Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение основных элементов станочных приспособлений?

2. Какие приводы применяют в современных конструкциях зажимных устройств приспособлений?

3. Как классифицируют зажимные устройства?

4. Как рассчитывают силы зажима при закреплении заготовок по различ­ивши схемам резания?

5. Какие устройства применяют для направления и определения положе­ния режущих инструментов при обработке резанием?

Глава 21. Проектирование специальных приспособлений

21.1. Исходные данные для проектирования приспособлений

Специальные станочные приспособления проектируют в том случае, когда невозможно использовать приспособления общего назначения из широкой номенклатуры стандартизованных систем при обработке заготовок нестандартных деталей в се­рийном и массовом производстве. Конструктирование при­способления тесно связано с разработкой технологического процесса изготовления конкретной детали. Технолог должен представить схему приспособления (базирование, пути повы­шения производительности и т. п.) и разработать техническое задание на его проектирование. В качестве исходных дан­ных для проектирования приспособления конструктор должен иметь: задание, чертежи заготовки и детали; технические требо­вания на их изготовление; операционные эскизы на предшеству­ющую и выполняемую операции; операционные карты технологи­ческого процесса изготовления данной детали. Кроме этого, исходными данными являются стандарты на детали и узлы ста­ночных приспособлений, альбомы стандартизованных конструк­ций, паспортные (справочные) данные о станке (размеры стола, размеры и расположение направляющих пазов; расстояния между узлами станков, определяющие допустимые габаритные размеры обрабатываемой заготовки; размеры конуса шпинделя и т. д.).

При конструировании переналаживаемых приспособлений, приспособлений для групповой обработки необходимо определить перечень деталей, изготовляемых с использованием данного при­способления, и по каждой детали следует иметь перечисленные выше сведения.

ПУ

X

Конструкции приспособлений разрабатывают с учетом: клас­сификации их составных частей (базовых, корпусных, установоч­ных, направляющих, зажимов и т. п.) по ГОСТ 31.000.40—83; элементов блокировки (для обеспечения техники безопасности при их работе).

Основные задачи проектирования, последовательность раз­работки приспособлений одного вида изложены в работах [8, 22].

Конструирование приспособления — это процесс синтеза его элементов, обеспечивающих заданную точность, производи­тельность и экономичность изготовления деталей машин.

21.2. Автоматизация проектирования приспособлений

Проектирование и изготовление станочных при­способлений более, чем другие работы при ТПП, требуют сокра­щения временных затрат на их осуществление. Эту задачу успешно решают с помощью САПР приспособлений. В настоящее время на ряде промышленных предприятий машиностроения функци­онируют САПР приспособлений, разработанные в институте технической кибернетики АН БССР [19]. Их применение на поря­док сокращает время проектирования, повышает уровень стан­дартизации конструкций приспособлений, снижает затраты инже­нерного труда в сфере обеспечения производства оснасткой, делает рентабельным использование в инструментальных цехах и заводах оборудования с ЧПУ.

На стадии проектирования ТПП оснащение технологических процессов необходимыми приспособлениями сводится к выбору их из числа имеющихся универсальных или нормализованных или к проектированию специальных.

Проектирование специальных приспособлений с помощью САПР носит характер доработки —• частичного дополнения и изме­нения существующих универсальных, нормализованных и унифицированных или групповых переналаживаемых приспособ­лений — или представляет собой оригинальное проектирование.

Автоматизированное проектирование приспособлений с по­мощью ЭВМ может осуществляться в двух вариантах: 1) проек­тирование ведется автономно и решается как самостоятельная задача; 2) проектирование оснастки является частью общего автоматизированного процесса.

В первом варианте исходные данные для проектирования приспособления подготавливаются технологом, записываются и вводятся в ЭВМ для каждого случая проектирования.

Во втором варианте исходные данные постепенно накапли­ваются и формулируются автоматически в процессе проектиро­вания технологии, существуют в форме записи на внутреннем языке автоматизированной системы (АС) и не нуждаются во вводе их в ЭВМ.

Рис. 21.1. Укрупненная схема САПР приспособлений

При автоматизированном проектировании приспособлений в ЭВМ вводят описание обрабатываемой заготовки и оснащаемой станочной операции (рис. 21.1) [19]. Одним из методов проекти­рования приспособлений является метод алгоритмического син­теза конструкций. С помощью комплекса программ синтеза кон­струкций в ЭВМ строится информационное описание проектиру­емого приспособления в виде числовых массивов. Управление передается блоку спецификаций, результаты работы которого выдаются печатающим устройством (ПУ) ЭВМ в форме документа, определенного стандартом ЕСКД. Затем формируются программы вычерчивания, управляющие графопостроителем (ГП). ГП выдаст необходимые конструкторские документы (сборочный чертеж при­способления и рабочие чертежи деталей). Синтез и документи­рование конструкций приспособлений требуют большого информа­ционного обеспечения (переменной и условно постоянной информации).

В состав постоянной информации входят: библиотека кон­структивных элементов (КЭ) приспособлений (БКЭ), библиотека типовых изображений (БТИ), каталог сведений об оборудовании (КСО), нормативно-справочные материалы (НСМ), специфика-Ционные массивы (СПМ), сведения об условиях производства приспособлений (СУП), библиотека конструкций аналогов (БКА).

Важную часть переменной информации составляют данные задания на проектирование приспособления. Задание отражает среду, в которой должна функционировать разрабатываемая конструкция. Среду образуют обрабатываемая заготовка, станок, инструмент, а также содержание технологической операции (про­изводительность, число одновременно обрабатываемых загото­вок и т. п.), средства установки заготовок и др.

Описание обрабатываемой заготовки базируется на простран­ственных объектах — поверхностях или группах поверхностей. Каждой группе разновидности поверхности дается цифровой при­знак (код) П.

Например, код П-000 для цилиндрического сквозного отвер­стия; код П-103 — для конической наружной поверхности; код П-200 — для плоскости, ограниченной круговым контуром и т. д. С помощью кодов описывают и другие свойства детали, используя соответствующие кодификаторы [19].

В качестве системы отсчета для определения положения каж­дой поверхности обрабатываемой заготовки служит главная си­стема координат (ГСК) OX₀Y₀Z₀. Положение ГСК определяется технологическими базами обрабатываемой заготовки. Целесо­образно всю информацию для проектирования сосредоточить в операционном чертеже заготовки. На операционном чертеже заготовку представляют в том виде, который она приобретает после выполнения данной операции (указывают базы, методы закрепления и обрабатываемые поверхности).

На описанных принципах построены применяемые в насто­ящее время системы подготовки входной информации в САПР приспособлений.

При автоматизации проектирования в качестве КЭ необходимо рассматривать не только детали и сборочные единицы, но и части деталей и узлов, имеющие определенное назначение (отверстия, посадочные места, ребра жесткости, канавки и т. п.).

КЭ определяет функциональное назначение конструктивных элементов, тип, типоразмер, геометрическую форму, материал, положение системы координат и т. п.

Библиотека типовых изображений (БТИ) содержит информа­цию об унифицированных элементах чертежей — типовых изоб­ражениях (ТИ). Каждое ТИ имеет свою автономную систему координат, систему пространственных размеров и код (рис. 21.2).

Каталог сведений об оборудовании (КСО) содержит информа­цию о рабочих зонах и посадочных местах станков, на которых должно быть установлено проектируемое приспособление.

Входная, выходная и условно-постоянная информация рас­сматривается в САПР приспособлений как единый информацион­ный комплекс. Его основная задача заключается в достоверном, полном, надежном и своевременном обеспечении процессов кон­струирования и документирования необходимой информацией для решения проектирования задач на ЭВМ. 240

Наиболее прогрессивной формой организации данных при автоматизации проектирования приспособлений в настоящее время является база данных. Она включает в себя описание данных, сами данные и программные средства манипулирования ими, обеспечивающие: отбор и извлечение определенной части данных с последующей (при необходимости) выдачей их на ПУ или ГП; поиск и перемещение данных из базы в рабочую область обраба­тываемой программы; обновление некоторых частей базы данных без изменения их структуры; обмен данными между внешней и оперативной памятью ЭВМ.

Совокупность указанных программных средств образует си­стему управления базой данных (СУБД) САПР приспособле­ний [19].

Объектом управления СУБД является как условно-постоян­ная, так и переменная информация, структура и содержание которой изложены выше.

Автоматизированное проектирование станочных приспособ­лений осуществляется на базе большого числа математических моделей, которые отражают процессы решения различных про­ектных задач. Реализация этих моделей происходит с помощью программ проектирования, совокупность которых образует про­граммное обеспечение САПР. Техническую основу проектиру­емых систем составляют ЭВМ, чертежно-графические автоматы (ЧГА), технические средства ввода и оперативного отображения графической информации и др.

Широкое использование в действующих САПР станочных приспособлений получили ЧГА серии ИТЕКАН. Это устройства планшерного и рулонного типов с широким диапазоном размеров рабочего поля и скоростей вычерчивания.

В СССР используют ЧГА фирм «Нумерикон» (Япония), «Кал-комп» (США), «Бенсон» (Франция) и др.

В настоящее время наметилась тенденция к созданию комплексных систем технологической подготовки производства (КАС ТПП). Под КАС ТПП понимают автоматизированную систему организации и управления процессом ТПП, включая технологическое проектирование на различных уровнях [18].

Одним из уровней является подсистема конструирования специальной оснастки, в том числе приспособлений — САПР приспособлений. Одним из первых вариантов САПР приспособле­ний является система «Кондуктор-1» автоматизированного проек­тирования сверлильных приспособлений [19].

С появлением ЭВМ третьего поколения появились системы «Кондуктор-2ЕС» и «Кондуктор-3», «Токар-1М», «Фрезер-1». Си­стемы «Кондуктор-2ЕС» и «Кондуктор-3» предназначены для проектирования приспособлений, используемых для сверления отверстий, расположенных на плоских участках обрабатываемых заготовок (плит, пластин, фланцев, корпусных деталей и др.).

Программный комплекс систем объемом около 1 Мбайт раз­работан на языке ФОРТРАН и находится под управлением ОС или ДОС ЕС.

Система «Токар-1М» предназначена для конструирования при­способлений для токарной обработки заготовок деталей типа тел вращения. Она выдает полный комплект конструкторской доку­ментации на приспособление: сборочные и деталировочные чер­тежи, спецификации.

Практика внедрения комплексных САПР приспособлений по­казывает, что автоматизация проектирования сокращает затраты в 7—8 раз и, как следствие, повышает эффективность процессов технологической подготовки производства машин и прибо­ров [19].