Нормализация и универсализация приспособлений

План

1. Роль и значение нормализации приспособлений в механосборочном производстве.
2. Направление и этапы нормализации приспособлений.
3. Основные направления универсализации и создание переналаживаемых приспособлений.

 {spoiler=Подробнее}

Освоение и развитие производства новых машин связано с подготовкой разнообразной и трудоемкой технологической оснастки. При быстром развитии современного производства и непрерывном совершенствовании изделий необходима частая за­мена выпускаемой продукции новой, более совершенной. В этих условиях применявшаяся ранее специальная оснастка за малым исключением становится непригодной к использованию. Для под­готовки производства нового изделия приходится конструировать и изготовлять новую многочисленную и сложную оснастку. Сроки ее подготовки должны быть короткими иначе к моменту полного развертывания выпуска изделие начинает морально стареть. В то же время необходимо усиливать оснащенность тех­нологических процессов для повышения производительности труда и снижения себестоимости продукции.

Это противоречие вызвало необходимость ускорения и удешев­ления изготовления всей технологической оснастки и специаль­ных приспособлений в частности. Последнюю задачу решают нормализацией и стандартизацией деталей и узлов приспособле­ний. При этом сокращается номенклатуру и увеличивается коли­чество подлежащих изготовлению деталей одного наименования и размера. На этапе конструирования уменьшаются объем, сроки, трудоемкость и себестоимость выполнения конструкторских работ, на этапе изготовления появляется возможность производства деталей приспособлений партиями, централизованным порядком и в запас. Это значительно снижает трудоемкость, себестоимость и сроки изготовления приспособлений. На этапе  эксплуатации сокращаются время и издержки на ремонт приспособлений в ре­зультате использования деталей и узлов из запаса. Нормальные и стандартные элементы могут быть сняты с использованных приспособлений и после частичного ремонта (если нужно) пере­даны на склад для повторного использования при сборке новых приспособлений.

Уровень использования  нормальных  и  стандартных  деталей при конструировании  специальных приспособлений достигает 70 %.

К первому этапу нормализации приспособлений относится нормализация их общих конструктивных и размерных элементов. Целью нормализации являются установление размерных рядов на элементы и узлы приспособлений, определение габаритных и присоединительных размеров, нормализация конструктивных элементов (резьб, деталей крепления штифтов, шпоночных соединений и т.п.), установление посадок для применяемых сопряжений и допусков на основные детали.

На втором этапе подвергают нормализации детали специаль­ных приспособлений (установочные элементы, детали зажимных устройств, корпусы приспособлений н их элементы, установи для проверки положения инструментов, детали вспомогательных устройств), а также их заготовки (отливки, поковки), Третий этап нормализации охватывает части приспособлений различного функционального назначения: узлы зажимных систем (пневмоцилиндры, пневмокамеры, гидроцилиндры, замки реечно-рычажных зажимов и др.), узлы вспомогательных устройств (делительные и поворотные механизмы, фиксаторы, выталкиватели) и дру­гие механизмы.

Разработка нормалей ведется передовыми машиностроитель­ными заводами, проектно–технологическими и научно-исследова­тельскими  институтами. В практике применяют нормали на детали корпусов и узлы сборно-раз­борных приспособлений (СРП). Особенностью этой системы яв­ляется пригодность ее элементов для многократного использова­ния. Нормализованные узлы СРП монтируют на корпусе приспо­собления.

Доработка корпуса (сверление и нарезание отверстии и др.) не препятствует его повторному применению в других компоновках. Корпусы приспособлений собирают из нормализо­ванных взаимозаменяемых элементов простой геометрической формы.

Их взаимное соединение предусмотрено винтами, болтами, а также склеиванием синтетическими клеями. Эти виды соединений допускают легкую и быструю разборку корпуса и всего при­способлении на составные элементы. Систему можно применять для приспособлений с обычными и быстродействующими  (пневма­тическим, гидравлическими и др.) зажимными устройствами. Ее внедрение способствует сокращению трудоемкости конструи­рования и изготовления специальной.

В условиях серийного производства применяют так называе­мые универсально–обратимые приспособления. Они допускают быструю и многократную перекомпоновку их элементов, вслед­ствие чего могут быть использованы для выполнения ряда различных операций. Это способствует внедрению высокопроизводитель­ных методов обработки в серийное производство и снижению сроков подготовки технологической оснастки.  Существуют две основные системы универсально-обратимых приспособлений: универсально-сборная (УСП) и универсально-наладочная (УНП).

Система УСП состоит из набора нормализованных деталей, из которых можно быстро, по принципу универсальной собирае­мости и взаимозаменяемости собирать различные приспособления одноцелевого назначения. Эта система применяется в опытном и мелкосерийном производстве. После использования собранного по заявке приспособления его разбирают и детали возвращают на склад; затем из них могут быть собраны новые компоновки. Таким образом, система УСП является цикличной. Она универ­сальна только в отношении изготовления приспособлений. Послед­ние же получаются не универсальными, а специальными (одноцелевыми). Система УСП включает набор из 25 000 – 30000 дета­лей и некоторое количество нормализованных неразборных узлов.

Из этого набора можно собирать одновременно до 300 приспособ­лений. На детали и узлы УСП разработан комплекс ГОСТов. Детали основного набора разбивают на следующие группы:

1) базовые детали (прямоугольные плиты, планшайбы, базовые угольники), лицевая сторона которых снабжается Т-образными пересекающимися пазами, поэтому возможно крепление к ним сопряженных деталей в различных вариантах;

2) корпусные и опорные детали (призмы, угольники, подкладки и опоры различной конфигурации), также снабженный Т-образными пазами, прорезями и отверстиями для выполнения различных компоновок;

3) установочные детали (шпонки, пальцы, переходные втулки, фиксирующие штыри);

4) направляющие детали (кондукторные втулки различных типов, кондукторные планки, колонки), прижимные детали (прихваты различных типов и их элементы;

5) де­тали для соединения деталей УСП (винты, болты, шпильки резь­бовые, гайки, шайбы);

6) разные детали (рукоятки, планки, эксцентрики, пружины, детали шарнирных сочленений и др.)

7) нормализованные неразборные узлы (регулируемые по высоте опоры, зажимы, делительные устройства и др.)

В  начальный  период эксплуатации  часто  используют сокра­щенный   набор   элементов   УСП   из   1500—2500   деталей.   Этого набора достаточно  для сборки 300 – 400 приспособлений в год.

         Основные детали набора УСП показаны на рис. 38. Для получения различных компоновок их выполняют с Т–образными пазами, продолговатыми прорезями, гладкими и резьбовыми отверстиями. Пазы выполняют с шагом 60^+0,05 и шириной 12 мм. Применяют также пазы шириной 8 и 16 мм. Допускаемое отклонение пазов от взаимной параллельности и перпендикулярности составляет 0,01 мм на длине 200 мм. Технические условия на детали УСП с пазом 8 мм регламентированы ГОСТ 14607– 70.

         Корпусные и опорные детали изготовляют по 4–5 му квалитетам, поверхности сопряжения этих деталей шлифуют до Ra 0,32¸0,08 мкм. Размеры других деталей, от которых зависит точность собираемых компоновок, выполняют с допуском 5 – 10 мкм. Допуски на угол берут 5 мкм на длине 100 мм. Допуски на детали, от которых точность обработки не зависит, назначают по 6-9 му квалитетам. Наборы УСП выпускают нескольких классов точности, каждый из которых рекомендуется применять для обработки деталей соответствующей точности изготовления.

Детали набора УСП должны быть прочными, износостойкими и длительное время сохранить точные размеры и  форму. Основные детали изготовляют из стали 12ХНЗА с последующей цементацией и закалкой до твердости HRC 60—64. Крепежные детали изготов­ляют из стали 38ХА с закалкой и отпуском до твердости НRС 40–45. Для направляющих и установочных деталей используют стали У8А и У10А с закалкой до твердости HRC 50–55, Осталь­ные менее ответственные детали изготовляют из стали 45 (при­хваты) и стали 20 (шайбы и др.). Практика эксплуатации УСП на заводах показала, что, износ основных деталей за 10 лет состав­ляет менее 0,01 мм.

Рис. 38. Основные детали УСП

При наличии набора деталей УСП изготовление приспособле­ния сводится к его сборке но заданной компоновочной схеме, В особых случаях нужно изготовлять специальные детали, но их количество обычно не превышает 1-1,5 % общего числа де­талей системы. Пользуясь системой УСП, многократно сокращают время изготовления приспособлений. Продолжительность сборки приспособления средней сложности 2—4 ч.

Сборку выполняют рабочие высокой квалификации по чертежу обрабатываемой заготовки или по ее образцу, выполненному в металле. Если данное приспособление может потребоваться опять, его целесообразно сфотографировать с нескольких позиций. На фото, заменяющих общие виды компоновки, указывают номера использованных деталей набора. Используя фото, повторные сборки выполняют за более короткие сроки.

Система УСП обеспечивает значительное сокращение времени и стоимости подготовки производства новых объектов. Она уско­ряет выпуск новой техники, высвобождает труд конструкторов и рабочих инструментального производства, сокращает расход металла на оснастку, позволяет применять приспособления в про­изводствах с малым выпуском, где изготовление их обычным по­рядком неэкономично. В последнее время УСП применяют и для групповой обработки. В результате многолетнего (свыше 30 лет) применения УСП в отечественном машиностроении эта система значительно усовершенствована. Вместо ранее использовавшихся ручных зажимных устройств применяют нормализованные ги­дравлические и пневматические устройства. Это позволяет исполь­зовать УСП и в крупносерийном производстве. На рис. 39 даны примеры УСП для сверления и фрезерования специальных деталей,

Рис. 39. Примеры УСП

а – для сверления;    б – для фрезерования

К недостаткам УСП относят их пониженную жесткость и вы­сокую стоимость набора, включающего большое количество точ­ных деталей. Пониженная жесткость обусловлена большими де­формациями основных деталей (плит и др.) и контактными дефор­мациями в стыках системы.

При стоимости полного набора 50—80 тыс. у.е. система УСП в условиях одного завода может оказаться нерентабельной.

Система универсально-наладочных приспособлений (УНП) основана на использовании сменных установочных, зажимных и направляющих элементов, закрепляемых на базе универсаль­ного нормализованного приспособления. Установочные элементы часто выполняют регулируемого типа в целях наладки приспо­собления для обработки заготовок различных размеров. В обоих случаях обеспечивается принцип обратимости, т. е. возможность использования для выполнения комплекса различных детале-операций.

УНП применяют в серийном производстве. При запуске партии обрабатываемых деталей их не снимают со станка, а лишь перестанавливают сменные элементы или устанавливают регули­руемые упоры. Вследствие этого сокращается подготовительно-заключительное время и улучшается использование станочного оборудования во времени.

Применение УНП сокращает издержки и сроки подготовки производства новых объектов, повышает оснащенность и гибкость технологической подготовки. Сменные детали и узлы УНП кре­пят на рабочем  месте у станка. Их установка на приспособление осуществляется по центрирующим штырям, штифтам или по на­правляющим пазам без выверки. На перестановку сменных де­талей требуется минимальное время (около 5 мин).  K числу нормализованных приспособлений, на базе которых собирают УНП, относятся машинные тиски скальчатые кондукторы, пневматические патроны со сменными кулачками, план­шайбы с переставными угольниками для растачивания на токар­ном  станке деталей сложной формы, раздвижные накладные кон­дукторы для сверления расположенных по окружности отверстий и другие устройства. Количество нормализованных приспособле­ний непрерывно расширяется, в результате чего создается основа для дальнейшего развития системы УНП.

В последнее время разработана и успешно применяется новая разновидность УНП - система переналаживаемых магнитных приспособлений. Она состоит из универсальной (базовой) части (магнитной плиты или патрона) и сменных одно или многоместных наладок со специальным установочным профилем. В дополнение к ним используются механические силовые элементы для закреп­ления деталей из немагнитных материалов. Система пригодна для различных методов обработки, проста в эксплуатации и значи­тельно расширяет возможности магнитных приспособлений.

При обработке мелких деталей на фрезерных и других станках применяют УНП со сменными кассетами. Каждая кассета служит для установки деталей одного типоразмера. Переналадка при­способления сводится к замене кассет. Конструкции УНП, раз­работанные многими проектно-технологическими организациями, успешно внедряются на заводах серийного производства. Наличие освоенного парка УНП на действующем заводе облегчает перевод на новый объект производства. Сроки подготовки производства могут быть при этом сокращены, так как отпадает необходимость конструирования и изготовления многочисленной специальной оснастки.

На рис. 40 показано УНП с пневматическим зажимом. Оно предназначено для выполнения операций фрезерования деталей средних размеров. Настройку приспособления и крепление обра­батываемых деталей производят посредством сменных наладок (планок) 2 и 3, устанавливаемых на подвижной 4 и неподвижной 1 губках. Фиксацию сменных наладок производят установочными штырями. Примеры заготовок, закрепляемых в приспособлении, показаны на рис. 40, а и б. Их устанавливают двумя базовыми отверстиями на пальцы, запрессованные в сменных наладках. Предусмотрев в последних призматические канавки (вертикальные или горизонтальные), можно закреплять в них заготовки цилиндрической формы. Возможны и другие схемы установки заготовок.

В приспособлениях смешанного типа сочетаются принципы УСП и УНП, Так, в одной компоновке УСП может применяться несколько сменных наладок; это позволяет использовать одно УСП для нескольких операции обработки, сократить время и число собираемых компоновок УСП. В ряде случаев сами УНП могут собираться из элементов. Сочетание принципов УСП и УНП предопределило появление системы УСПО (универсально-сборной и переналаживаемой оснастки), успешно применяемой на многих заводах.

Рис. 40. УНП для фрезерования с пневматическим зажимом

Время простоя станка при переналадке УНП в несколько раз меньше времени простоя при установке отдельно собранного УСП. Таким образом, система УНП способствует лучшему использованию обо­рудования в серийном производстве.

Вопросы для самоповторения

1. Какой роль играет нормализация приспособлений в механосборочном производстве?
2. Направление и этапы нормализации приспособлений.
3. Универсализация  и создания переналаживаемых приспособлений.

{/spoilers}