2395

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

В.И. Корнеев В.М. Пачевский

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

Часть 2

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2003

УДК 621.0

Корнеев В.И., Пачевский В.М. Проектирование инструментов и оборудования: Учеб. пособие, Часть 2. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 120 с.

В учебном пособии представлены основные материалы по разделу «Проектирование технологической оснастки» курса «Проектирование инструментов и оборудования», включающие следующие темы: виды технологической оснастки и методы еѐ проектирования; принципы расчѐта точности приспособлений, сил закрепления; выбор и расчѐт силовых устройств; вопросы проектирования вспомогательного инструмента и за- грузочно-ориентирующих устройств. Пособие предназначено для студентов специальности 220300 «Системы автоматизированного проектирования» очной и заочной форм обучения и соответствует рабочей программе дисциплины «Проектирование инструментов и оборудования».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле «Пособие ПИО Ч2».doc.

Табл. 2. Ил. 38. Библиогр.: 7 назв.

Научный редактор профессор В.М. Пачевский

Рецензенты: Кафедра «Технология машиностроения» ВГТУ; д-р техн. наук, проф. Ю.М. Бреев

©Корнеев В.И., Пачевский В.М., 2003

©Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие разработано в связи с введением дисциплины «Проектирование инструментов и оборудования» в учебный план подготовки инженеров по специальности 220300 «Системы автоматизированного проектирования». Изучение этой дисциплины должно дать будущим специалистам сведения, необходимые при разработке современных технологических процессов и проектировании станков и инструментов.

Учебное пособие, подготовлено к изданию в электронной версии в трех частях:

1.Проектирование режущих инструментов;

2.Проектирование технологической оснастки;

3.Проектирование металлорежущих станков и станочных систем.

В первой части рассмотрены: инструментальные материалы; основные принципы работы и конструктивные элементы режущих инструментов; общие вопросы конструирования режущих инструментов; расчет и конструирование токарных резцов, осевых инструментов, фрез, резьбовых, зуборезных и других инструментов.

Во второй части рассматриваются виды технологической оснастки и методы ее проектирования; принципы расчета точности приспособлений, сил закрепления; выбор силовых устройств; вопросы проектирования вспомогательного инструмента и загрузочно-ориентирующих устройств.

В третьей части рассмотрены этапы проектирования станков; вопросы оптимизации проектных решений; компоновка станков; выбор технических характеристик станков; приводы главного движения и подач; классификация и основные типы станочных систем и другие вопросы.

3

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

Технологическая оснастка - орудия производства, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. Оснастить рабочее место - значит, снабдить его всем необходимым для высокопроизводительной работы. Основное требование при оснащении - полное соответствие средств оснащения содержанию производственного процесса, обеспечивающему рациональное использование орудий труда, фонда рабочего времени и безопасности труда работающих.

К технологической оснастке относятся:

•приспособления;

•режущий инструмент;

•вспомогательный инструмент;

•контрольно-измерительный инструмент.

1.1. Приспособления

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называются вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций механической обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить точность обработки, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность, расширить технологические возможности оборудования, организовать станочное обслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технологического процесса в эпоху научно-

4

технической революции требует от технологической науки и практики создание конструкций и систем приспособлений, метода их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства. В серийном производстве необходимо использовать специализированные быстроналаживаемые и обратимые системы приспособлений. В мелкосерийном и единичном производствах все более широко применяют систему универсальносборных приспособлений.

Ряд принципиально новых требований, предъявляемых к приспособлениям, определены расширением парка станков с ЧПУ, переналадка которых на обработку новой заготовки сводится к замене программы и к замене или переналадке приспособления для базирования и закрепления заготовки.

Изучение закономерности влияния приспособления на точность и производительность выполняемых операций позволят проектировать приспособления, интенсифицирующие производство и повышающие его точность. Проводимая работа по унификации и стандартизации элементов приспособлений создала основу для автоматизированного проектирования приспособлений с использованием электронно-вычислительной техники. Это приводит к ускорению технологической подготовки производства.

1.1.1. Служебное назначение приспособлений

Задача повышения производительности труда в машиностроении не может быть решена только за счет ввода в действие даже самого совершенного оборудования. Смена моделей станков в производстве происходит в среднем через 6... 8 лет, поэтому наряду с высокопроизводительными современными станками эксплуатируются и станки устаревших моделей.

Технологическая оснастка способствует повышению производительности труда в машиностроении и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения. На предприятиях машиностроения до 90% организационно-

5

технологических мероприятий, направленных на обеспечение роста производительности труда рабочих-станочников, связано либо с изменением конструкций, либо с изготовлением новых видов инструментов и приспособлений.

Применение технологической оснастки, особенно переналаживаемого типа не только обеспечивает, но и расширяет технологические возможности как универсальных, так и станков с ЧПУ, гибких производственных модулей и робототехнических систем.

Повышение производительности труда при применении технологической оснастки обеспечивается следующим:

1.Сокращением вспомогательного времени на установку

изакрепление заготовки в приспособлении;

2.Интенсификацией режимов резания за счет увеличения прочности, жесткости и виброустойчивости приспособлений.

3.Сокращением объема пригоночно-слесарных работ при сборке изделий за счет применения технологической оснастки повышенной точности.

4.Расширением многостаночного обслуживания станков с ЧПУ путем обработки группы деталей, установленной в многоместном приспособлении. Многостаночное обслуживание применяют, как правило, на операциях, имеющих длительный цикл, осуществляемый в автоматическом режиме. При изготовлении деталей, имеющих короткое время обработки, целесообразно применять многоместные приспособления на станках с ЧПУ.

Для снижения вспомогательного времени необходимо:

• применять механизированные приводы закрепления заготовки;

• создавать удобные условия работы станочнику путем уменьшения различных отвлекающих факторов;

• обеспечивать оптимальное время срабатывания механизированных прижимов. Среднее время срабатывания гидравлического привода прижима равно 1 с. Однако в результате действия различных факторов время срабатывания гидрофицированных прижимов достигает 5 с;

6

•применять "маятниковый" метод обработки, при котором время установки заготовки и съема готовой детали совмещается с основным технологическим временем;

•сокращать время на установку режущего инструмента путем закрепления на приспособлении специальных деталейустановов. Последние широко применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Длительность цикла изготовления оснастки средней сложности достигает 75 дней.

Повышение режимов работы современных станков и механизмов, их качества, надежности и долговечности связано с ужесточением требований к точности деталей машин и механизмов.

Точность механической обработки в значительной степени зависит от станочной оснастки. При обработке заготовки методом пробных проходов точность детали зависит в основном от квалификации рабочих. Применение автоматического метода получения размеров и механизированного закрепления заготовок в приспособлении практически полностью устраняет влияние уровня квалификации рабочего на точность обработки. Качество деталей, в этом случае, в значительной степени зависит от станочного приспособления, его точности, способности сохранять ее в процессе обработки, места приложения и направления усилия зажима и т.д.

1.1.2. Классификация приспособлений

Технологическая оснастка классифицируется по нескольким признакам.

I. По целевому назначению приспособления делят на пять групп:

1. Станочные приспособления — используют для установки и закрепления обрабатываемых заготовок на станках. В зависимости от вида механической обработки различают токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и другие станочные приспособления. Они являются самой мно-

7

гочисленной группой и составляют 70 - 80% общего числа приспособлений.

2.Приспособления для крепления рабочих инструментов

—характеризуются большим числом нормализованных конструкций, что объясняется нормализацией и стандартизацией самих рабочих инструментов. Приспособления первой и второй групп являются составными частями технологической системы.

3.Сборочные приспособления — используют для соединения сопрягаемых деталей и сборочных единиц, крепления базовых деталей (сборочных единиц) собираемого изделия, предварительного деформирования собираемых упругих элементов (пружин, рессор и т.д.), выполнения сборочных операций, требующих приложения больших сил (клепка, вальцовка, запрессовка и т.д.) и др.

4.Контрольные приспособления — применяют для контроля заготовок, промежуточного и окончательного контроля обрабатываемых деталей, а также для проверки собранных сборочных единиц и машин.

5.Транспортно-кантовательные приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и собираемых изделий.

II. По степени специализации приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные.

В группу универсальных приспособлений включены: универсальные, универсальные безналадочные и универсаль- но-наладочные приспособления.

Универсальные приспособления (УП) применяют для установки и закрепления заготовок разных по форме и габаритным размерам, обрабатываемых на различных металлорежущих станках, в единичном и мелкосерийном производствах. К ним относятся различные патроны, машинные тиски, делительные головки и т.д.

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) — используют для закрепления заготовок широкой номенклатуры и различной конфигурации. К ним относятся: универсаль-

8

ные патроны с неразъемными кулачками, универсальные фрезерные и слесарные тиски.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) применяют для установки и закрепления определенной группы схожих по форме заготовок деталей, обрабатываемых на токарных, фрезерных, сверлильных и других станках. Универ- сально-наладочные приспособления состоят из двух частей: универсальной (постоянной) и наладочной (сменной). Универсальная часть включает в себя корпус, силовой привод и базовые элементы для установки сменных наладок. Наладочная часть состоит из сменных наладок, изготавливаемых в соответствии с формой и габаритными размерами обрабатываемых деталей. Трудоемкость изготовления сменных наладок УНП на 60 - 70% меньше трудоемкости изготовления специальных приспособлений для установки таких же деталей. Универсальную часть УНП используют многократно, что значительно сокращает сроки и стоимость подготовки производства при выпуске новых машин. Применение УНП позволяет значительно увеличить оснащенность операций технологического процесса.

В группу специализированных приспособлений включены: специализированные безналадочные и специализированные наладочные приспособления.

Специализированные безналадочные приспособления (СБП) — используют для закрепления заготовок, близких по конструктивнотехнологическим признакам, с одинаковыми базовыми поверхностями, требующих одинаковой обработки. При осуществлении однотипных операций на этих приспособлениях необходимо осуществлять регулировку отдельных элементов. К таким приспособлениям относятся: приспособления для групповой обработки деталей типа валиков, втулок, фланцев, дисков, кронштейнов, корпусных деталей и т.п.

Специализированные наладочные приспособления (СНП) — состоят из двух частей. Первая часть — базовый агрегат и, вторая часть — специальная сменная наладка. Базовый агрегат, как правило, несет основную базовую поверхность, на

9

которую устанавливают специальные сменные наладки под обрабатываемые заготовки. Во многих случаях базовый агрегат имеет одну или несколько вспомогательных базовых поверхностей для установки на них специальных сменных наладок, предназначенных для направления режущего инструмента, механизма зажима заготовки и других деталей и сборочных единиц.

После установки сменной наладки базовый агрегат преобразуется в законченное приспособление для выполнения конкретной операции по изготовлению конкретной детали. Специальная сменная наладка проектируется и изготавливается с учетом специфики конкретной заготовки, при этом учитываются оптимальные условия ее установки в приспособлении. В некоторых конструкциях специализированных наладочных приспособлений переналадка осуществляется не только путем замены специальных сменных наладок, но и путем плавного или ступенчатого регулирования подвижных частей базового агрегата.

Типы и основные размеры СНП определены государственными стандартами. Область применения СНП охватывает все типы серийного производства в условиях групповой обработки заготовок.

В группу специальных приспособлений включены: уни- версально-сборные, сборно-разборные и специальные приспособления.

Универсально-сборные приспособления (УСП) — собирают из нормализованных деталей и узлов, входящих в комплект УСП. Этот комплект состоит из базовых, корпусных, установочных, направляющих, прижимных, крепежных и других деталей и нормализованных узлов, различных по конструкциям и назначению.

Комплект УСП содержит 1500 - 25000 деталей. Из комплекта в 20000 деталей можно одновременно собрать 200 - 250 приспособлений для изготовления изделий на различных станках.

10