超精密摆臂扭力测试

shen1985 · 发表于 2012-4-26 14:04:24

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请各位大侠帮帮忙，现有一摆臂与pin放置运动精密扭力测试（扭力测试要求相当精密），现方案采用直线式重复往返运动方式，由于运动工序较多，工作效率低，稳定性差、加之个人感觉此机构不太完美存在一定隐患，但又不知问题出在哪儿。希望论坛上同行能给一些深度的提示或相应帮助与建议，如有合理的建议也可以推翻现有方案；攻破工作效率低、稳定性差等技术难关。谢谢！（具体工作原理及产品要求概述已由文本方式随附件上传）
扭力测试.jpg

wjk8399 · 发表于 2012-5-1 23:41:15

是要检测PIN 与产品孔的摩擦力矩吗？
产品孔的表面光洁度和直径精度等级要求有多高？PIN 的精度和表面光洁度有多高？
锉针铰孔的目的是扩孔还是改变表面光洁度？

我是这样考虑的：
产品的孔精度（包括表面光洁度和直径的精度）与标准销的配合关系非常重要，也是检测的最终目的，通过扭力测试的数据来检验孔的精度，如果我的理解没有错的话，那么问题可以从提高效率的角度来解决。
本图中使用的是直线进给，轮流使用锉针修孔，轮流使用销来适配。

实际上分解为以下工步：将工件夹持，由销1检测，检测后进入下一工位，由锉针1加工后，销1复检，合格后到下一工位由销2检测，由锉针2加工，销2复检后继续进入下一工位由销3检测，由锉针3加工，销3复检后继续进入下一工位由销4检测，由锉针4加工，销4复检，合格的掉头，不合格的排除筛选。

由于目前设备是单工位单系统进给，所以往复的时间消耗是明显的，但不代表这样的设计是不合理的，如果拆分成流水线进行单工位的工作，首先遇到的问题就是设备的成本问题。这个成本涉及到多次进给系统的精确度保证问题和锉针、销的一致性，我不觉得会有很好很合理的方法。

考虑到产品检测目的我还不是非常明确，所以只按自己的理解进行了动作分解，自动机本身的设计是没有问题的，而且并没有多余的步骤。
如果真的是效率要求提高很多的话，建议详细排出工步，再根据工步时间进行效率的调整，把每道工步的时间尽量设定为一致，比如现在的效率是60秒，12个工步。那么在自动线上每个工位都设定为5秒，流水下来就可以确定每个零件在每个工位上的时间都是5秒，单件的零件完成仍然是60秒，但可以同时有12个零件在12个工位上。那样的话，效率即可提高，但设备的成本和工具的成本就会增加很多。

shen1985 · 发表于 2012-5-2 10:03:43

本帖最后由 shen1985 于 2012-5-2 10:05 编辑

回复一楼：
1.       PIN与产品孔之间是测摩擦力，其配合采用过渡配合——滑合;
2.       产品是采用防磨损的塑胶原料而注塑成形，而销采用高精度定位销光洁度约0.4Ra
3.       锉针是用来扩大塑胶产品孔的直径。由于产品孔是用钻头加工后再用绞刀绞而成。会有塑性变形。所以用锉针精修，合产品孔一致。
4.       我之所以用这么多根锉针原因是产品孔的直径是没有固定的，有一定的误差，再者一般购买的Pin也有一定的公差。两者之间没有一个固定值，而最终取得的力矩又相当精密。目前暂定：1gfcm，再加之本产品不能一次性检测到二个孔只能将Pin先测产品一边后，取得设定值后，再测另一边。最终使二边的力矩相同，才判别可否是良品或者NG。因以上诸多原因给本设备造来一个难以突破瓶劲。现在机构、理伦评估在功能上能达到，但是效率相低，基乎失去本设备存在的意义。
5.       目前用手工完成此工艺的步骤我在此处讲解下，或许有助于大家更准确的了解与帮助到我。
（1）       取出钻好孔的产品，然后再将PIN插入产品孔的一侧，采用杠杆垂吊方式，然后再给产品施加一个力，产品绕着PIN转动，根据转动的圈数确定扭力，比如转5圈为标准扭力，如果没有达到这个数据，则需要用锉针再加工产品孔。另一侧也是按这种方式的。最终二边孔达到5圈为合格
（2）       合格后，进行对装配好的产品老化。然后再取出用扭力表测试。
（3）       目前还有一个原因，因为天气原因，或者产品孔在钻孔时不同心或变形。不良品相当高，并且经过老化后，部分产品也是不良的。
希望我的补充提供的资料能更明确的助大家理解。而帮助到我。谢谢各位好心的同行！

shen1985 · 发表于 2012-5-2 10:07:46

回复一楼：
1. PIN与产品孔之间是测摩擦力，其配合采用过渡配合——滑合;
2. 产品是采用防磨损的塑胶原料而注塑成形，而销采用高精度定位销光洁度约0.4Ra
3. 锉针是用来扩大塑胶产品孔的直径。由于产品孔是用钻头加工后再用绞刀绞而成。会有塑性变形。所以用锉针精修，合产品孔一致。
4. 我之所以用这么多根锉针原因是产品孔的直径是没有固定的，有一定的误差，再者一般购买的Pin也有一定的公差。两者之间没有一个固定值，而最终取得的力矩又相当精密。目前暂定：1gfcm，再加之本产品不能一次性检测到二个孔只能将Pin先测产品一边后，取得设定值后，再测另一边。最终使二边的力矩相同，才判别可否是良品或者NG。因以上诸多原因给本设备造来一个难以突破瓶劲。现在机构、理伦评估在功能上能达到，但是效率相低，基乎失去本设备存在的意义。
5. 目前用手工完成此工艺的步骤我在此处讲解下，或许有助于大家更准确的了解与帮助到我。
（1）取出钻好孔的产品，然后再将PIN插入产品孔的一侧，采用杠杆垂吊方式，然后再给产品施加一个力，产品绕着PIN转动，根据转动的圈数确定扭力，比如转5圈为标准扭力，如果没有达到这个数据，则需要用锉针再加工产品孔。另一侧也是按这种方式的。最终二边孔达到5圈为合格
（2）合格后，进行对装配好的产品老化。然后再取出用扭力表测试。
（3）目前还有一个原因，因为天气原因，或者产品孔在钻孔时不同心或变形。不良品相当高，并且经过老化后，部分产品也是不良的。
希望我的补充提供的资料能更明确的助大家理解。谢谢！

shen1985 · 发表于 2012-5-2 13:03:52

2# wjk8399 回复一楼：
1.       PIN与产品孔之间是测摩擦力，其配合采用过渡配合——滑合;
2.       产品是采用防磨损的塑胶原料而注塑成形，而销采用高精度定位销光洁度约0.4Ra
3.       锉针是用来扩大塑胶产品孔的直径。由于产品孔是用钻头加工后再用绞刀绞而成。会有塑性变形。所以用锉针精修，合产品孔一致。
4.       我之所以用这么多根锉针原因是产品孔的直径是没有固定的，有一定的误差，再者一般购买的Pin也有一定的公差。两者之间没有一个固定值，而最终取得的力矩又相当精密。目前暂定：1gfcm，再加之本产品不能一次性检测到二个孔只能将Pin先测产品一边后，取得设定值后，再测另一边。最终使二边的力矩相同，才判别可否是良品或者NG。因以上诸多原因给本设备造来一个难以突破瓶劲。现在机构、理伦评估在功能上能达到，但是效率相低，基乎失去本设备存在的意义。
5.       目前用手工完成此工艺的步骤我在此处讲解下，或许有助于大家更准确的了解与帮助到我。
（1）       取出钻好孔的产品，然后再将PIN插入产品孔的一侧，采用杠杆垂吊方式，然后再给产品施加一个力，产品绕着PIN转动，根据转动的圈数确定扭力，比如转5圈为标准扭力，如果没有达到这个数据，则需要用锉针再加工产品孔。另一侧也是按这种方式的。最终二边孔达到5圈为合格
（2）       合格后，进行对装配好的产品老化。然后再取出用扭力表测试。
（3）       目前还有一个原因，因为天气原因，或者产品孔在钻孔时不同心或变形。不良品相当高，并且经过老化后，部分产品也是不良的。
希望我的补充提供的资料能更明确的助大家理解。谢谢！

wjk8399 · 发表于 2012-5-7 22:52:02

看了楼上的回复，想了很久。
解决的办法似乎走到了死胡同。
问题如下：
1、两边销孔与销的配合关系，我现在明确了，也就是两侧的要求高度一致，但这里存在一个问题，那就是配组问题，不知道楼主有没有见过轴承的配组，轴承因为加工内外圈和球存在有偏差，一般高精度的大致是2微米，因为加工时存在这样的问题，所以为了提高成品率，轴承厂采用了至少两组公差来进行配组，也就是不追求所有零件的完全一致性，而是取上下两组偏差，配用两组偏差进行组装，最后可以达到的精度也可以做到2微米以下的要求；
2、建议在目前的配合位置改为金属套镶件，因为金属套镶件可以大批量加工，其内径的精度最高可以达到1微米（微孔液压砂磨），表面光洁度0.4是不成问题的，而且刚度相对目前的塑料来说会稍微好一些，当然因为你现在产品的结构，塑料的收缩会有很大的影响，所以，建议改材料为铸铝或类似的刚性材料可能会比较好一些，关于本项建议，建议先做机加工的铝件来模拟一下效果，因为不明确你对旋转耐磨的要求，所以铝材的选择不做推荐。由于注塑零件的注射方向和冷却方向对零件的影响还是很大的，所以，金属制件时效后的稳定性比塑料还是要强很多的，铸铝应该是个比较适合的替代品；如果考虑自润滑的性能要求，石墨球铁和一些双合金轴套类合金也是可以选择的，这个要看成本控制了；
3、关于你的测试，原则上是有问题的，因为两侧的不同心和变形是一定存在的，所以，哪怕两边分别达到了你的要求，在实际使用中仍然是存在问题的，所以，测试应当是两边一起做，而不是分开做。分开做的好处是单侧孔的精度一定是合格的，但两边做时会有不合格的现象；而两边做的缺陷是，总体合格了，单边测试有可能会偏松，这里其实又回到了配组的问题，偏松一圈，两边合起来测试可能就是合格的，两边分开测都合格，合并起来测可能又会偏紧，这个需要根据你的要求来取舍。
目前铸铝件的价格大致是25元/公斤，加上机加工和内孔磨，估计要在35~40元/公斤。

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