sebagai contoh [6], koordinat (XB, YB) dan (XC, YC) pusat lubang aci sesondol 1 dan lubang sesondol 2-yang diperoleh melalui-pemeriksaan proses atau cara teknikal lain-dibaca ke dalam pembolehubah mesin R201, R21,20; jarak pusat6ke-pusat yang diperlukan BA (antara lubang pengesan pemasangan gear dan lubang aci sesondol 1) dan CA (antara lubang pengesan pemasangan gear dan lubang sesondol 2) dibaca ke dalam pembolehubah R401 dan R402. Program untuk mengira koordinat pemesinan pusat lubang pengesan pemasangan gear adalah seperti berikut. R201=XB; Tuliskan koordinat X-pusat lubang aci sesondol 1 kepada pembolehubah pengguna mesin R201. R202=YB; Tulis koordinat Y-pusat lubang aci sesondol 1 kepada pembolehubah pengguna mesin R202. R301=XC; Tuliskan koordinat X-pusat lubang aci sesondol 2 kepada pembolehubah pengguna mesin R301. R302=YC; Tulis koordinat Y-pusat lubang aci sesondol 2 kepada pembolehubah pengguna mesin R302. R401=BA; Tulis jarak pusat-ke-pusat antara lubang pengesanan pemasangan gear dan lubang aci sesondol 1 kepada pembolehubah pengguna mesin R401. R402=CA; Tulis jarak pusat-ke-pusat antara lubang pengesanan pemasangan gear dan lubang aci sesondol 2 kepada pembolehubah pengguna mesin R402. R501=R301-R201; Kira jarak antara pusat lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2 sepanjang paksi-X. R502=R202-R302; Kira jarak antara pusat lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2 sepanjang paksi-Y. R503=ATAN2(R502, R501); Kira nilai ∠1 (dalam darjah). R504=SQRT(R501* R501+ R502* R502); hitung panjang segmen garisan BC (mm) R506=R504/2; hitung panjang segmen garisan CE (mm) R507=ACOS(R506/R402); hitung nilai ∠4 ( darjah ) R508=R507-R503; hitung nilai ∠3 ( darjah ) R509=SIN(R508)*R402; hitung panjang segmen garisan AF (mm) R510=COS(R508)*R402; hitung panjang segmen garisan CF (mm) R101=R301-R510; kirakan koordinat paksi-X pusat lubang pengesan pemasangan gear berbanding pusat lubang aci sesondol 2 R102=R302-R509; kirakan koordinat paksi-Y pusat lubang pengesan pemasangan gear berbanding pusat lubang aci sesondol 2.
Nilai yang disimpan dalam pembolehubah makro R101 dan R102 mewakili koordinat titik tengah lubang pelekap gear A; dalam program pemesinan seterusnya, pemesinan akan dilakukan berdasarkan koordinat pusat yang dikira A (R101, R102). Koordinat pemesinan untuk lubang pengesan pemasangan gear dikira menggunakan koordinat mekanikal sebenar lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2 sebagai rujukan semasa operasi pemesinan khusus untuk lubang itu; ini menghapuskan ralat yang disebabkan oleh salah jajaran atau anjakan datum. Akibatnya, keseluruhan toleransi kedudukan 0.06 mm untuk jarak antara lubang pengesan pemasangan gear dan lubang aci sesondol 1 dan 2 diambil kira dalam operasi tunggal ini, tanpa perlu mengambil kira ketepatan kedudukan lubang aci sesondol 1 dan 2 daripada operasi sebelumnya. Apabila pemesinan bahan kerja yang berbeza, koordinat kedudukan sebenar (R101, R102) lubang pengesan pemasangan gear akan berbeza mengikut perubahan dalam koordinat tengah sebenar lubang aci sesondol 1 dan 2, dan bukannya kekal tetap. Pengesahan pemesinan praktikal menunjukkan bahawa toleransi jarak pusat-ke-pusat antara lubang pelekap/lokasi gear dan lubang dwi aci sesondol boleh dikawal dalam ±0.01 mm, memenuhi spesifikasi reka bentuk sepenuhnya.
3.4 Inovasi
Inovasi utama kaedah pemesinan ini adalah seperti berikut:
1) Ia menyediakan strategi pemesinan baru yang menyelesaikan cabaran mengawal ketepatan kedudukan antara lubang pelekap/lokasi gear dan lubang dwi aci sesondol. Semasa pemesinan lubang pemasangan/lokasi gear, koordinat pemesinan dikira berdasarkan kedudukan sebenar lubang aci sesondol dan hubungan kedudukan yang diperlukan antara lubang pemasangan/lokasi gear dan lubang aci sesondol; pemesinan kemudiannya dilakukan menggunakan koordinat yang dikira ini. Koordinat pemesinan sebenar untuk lubang pelekap/lokasi gear dilaraskan secara dinamik mengikut kedudukan sebenar lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2, dengan itu memastikan ketepatan jarak yang diperlukan antara lubang pemasangan/lokasi gear dan lubang aci sesondol.
2) Ia menyepadukan prinsip geometri dengan pengaturcaraan makro NC untuk membolehkan pengiraan automatik koordinat pemesinan untuk lubang pelekap/lokasi gear. Model geometri yang mentakrifkan hubungan kedudukan antara lubang pemasangan/lokasi gear dan dua lubang aci sesondol telah diwujudkan, dan proses pengiraan untuk koordinat tengah lubang pemasangan/lokasi gear diperolehi; Pengaturcaraan makro NC kemudiannya digunakan untuk mengautomasikan pengiraan koordinat ini.
3) Ia menggunakan teknologi pengukuran-proses yang fleksibel untuk menjajarkan datum pemesinan dengan datum reka bentuk, dengan itu menghapuskan ralat kedudukan. Semasa pemesinan lubang pelekap/lokasi gear, kuar secara automatik mengukur koordinat lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2 dalam sistem koordinat alat mesin. Nilai-nilai yang diukur ini kemudiannya dimasukkan ke dalam proses pengiraan untuk menentukan koordinat pemesinan bagi lubang pemasangan/lokasi gear. Proses bersepadu ini secara serentak menjajarkan datum pemesinan dengan datum reka bentuk, dengan berkesan menghapuskan ralat kedudukan.
4) Ia mengurangkan kesukaran pemesinan yang berkaitan dengan operasi sebelumnya untuk menghasilkan lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2. Koordinat pemesinan untuk lubang pengesan pemasangan gear dikira berdasarkan kedudukan sebenar lubang aci sesondol 1 dan lubang aci sesondol 2. Pendekatan ini tidak mengenakan sebarang keperluan khas mengenai tahap ketepatan kedudukan aci sesondol dalam proses, atau ketepatan kedudukan aci sesondol. dengan itu mengurangkan kesukaran melaraskan dan mengawal ketepatan pemesinan untuk peringkat itu.
BAHAGIAN 4
Kesimpulan
Kertas kerja ini menyiasat proses pembuatan berkenaan keperluan ketepatan kedudukan untuk lubang pengesan pemasangan gear dan lubang dwi aci sesondol. Melalui skim pemesinan yang inovatif, penubuhan model geometri-matematik dan cadangan kaedah kawalan ketepatan kedudukan baharu, koordinat pemesinan untuk lubang pengesanan dikira menggunakan program makro NC berdasarkan hubungan ruang antara lubang pengesan dan dua lubang aci sesondol. Ini secara berkesan menyelesaikan cabaran untuk memenuhi keperluan ketepatan jarak-lubang yang ketat-yang sebaliknya sukar untuk dijamin-dan menyediakan penyelesaian untuk pemesinan konfigurasi lubang kereta api gear yang serupa.
