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伺服压机压力位移曲线在压装工艺中的应用

发布日期:2022.11.22     浏览次数:31

小编带大家看一下伺服压机怎样通过压力-位移曲线监控卷制衬套压装过程,实现压装过程的防错:

卷制衬套的应用

在自动变速器油泵中,大量使用了双金属卷制衬套作为滑动轴承,卷制衬套通过与底孔之间的过盈配合实现连接,卷制衬套与底孔结合面的连接能力直接影响到油泵的正常工作。

压入力理论计算

卷制衬套压装是典型的圆柱面过盈联接方式,其压入力 F 可按式(1)进行计算。

F=πdlμp 

(1)

其中:d-配合直径(mm);l-压入后配合长度(mm);μ-配合面的摩擦因数,与配合面的材质和表面粗糙度有关;p-配合面之间的压强(MPa),根据式(2)计算得出:

伺服压机压入力理论计算

(2)

其中:

δ-配合面的实际过盈量 (mm);Ra1-底孔内表面的轮廓算数平均偏差(μm);Ra2-卷制衬套外表面的轮廓算数平均偏差(μm);d1-底孔内径(mm);d2-卷制衬套外径(mm);ν1-底孔材料的泊松比;ν2-卷制衬套外表面材料的泊松比;E1-底孔材料的弹性模量(MPa);E2-卷制衬套外表面材料的弹性模量(MPa)。

从式(1)和式(2)可以得出结论,伺服压机在卷制衬套压装到底孔的过程中,理论上其压入力 F 与压入后配合长度 l 成线性关系,随着配合长度 l 的增加,压入力 F 逐渐增大,如图 1 所示。

压入力与配合长度的关系

图 1 压入力与配合长度的关系

压力-位移曲线的生成

易久伺服压机压力传感器内置,保证力作用在主轴线上不受径向分力影响,装配作业中防止偏载,而且不与工件直接接触不容易损坏;用伺服编码器控制位置,伺服系统自己完成电流环、位置环、速度环的封闭控制,准确度高。实时采集位移信号和压力信号到监控仪上,经过E-press工业软件处理后就可以得到压力-位移曲线。

衬套压装的过程示意图

图 2 衬套压装的过程示意图

压力-位移曲线示意图

图 3 压力-位移曲线示意图

伺服压机压力-位移曲线的应用

1 压力-位移曲线的防错原理

由式(1)和式(2)可知,对于材质、外形尺寸已经确定的卷制衬套和底孔,其压装过程中的压入力与配合长度、过盈量以及配合面的表面粗糙度有关,根据实际的压装经验,相同条件下,过盈量越大、配合面越粗糙则压入力将越大。

压力-位移曲线示意图

图 4 压力-位移曲线示意图

基于上述原理,可以通过一定的途径分别得到过盈量最小、配合面粗糙度最好以及过盈量最大、配合面粗糙度最差情况下的压力-位移曲线, 称为压力-位移曲线下控制限和上控制限,如图 4,然后将下控制限和上控制限的曲线输入到伺服压机的监控器中,实现对所有卷制衬套压装过程的监控。只有当实际压力-位移曲线处于上控制限和下控制限之间时,伺服压机才判定压装过程为合格,否则说明卷制衬套或底孔尺寸存在超差情况,伺服压机会判定压装过程为不合格,这就是应用压力- 位移曲线实现防错的原理。

2 压力-位移曲线的窗口设置

压力-位移曲线下控制限和上控制限一般是根据极限样件的实际压装过程的压力-位移曲线设置而成,下控制限极限样件的过盈量和配合面粗糙度均按最小值为目标进行制造,上控制限极限样件的过盈量和配合面粗糙度均按最大值为目标进行制造,为了避免制造误差的影响,下控制限极限样件和上控制限极限样件的数量一般为各20~30 套。将所有下控制限极限样件的实际压力-位移曲线取平均值作为最终的下控制限曲线,将所有上控制限极限样件的实际压力-位移曲线取平均值作为最终的上控制限曲线。在实际的应用中,一般设置三个窗口对压装的压力和位移进行控制,如图 5 所示,其中压力控制窗口 1 和压力控制窗口 2 是根据上控制限和下控制限绘制的,窗口宽度为 0.5~1mm,位移控制窗口是根据压装相关的轴向尺寸公差计算得出。如图 6 是实际压装过程的压力-位移曲线,只有当实际的曲线从左端穿入压力控制窗口、从右端穿出压力控制窗口,并且从下端穿入位移控制窗口、从上端穿出位移控制窗口时,压力-位移曲线才是合格,否则判定为压装不合格,这就实现了压装过程的防错。

压力-位移曲线的窗口设置

压力-位移曲线的窗口设置

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