Основы проектирования приспособлений (0537Т)

Тема 1. Общие сведения о приспособлениях.

Лекция 1.

Для запуска в производство любого нового двигателя необходимо осуществить подготовку производства. Создание технологической оснастки составляет приблизительно 60-70% всей трудоёмкости подготовки производства. Под технологической оснасткой понимают приспособления, режущий, мерительный и вспомогательный инструменты, а также другие различные устройства. В зависимости от вида технологического процесса (ТП) (заготовительные операции, механическая обработка, термообработка, сборка, испытание и др.) проектируется и изготавливается технологическая оснастка. Все технологические процессы оснащаются приспособлениями.

Приспособление – дополнительное устройство к оборудованию, с помощью которого выполняется та или иная операция технологического процесса.

Из всех ТП наибольшее оснащение приспособлениями осуществляется при механической обработке заготовок. Эти приспособления являются самыми сложными, самыми точными и трудоёмкими при изготовлении всех приспособлений для ТП. Они составляют приблизительно 60-65% трудоёмкости всех приспособлений предприятия.

Приспособление для механической обработки – такое дополнительное устройство к станку, с помощью которого устанавливается заготовка на станке в заданном положении согласно ТП для выполнения данной операции.

Классификация приспособлений

I. По универсальности:

1. Общего назначения (универсальные) – позволяют устанавливать различные заготовки, но имеющие определённый диапазон по размерам (n→∞)/

Особенности:

1. универсальность;

2. сравнительно невысокая стоимость;

3. невысокая точность и производительность (универсальные токарные патроны, станочные тиски, поворотные столы, делительные головки и т.д.). Применяются для обработки невысокой точности в мелкосерийном производстве.

2. Специализированные (групповые) – используются для конкретной группы деталей. Детали объединены в группу по конструктивным и технологическим признакам определённых размеров (n>1). Применяются в одиночном и мелкосерийном производстве. Они состоят из базового универсального полуфабриката и специальных наладок. Приспособления переналаживаются при переходе к другим наименованием изделий.

УПТО – унифицированная переналаживаемая технологическая оснастка;

СРП – сборно-разборные приспособления;

УСП – универсально-сборное приспособление.

3. Специальные приспособления – установка и обработка конкретной детали на конкретной операции (n=1). Они позволяют получить высокую точность, производительность, обладают высокой степенью механизации. Применяются в серийном, крупносерийном, а иногда в мелкосерийном производстве.

II. По виду станков:

1. токарные;

2. сверлильные;

3. фрезерные;

4. шлифовальные и др.

III. По степени автоматизации:

1. ручные

2. механизированные (закреплённые и раскреплённые);

3. Автоматизированные (процесс установки и снятия механизиров.).

Требования к приспособлениям

1. Обеспечение заданной точности выполнения операций при обработке заготовок.

2. Обеспечение заданного качества обработки поверхности производительности.

3. Удобство в эксплуатации и безопасности в работе.

4. Обеспечение экономической эффективности применения приспособления.

Экономическая оценка целесообразности применения приспособлений

Экономия от применения приспособления в год (Эприсп) должна быть больше расходов на приспособления (Р): Эприсп>Р

1 Вариант. Вновь создаётся специальное приспособление. Сравнение идёт с универсальным приспособлением по себестоимости выполнения операции.

Со – себестоимость выполненной операции на универсальном оборудовании (без специального).

С1 – себестоимость операции с применением специального приспособления.

Годовая экономия на программу: Эприсп=( Со- С1)*П

В общем случае: С=З⁺+Р^’

З⁺ - з/п рабочего при обработке одной заготовки;

Р^’ – расходы на приспособления, отнесённые к одной заготовке (Р^’=)

Р – годовые расходы на приспособление.

Тогда годовая экономия:

Эприсп=[( )-()]*П

Руст 0, Руст 1 – стоимость расходов, связанных с установкой и наладкой приспособлений на станке;

З0, З1 – з/п рабочих за выполнение одной заготовки;

n – число деталей в партии.

Расходы на приспособление:

Р=А(1+К_п)();

А – стоимость приспособления;

К_п – коэффициент, учитывающий затраты на проектировании приспособление (0,3);

С_сл – срок службы приспособления (С_сл = 2..5 лет).

К_эксп – коэффициент, учитывающий расходы, связанные с эксплуатацией в течении срока службы (К_эксп =0,2..0,3) (ремонт, окраска, перевозка, хранение).

Этот расчёт делается на стадии проектирования укрупнено (т.к. не хватает данных).

Все приспособления можно разделить на 6 групп сложности.

Сложность приспособления характеризуется:

- габаритами;

- точностью изготовления основных деталей;

- сложностью конструкции;

- применяемыми материалами;

- степенью механизации и автоматизации;

- количеством оригинальных деталей.

А=а*Dорг+в

D_орг – количество оригинальных деталей

а, в - коэффициенты

Группа сложности 1 2 3 4 5 6 Dорг 1-10 5-20 10-30 20-60 30-90 60-120 а 0,8 1,0 1,5 2,5 3,35 4,0 в 0 5 5 0 0 20

Для черновых операций применяется 4 группа сложности; для чистовых и окончательных – 5 группа.

Зная стоимость приспособления А, можно найти расходы на приспособление.

2 Вариант. Сравниваются варианты специальных приспособлений.

С₁C₂

Р₁-Р₂>< Э_присп1 – Э_присп2

Р₁-Р₂>< =[( )-()]*П

С₀>< C₁

С₀ – себестоимость обработки заготовки в универсальном приспособлении;

С₁ – себестоимость обработки в специальном приспособлении;

С₀=З₀+Н₀ (зарплата рабочего + накладные расходы)

С₁=З₁+Н₁+С – стоимость приспособления, отнесённого к одной детали.

А – стоимость приспособления в руб.;

N – годовая программа обработанных в приспособлении деталей;

– срок службы приспособления (применяется 3 года);

– расходы, связанные с ремонтом, уходом и хранением приспособления в течении трёх лет;

=(20+30)%*А

С0,6

Отсюда:

Рекомендации по выбору варианта приспособления

В основу сравнения применяются экономические соображения при соблюдении всех остальных требований.

Индивидуальное и мелкосерийное производство – целесообразно применять групповые приспособления и в редких случаях специальные. Приспособления должны быть простыми и наиболее дешёвыми.

Серийное производство – групповые и специальные приспособления средней сложности и повышенной производительности.

Крупносерийное производство – специальные приспособления с высокой производительностью

Расчёт приспособлений на точность

Целью этого расчёта является определение расчётной погрешности установки, т.е. соблюдение условий заданной точности обработки.

ω≤Т - допуск на исходный размер или взаимное расположение поверхностей (приспособления чаще дают погрешность расположения поверхности).

(ω – суммарная погрешность операционного размера)

ω= ω0+ ωy

ω= ω_{у пр}+ ω_присп+ ω₀≤Т

ω_присп≤Т-( ω_{у пр}+ ω₀)=Т_присп

ω_{у пр} – погрешность, связанная с установкой приспособления на станке;

ω₀ – погрешность, связанная с методом обработки;

Т_присп – допуск на приспособление. Он составляет часть допуска на геометрический параметр.

Т_присп =

ω_у=Т- ω₀≤Т_пр

инструмент

приспособление устан. деталь

Стол стакана

ω_{у пр} – зависит от точности соединения приспособления со станком.

ω_{у пр}↓→ 1. Повышение точности изготовления посадочных мест приспособления.

2. Совместная обработка установочных поверхностей приспособления и станка.

3. Производят обработку установочных поверхностей приспособления непосредственно на станке после установки приспособления.

ω_о – не зависит от конструктора приспособления.

ω_о↓ - увеличение жесткости системы СПИД.

Зная ω_{у пр} и ω_о можно определить ω_присп.

ω_присп – погрешность, связанная с приспособлением.

Расчет приспособления на точность сводится к тому, чтобы определить допуск на приспособление Т_присп и чтобы расчетная погрешность, связанная с приспособлением.

ωприсп ≤ Тприсп

Обычно: ω_присп = ω_{у заг.} – погрешность установки заготовки в приспособлении.

Если имеются делительные устройства, то появляется погрешность деления.

ω_присп = ω_{у заг} + ω_дел.

Если в приспособлении имеются направляющие элементы, то появляется погрешность направления.

ω_присп = ω_{у заг} + ω_напр.

Группирование элементов приспособлений

Все приспособления состоят из определённых групп элементов. Под элементом понимают деталь или сборочную единицу, которая выполняет определённую функцию в приспособлении.

Все эти элементы можно объединить в следующие группы:

1. Установочный элементы.

2. Зажимные элементы.

3. Направляющие элементы.

4. Делительные элементы или устройства.

5. Самоцентрирующие элементы или механизмы.

6. Копировальные элементы или устройства.

7. Корпусные элементы ил корпусы.

8. Вспомогательные элементы.

9. Прочные (разные) элементы.

Элементы в одной группе различаются размерами, формами, конструктивным выполнением, но функции их остаются стандартизированы.