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为持续提高夹具精度的安装方法,持续,延续,提高,夹具,精度,安装,方法,法子
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1 可 持续夹具 的高 精度 安装方法 詹姆斯迪 国巴斯大学机械工程系 摘要 精确安装时的测量夹具组件的能力决定了他们的精度，特别是对于大尺寸的产品和应用。这件事是至关重要的质量定制的产品和部件设计中的各种小批量生产。产品质量应与快速转换哲学和谐作为妥协的质量速度不可原谅的敏感部件和组件，如在航空航天工业，见。它是对夹具以减少使用高度精确安装必要的容差预算由于变化的夹具定位。对夹具的主要费用特是在航空航天工业，导致柔性和可重构夹具概念的发展夹具。可重构夹具的可重用性，使他有吸引力的可持续解决方案 。 他们的组件可以重复使用的产品或组件的几个变种。这种类型的主要缺点夹具的精度和可靠性已经成为他们的贫穷。在本文中，精确定位的关键可持续的具元件的研究。对影响夹具性能的因素夹具的安装阶段审查。本文介绍了用于最小化的方法在柔性夹具的夹持和定位的不确定性。 关键词：可持续的夹具，夹具的安装，校准的不确定性，夹具的监测，计量，可重复使用的夹具 1 简介 质量和可靠性等因素早已转化为新产品的隐含特征。最近的市场趋势迫使制造业在其产品和服务范围内进行大规模定制。新产品设计的变化越来越大，子组件和组件级别的第二波变化波幅较 大。 最先进的制造系统和技术提供了更多的灵活性，使设计人员能够更自由地思考。例如，在过去几年开发的新的大容积测量系统能够测量几个分层距离。这些技术有助于验证过去由几个组装部件制造的大尺寸部件。 大尺寸产品的制造需要专门的夹具和夹具，以便在构建和组装期间将其部 2 件保持在所需的方向。这需要主要的间接成本，这在某些情况下只能通过批量生产来证明，否则成品的成本可能非常高。这个问题与客户不断寻求更高价值的市场趋势相矛盾。在一个典型的产品中，产品的变化创造了一个更可持续的业务，因为它可以满足相对较大市场的需求。 可以形成 不同形状以支持不同产品变化的灵活和可重新配置的夹具和夹具是上述挑战的关键解决方案。灵活夹具的概念在研究领域已存在多年 1。然而，它们在很大程度上在实际的生产设备中并没有被充分利用，特别是对于大型产品制造商如航空航天。这是由于与其初始安装相关的挑战，校准差和重复性常常超过公差要求。从高质量的关键部件制造这些夹具和夹具，以及与大容量计量系统的集成可以减少上述限制。 本文介绍与柔性夹具和夹具的安装和校准相关的计量问题以及在使用过程中的监控。 2 相关 工作 型零件的制造和装配 通常在精密制造机械部件之前， 将原材料移至机台，必须进行粗切割，然后精确对准和夹紧。在这个阶段，该零件准备加工其高精度关键特征。然而，对于大尺寸和 /或重组件来说，这并不总是可能的。大规模产品是指在经济上无法在工厂中处理或移动的组件，用于制造和组装目的 2。这些部件的制造和组装过程包括机器和系统相对于这些部件移动到期望的位置和取向。这些部件通常使用大尺寸的夹具和夹具保持在它们的位置。如果这些部件是以小批量生产的，就是航空航天工业的情况，则会产生每个产品的高架空成本。已经有许多设计和制造夹具和固定装置的尝试，使得它们可以容纳许多组件的变型 3,4。然而，由于其高精度要求，这种方法对于具有敏感或关键特征的部件是不可行的。可调节，可重构的夹具和夹具与固定夹具相比，随着时间的推移产生较低的重复性。固定夹具具有通过焊接或铆接的永久接头实现的永久拓扑结构。这些夹具和夹具的机械故障，例如疲劳和塑性变形，是终止其使用并将其送回回收的主要原因。对于小批量制造要求，现在常常要退出一个符合要求的夹具， 3 因为其使用寿命取决于产品的使用寿命。换句话说，在制造零件变体后不久， 大量的制造时间是固定夹具和固定装置的另一个主要缺点。这些夹具应在任何制造工艺之前进行订购。 这可能会在生产计划和产品上市时间上带来额外的复杂性。 不管它们的类型如何，大规模夹具具有许多共同的元件，包括一个主框架，一个或多个内框架，潜在地一个或多个移动机构，以及较小的部件，例如夹具，衬套，拾取器和可调螺钉（图 1）。 图 1：大型夹具的典型组件（图片由 供） 活的夹具和夹具 开发灵活的夹具和夹具的概念是为了提高可持续性，快速切换以及低成本。现在可以使用现成的模块和夹具进行夹具 和夹具的设计和组装。根据要求，可能需要定制设计和制造用于夹具和固定装置 的少量专用部件。在这个概念中，大多数批量零件，附件中的接头用于特定应用。一旦完全制造了产品设计变体，就可以拆卸上述组件，并将其重新组装在一个新的拓扑结构中，以配合下一个设计变体。可以在相关的夹具上重复该循环，并且夹具变得多余。即使夹具仍处于工作状态，也必须报废并送回回收。这种方法带来高耗能的回收利用。即使对于固定夹具和固定装置，大尺寸零件和夹具中的漂移也会影响大尺寸装配4 的精度 5。已经开发了几种分析夹具刚度的方法 6来评估振动对大尺寸夹具的影响。无论如何，只有通过替代解决方案才能实现更可持续的制造。 大 量次数导致夹具和夹具的间接成本降低。不用说提到拆卸时间，复位时间等其他因素，运行时间应考虑用于评估使用这种夹具和夹具的实际成本效益。这种方法最大限度地降低了组装的夹具和夹具的成本以及设计相当接近的部件范围。 取决于组件的变化程度以及需要重新布置的每个不同百分比的挠性夹具所需的工作类型。在设计阶段考虑这个问题至关重要，以增加使用这种夹具和夹具的好处。例如，在可能的情况下，拾音器和组件的不同变体上的拾取器和夹具的位置和 3D 定位甚至完全不同的部分应该靠近以增加夹具和固定装置的子系统的兼容性和互换性。收集夹具的关键 部件可以在短时间内保证所需夹具的可用性。除此之外，夹具的存放需要更少的空间，因为可以拆卸通常以脚手架形式放置的所有模块，并将它们放置在彼此之间。一些汽车公司目前使用灵活的夹具（图 2），因为它们的精度水平对于该部门来说是足够的。尽管有以上的好处 航空航天工厂等大型制造设施中没有许多灵活的夹具运行。定位销的精度和不确定性，夹具的重复性和夹具结构的漂移都有助于大容量计量系统和技术的许多新发展。现代激光测量系统和技术现在能够以可接受的精度测量高达几个分辨率的大尺寸产品。这些系统可用于在其安装和初始设置期间精确定位夹具的关键部件的安装。 夹具和固定装置的安装通常从其基座或主框架开始，然后大的部件逐渐向较小的部件（例如拾取器和夹具）开始。测量系统可用于安装柔性夹具主框架及其内框架，以确保每个部件的正确定位。表 1 显示了这些大型测量系统中的一些。对于这些系统的技术审查，参见 7。能够测量参考点的激光跟踪系统是用于此目的的最适合的测量系统之一。仪器跟踪一个球形反射镜（ 标，其位置可以在三维空间中注册。 以直接与目标对象联系起来，以提供几何位置信息，或者可以在称为激光跟踪器目标的机械可重复的 套中 5 使用，或 者在此点上用于短目标。像任何其他测量仪器一样的激光跟踪器具有在夹具安装过程中需要考虑的不确定度水平。还应考虑激光跟踪器及其目标点之间的视线问题，如果需要，应使用多个跟踪器位置。在实际测量活动中，结果必须伴随着不确定性的陈述。这种说法表明，合理地，这些夹具不能满足发电和航空航天工业的公差要求的值的分散。一旦精度问题解决，这些夹具在上述行业中具有很高的利用潜力。 图 2：汽车行业可重构组件的夹具（图片由 供） 归因于被测量 8。对 于任何夹具或夹具的安装和后续验证，此问题是相同的。这个知识阐明了给定定位和装配任务的夹具能力。换句话说，它表示一个夹具是否可以满足其相关过程的公差要求。 具理论的比较 在不同的制造和组装应用的不同公司中有大量不同形状和设计的夹具和夹具。这些夹具和夹具中的一些可以以标准形式容易地获得，而一些夹具和固定装置特定于特定部件和任务而设计和制造。基于产品的复杂性和规模，后者可能非常昂贵 9。 无论成本和目的如何，可以使用没有夹具，固定框架夹具或可重新配置或灵活的夹具进行制造或组装过程。表 2 提供了这些方法与其 典型应用的比较。 固定框架夹具通常用于重型应用。它们更适用于具有大量产品的应用，可以放松夹具的间接成本。 6 在大型和复杂产品的制造和组装中应用柔性夹具和固定装置有几个优点。特别是对于研发工作，以及制造小批量产品的情况，灵活的夹具和夹具可以非常有益。除了时间和金钱节省的好处，由于改变了夹具整体拓扑结构的直接和经常性成本，使用柔性夹具的可能性使设计，制造和组装过程更加自由。与常规夹具相比，柔性夹具的重新配置和可重用性是这种夹具的主要优点。这是特别重要的，因为它符合循环绿色制造业的行业方向来自二手系统的组件，减少了 相关项目的加工费用的项目成本。 G. et (, of 149 78 011 . he to of of is in of in be in as is as in It is of to be in to of to in in to of of of as be of a or of of In of of is of a in of as to of to in in of is by a of at of to in of of to be of in to be in be by in or of be In a in a as it of a be in to of is a of in 1. to a in as is to to of as as to of as as 2 of to of it is to to At is of is or to to or in 2. of of to to in If in is to so a of of 3, 4. is or to J. 50 to or of to is a of it is to a as on of In of a s if in to be of in of a 5. 6 to of on In a be by : of ) to is be in of in to of a of or a of or a of as ). he of is as as It is to on a of be to be In of at in a is it is to in a to be a of in to as be of of of in on of in of on a of to be is to be at in to of of D of on of or be in to of of a of of of in a In to of as it is to in of to in of ) as is 51in in as of of of to of in : ) a of in of up to be to of of of or to as be of to of a of of 7. of a of be in be to or be a MR or in a of to be of be if be In be a of of to 8. is of or of a In it if a of a of in of in to be on of 9. of a or be no or or a of a of of in of of In as as be In to of a to to of of of is a . 52 of to is as it is in in of by a to of : of MR 9 9 9 9 9 9 9 3 he to be in in of in be a be in to of by on of an in of a m x 4m is in a is of is in or it is a of an a a on a to of at be or to in to In an as is of of of be in of of of is to to is In of mm at of of 1. in . of . of or
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