Раздел 3 основы коструирования приспособлений

3.1 Технологическая оснастка

3.1.1 Назначение технологической оснастки

3.1.2 Классификация технологической оснастки

3.1.3 Основные элементы установочно-зажимных приспособлений (УЗП)

Большое значение в совершенствовании производства машин имеет технологическая оснастка и особенно ее наиболее сложная, трудоемкая и ответственная часть – приспособления механосборочного производства.

Приспособлениями в машиностроении называются вспомогательные устройства, используемые для выполнения операций обработки, сборки и контроля.

Значительную долю (около 70 %) составляют станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.

Среди задач, решение которых достигается применением приспособлений, можно выделить три основных:

- установка заготовок на станках без выверки;

- повышение производительности труда;

- расширение технологических возможностей оборудования.

Установка заготовок на станках без выверки достигается применением приспособлений для установки заготовок. При этом устанавливается дорогостоящая и трудоемкая операция разметки и выверка заготовки относительно элементов станка и обрабатывающего инструмента. Точность обработки повышается за счет устранения погрешностей, связанных с разметкой и выверкой.

Повышение производительности труда связано с сокращением нормы штучного времени на операцию.

Норма штучно-калькуляционного времени определяется по формуле:

Т_шт-к = Т₀ + Т_в + Т_тех.об. + Т_орг.об. + Т _пер. + Т_п.з./n (3.1)

где Т₀ – основное время;

Т_в – вспомогательное время;

Т_тех.об. – время технического обслуживания рабочего места;

Т_орг.об. – время организационного обслуживания рабочего места;

Т _пер. – время регламентированных перерывов;

Т_п.з. – подготовительно-заключительное время на партию заготовок;

n – количество деталей в партии.

Основное время можно сократить несколькими способами:

- увеличить число одновременно работающих инструментов – для этого проектируют многошпиндельные сверлильные и фрезерные головки, многорезцовые державки и др.;

- одновременной обработкой нескольких деталей – проектируются многоместные приспособления;

- повышением режимов резания. Проектируются приспособления, повышающие жесткость технологической системы, что позволит работать на повышенных режимах резания и применить многоинструментальную обработку.

Вспомогательное время можно сократить, уменьшив время на установку и закрепление заготовки или совместив вспомогательное и основное время. При использовании приспособлений рабочий может не проверять положение заготовки при установке. Для сокращения времени закрепления заготовки проектируются быстродействующие ручные, механизированные, автоматизированные зажимные устройства, поворотные приспособления.

Время технического обслуживания рабочего места сокращают, используя быстросменные патроны, многорезцовые державки, в которых наладка осуществляется вне станка, шаблоны для установки инструментов на размер и др.

Время организационного обслуживания рабочего места можно уменьшить при создании в приспособлениях окон и лотков для отвода стружки, устройств для автоматической очистки от стружки и ее транспортирования и др.

Подготовительно-заключительное время уменьшается за счет тех же мероприятий, что и во время технического обслуживания, но кроме этого за счет создания приспособлений, которые обеспечивают точную и быструю установку их на станке без выверки, и приспособлений, допускающих быструю переналадку на обработку разных деталей.

Расширение технических возможностей оборудования. Каждый станок предназначен для выполнения определенной работы с заданной точностью, но применение специальных приспособлений позволяют расширить их технологические возможности. Например, фрезерные станки можно использовать для нарезания зубчатых колес, шлицевых валов, используя делительные приспособления; обработку точных отверстий производить на сверлильных станках, применяя приспособления с элементами для направления режущего инструмента и др.

Приспособления выбирают в зависимости от вида и масштаба производства, формы деталей, точности размеров и механических требований на изготовление деталей.

В единичном и мелкосерийном производстве применяют в основном универсальные приспособления. Специальные приспособления в единичном производстве используются в том случае, когда без них невозможно обеспечить заданную точность.

В массовом производстве применяются специальные приспособления, которые обеспечивают не только заданную точность, но также и быструю установку заготовок.

Классификация технологической оснастки представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Классификация технологической оснастки

Характеристика элементов технологической оснастки.

Инструмент рабочий – это резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, шлифовальные круги и т.д., а также инструмент, служащий для обработки поверхностей без снятия стружки: дорны, раскатки, ролики и т.д.

Инструмент измерительный – это возможные калибры (гладкие, резьбовые, шлицевые), шаблоны, универсальный инструмент (штангенинструмент, микрометрический инструмент, нутромеры и др.).

Инструмент вспомогательный, который служит для установки и закрепления рабочего инструмента, - это переходные втулки, патроны, оправки, державки, расточные скалки и т.д.

Приспособления классифицируются по нескольким признакам:

- по целевому назначению;

- по видам станка;

-по степени специализации;

- по степени механизации.

По целевому назначению приспособления подразделяются на сборочные, контрольные, спутники и станочные.

Сборочные приспособления используются для выполнения соединений сопрягаемых деталей в узлы изделия. Они служат для обеспечения правильной установки соединяемых элементов изделия, для предварительного деформирования собираемых упругих элементов (пружин, разрезных колец, клепки, развальцовки и других операций, когда по ходу сборки требуется приложения больших сил.

Контрольные приспособления применяются для проверки заготовок при промежуточном и окончательном контроле деталей в процессе обработки, а также для контроля собранных узлов машин. При помощи таких приспособлений определяют точность размеров, правильность их геометрической формы и взаимное расположение поверхностей.

Спутники – эти приспособления представляют собой устройства, сопровождающие закрепленную в них заготовку по всем позициям автоматической линии. В приспособлениях спутниках проводят обработку заготовок сложной конструкции при одном закреплении на всех стадиях обработки.

Станочные приспособления применяются для установки и закрепления обрабатываемых заготовок соответственно условиям выполнения технологического процесса.

Приспособления по видам станков.

Для токарных и круглошлифовальных станков приспособления идентичны, так как на этих станках обрабатываются поверхности тел вращения. Точность приспособлений для круглошлифовальных станков должна быть выше. К таким приспособлениям относятся патроны самоцентрирующие и с независимым перемещением кулачков; патроны цанговые; все возможные виды оправок; центры и поводковые устройства; люнеты, применяемые в качестве дополнительных опор при обработке нежестких валов, и т.д.

Для сверлильных станков применяются кондукторы, поворотные столы, поворотные стойки и т.д.

Для фрезерных станков – это машинные тиски с постоянными и сменными губками, с ручным и механизированными приводами; делительные головки, поворотные столы, стойки и т.д.

Для зубообрабатывающих станков используются различные оправки; центры; поводковые устройства; переходные втулки и др.

Для протяжных станков при обработке отверстий детали центрируются самой протяжной и не закрепляются, так как усилия протягивания поджимают деталь к столу станка. При протягивании отверстий в деталях с необработанными базовыми торцами применяют приспособления со сферическими самоустанавливающимися опорами. При протягивании шпоночных пазов в отверстие детали вставляется адаптер, который имеет паз для определения положения протяжки относительно отверстия детали.

К группе станочных приспособлений относятся и приспособления специального назначения, например для гибки, рихтовки и т.д.

По степени специализации приспособления подразделяются на универсальные, переналаживаемые и специальные.

Универсальные приспособления применяются в условиях единичного и серийного производства. В этой системе применяются универсальные регулируемые приспособления, которые обеспечивают установку и закрепление обрабатываемых заготовок в широком диапазоне габаритных размеров. К ним относятся: универсальные, поворотные, делительные столы; машинные тиски; патроны; делительные головки; планшайбы и т.д.

Переналаживаемые приспособления позволяют обрабатывать детали различных наименований. К ним относятся универсально-наладочные приспособления (УНП), универсально-сборные приспособления (УСП) и групповые.

УНП – это приспособления, которые компонуются из базовых и сменных элементов. Базовая часть включает корпус, силовой привод и базовые элементы для установки сменных наладок. К УНП относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски со сменными губками, скальчатые кондукторы и т.п.

УСП – это приспособления, которые собираются из набора нормализованных деталей и узлов и допускают многократную перекомпоновку собираемых конструкций. Это наиболее распространенная система станочных приспособлений многократного применения, на которые разработаны государственные стандарты и изготовляются централизованно. Система УСП, предложенная в 1947 г. Кузнецовым В.С. и Понамаревым В.А., нашла применение в единичном и мелкосерийном производстве, в экспериментальных цехах в период освоения новых изделий, а также в инструментальном производстве. Система УСП используется 15 лет и более, набор элементов включает 25000-30000 деталей и некоторое количество нормализованных неразборных узлов. Из этого набора можно собирать одновременно до 300 приспособлений.

Групповые переналаживаемые приспособления со сменными наладками предназначены для обработки определенной группы деталей. В этом случае закрепленные за этим приспособлением заготовки разного типоразмера пропускаются через одну или партиями.

Специальные приспособления представляют собой не переналаживаемые приспособления одноцелевого характера. Для их использования наиболее благоприятно массовое производство. Они наиболее трудоемки и дороги в изготовлении, так как при широком разнообразии их конструкций они изготавливаются методами единичного производства. Специальные приспособления высокопроизводительны в результате применения быстродействующих установочных и зажимных элементов, многоместной и многоинструментальной обработки при высокой степени концентрации технологических переходов. Их нередко частично или полностью автоматизируют.

По степени механизации и автоматизации приспособления делят на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

Конструктору приспособлений представляются широкие возможности для проявления творческой инициативы по изысканию и разработке конструкций, которые обеспечивают наибольшую эффективность и рентабельность производства.

Вместе с тем он должен стремиться к снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Большие возможности в этом отношении дает нормализация и стандартизация деталей, узлов и приспособлений.

Приспособлений должны быть удобными для работы и быстродействующими, достаточно жесткими для обеспечения заданной точности, удобными для установки на станке, что особенно важно при периодической смене приспособлений в серийном производстве, простыми и дешевыми в изготовлении, доступными для ремонта и смены изношенных деталей, должны отвечать требованиям техники безопасности.

Основные элементы установочно-зажимных приспособлений

Станочные приспособления состоят из:

• установочных элементов, которые служат для установки на них обрабатываемых заготовок и правильного размещения заготовок в приспособлении. Основными установочными элементами являются неподвижные опоры: штыри опорные, пластины опорные, призмы, пальцы установочные;

• зажимных устройств, которые служат для зажима и разжима заготовок. Эти устройства должны обеспечивать при зажиме заданное положение заготовки, приданное ей при установки в приспособление, и не должны допускать ее сдвига, поворота или вибрации при резании. К элементарным зажимным устройствам относятся винтовые зажимы, эксцентриковые, рычажные, цанговые и другие;

• корпусов, на которые монтируются все элементы приспособления. Корпус является основной базовой деталью любого приспособления;

• вспомогательных деталей и делительных устройств. Наиболее распространенными вспомогательными деталями приспособлений являются кронштейны, рукоятки управления, шпонки для ускорения установки приспособления на станке, установы, упоры. Для фиксации в определенном положении поворотной части приспособления, в которой закреплена обрабатываемая заготовка, используются делительные устройства, состоящие из делительного диска и фиксатора;

• силовых приводов. В станочных приспособлениях ручные зажимы все более часто заменяются механизированными, которые повышают производительность труда, облегчают условия труда. Это пневматические силовые узлы, гидравлические зажимные устройства, вакуумные зажимные устройства, электромагнитные и т.д.;

• элементов для направления режущего инструмента. При обработке отверстий сверлами, развертками, а также при растачивании отверстий резцами, установленными в борштанги, применяются кондукторы. Втулки кондукторов бывают постоянными, сменными, быстросменными и специальными;

• крепежных деталей.