Лекция 1

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

1.1. Назначение технологической оснастки

Под технологической оснасткой (ГОСТ 3.1109−82) понимают средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование, для выполнения определенной части технологического процесса. Станочные приспособления являются одними из основных эле­ментов оснащения металлообрабатывающего производства, позволя­ющих эффективно использовать в производственном процессе станки общего назначения.

Применение приспособлений позволяет:

− устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить ее точность;

− увеличить производительность труда на операции;

− снизить себестоимость продукции;

− облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

− расширить технологические возможности оборудования;

− организовать многостаночное обслуживание;

− применить технически обоснованные нормы времени и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

В качестве исходных данных конструктор приспособления должен иметь: чертеж заготовки и детали с техническими требованиями их приемки; операционные чертежи на предшествующую и выполняемую операции; операционные карты технологического процесса обработки данной детали. Служебное назначение приспособления – это максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой оно предназначено.

1.2. Классификация технологической оснастки

Классификация технологической оснастки имеет большое практическое значение. С помощью классификации ре­шают вопросы типизации, унификации, стандартизации самих приспособлений и их элементов, определяют потребности в приспособлениях по номенклатуре. Она лежит в основе разработки информационно-поисковых систем САПР.

В настоящее время существует целый ряд класси­фикаций. Большинство из существующих классификаций используют фасетную (многоаспектную) систему классификации. В случае фасетной классификации выбирается признак, по которому производят классификацию всей выборки, а таких аспектов может быть великое множество. Общепринятыми в настоящее время можно назвать следующие признаки:

− целевое назначение приспособления

− используемый технологический процесс

− степень механизации и автоматизации

− степень специализации и унификации

Остановимся подробно на каждой из перечисленных классификаций.

I. По целевому назначению приспособления делят на пять групп:

Станочные приспособления используют для уста­новки и закрепления обрабатываемых заготовок на станках. В зависимости от вида механической обра­ботки различают токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и др. Они являются самой многочисленной группой и составляют 70−80 % общего числа приспо­соблений.

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.

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.

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

Приспособления для захвата, перемещения и пере­вертывания обрабатываемых заготовок.

II. По используемому технологическому процессу:

1. Токарные, сверлильные, расточные, фрезерные и др.

2. Зажимы, установочные и рабочие приспособления

3. Для проверки заготовок деталей и сборочных единиц

4. Для захвата, перемещения, переворота деталей и собираемых изделий

III По степени механизации и автоматизации

1. Ручные

2. Механические

3. Полуавтоматические

4. Автоматические

IV По степени специализации и унификации

1. Универсальные

2. Специализированные

3. Специальные

Рис. 1.1. Схема классификации приспособлений по степени специализации и унификации

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. Характерный пример уни­версального приспособления приведен на рис. 1.2. Зажимной пат­рон регулируется по диаметру заготовки. Возможность поворота патрона вокруг горизонтальной оси на заданный угол позволя­ет существенно расширить номенклатуру зажимаемых загото­вок и выполнять их обработку на станке за один установ.

Рис. 1.2. Универсальное приспособление для обработки заготовок раз­личных диаметров под разными углами

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) — используют для закрепления заготовок широкой номенкла­туры и различной конфигурации. Отличительная черта УБП − неотъемлемая принадлежность станков. Этими приспособлениями станки комплектуются. Без этих приспособлений станки работать не могут. Конструкции УБП стандартизованы (более 40 государственных стандартов). Изготавливаются специализированными предприятиями.

УБП предназначены для единичного и мелкосерийного производства, а при малых коэффициентах загрузки (менее 0,5) одной операцией рентабельны во всех типах производства.

Представители системы УБП: центры и полуцентры, оправки, универсальные тиски, токарные патроны, универсальные патроны, магнитные патроны, универсальные поворотные и делительные столы, головки, цанговые приспособления, плиты, поводковые устройства, стойки кондукторные.

Настройка УБП осуществляется за счет регулирования зажимных элементов оснастки. УБП − обеспечивает базирование только при наличии контроля и выверки при невысоких требованиях по точности и взаимозаменяемости.

УБП − находятся в эксплуатации до полного физического износа. Преимущества УБП: минимальные затраты времени для подготовки к работе и высокая универсальность. Недостаток – обратная сторона универсальности − значительные потери вспомогательного времени.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) при­меняют для установки и закрепления определенной группы схожих по форме заготовок деталей, обрабатываемых на то­карных, фрезерных, сверлильных и др. станках. Универ­сально-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. При смене объекта производства утилизируются только сменные наладки, базовая же часть, не изношенная физически, используется в комплекте с другими наладками для обработки заготовок других деталей. За счет этого достигается значительная экономия металла и других средств. К числу нормализованных приспособлений, на базе которых собирают УНП, относятся машинные тиски, скальчатые кондукторы, пневматические патроны со сменным кулачками, планшайбы с переставными угольниками для растачивания на токарном станке деталей сложной формы и т. д. УНП применяют в серийном производстве; на станках с ЧПУ – в мелкосерийном производстве.

Применение УНП позволяет значительно увеличить оснащенность операций технологического процесса.

Специализированные безналадочные приспособления (СБП) — используют для закрепления заготовок, близких по конструктивно-технологическим 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 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. Специализированное наладочное приспособление для токарной обработки сегментных колец представлено на рис. 1.3. Заготовку 4 собирают с кассетой 3 и вместе с ней устанавливают до упора на опорную поверхность базового элемента 2. Центрирование производится с помощью калибра 5 по втулке 6. Закрепление осуществляется вин­том 1 с передачей зажимного усилия через гидравлическую среду на поршень 8 и кулачки 7. Для обработки сегментного кольца дру­гого размера необходимо сменить наладку.

УСП (универсально-сборные) включают приспособления, компонуемые из нормализованных деталей и узлов. Каждая компоновка УСП обладает всеми основными свойствами специального приспособления: предназначена для обработки конкретной детали на определенной операции и обеспечивает базирование заготовки без выверки и требуемую точность. Пример можно увидеть на рис. 1.4. По истечении надобности в таком приспособлении оно разбирается на составные детали и узлы, которые могут быть многократно использованы для компоновки других приспособлений. Отличительной особенностью УСП является крестообразное взаимно-перпендикулярное расположение на сопрягаемых поверхностях Т-образных и шпоночных пазов. Основные детали и сборочные единицы, из которых компонуются УСП условно подразделяются на семь групп:

1) базовые детали (плиты прямоугольные и круглые, угольники);

2) корпусные детали (опоры, призмы, подкладки и т. д.);

3) установочные детали (шпонки, штыри, пальцы и т. д.);

4) прижимные детали (прихваты, планки);

5) крепежные детали (болты, шпильки, винты и т. д.);

6) разные детали (ушки, вилки, хомутики, оси, рукоятки и т. д.);

7) сборочные единицы (поворотные головки, кронштейны, центровые бабки и др.).

Основой комплекта являются гидравлические блоки. Конструктивно они выполнены в виде прямоугольных плит УСП, в корпус которых встроены гидроцилиндры двусто­роннего действия. Компоновки механизированных приспо­соблений, собранные на их базе, обладают важным достоин­ством по сравнению с компоновками, механизация которых осуществляется с помощью отдельно стоящих гидрофицированных прижимов.

Рис. 1.4. Универсально-сборное приспособление

В связи с возможностью выполнения сборочных процессов без использования специальной документации, отпадает необходимость в проектировании, изготовлении деталей, что позволяет обходиться без проектно-конструкторского подразделения и вспомогательного производства по изготовлению оснастки.

Изготовление приспособле­ния из деталей УСП включает в себя:

1. разработку схемы сборки приспособления в соответ­ствии с видом технологической операции обработки детали и станка;

2. сборку приспособления из нормализованных деталей;

3. использование собранного приспособления для из­готовления детали на соответствующем станке;

4. разборку приспособления;

5. раскладку деталей УСП для хранения.

Главное преимущество УСП − возможность повышения технологической оснащенности производства, повышение производительности и обеспечение производства специальной ТО в кратчайшие сроки. Быстрота агрегатирования обеспечивается за счет: универсальности конструкций, высокой точности и взаимозаменяемости элементов. Технически и экономически обоснованный уровень оснащенности производства обеспечивается с наименьшими затратами. Он может быть увеличен в 10−15 раз по сравнению с уровнем оснащенности при использовании НСП.

Цикл сборки УСП в 40 − 50 раз (по времени) и 10−15 раз (по трудоемкости) меньше цикла изготовления специальной оснастки. Достижимая точность обработки в УСП − 7−8 квалитет.

Затраты на оснащение УСП резко возрастают при увеличении периода запуска и продолжительности времени нахождения изделия в производстве. Поэтому УСП эффективна и рекомендуется в единичном и мелкосерийном производстве, небольшой трудоемкости при незначительном числе запусков. При использовании вместо ручных зажимов гидро- или пневмозажимов УСП можно применять и в крупносерийном производстве. На станках с ЧПУ УСП применяются в единичном и мелкосерийном производстве.

Большая часть оснастки УСП приходится на долю сверлильных станков (60 %) и 30 % − фрезерных, 7 % − токарных, 3 % − остальных.

Комплект из 15...25 тыс. элементов позволяет собрать 200−250 станочных приспособлений одновременно. Минимальный комплект из 1200 − 2600 элементов, из него в течении года позволяет собрать 200 − 300 приспособлений.

Изготавливаются 3 серии УСП, характеризующихся габаритными размерами деталей и сборочных единиц, шириной крепежных и шпоночных пазов, расстояниями между осями, диаметром установочных отверстий. Серия определяется по ширине шпоночного паза или по диаметру крепежных элементов (серия 8, 12, 16мм). УСП с пазами 8 мм (УСП−8) для заготовок массой до 5 кг, УСП−12 − до 60 кг, УСП−16 − до 3000 кг.

Срок использования комплекта деталей и узлов УСП примерно 25 лет.

Сборно-разборные приспособления (СРП) — являются разновидностью оснастки многократного применения. В СРП элементом фиксации является цилиндрический палец и точное отверстие (в УСП фиксация деталей осуществляет­ся системой «шпонка − точный паз»). Этот способ фикса­ции имеет ряд эксплуатационных и технологических пре­имуществ: точностные параметры компоновки приспособ­ления более высокие и эти параметры сохраняются в про­цессе эксплуатации; крупногабаритные компоновки приспо­соблений можно создавать на монолитной плите, что обес­печивает повышенную жесткость системы, позволяющую работать на более высоких режимах обработки.

Технологическим достоинством фиксации «палец — точное отверстие» является возможность изготовления крупногабаритных базовых деталей и сборочных единиц (плит, угольников и т. д.).

В СРП предусмотрен как традиционный способ базиро­вания обрабатываемых заготовок на заранее изготовленные и поставляемые заводу-потребителю детали, так и способ базирования с помощью специальных сменных наладок. Специальная сменная наладка имеет подготовленные по­верхности для установки обрабатываемой заготовки в ком­поновке приспособления.

К группе базовых сборочных единиц для компоновки СРП относятся прямоугольные и круглые плиты как меха­низированные, так и немеханизированные, различные типы угольников. Прямоугольные немеханизированные плиты представляют собой прямую призму. На верхней поверхно­сти призмы имеется сетка координатно-фиксирующих от­верстий, точность которых соответствует 7-му квалитету. Отверстия предназначены для фиксации на плите специаль­ных сменных наладок, установочно-крепежных и др. элементов или обрабатываемых заготовок. Кроме того, они могут быть использованы в качестве «нулевой точки» при установке приспособления на станке с ЧПУ.

Для крепления сменных наладок, установочно-крепежных и других элементов СРП или обрабатываемых заготовок на верхней поверхности предусмотрены продоль­но-направленные Т-образные пазы. Для повышения общей жесткости плиты пазы выполнены только в одном направ­лении.

Компоновки механизированных приспособлений СРП на базе прямоугольных плит с гидравлическим приводом имеют некоторые преимущества перед компоновками ана­логичных приспособлений на базе немеханизированных прямоугольных плит — шланги не выступают над рабочей поверхностью плиты. Это облегчает установку заготовок и съем обработанных деталей, а также уборку стружки.

Из деталей и сборочных единиц СРП разработаны два специализированных комплекта — первый комплект пред­назначен для оснащения сверлильных и фрезерных станков с программным управлением, второй — для многоопераци­онных и расточных станков с ЧПУ.

СРП, несмотря на определенное сходство с УСП, существенно отличаются от них. Так, СРП собирают обычно на период выпуска определенного изделия. После обработки партии заготовок приспособление снимают со станка и хранят до запуска в обработку новой партии, разбирают его только при смене объекта производства. Поэтому требования к износостойкости сборочных единиц и деталей этой системы значительно ниже, чем к износостойкости детали УСП. Для их изготовления применяют более дешевые материалы. Так, плиты, угольники, губки, подставки выполняют из чугуна ВЧ 50-2 или сталей 45 и 20.

Если детали СРП дорабатывают при сборке, то в плитах, планшайбах угольниках разрешается делать крепежные и базовые отверстия, проводить обработку базовых и рабочих поверхностей.

Специальные приспособления представляют собой непереналаживаемые приспособления, предназначенные для определен­ной технологической операции: обработки конкретной заготовки или соединения деталей при сборке.

Специальные приспособ­ления используют в массовом и крупносерийном производ­стве. В среднесерийном производстве применяют групповые СП для единовременной обработки группы заготовок или сборки узлов разного типоразмера. Специальные приспособления трудоемкие и дорогие в изго­товлении, так как их получают методами единичного производ­ства. Кроме того, при смене объекта производства их, как прави­ло, приходится списывать независимо от степени их физического износа. Трудоемкость их изготовления достигает 80 % длительно­сти цикла технологической подготовки производства. Для повы­шения производительности нередко СП частично или полностью автоматизируют. В качестве примера на рис. 1.5. показано гидрофицированное приспособление для обработки шатунов.

Рис. 1.5. Специальное приспособление обработки шатунов

Таблица 1

Дата добавления: 2014-01-15