压装过程最终位置控制线的确定方法

【前言】压装过程最终位置控制线的确定方法由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。确定了W3窗口的中心位置，还需要确定窗口的宽度，即左控制线和右控制线的位置。由于两工件在压装过程中都是固定在机床夹具上，而位移传感器实际上是检测工件A相对于机床的位移，因此最终位置的位移是由工件A和B的尺寸决定的，这个位置的位移波动是由两工件尺寸的累积...

【摘要】装配工序中的压装目前广泛采用了力-位移监控装置，用于监控压装过程的过盈量以及工件最终被压入的位置。对于最终压入的位置控制线的设定目前尚无定量计算的确定方法。本文给出了一种基于零件尺寸链和大量压装结果统计的计算方法，可以指导压装过程中最终位置控制线的确定。

【关键词】力-位移监控；正态分布；尺寸链

压装是装配工艺中最基本的装配形式，目前重要的压装过程普遍采用力-位移监控系统。压装过程中系统同时采集力信号和位移信号，并根据力-位移曲线动态监控压装过程。典型的力-位移监控系统如图1所示。

在力-位移曲线上设置各种监控窗口，可以对压装过程进行监控。典型的监控模式如图2所示。在压装的初始阶段，压装力F随着两工件的接触开始有明显的上升。随着位移的增大，在两工件接触面积逐渐增大，动摩擦力逐渐加大，曲线呈现平缓上升的趋势。在此阶段我们可以采用W2的窗口实现监控，要求这段曲线必须从W2窗口左侧进入，右侧离开，W2的上限和下限分别是摩擦力的上下限，可以通过两工件的配合过盈量的极限件实验取得。当位移继续增加，两工件完全靠死时，力-位移曲线会出现一个明显的拐点，拐点之后曲线接近直线上升。此时的位移都为零件受压后的弹性变形，最终达到的力由压机的系统压力决定。我们用W1窗口来监控压机系统压力是否超出了工件允许的受压力，即设定一个力上限，如果力-位移曲线超出了这条横线就将压装过程判定为不合格。W3窗口用于监控最终两工件是否完全靠住，即X点的位置。由于压机上的位移传感器装配的位置不同，两工件尺寸的公差波动，导致曲线的最终点会产生波动，W3窗口的位置和宽度的确定就成为工程实践中的一个问题。窗口宽度太大失去了监控意义，太窄又会造成大量误判从而产生不必要的工废。在确定了宽度的前提下，窗口的位置偏左或者偏右也都会造成误判。目前在工程实践中多采用人为主观的方法确定窗口位置和宽度，缺少定量的计算的方法。

可以采用先确定窗口中心位置再确定窗口宽度的方法。记录大量生产中的X点位移值，可以计算出最终位移值的正态分布，而分布的数学期望即为W3监控窗口的中心位置。如图3所示，?为最终位置点正态分布的数学期望，如果W3的中心位置不在?值上，即正态分布曲线和W3错位，会导致出现不必要的误判和工废。此例中?=25.2mm，σ=0.2mm。

确定了W3窗口的中心位置，还需要确定窗口的宽度，即左控制线和右控制线的位置。由于两工件在压装过程中都是固定在机床夹具上，而位移传感器实际上是检测工件A相对于机床的位移，因此最终位置的位移是由工件A和B的尺寸决定的，这个位置的位移波动是由两工件尺寸的累积公差决定的。如图4所示，本例中两工件的厚度累积公差为±0.4mm，因此W3窗口左控制线为25.2-0.4=24.8mm，右控制线为25.2+0.4=25.6mm。至此，压装最终位移的控制窗口的位置和宽度都已得出。

确定了窗口的位置和宽度，还需要验证过程的稳定性。由于窗口中心就是最终位移的名义值，这个值与实际生产的正态分布的数学期望重合，可以得知Cpk=Cp，本例中：

过程能力不足，说明在设定了正确的窗口后，压装过程将产生很高的不合格率。这可能是由于零件尺寸超差导致的，也可能是由于机床的问题，如夹具松动导致的。需要做进一步的分析改进工作，提高过程能力到可接受的范围。

本文介绍的窗口设定方法在实际使用时要灵活对待，例如机床位移传感器出现故障后更换了新的传感器。新的传感器在装配到机床上时不可能与原有的传感器位置完全一样，这样会造成力-位移曲线整体沿X轴移动一段距离。在这种情况下，需要用此方法重新计算最终位移监控窗口的中心位置，而宽度是由零件累积公差决定的，就不需要重新计算了。还有各种各样的情况需要重新计算，但只要理解了此方法的原理，都可以正确的应对。

参考文献

[1]贾新章.统计过程控制与评价[M].电子工业出版社，第一版，2004年8月