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零部件间隙配合介绍

2022-01-07

开发机器人关节似乎是一项艰巨的任务,但有一些常见问题可以提前解决,以使项目更易于管理。在一个小空间里有很多零件需要填充,通常,一个关节有电机、变速器、编码器、制动器、电子设备和接线。最常见的任务之一是管理轴承和变速箱与壳体的装配。这篇文章提供了机械装配和精密配合的机加工零件的指南。


功能与规格




大多数机器人关节都有一个传动装置,通常是谐波或应变波齿轮组。制造商将向设计师提供齿轮组与壳体配合的规范。许多部件将在ISO配合系统中指定。例如,在图1中,齿轮组被指定为内径的h7配合。在图2中,外径指定为H7配合。因此,壳体和齿轮组之间的配合目标是142毫米 h7/h7配合-这意味着什么?




图3显示了制造商为齿轮组指定的ISO配合的布局。这意味着齿轮组的制造尺寸为142毫米 0.00//0.04,齿轮组安装的壳体的理想制造尺寸为142毫米 0.04/0.00。


机械厂呢?它能使零件达到制造商规定的公差吗?假设CNC机加工车间可以保持+/-0.025毫米的公差。这意味着,他们将能够生产出一个零件,每侧大约5微米,稍微超出H7配合公差。从某种角度来看,蜘蛛丝是3-8微米!


不用去计算Cpk的形式,把车间的能力想象成一条正态曲线。如果外壳是从范围的中间加工的,则产生的零件范围为141.995至142.045毫米。公差的分布如图4所示。该图假定+/-0.025毫米对应于+/-3。




这里需要说明的是,能够提供+/-0.025毫米的车间很有可能提供满足规定H7标注要求的外壳,且产生的影响最小。


沟通是关键


到目前为止,制作机器人关节似乎很容易!基本上,阅读制造商的目录,找到一个好的机器店,你就可以去了!那么哪里会出问题呢?


使用ISO标准配合可能会在加工零件3D文件和要安装的零部件之间造成不匹配。例如,如果齿轮组的表面建模为图3所示的“标称尺寸”。这就产生了将零件加工成142毫米 0.025//0.025的可能性。如果使用直径为142毫米(图3中的“零线”)的外壳表面对3D文件进行建模,并且车间使用3D文件编程刀具路径,则尤其如此。此场景如图5所示。




查看图 5,有几个项目值得注意:


  1. ½个外壳超出公差,因为它们低于H7配合的最小142.000毫米。这将导致该批货物被拒收。
  2. 如果该批次进行了100%检查,并创建了匹配的组件,将两个分发的产品放在一起,大约10%的外壳将被报废。


图纸标注和 3D 文件




避免这种情况的一种方法是用一个小偏移量对3D文件建模,使加工表面位于车间公差的中间(见图6)。通过这种方式,机器车间可以直接在3D模型上使用CAM软件,并根据车间发布的功能将曲面居中。在图纸上保留ISO标准将保留ISO标准信息,并有助于保留与制造商建议相关的设计意图(见图7)。




把它放在一起


一旦你收到你的零件,不要急于把它们组装起来。这种高纵横比配合需要非常具体的对准或经验丰富的装配工,以确保零件在安装过程中不会粘结。在进行这些类型的配合时,建议在订单中添加额外内容,以适应装配过程中夹具的发展或影响。


最佳做法


对严格公差零件使用快速制造方法在机器人技术中效果良好,可以显著加快设计程序。以下几个简单提示将帮助您获得成功:


  • 保持2D和3D数据同步,考虑使用3D模型中的辅助特征来支持双边公差。

  • 即使使用ISO单边配合系统表达您的设计意图,也要注意公差的正态分布。

  • 遵循制造商推荐的配合。

  • 考虑添加首件检验,即使是小批量,以了解在哪里可以放宽公差,同时仍然支持设计意图。

  • 在装配过程中添加一些额外的零件以辅助。

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