Paano magdisenyo ng welding fixture upang mabawasan ang deformation ng roller chain?

Paano magdisenyo ng welding fixture upang mabawasan ang deformation ng roller chain?

Sa paggawa ng roller chain, ang hinang ay isang kritikal na proseso para sa pagkonekta ng mga link at pagtiyak ng lakas ng kadena. Gayunpaman, ang thermal deformation habang hinang ay kadalasang nagiging isang patuloy na problema, na nakakaapekto sa katumpakan at pagganap ng produkto.mga kadenang pang-rollermaaaring magpakita ng mga problema tulad ng link deflection, hindi pantay na pitch, at hindi pare-parehong tensyon ng kadena. Ang mga problemang ito ay hindi lamang nakakabawas sa kahusayan ng transmisyon kundi nagpapataas din ng pagkasira, nagpapaikli sa buhay ng serbisyo, at nagiging sanhi pa ng pagkasira ng kagamitan. Bilang isang mahalagang kasangkapan para sa pagkontrol ng deformation, ang disenyo ng mga welding fixture ay direktang tumutukoy sa kalidad ng roller chain welding. Susuriin ng artikulong ito ang mga ugat na sanhi ng deformation ng roller chain welding at sistematikong ipapaliwanag kung paano makamit ang kontrol sa deformation sa pamamagitan ng siyentipikong disenyo ng fixture, na nagbibigay ng praktikal na teknikal na solusyon para sa mga practitioner sa pagmamanupaktura.

Una, unawain: Ano ang ugat na sanhi ng deformasyon ng roller chain welding?

Bago magdisenyo ng isang fixture, kailangan muna nating maunawaan ang pangunahing sanhi ng deformation ng roller chain welding—ang stress release na dulot ng hindi pantay na init na pumapasok at hindi sapat na pagpigil. Ang mga roller chain link ay karaniwang binubuo ng mga panlabas at panloob na plate, pin, at bushing. Sa panahon ng welding, ang lokal na pag-init ay pangunahing inilalapat sa koneksyon sa pagitan ng mga plate, pin, at bushing. Ang mga pangunahing sanhi ng deformation sa prosesong ito ay maaaring ibuod tulad ng sumusunod:

Hindi balanseng distribusyon ng thermal stress: Ang mataas na temperaturang nalilikha ng welding arc ay nagdudulot ng mabilis na paglawak ng metal sa lokal na antas, habang ang mga nakapalibot na hindi nainitang lugar, dahil sa kanilang mas mababang temperatura at mas matinding tigas, ay nagsisilbing hadlang, na pumipigil sa pinainitang metal na malayang lumawak at makabuo ng compressive stress. Habang pinapalamig, ang pinainitang metal ay lumiliit, na nahahadlangan ng mga nakapalibot na lugar, na nagreresulta sa tensile stress. Kapag ang stress ay lumampas sa yield point ng materyal, nangyayari ang permanenteng deformation, tulad ng mga baluktot na link at mga hindi nakahanay na pin.

Hindi sapat na katumpakan sa pagpoposisyon ng bahagi: Ang roller chain pitch at link parallelism ay mga pangunahing tagapagpahiwatig ng katumpakan. Kung ang sanggunian sa pagpoposisyon ng bahagi sa fixture ay hindi malinaw bago ang welding at ang puwersa ng pag-clamping ay hindi matatag, ang mga bahagi ay madaling kapitan ng lateral o longitudinal misalignment sa ilalim ng aksyon ng thermal stress habang nagwe-welding, na nagreresulta sa mga paglihis ng pitch at pagbaluktot ng link. Mahinang pagkakatugma sa pagitan ng welding sequence at fixture: Ang hindi wastong welding sequence ay maaaring magdulot ng akumulasyon ng init sa workpiece, na magpapalala sa lokalisadong deformation. Kung ang fixture ay nabigong magbigay ng mga dynamic na limitasyon batay sa welding sequence, ang deformation ay lalong lalala.

Pangalawa, mga pangunahing prinsipyo ng disenyo ng kabit ng hinang: tumpak na pagpoposisyon, matatag na pag-clamping, at nababaluktot na pagpapakalat ng init.

Dahil sa mga katangiang istruktural ng mga roller chain (maraming bahagi at manipis, madaling madepormang mga chain plate) at mga kinakailangan sa hinang, ang disenyo ng fixture ay dapat sumunod sa tatlong pangunahing prinsipyo upang makontrol ang deformasyon sa pinagmulan:

1. Prinsipyo ng Pinag-isang Datum: Paggamit ng mga Core Accuracy Indicator bilang Positioning Datum

Ang pangunahing katumpakan ng mga roller chain ay ang katumpakan ng pitch at paralelismo ng chain plate, kaya ang disenyo ng pagpoposisyon ng fixture ay dapat tumuon sa dalawang tagapagpahiwatig na ito. Inirerekomenda ang klasikong paraan ng pagpoposisyon na "one-plane, two-pin": ang patag na ibabaw ng chain plate ay nagsisilbing pangunahing ibabaw ng pagpoposisyon (na naghihigpit sa tatlong antas ng kalayaan), at dalawang locating pin, na magkatugma sa mga butas ng pin (na naghihigpit sa dalawa at isang antas ng kalayaan, ayon sa pagkakabanggit), ay nakakamit ng kumpletong pagpoposisyon. Ang mga locating pin ay dapat na gawa sa wear-resistant alloy steel (tulad ng Cr12MoV) at quenched (katigasan ≥ HRC58) upang matiyak na mananatili ang katumpakan ng pagpoposisyon kahit na pagkatapos ng pangmatagalang paggamit. Ang puwang sa pagitan ng mga locating pin at mga butas ng chain plate pin ay dapat panatilihin sa pagitan ng 0.02-0.05mm upang mapadali ang pag-clamping at maiwasan ang paggalaw ng bahagi habang hinang.

2. Prinsipyo ng Pag-aangkop sa Puwersa ng Pag-clamping: “Sapat at Hindi Nakakasira”

Ang disenyo ng puwersa ng pag-clamping ay mahalaga para sa pagbabalanse ng pag-iwas sa deformation at pag-iwas sa pinsala. Ang labis na puwersa ng pag-clamping ay maaaring magdulot ng plastic deformation ng chain plate, habang ang sobrang lakas ay maaaring makahadlang sa stress sa welding. Dapat matugunan ang mga sumusunod na konsiderasyon sa disenyo:

Ang punto ng pag-clamping ay dapat na nakaposisyon nang naaangkop: malapit sa lugar ng hinang (≤20mm mula sa hinang) at matatagpuan sa isang matibay na bahagi ng chain plate (tulad ng malapit sa gilid ng butas ng pin) upang maiwasan ang pagbaluktot na dulot ng puwersa ng pag-clamping na kumikilos sa gitna ng chain plate. Naaayos na Puwersa ng Pag-clamping: Piliin ang naaangkop na paraan ng pag-clamping batay sa kapal ng chain (karaniwang 3-8mm) at materyal (karamihan ay mga bakal na istrukturang haluang metal tulad ng 20Mn at 40MnB). Kasama sa mga pamamaraang ito ang pneumatic clamping (angkop para sa malawakang produksyon, na may puwersa ng pag-clamping na naaayos sa pamamagitan ng pressure regulator, mula 5-15N) o screw clamping (angkop para sa small-batch na pagpapasadya, na may matatag na puwersa ng pag-clamping).
Flexible na Pang-ipit: Isang polyurethane gasket (2-3mm ang kapal) ang inilalagay sa lugar ng pagkakadikit sa pagitan ng clamping block at ng kadena. Pinapataas nito ang friction habang pinipigilan ang clamping block na umuukit o kumamot sa ibabaw ng kadena.

3. Prinsipyo ng Sinergy ng Pagwawaldas ng Init: Pagtutugma ng Thermal sa Pagitan ng Clamp at ng Proseso ng Pagwelding

Ang deformasyon ng hinang ay mahalagang sanhi ng hindi pantay na distribusyon ng init. Samakatuwid, ang clamp ay dapat magbigay ng pantulong na pagpapakalat ng init, na binabawasan ang thermal stress sa pamamagitan ng dalawahang pamamaraan ng "aktibong pagpapakalat ng init at passive heat conduction." Para sa passive heat conduction, ang katawan ng fixture ay dapat gawin ng isang materyal na may mataas na thermal conductivity, tulad ng aluminum alloy (thermal conductivity 202W/(m・K)) o copper alloy (thermal conductivity 380W/(m・K)), na pinapalitan ang tradisyonal na cast iron (thermal conductivity 45W/(m・K)). Pinapabilis nito ang pagpapadaloy ng init sa lugar ng hinang. Para sa aktibong pagpapakalat ng init, maaaring idisenyo ang mga channel ng tubig na pampalamig malapit sa hinang ng fixture, at maaaring ipasok ang umiikot na tubig na pampalamig (temperatura ng tubig na kinokontrol sa 20-25°C) upang alisin ang lokal na init sa pamamagitan ng pagpapalitan ng init, na ginagawang mas pare-pareho ang paglamig ng workpiece.

Pangatlo, Mga Pangunahing Istratehiya at Detalye sa Disenyo ng Clamp upang Bawasan ang Deformasyon ng Roller Chain

Batay sa mga prinsipyong nabanggit, kailangan nating ituon ang ating disenyo sa mga partikular na istruktura at tungkulin. Ang sumusunod na apat na estratehiya ay maaaring direktang mailapat sa aktwal na produksyon:

1. Modular na Istruktura ng Pagpoposisyon: Maaaring Ibagay sa Maramihang Espesipikasyon ng Roller Chain, Tinitiyak ang Pagkakapare-pareho ng Pagpoposisyon

Ang mga roller chain ay may iba't ibang ispesipikasyon (hal., 08A, 10A, 12A, atbp., na may mga pitch mula 12.7mm hanggang 19.05mm). Ang pagdidisenyo ng hiwalay na fixture para sa bawat ispesipikasyon ay magpapataas ng mga gastos at oras ng pagpapalit. Inirerekomenda namin ang paggamit ng mga modular positioning component: Ang mga positioning pin at block ay idinisenyo upang mapalitan at ikonekta sa base ng fixture sa pamamagitan ng mga bolt. Kapag binabago ang mga ispesipikasyon, tanggalin lamang ang lumang positioning component at magkabit ng bago na may katumbas na pitch, na binabawasan ang oras ng pagpapalit sa wala pang 5 minuto. Bukod pa rito, ang mga positioning datum ng lahat ng modular component ay dapat na nakahanay sa datum surface ng fixture base upang matiyak ang pare-parehong katumpakan ng pagpoposisyon para sa mga roller chain na may iba't ibang ispesipikasyon.

2. Disenyo ng Simetrikal na Pagpigil: Pag-offset sa "Interaksyon" ng Stress sa Pagwelding

Ang roller chain welding ay kadalasang kinabibilangan ng mga simetrikong istruktura (halimbawa, sabay na pagwelding ng pin sa isang double chainplate). Samakatuwid, ang fixture ay dapat gumamit ng simetrikong disenyo ng constraint upang mabawasan ang deformation sa pamamagitan ng pag-offset ng mga stress. Halimbawa, sa panahon ng proseso ng pagwelding ng isang double chainplate at isang pin, ang fixture ay dapat na simetrikong nakaposisyon gamit ang mga positioning block at clamping device sa magkabilang gilid ng chain upang matiyak ang pare-parehong init na ipinapasok sa pagwelding at puwersa ng pagpigil. Bukod pa rito, maaaring maglagay ng auxiliary support block sa gitna ng chain, kapantay ng plane ng mga chainplate, upang mabawasan ang bending stress sa gitna habang nagwelding. Ipinapakita ng praktikal na datos na ang isang simetrikong disenyo ng constraint ay maaaring makabawas sa pitch deviation sa mga roller chain ng 30%-40%.

3. Dinamikong Follow-Up Clamping: Pag-angkop sa Thermal Deformation Habang Nagwe-weld

Habang hinang, ang workpiece ay sumasailalim sa maliliit na pagbabago sa posisyon dahil sa thermal expansion at contraction. Ang isang fixed clamping method ay maaaring humantong sa mga stress concentration. Samakatuwid, ang fixture ay maaaring idisenyo gamit ang isang dynamic follow-up clamping mechanism: isang displacement sensor (tulad ng laser displacement sensor na may katumpakan na 0.001mm) ang nagmomonitor sa deformation ng chain plate sa real time, na nagpapadala ng signal sa PLC control system. Pagkatapos, isang servo motor ang nagpapaandar sa clamping block para sa mga micro-adjustment (na may adjustment range na 0-0.5mm) upang mapanatili ang naaangkop na clamping force. Ang disenyo na ito ay partikular na angkop para sa pag-welding ng mga thick-plate roller chain (kapal na ≥ 6mm), na epektibong pumipigil sa pagbibitak ng chain na dulot ng thermal deformation.

4. Disenyo ng Pag-iwas at Paggabay sa Pagwelding: Tinitiyak ang Tumpak na Landas ng Pagwelding at Binabawasan ang Sona na Naapektuhan ng Init
Habang nagwe-welding, ang katumpakan ng galaw ng welding gun ay direktang nakakaapekto sa kalidad ng weld at sa init na pumapasok. Ang fixture ay kailangang may weld seam avoidance groove at welding gun guide. Dapat gumawa ng U-shaped avoidance groove (2-3mm na mas malapad kaysa sa weld seam at 5-8mm ang lalim) malapit sa weld seam upang maiwasan ang interference sa pagitan ng fixture at ng welding gun. Bukod pa rito, dapat maglagay ng guide rail sa ibabaw ng fixture upang matiyak ang pantay na galaw ng welding gun sa isang paunang natakdang landas (inirerekomenda ang bilis ng welding na 80-120mm/min), na tinitiyak ang tuwid ng weld at pantay na init na pumapasok. Maaari ring maglagay ng ceramic insulation material sa avoidance groove upang maiwasan ang pagtama ng weld sa fixture.

Pang-apat, Pag-optimize at Pag-verify ng Fixture: Closed-Loop Control mula Disenyo hanggang Implementasyon

Ang isang mahusay na disenyo ay nangangailangan ng pag-optimize at beripikasyon bago ito tunay na maipatupad. Ang sumusunod na tatlong hakbang ay maaaring makasiguro sa praktikalidad at pagiging maaasahan ng kagamitan:

1. Pagsusuri ng Simulasyon ng May Katapusan na Elemento: Paghula sa Depormasyon at Pag-optimize sa Istruktura

Bago ang paggawa ng fixture, isinasagawa ang mga thermal-structural coupling simulation gamit ang finite element software tulad ng ANSYS at ABAQUS. Ang paglalagay ng mga parameter ng materyal ng roller chain (tulad ng thermal expansion coefficient at elastic modulus) at mga parameter ng proseso ng welding (tulad ng welding current na 180-220A at boltahe na 22-26V) ay ginagaya ang mga distribusyon ng temperatura at stress sa fixture at workpiece habang nagwe-welding, na hinuhulaan ang mga potensyal na lugar ng deformation. Halimbawa, kung ang simulation ay nagpapakita ng labis na bending deformation sa gitna ng chain plate, maaaring magdagdag ng karagdagang suporta sa kaukulang lokasyon sa fixture. Kung ang stress concentration ay nangyayari sa locating pin, maaaring ma-optimize ang fillet radius ng pin (inirerekomenda ang R2-R3). Ang simulation optimization ay maaaring mabawasan ang mga gastos sa trial-and-error ng fixture at paikliin ang development cycle.

2. Pagsusulit sa Pag-verify ng Weld: Pagsubok sa Maliit na Batch at Mga Paulit-ulit na Pagsasaayos

Pagkatapos magawa ang fixture, magsagawa ng small-batch trial weld verification (inirerekomenda: 50-100 piraso). Ituon ang pansin sa mga sumusunod na indicator:

Katumpakan: Gumamit ng isang universal tool microscope upang sukatin ang pitch deviation (dapat ≤0.1mm) at chain plate parallelism (dapat ≤0.05mm);

Depormasyon: Gumamit ng coordinate measuring machine upang i-scan ang kapatagan ng chain plate at ihambing ang depormasyon bago at pagkatapos ng hinang;

Katatagan: Pagkatapos magwelding ng 20 piraso nang tuluy-tuloy, suriin ang mga locating pin at clamping block ng fixture para sa pagkasira at tiyaking matatag ang puwersa ng clamping.

Batay sa mga resulta ng trial weld, ang mga paulit-ulit na pagsasaayos ay ginagawa sa fixture, tulad ng pagsasaayos ng puwersa ng clamping at pag-optimize ng lokasyon ng cooling channel, hanggang sa matugunan nito ang mga kinakailangan sa malawakang produksyon.

3. Pang-araw-araw na Pagpapanatili at Kalibrasyon: Pagtiyak ng Pangmatagalang Katumpakan

Matapos mailagay sa operasyon ang fixture, dapat itatag ang isang regular na sistema ng pagpapanatili at pagkakalibrate:

Pang-araw-araw na Pagpapanatili: Linisin ang mga patak ng hinang at mga mantsa ng langis mula sa ibabaw ng fixture, at suriin kung may mga tagas sa pneumatic/hydraulic system ng clamping device.

Lingguhang Kalibrasyon: Gumamit ng mga gauge block at dial indicator upang i-calibrate ang katumpakan ng pagpoposisyon ng mga locating pin. Kung ang paglihis ay lumampas sa 0.03mm, ayusin o palitan agad ang mga ito.

Buwanang Inspeksyon: Suriin ang mga daluyan ng tubig na nagpapalamig para sa mga bara at palitan ang mga sirang polyurethane gasket at mga bahaging maaaring gamitin sa paghahanap.

Sa pamamagitan ng estandardisadong pagpapanatili, maaaring pahabain ang buhay ng kagamitan (karaniwan ay hanggang 3-5 taon), na tinitiyak ang epektibong pagkontrol sa deformasyon sa pangmatagalang produksyon.

Panglima, Pag-aaral ng Kaso: Mga Pamamaraan sa Pagpapabuti ng Fixture sa isang Kumpanya ng Mabibigat na Makinarya

Isang tagagawa ng mga heavy-duty roller chain (ginagamit sa makinarya ng pagmimina) ang nahaharap sa mga problema sa labis na distortion (≥0.3mm) sa mga chain link pagkatapos ng hinang, na nagresulta sa product qualification rate na 75% lamang. Sa pamamagitan ng mga sumusunod na pagpapabuti sa fixture, ang pass rate ay tumaas sa 98%:

Pag-upgrade sa pagpoposisyon: Ang orihinal na single locating pin ay pinalitan ng isang “double pin + flat surface” positioning system, na nagbawas sa clearance sa 0.03mm at nalutas ang isyu sa part offset;

Pag-optimize ng pagwawaldas ng init: Ang katawan ng fixture ay gawa sa tansong haluang metal at nagtatampok ng mga cooling channel, na nagpapataas ng rate ng paglamig sa lugar ng hinang ng 40%;

Dinamikong pag-clamping: Isang displacement sensor at servo clamping system ang naka-install upang isaayos ang puwersa ng pag-clamping sa totoong oras upang maiwasan ang konsentrasyon ng stress;

Mga simetrikong limitasyon: Ang mga simetrikong clamping block at support block ay naka-install sa magkabilang gilid ng kadena upang mabawi ang stress sa hinang.

Pagkatapos ng mga pagpapabuti, ang paglihis ng pitch ng roller chain ay kinokontrol sa loob ng 0.05mm, at ang distortion ay ≤0.1mm, na ganap na nakakatugon sa mga kinakailangan ng customer na may mataas na katumpakan.

Konklusyon: Ang disenyo ng fixture ang "unang linya ng depensa" para sa kalidad ng roller chain welding.

Ang pagbabawas ng deformasyon ng roller chain welding ay hindi lamang tungkol sa pag-optimize ng iisang hakbang, kundi isang sistematikong proseso na sumasaklaw sa pagpoposisyon, pag-clamping, pagpapakalat ng init, pagproseso, at pagpapanatili, kung saan ang disenyo ng welding fixture ang pangunahing bahagi. Mula sa pinag-isang istruktura ng pagpoposisyon, hanggang sa adaptive clamping force control, hanggang sa flexible na disenyo ng dynamic follow-up, bawat detalye ay direktang nakakaapekto sa epekto ng deformasyon.