1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА — совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций. К предметам производства относят: материал, заготовку, полуфабрикат и изделие, находящиеся в соответствии с выполняемым технологическим процессом в стадии хранения, транспортирования, формообразования, обработки, сборки, ремонта, контроля и испытаний. К регламентированным условиям производства относят: регулярность поступления предметов производства, параметры энергоснабжения, окружающей среды и др.

Приспособления– это вспомогательные устройства, которыми оснащаются оборудование для выполнения операций механической обработки, сборки, контроля и транспортирования. Приспособление является самой крупной и самой сложной частью технологической оснастки. С увеличением объема выпуска изделий сложность приспособлений и степень насыщения ими операций возрастает. Если в единичном производстве на одну операцию приходится одно приспособление, то в массовом каждая операция требует несколько приспособлений.

2

Технологическая оснастка – это различные приспособления, которые применяются для более эффективного использования любого видаоборудования. Надежное закрепление и перемещение различных деталей и заготовок, фиксация и изменение положения всевозможных инструментов, сама возможность использования различных сменных насадок – все это расширяет сферу применения любого станка, делает его более многофункциональным, а значит – расширяет возможности и увеличивает прибыль предприятия.

Технологическая оснастка может быть самой разнообразной: это инструменты, крепежные изделия, детали, специализированные приспособления для транспортировки и сборки изделий и заготовок, формы для отливки, инструменты, позволяющие отсеивать изделия, не соответствующие технологическим требованиям.

Оснастка для оборудования может быть самой разной: измерительной, контрольной, транспортной, фиксационной, обрабатывающей, манипулирующей. Немаловажным плюсом для станка, на который может быть установлена подобная оснастка, будет развернутый программируемый контроль за работой оборудования: в этом случае собственник получает возможность быстро перенастроить оборудование и максимально автоматизировать процесс. Это позволит добиться высокой производительности при соблюдении качественных нормативов.

3

 приспособления — приспособление предназначенное для установки и закрепления детали на станке в процессе обработки (они есть неотъемлемой частью станка).

При изготовлении деталей в машиностроении большое значение имеет технологическая подготовка производства, основную долю затрат по стоимости и трудоемкости в которой вносит проектирование и изготовление технологической оснастки, в частности, затраты на создание станочных приспособлений. Одним из возможных решений этой задачи является применение унифицированных, стандартизированных функциональных элементов, позволяющих сократить комплект станочных приспособлений и увеличить срок их эксплуатации.

4

По целевому назначению различают пять групп приспособлений:

1. станочные приспособления для установки заготовок на станках, которые в зависимости от вида обработки делят на токарные, фрезерные, сверлильные, шлифовальные, расточные, протяжные, строгальные и другие.

2. Станочные приспособления для установки обрабатывающих инструментов (вспомогательный инструмент), характеризующиеся большим числом нормализованных конструкций в силу применения нормализованных и стандартных рабочих инструментов. В состав этой группы входит 70...80 % от общего количества приспособлений.

3. Сборочные приспособления для обеспечения правильного взаимного положения деталей и сборочных единиц, предварительного деформирования собираемых упругих элементов (резиновых деталей, пружин, рессор), напрессовки, запрессовки, вальцовки, клепки, гибки по месту и других сборочных операций.

4. Контрольные приспособления, предназначенные для проверки точности заготовок, промежуточного и окончательного контроля изготавливаемых деталей, проверки сборочных операций, сборочных единиц и машин (к этой группе относятся также испытательные и контрольно-измерительные стенды).

5. Транспортно-кантовальные приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и собираемых изделий (обычно тяжелых), применяемые, в основном, в автоматизированном массовом и крупносерийном производствах.

По степени специализации подразделяют на три группы

1. Универсальные

   1. УБП — универсально-безналадочные приспособления, для которых характерно применение универсальных регулируемых приспособлений, не требующих сменных установочных и зажимных элементов.

   2. УНП — универсально-наладочные приспособления. Предусматривает разделение элементов приспособлений на два основных вида: базовые и сменные. 

   3. УУС — универсальные устройства и средства.

2. Специализированные

   1. СБП — специализированные безналадочные приспособления.

   2. СНП — специализированные наладочные приспособления. Так же, как и система УНП, включает базовые элементы и комплексы элементов-наладок, но отличается более высокой степенью механизации приводов и применением многоместных приспособлений.

3. Специальные

   1. УСП — универсально-сборные приспособления. УСП является одноцелевым по назначению, но универсальными по изготовлению. Собирают из заранее изготовленных деталей и сборочных единиц без последующей доработки. Универсально-сборные переналаживаемые приспособления (УСПП) – система станочных приспособлений, в основу которой положен агрегатно-модульный принцип создания компоновок и возможность переналадки элементов, в том числе автоматизированная.

   2. СРП — сборно-разборные приспособления. Содержит комплексы стандартных сборочных единиц с базовыми поверхностями для сборки различных приспособлений.

   3. НСП — неразборные специальные приспособления. Содержат комплексы преимущественно стандартных сборочных единиц, деталей и заготовок, а также нестандартных элементов для изготовления высокопроизводительных специальных приспособлений и сменных специальных наладок. Рекомендуется для стабильного крупносерийного и массового производств.

4. Система СМЗСП включает комплекс универсальных силовых устройств, выполненных в виде обособленных агрегатов и позволяющих в сочетании с другими приспособлениями механизировать и автоматизировать процесс закрепления заготовок. Предназначена для использования в условиях любого производства.

По способам обеспечения степени гибкости станочные приспособления подразделяют на^[2][3]:

• сборные приспособления (УСП, УСПМ, СРП, УСПО);

• переналаживаемые приспособления (УБП, УНП, СБП, СНП, АПП)

5

1. УБП — универсально-безналадочные приспособления, для которых характерно применение универсальных регулируемых приспособлений, не требующих сменных установочных и зажимных элементов. Данная группа включает в себя комплексы универсальных приспособлений, входящих в комплекты оснастки, поставляемой машиностроительным предприятиям в качестве принадлежностей к станкам. Рекомендуется для единичного и мелкосерийного производств.

2. УНП — универсально-наладочные приспособления. Предусматривает разделение элементов приспособлений на два основных вида: базовые и сменные. Базовые элементы — постоянная многократно используемая часть приспособления, изготавливаемая заранее по соответствующим стандартам. Сменные установочные и зажимные элементы-наладки могут быть универсальными (изготавливаемыми заранее) и специальными (изготавливаемыми по мере необходимости машиностроительным заводом). Рекомендуется для мелкосерийного и серийного производств, особенно эффективна при групповой обработке заготовок.

3. УУС — универсальные устройства и средства.

6

1. УНП — универсально-наладочные приспособления. Предусматривает разделение элементов приспособлений на два основных вида: базовые и сменные. Базовые элементы — постоянная многократно используемая часть приспособления, изготавливаемая заранее по соответствующим стандартам. Сменные установочные и зажимные элементы-наладки могут быть универсальными (изготавливаемыми заранее) и специальными (изготавливаемыми по мере необходимости машиностроительным заводом). Рекомендуется для мелкосерийного и серийного производств, особенно эффективна при групповой обработке заготовок.

7

1. УСП — универсально-сборные приспособления. УСП является одноцелевым по назначению, но универсальными по изготовлению. Собирают из заранее изготовленных деталей и сборочных единиц без последующей доработки. В комплект УСП входят: базовые и корпусные детали (плиты прямоугольные, плиты круглые, угольники); установочные детали (пальцы, призмы, штыри и др.); направляющие детали (кондукторные втулки, колонки); крепежные детали (болты, винты, шпильки, гайки, шайбы); разные детали (вилки, хомутики, оси, рукоятки, опоры); сборочные единицы (поворотные головки, кронштейны, фиксаторы, подвижные призмы, кулачковые и тисковые зажимы). Из комплекта УСП можно собирать токарные, сверлильные, фрезерные и другие приспособления. Предусматривает комплекс стандартных заранее изготовленных из высококачественных легированных и инструментальных закаленных сталей элементов — деталей и сборочных единиц высокой точности, из которых компонуют различные конструкции специальных приспособлений. После применения приспособления разбирают на составные элементы. Элементы УСП находятся в обращении в течение 18-20 лет. Рекомендуется для единичного, мелкосерийного, серийного и различных опытных производств в период освоения новых видов изделий. Универсально-сборные переналаживаемые приспособления (УСПП) – система станочных приспособлений, в основу которой положен агрегатно-модульный принцип создания компоновок и возможность переналадки элементов, в том числе автоматизированная. Предназначены для базирования и закрепления деталей при обработке на сверлильно-фрезерно-расточных станках с ЧПУ в условиях многономенклатурного производства.

2. СРП — сборно-разборные приспособления. Содержит комплексы стандартных сборочных единиц с базовыми поверхностями для сборки различных приспособлений. По окончании эксплуатации (при смене объекта производства) компоновки разбирают на сборочные единицы и используют их в новых приспособлениях. Представляет собой компоновку, состоящую из готовой базовой части (плиты, угольника, планшайбы), сборочных единиц (зажимных, установочных и т. д.) и наладочного элемента, чаще всего специального, с помощью которого заготовку «связывают» с установочными элементами приспособления. СРП, несмотря на определенное сходство с УСП, имеют существенное различие: они содержат, помимо стандартных деталей и узлов, специальную наладку. Точность обработки на СРП (8, 9-й квалитеты) обеспечивается точностью изготовления и установки составляющих базовых элементов. Рекомендуется для серийного и крупносерийного производств в условиях частой смены выпускаемых изделий с большим количеством модификаций.

3. НСП — неразборные специальные приспособления. Содержат комплексы преимущественно стандартных сборочных единиц, деталей и заготовок, а также нестандартных элементов для изготовления высокопроизводительных специальных приспособлений и сменных специальных наладок. Рекомендуется для стабильного крупносерийного и массового производств.

8

Специaлизирoвaнныеприспoсoбления

Специaлизирoвaнныеприспoсoбленияпредстaвляютсoбoйсoчетaниеуниверсaльныхприспoсoблений с дoпoлнительными или сменными устрoйствaми, преднaзнaченными для oбрaбoтки серии зaгoтoвoкoпределеннoйкoнфигурaции и рaзмерoв. Специaлизирoвaнныеприспoсoблениясoстoят из двух oснoвныхчaстей: пoстoяннoй (бaзoвoй) чaстиуниверсaльнoгoприспoсoбления и кoмплектa сменных нaлaдoк, пoэтoмутaкиеприспoсoбления именуются в литерaтуреуниверсaльнo-нaлaдoчными (УНП). Эти приспoсoбленияширoкoиспoльзуются в услoвияхсерийнoгoпрoизвoдствa при oбрaбoткесхoжихпoкoнфигурaции и рaзмерaмзaгoтoвoк и пoзвoляютбыстрoперенaлaдитьстaнoк для oбрaбoткизaгoтoвoкрaзличныхнaименoвaний. В кaчествепримерaрaссмoтримметoдикукoмпoнoвки УНП для тoкaрныхстaнкoв. Для устaнoвки и зaкреплениязaгoтoвoкпoнaружнoмудиaметруширoкo применяют двух- и трехкулaчкoвыепaтрoны с испoльзoвaнием сменных кулaчкoв. В тaкихпaтрoнaх сменные кулaчкисoпрягaются с oснoвнымикулaчкaмипaтрoнa через шпoнoчный выступ и пaз и фиксируются винтaми: Фoрмaгубoк сменных кулaчкoвзaвиситoткoнфигурaцииoбрaбaтывaемыхзaгoтoвoк. Специaльныеприспoсoбленияпрoектируются и изгoтaвливaются для выпoлненияoднoйoпределеннoйoперaции.    Кoнструкция   специaльнoгo   приспoсoбленияпредoпределяетсякoнструктивнымиoсoбеннoстямиoбрaбaтывaемoйдетaли, зaдaннымметoдoмoбрaбoтки и  рaзмерoмпрoгрaммнoгoзaдaния. При прoектирoвaнииспециaльнoгoприспoсoбленияширoкoиспoльзуютстaндaртизoвaнные и нoрмaлизoвaнныедетaли и узлы. Специaльныеприспoсoбленияпoкoнструкциибывaютнерaзбoрные, универсaльнo-сбoрные (УСП) и сбoрнo-рaзбoрные (СРП). Нерaзбoрныеспециaльныеприспoсoбленияпрoектируют и изгoтaвливaютспециaльнo для выпoлнениязaдaннoйoперaции. Они не пригoдны для испoльзoвaния в других случaях, пoэтoму при перехoденaдругoй вид прoдукциитaкиеприспoсoблениясписывaют. Нерaзбoрныеспециaльныеприспoсoбленияпрoизвoдительны, oднaкoэкoнoмически  выгoднытoлькo в услoвияхмaссoвoгo и крупнoсерийнoгoпрoизвoдствa, т. е. кoгдaстoимoстьдaннoгoприспoсoблениярaспределяетсянaзнaчительнoечислoизгoтaвливaемыхдетaлей.

 

9

1. УСП — универсально-сборные приспособления. УСП является одноцелевым по назначению, но универсальными по изготовлению. Собирают из заранее изготовленных деталей и сборочных единиц без последующей доработки. В комплект УСП входят: базовые и корпусные детали (плиты прямоугольные, плиты круглые, угольники); установочные детали (пальцы, призмы, штыри и др.); направляющие детали (кондукторные втулки, колонки); крепежные детали (болты, винты, шпильки, гайки, шайбы); разные детали (вилки, хомутики, оси, рукоятки, опоры); сборочные единицы (поворотные головки, кронштейны, фиксаторы, подвижные призмы, кулачковые и тисковые зажимы). Из комплекта УСП можно собирать токарные, сверлильные, фрезерные и другие приспособления. Предусматривает комплекс стандартных заранее изготовленных из высококачественных легированных и инструментальных закаленных сталей (12ХНЗА, У8А, У10А и др.) элементов — деталей и сборочных единиц высокой точности, из которых компонуют различные конструкции специальных приспособлений. После применения приспособления разбирают на составные элементы. Элементы УСП находятся в обращении в течение 18-20 лет. Базовые детали по ГОСТ 15636-70 — ГОСТ 15646-70; Корпусные детали по ГОСТ 15647-70 — ГОСТ 15706-70; Установочные детали по ГОСТ 15707-70 — ГОСТ 15718-70; Направляющие детали по ГОСТ 15361-70 — ГОСТ 15366-70; Прижимные детали по ГОСТ 15719-70 — ГОСТ 15723-70; Крепежные детали по ГОСТ 15724-70 — ГОСТ 15733-70; Разные детали по ГОСТ 15734-70 — ГОСТ 15743-70; Сборочные единицы по ГОСТ 15744-70 — ГОСТ 15761-70. Точность обработки на УСП не превышает 9-го квалитета вследствие их невысокой жёсткости (наличие большого количества стыков). Главным достоинством УСП является быстрота сборки. За 2-5 часов можно скомпоновать приспособление средней сложности (с учетом квалификации слесаря-сборщика). Рекомендуется для единичного, мелкосерийного, серийного и различных опытных производств в период освоения новых видов изделий. Универсально-сборные переналаживаемые приспособления (УСПП) – система станочных приспособлений, в основу которой положен агрегатно-модульный принцип создания компоновок и возможность переналадки элементов, в том числе автоматизированная. Предназначены для базирования и закрепления деталей при обработке на сверлильно-фрезерно-расточных станках с ЧПУ в условиях многономенклатурного производства.

10

Базой называется поверхность, или заменяющее ее сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовке или изделию и предназначенные для придания изделию или детали требуемого положения в пространстве относительно выбранной системы отсчета. Процесс придания изделию или детали требуемого положения в пространстве называется базированием.

Как известно, абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы относительно выбранной системы координат: 3 из них — поступательные и 3 — вращательные. Т.е. положение тела относительно системы отсчета можно определить, используя шесть независимых координат, каждая из которых определяет связь и лишает тела одной степени свободы.

Правило шести точек: для определения положения детали необходимо и достаточно лишить ее шести степеней свободы, то есть задать координаты шести опорных точек. При нарушении правила шести точек появляется неопределенность базирования.

Схему расположения опорных точек детали на базах детали или заготовки называют схемой базирования.

Совокупность трех баз, лишающая тело шести степеней свободы, называется комплектом баз.

База, связывающая одну степень свободы тела, называется опорной. База, связывающая две степени свободы тела, называется направляющей. База, связывающая три степени свободы тела, называется установочной.

11

Введем несколько новых понятий, а затем рассмотрим каждое из них.

По лишенным степеням свободы

Установочная база – база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их трех степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.

Направляющая база - база, используемая для наложения на заготовку изделие связей, лишающих их двух степеней свободы – перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.

Опорная база – база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их одной степени свободы – перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.

По характеру проявления базы разделяют на явные и скрытые.

По характеру проявления

Скрытая база – база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки.

Явная база – база заготовки или изделия в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.

По назначению базы подразделяются на:

• Конструкторские;

• Технологические;

• Измерительные.

Конструкторская база– база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Они подразделяются на основные и вспомогательные.

Основная база– конструкторская база детали или сборочной единицы, используемая для определения их положения в изделии.

Вспомогательная база– конструкторская база детали или сборочной единицы, используемая для определения присоединяемого к ним изделия.

Технологическая база –база, используемая для определения положения заготовки или изделия при изготовлении и ремонте.

Измерительная база – база, используемая для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

12-13

Для того чтобы полностью определить положение тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат, и трех вращательных вокруг этих осей.

Если нижнюю поверхность призматического тела соединить тремя жесткими двусторонними связями 1, 2 и 3 с тремя точками , плоскости XOY выбранной системы координат, не лежащими на одной прямой, тело приобретет устойчивое положение и лишится трех степеней свободы. Данное тело не сможет перемещаться вдоль оси Z и вращаться вокруг осей X и Y. Такая база называется установочной, смотри рисунок ниже.

Если связать боковую поверхность призматического тела двумя жесткими двусторонними связями 4 и 5 с двумя точками плоскости XOZ, тело лишится еще двух степеней свободы. Оно не сможет перемещаться вдоль оси Y и вращаться вокруг оси Z. Такая база называется направляющей, смотри рисунок ниже.

Чтобы добиться полного базирования данного тела необходимо лишить его шестой степени свободы. Для этого соединяем вторую боковую поверхность одной жесткой двусторонней связью 6 с точкой плоскости YOZ, тем самым лишая тело возможности перемещения вдоль оси Х. Такая база называется опорной, смотри рисунок ниже.

14

Двойная направляющая база – база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей, лишающих их четырех степеней свободы – перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.

Соединение торца двусторонней связью 5 с плоскостью YOZ, лишит тело возможности перемещения вдоль оси Х. Данная база, будет являться опорной.

Чтобы лишить цилиндрическое тело последней, шестой степени свободы, должна быть предусмотрена еще одна двухсторонняя связь. Шестую опорную точку нужно располагать на поверхности, например шпоночной канавки, данная база будет также опорной.

15

Базирование коротких цилиндрических тел (L<D).

Сначала лишим тело трех степеней свободы – возможности перемещаться вдоль оси Х и вращаться вокруг осей Y и Z. Для этого торцевую поверхность соединим тремя двусторонними связями 1, 2, 3 с плоскостью YOZ. По определению, приведенному ранее, эта поверхность является установочной базой.

Чтобы лишить тело возможности перемещаться вдоль осей Y и Z необходимо соединить его цилиндрическую поверхность двумя двусторонними связями 4, 5 с плоскостями XOY и XOZ. Такая база называется двойной опорной.

Двойная опорная база – база, используемая для наложения на заготовку или изделие связей лишающих его двух степеней свободы – перемещения вдоль двух координатных осей.

Чтобы лишить тело возможности поворачиваться вокруг собственной оси, нужно лишить его шестой степени свободы, это делается с помощью поверхностей шпоночной канавки. Эта поверхность будет являться опорной базой.

Комплект баз определяющих положение коротких цилиндрических тел включает в себя установочную двойную опорную и опорную базы.

16

Под установкой заготовок понимается процесс базирования и закрепления заготовок в приспособлении для её обработки, сборки или контроля. При установке заготовки в приспособлении возникает погрешность установки. Под погрешностью установки понимается отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при установке от требуемого.

Погрешность установки определяется по формуле:

      

Формула представляет собой векторное выражение, которое значит, что отдельные составляющие (погрешности базирования, закрепления и приспособления) могут как увеличивать погрешность установки, так и уменьшать её. Это зависит от знака этих погрешностей. Значение погрешности установки в таком случае определяется по следующей формуле:

    

17