2.2. Ориентирующие устройства

Рассмотрим кратко ориентирующие устройства, используемые при сборке.

При автоматизированной сборке ориентирующие уст­ройства выполняют две функции: ориентируют присоеди­няемые детали в пространстве и осуществляют взаимную ориентацию сопрягаемых поверхностей перед выполнением соединения в зоне сборки.

Метод ориентации деталей в пространстве зависит от их конструкции, массы, материала и уровня автоматизации. Различают контактные и бесконтактные методы. При контактном методе ориентация детали происходит под воздействием твердого, жидкого или газообраз­ного тела, при бесконтактном методе - под воздействием электрического, магнитного или электромагнитного поля.

По виду конструкции эти ориентирующие устройства бывают пассивные и активные. Используя гравитацион­ные силы или конструктивные элементы деталей, пассив­ные ориентирующие устройства (рис. 32, а) неправильно сориентированные детали сбрасывают обратно в бункер, а правильно сориентированные - пропускают в лотке в зону сборки. Активные устройства всем неправильно со­риентированным деталям придают нужное положение в пространстве. В качестве примера на рис. 32, б показано устройство, где присоединяемая деталь - керн 2 в магнитной катушке 1 - получает определенную полярность, что позволяет ей ориентироваться на лотке 4 под воздействи­ем постоянного магнита 3. Переключатель 5 обеспечивает нужную полярность в катушке 1 в зависимости от поло­жения керна 2.

Механические ориентирующие устройства способны различать конструктивные элементы детали размером не менее 0,3 мм, оптические - не менее 0,01... 0,05 мм, элек­тромагнитные - не менее 0,01... 0,1 мм (в зависимости от массы детали и чувствительности датчика), пневматиче­ские - не менее 0,02 ... 0,03 мм.

Рис. 32. Пассивное (а) и активное (б)

ориентирующие устройства

Ориентирующие устройства для взаимной ориента­ции сопрягаемых поверхностей в зоне сборки чаще все­го выполняют механическими. Оптимальные параметры ориентирующего устройства и его положения в зоне сбор­ки (зазор между ориентирующей поверхностью и при­соединяемой деталью, жесткость упругих элементов, расстояние ориентирующего устройства до торца базовой детали) зависят от параметров соединения, погрешностей положения сопрягаемых поверхностей и режимов сборочного процесса. Их определяют по математическим моделям, полученным на базе многофакторных экспериментальных исследований автоматического процесса вы­полнения соединения.

3. Методика расчета экономической эффективности применения технологической оснастки

При конструировании специального приспособления необхо­димо обосновывать экономическую целесообразность его изготов­ления и эксплуатации. В расчетах на рентабельность обычно сопо­ставляют различные конструктивные варианты приспособления для выполнения одной и той же технологической операции. Если считать, что расходы на режущий инструмент, амортизацию станка и электроэнергию одинаковы, то элементы себестоимости обработки, зависящие от конструкции приспособления, для сравниваемых вариантов а и b

; (1)

, (2)

где

С_а — себестоимость изготовления приспособления по варианту а, руб.;

L_a — штучная заработная плата при использовании этого приспособления, руб.;

С_b — себестоимость изготовления приспо­собления но варианту b, руб.;

L_b — штучная заработная плата при этом приспособлении, руб.;

z — цеховые накладные расходы на заработную плату, %;

q — расходы, связанные с применением приспособлений (ремонт, содержание, регулирование), %;

i — срок амортизации приспособления, годы;

n — годовая программа выпуска деталей, шт.;

, — расходы на конструирование и отладку приспособлений по вариантам а и b, руб.;

n' — число деталей, обрабатываемых в приспособлении за период освоения выпускаемой продукции.

Расходы на конструирование и отладку относят на первые образцы нового изделия или распределяют на себестоимость изде­лия в течение одного-двух лет его производства. Сопоставление экономической эффективности приспособлений по вариантам а и b для установившегося периода производства, когда расходы на конструирование и отладку погашены, можно производить по формулам (1) и (2), приняв =

= = 0.

Величину программы выпуска деталей, при которой оба сопо­ставляемых варианта в экономическом отношении равноценны, находим, решая совместно уравнения (1) и (2) относительно n:

. (3)

Если заданная программа больше рассчитанной по формуле (3) величины n, то выгоднее применять более сложное приспо­собление, и наоборот.

Для расчета n нужно знать величины S_a и S_b. Их точные значения можно определить на основе калькуляций после состав­ления рабочих чертежей и разработки технологических процессов изготовления приспособлений. Однако этот способ сложен и тру­доемок, задание же на конструирование приспособления должно выполняться в короткие сроки. Поэтому применяют более простые, приближенные способы определения затрат на изготовление приспособлений. Для ориентировочных расчетов можно пользо­ваться приближенной формулой

S = СК,

где S — себестоимость изготовления приспособления, руб.;

К — число деталей в приспособлении; С — постоянная, зависящая от сложности приспособления. Для простых приспособлений С = 1,5, для приспособлений средней сложности С = 3,0 и для сложных С = 4,0.

Величину i берут равной сроку (год), в течение которого кон­струируемое специальное приспособление будет использовано для выпуска заданной продукции. Если, например, данные детали выпускаются в течение двух лет, то и i также принимается равным двум годам. Если производимая продукция стабильна и сроки прекращения ее выпуска неизвестны, то i рекомендуется брать для простых приспособлений равным одному году, для приспособлений средней сложности — от двух до трех лет и для сложных — от четырех до пяти лет. Величину q рекомендуется брать равной 20 %. Для определения L нужно знать штучное время на данную опера­цию t_ш и минутную заработную плату рабочего l: L = t_шl.

У сопоставляемых вариантов эти величины различны. При использовании более совершенного приспособления t_ш и l снижа­ются в результате уменьшения основного и вспомогательного вре­мени, а также облегчения условий труда и упрощения выполняе­мых манипуляций.

Расчет по формуле (3) необходимо выполнять при условии, что S_a > S_b и L_b > L_a или S_b > S_a и L_a > L_b. При иных условиях (S_a > S_b и L_a > L_b или S_b > S_a и L_b > L_a) при любом n следует применять вариант b или а.

Использование приспособлений часто вызывает изменение технологического процесса в связи с ликвидацией или видоизмене­нием отдельных операций. В этом случае можно сопоставить себе­стоимость механической обработки детали, зависящей от оснастки, не по отдельным операциям, а по процессам:

;

,

где индексы I и II относятся к сопоставляемым вариантам про­цессов.

Если в сопоставляемых вариантах применяется различное оборудование (например, горизонтально-расточный станок заме­няется вертикально-свер­лильным), то, учитывая дополнительную стоимость 1 мин работы станка l_ст, по­лучим

;

.

Рассмотрим теперь себестоимость обработки, если данная технологическая операция выполняется на переналаживаемом универсальном приспособлении, оснащенном сменной наладкой:

,

где S_y — стоимость универсального приспособления; S_н — себе­стоимость изготовления сменной наладки; i_y — число лет аморти­зации универсального приспособления; i_н — число лет амортиза­ции сменной наладки i_y > i_н; — расходы на конструирование и отладку сменной наладки. Расходы относят на первый год выпуска изделий.

Приведенная формула может быть использована для сопоставления рентабельности различных вариантов переналаживаемых приспособлений или специального и переналаживаемого приспо­соблений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технологическая оснастка - орудия производства, дополняющие техноло­гическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса.

К технологической оснастке относятся: приспособления; режущий инструмент; вспомогательный инструмент; контрольно-измерительный инструмент.

Станочное приспособление - технологическая оснастка, предназначенная для закрепления заготовки на стан­ке при выполнении технологической операции. Приспособления являются наи­более сложной и трудоемкой частью технологической оснастки.

Сложность построения технологических процессов в машиностроении обуславливает большое разнообразие конструкций приспособлений и высокий уровень предъявляемых к ним требований.

Применение приспособлений расширяет технологические возможности металлорежущего оборудования.

Для решения задач интенсификации производства, улучше­ния качества и снижения себестоимости продукции машинострои­тельные предприятия располагают разнообразными приспособле­ниями для станков.

Основное направление интенсификации машиностроения — механизация и автоматизация производственных процессов. По­этому необходимо создавать приспособления с механизирован­ными приводами зажимных устройств, автоматизированным и автоматическим циклами работы.

Вспомогательный инструмент выбирают по уже выбранному режущему инструменту. Вспомогательный инструмент должен иметь, с одной стороны, установочные поверхности и элементы крепления, соответствующие режущему инструменту, а с другой - поверхности установки и элементы крепления, соот­ветствующие посадочным местам станка.

Существующие конструкции приспособлений в дальнейшем будут совершенствоваться в направлении типизации унификации и стандартизации, что позволит при снятии с производства уста­ревших образцов изделий использовать детали и сборочные еди­ницы списываемой специальной оснастки для новых машин и приборов.

Обеспечение высокого качества выпускаемых машин и прибо­ров предполагает постоянное повышение точности их изготовле­ния, обеспечение соответствующего зажима обрабатываемых за­готовок и собираемых деталей, улучшение отделки рабочих поверхностей установочных и зажимных элементов.

Контрольно-измерительные устройства необходимы для полу­чения информации о состоянии станка, инструмента, обрабаты­ваемой детали и окружающей среды. Роль контрольно-измерительных устройств возрастает с повы­шением степени автоматизации станков и станочных систем.

Задача механизации и автоматизации загрузки различных заготовок является одной из наиболее сложных в общем комплексе работ по автоматиза­ции технологических процессов. Сложность заключа­ется в большом разнообразии технологических про­цессов обработки и сборки, разнообразии форм и размеров заготовок.

Принимаемые при проектировании оснастки технические решения должны обязательно подтверждаться и обосновываться соответ­ствующими расчетами. Только при полном расчете может быть обеспечена и разработка конструкции, соответствующей типу производства и оборудования, требованиям повышения произво­дительности труда, качества деталей и изделий, обеспечения простоты и безопасности обслуживания и эксплуатации, долго­вечности работы приспособления. Объективность принимаемых технических решений при создании новых приспособлений, их механизации, автоматизации и модернизации всегда должна быть подтверждена расчетом экономической эффективности ис­пользования прогрессивной оснастки, главным показателем кото­рой является снижение себестоимости выпускаемой цехом (участ­ком) продукции.

ПРИЛОЖЕНИЕ