印刷机墙板定位误差分析及处理

印刷机主体结构装配时的传统定位方法 ,一直沿用芯轴定位的方法。经研究表明 ,这种方法存在较大的定位误差 ,影响印刷机的装配质量和使用寿命 ,同时影响到印刷的套印精度。以误差最大值、平均值和忽略极小量的计算方法 ,计算出现在采用的定位方法产生的定位误差值 ,在结合当前改进、提高和采用现代检测技术的基础上 ,计算出采用新的定位方法产生的定位误差 ,从而大幅度地提高定位精度 ,对印刷机的工作精度产生深远影响。该方法经部分企业应用 ,取得了较好的实际效果。

印刷机的整体结构是以两块墙板为支撑基础件 ,在两块墙板之间安装大量轴辊类零件 ,使连续行进的承印物从排列有序的轴、辊、滚筒间穿过 ,在承印物行进中 ,进行诸如张力控制、送纸、调偏、给水、给墨、印刷 (套印) 、裁切、输纸、纸张交接、打号码、烘干、冷却、上光及各种保证印刷过程自动完成的机构。

因此 ,在保证加工质量的前提下 ,墙板装配质量的优劣 ,将直接影响整机质量和精度保持性。作为印刷机的主要基础件 ,它还影响着完成印刷全过程各种功能零件的质量和寿命。本文从现有的装配定位工艺方法入手 ,通过定位产生误差的计算 ,分析主要基础件产生定位误差的原因 ,从而提出几种新的装配定位方法 ,以提高装配定位精度 ,进一步提高印刷质量。同时 ,也为印刷企业对印刷机大、中修提供了装配方法和手段。

一、 关系式推导

传统的基础件同轴度精度的定位方法多采用芯轴定位方式。这种方法从理论上讲可以做到设计基准、装配基准、定位基准三统一 ,基准重合可以 提高装配精度。但是 ,由于墙板定位孔存在形状、 位置和尺寸误差 ,芯轴的定位部分也给定公差值 , 两块墙板在用芯轴定位时 ,即使芯轴转动灵活 ,间隙的存在也会产生同轴度误差.显而易见 ,随着两 块墙板距离的拉大 ,同轴度误差值和墙板间距成正比、和配合间隙大小成正比。大跨度的印刷机墙板由于间隙的存在 ,产生的同轴度误差不容忽视。虽然轴、辊装配以后 ,可以从公共轴线来确定轴、辊之间的相对位置 ,似乎影响不大 ,但是 ,众多的传动、 操纵和自动控制零件则会处于恶劣的工作条件 ,更重要的是精度保持性差。 为建立间隙、墙板间距和同轴度误差产生的关系式 ,先提出以下约束条件 :

1.墙板底平面是支撑基准 ,也是加工时的导向基准 ,因此可以认为两块墙板上的所有同位孔相对支撑基准高度尺寸一致 ,装配时 ,两块墙板的水平 位置由芯轴定位确定 ;

2.可以从直观的角度想像出 ,产生最大同轴度误差的位置是 :一个孔的两端与芯轴定位部分对角 接触(见图 1) ,另一个孔内侧与芯轴定位部分接触 , 从理论上讲 ,此时转动芯轴也应该灵活 ;

3.墙板在弯板立面定位 (卧镗) 或立式加工中心工作台上合镗加工(也可以分镗加工) ,所以认为两块墙板孔轴线同向 ,但对墙板大平面的角度不同 ,这反映了拉轴、拉梁的一致性精度 ;

4.一般两块墙板对应孔径相同 ,为使推导的关 系式有普遍意义 ,特假设两对应孔为不等径孔。

二、 同轴度误差分析

印刷机三大基础件按现行装配工艺进行定位装配产生的同轴度误差 ,可以采用前面推导的3个关系式进行核算。(4)式为同轴度误差的通用计算式 ,但其中没有包含拉轴、拉梁的一致性产生的误差.(6)式是同轴度误差的简化计算式 ,即式中的变量符合印刷机的现实设计。(9)式为同轴度误差的综合式计算式 ,即同时考虑间隙和拉轴、拉梁一致性误差两个因素的计算式。

进行同轴度误差分析有以下几种情况 :

1.仅考虑间隙影响产生的同轴度误差 ;

2.综合考虑间隙和一致性产生的同轴度误差 ;

3.用极大值的方法求出最大同轴度误差 ;

4.按全面质量管理的方法 ,考虑加工、装配产 生误差的正态分布 ,求出的合理的同轴度误差.

三、 提高装配质量的措施

1.传统定位方法的改进

采用定位芯轴装配比较方便 ,而且经多年的使用已经习惯 ,在这种定位方法上加以改进也能取得较好的同轴度精度。 一种方法是可以在芯轴转动灵活的基础上 ,转动芯轴来测量与墙板大面的垂直度。另一种方法是相对基准墙板 ,另一块墙板沿平行方向 ,向两个方向移动到芯轴灵活转动的最远距离 ,然后取中。采用第二种方法 ,可以消除定位芯轴和墙板孔间隙产生的同轴度误差 ,中点读数位置应该是第一块墙板孔的中心线位置 ,从道理上讲精度能达到很高的水平。由于在转动芯轴时 ,没有规定转动力矩的大小 ,因此求出的最远点可能存在误差.为了提高装配精度 ,在墙板移动接近最远点位置时 ,移动步距越小越好。移动墙板可以用敲打的方法 ,但最好做一个靠螺旋力推动墙板移动的工具 ,能收到较好的效果。

2.用拉表的方法保证同轴度要求

这种方法和传统方法的相同点都是以靠塞确 定第一块墙板的位置 ,第二块墙板位置传统的定位方法是用定位芯轴转动灵活来确定 ,而这种定位方法不再用芯轴定位。拉表法是以底盘端面为基准拉表测量墙板侧面一致性 ,从而保证孔的同轴度。 此法的优点主要是消除了定位间隙对同轴度的影 响 ,但是 ,它也对墙板和底盘提出了特殊要求 :

1) 墙板侧面(指拉表面) 到轴孔的距离一致 ,这 点可以由合装加工或加工中心单片加工来保证 ;

2) 底盘端面应和侧面或预做的靠塞孔中心线 垂直 ;

3) 墙板侧面与轴孔平行 ,加工时它们的定位基准都是墙板大平面 ,这也是容易做到的。 采用这种定位方法 ,同轴度误差主要来自靠塞 和底盘端面的垂直度误差 ;拉轴、拉梁的一致误差.为了计算方便 ,对墙板孔和侧面平行度误差、靠塞的塞尺量误差、墙板孔到侧面的一致性误差、底盘的平面度误差等误差忽略不计。这时 ,同轴度wu差δ= 0100615  。

 这个计算结果表明 ,采用这种定位方法使两块 墙板的同轴度精度大大提高 ,甚至提高精度100多倍。当然 ,影响同轴度的误差因素相当多 ,有些还涉及到设计和工艺的改进 ,但无疑这是提高同轴度较好的装配方法。

3.采用双靠塞的定位方法

前面阐述的两种墙板定位方法都是一块墙板用靠塞定位 ,另一块墙板靠拉轴、拉梁定位。两块墙板定位一种方法是用孔定向 ,一种方法是用墙板侧面拉表定位。双向靠塞定位方法 ,就是把拉表定位改为靠塞定位 ,即印刷机底盘在进行零件加工时 ,用加工中心预先加工出4个圆柱靠塞孔 ,装配时压入圆柱销 ,并用0102mm塞尺检验接触情况。采用这种方法获得的同轴度精度低于拉表测量法 , 其原因主要取决于4个靠塞孔加工的位置精度 ,当然也和塞尺量、墙板侧面的一致性有关。如果两组靠塞的重直度为0105、塞尺量为0102 ,按拉表法计算公式推断 , 产生同轴度误差的最大值约为011mm左右。采用这种定位方法要比传统的定位方法提高精度10倍以上。

4.采用激光测量系统定位方法

当测量直角时，首先在X方向上测量两点并记录，然后使用激光发射器D22内置的棱镜，使激光束偏转90度,在Y方向上测量两点并记录，测量值转换为角度值，显示为X与Y方向上的偏差。

四、结论

传统的墙板定位方法产生很大的同轴度误差已毋庸置疑 ,除本文计算证明外 ,在实际装配和用户反映中也得到了证明。本文提出的4种装配定位方法 ,既兼顾了目前传统定位方法的改善 ,又提出了提高同轴度精度的 具体措施 ,指出了采用先进检测技术的方向。这些提高同轴度精度的措施 ,同样适用于与印刷机结构类似的其他印刷机械。