Методика конструирования специальных станочных приспособлений. Исполнитель

Методика конструирования специальных станочных приспособлений.

План.

1. Исходные данные и задачи конструирования.
2. Типы специальных приспособлений.
3. Последовательность конструирования.
4. Обеспечение жесткости.

 {spoiler=Подробнее}

Конструирование приспособления тесно связано с разработкой технологического процесса изготовления данной детали. В задачи технолога входят: выбор заготовки и технологических баз; уста­новление маршрута обработки; уточнение содержания технологи­ческих операций с разработкой эскизов обработки, дающих пред­ставление об установке и закреплении заготовки; определение промежуточных размеров по всем операциям и допусков на них; установление режимов резания; определение штучного времени на операцию по элементам; выбор типа и модели станка. В задачи конструктора входят: конкретизация принятой технологом схемы установки; выбор конструкции и размеров установочных элементов приспособления; определение величины необходимой силы закреп­ления; уточнение схемы и размеров зажимного устройства; опре­деление размеров направляющих деталей приспособления; общая компоновка приспособления с установлением допусков на изготовление деталей и сборку приспособления. Несмотря на четкое разделение функций, между технологом и конструктором должны существовать тесное взаимодействие и творческое содружество.

В качестве исходных данных конструктор должен иметь чер­тежи заготовки и детали с техническими требованиями их при­емки; операционный чертеж на предшествующую и выполняемую операции; операционные карты технологического процесса обра­ботки данной детали. Из них выявляют последовательность и содержание операции, принятое базирование, используемое обору­дование и инструменты, режимы резания, а также запроектирован­ную производительность с учетом времени на установку, закреп­ление и снятие обрабатываемой детали. Конструктору необходимы стандарты на детали и узлы станочных приспособлений, а также альбомы нормализованных конструкций. Полезно ознакомиться с аналогичными приспособлениями по литературным источникам и патентным материалам.

Из чертежей заготовки и готовой детали выявляют размеры, допуски, шероховатость поверхностей, а также марку и вид терми­ческой обработки материала. Из технологического процесса полу­чают сведения о станке, на котором ведут обработку: его размерах, связанных с установкой приспособления (размеры стола, размеры и расположение Т-образных пазов, наименьшее расстояние от стола до шпинделя, размеры конуса шпинделя и т. д.), и общем состоянии. Необходимо также ознакомление со станком в цехе для выявления особенностей приспособления и наиболее выгодного расположения органов его управления.

        Все эти сведения нужно иметь при конструировании каждого специального приспособления. При конструировании переналажи­ваемых и групповых приспособлений нужно, кроме того, опре­делить детали, обрабатываемые с использованием данного приспо­собления и иметь по каждой детали перечисленные выше сведения.

         Конструктору необходимо учитывать технологические возмож­ности изготовления приспособления в условиях данного завода и программу выпуска изделий, чтобы выбрать наиболее рентабель­ную конструкцию и обосновать решение о применении в конструи­руемом приспособлении сменных быстроизнашивающихся деталей.

Полезно изучение опыта эксплуатации аналогичных приспо­соблений. Проработка исходных данных может привести к более рациональному построению технологических операций и иной схеме приспособления. Такие изменения после согласования с технологом вносят в карту технологического процесса.

Схема конструируемого станочного приспособления в основном определяется принятым построением данной операции обработки. По числу устанавливаемых для обработки заготовок схемы станоч­ных операций делят на одно и многоместные, а по числу инстру­ментов на одно и многоинструментные. В зависимости от порядка работы инструментов и расположения заготовок в при­способлении эти схемы могут быть последовательного, параллель­ного и параллельно-последовательного выполнения. При сочета­нии указанных признаков образуется несколько различных схем. Варианты схем оценивают по производительности и себестоимости с безусловным обеспечением заданного качества обработки.

Выбирая схему, стремятся к уменьшению штучного времени:
при поточном производстве это время должно быть равно темпу
выпуска изделий для обеспечения заданной производительности
линии. Уменьшение штучного времени достигается технологическими мероприятиями и мерами по совершенствованию конструкции приспособления. Повышая, например, жесткость при­способления, обеспечивают обработку с более производительными
режимами резания и совмещение различных переходов обработки
во времени. Вспомогательное время уменьшают, применяя быстро­
действующие зажимные устройства и совмещая вспомогательное
время с основным путем использования поворотных приспособле­ний с отдельной позицией загрузки и снятия заготовки.

Приведенные признаки классификации станочных операций
могут быть использованы для построения схем приспособлений. Рассмотрим их характеристики применительно к задачам кон­струирования приспособлений на примере обработки отверстий
в корпусной детали (рис. 37, а).

Рис. 37. Типовые схемы компоновок станочных приспособлений

Признак 1 - по числу устанавливаемых заготовок:   одно и многоместные   приспособления (соответственно  на  рис.   37б, з, и). Признак влияет на компоновку и конструкцию приспособления.

Признак 2 – по числу используемых инструментов: (одно и многоинструментные приспособления рис. 37в, г). Вид, размеры и расположение инструментов влияют на конструкцию приспособления. При одновременном использовании нескольких инструментов требуется усиленное закрепление заготовки и расширение рабочей зоны для их размещения. По единовременному использованию нескольких инструментов приспособления можно разделить на одно и многосторонние (соответственно  на  рис.   37 г, е).

Признак 3 – по порядку применения инструментов и расположения заготовок: приспособления для последовательной (рис. 37 в), параллельной (рис. 37 г) и параллельно – последовательной (рис. 37 д) обработок. Этот признак может оказать влияние на компоновочные и конструкционные решения в части размещения установочных, зажимных и поворотных элементов приспособления.

Кроме приведенных, рассмотрим дополнительные признаки классификации станочных приспособлений.

Признак 4 – по числу позиций,  занимаемых заготовкой по отношению к инструменту: одно и многопозиционные (рис. 37 г и в).

Признак 5 – по степени непрерывности обработки: приспособления для дискретной и для непрерывной обработки (рис. 37 в и ж).

Признак 6 – по участию человека в обслуживании приспособлений: ручные, полуавтоматические и автоматические.

Конструирование приспособления – творческий процесс. Для него характерны трудоемкость, много вариантность возможных решений и определенная последовательность (этапность) выпол­нения.

На первом этапе конструирования  получают и  анализируют исходные данные, определяют условия использования приспособ­ления и предъявляемые к нему требования. Второй этап заключа­ется в уточнении схемы установки. Зная принятую в технологи­ческом процессе схему базирования заготовки, точность и шеро­ховатость поверхностей базы, определяют тип и размер установоч­ных элементов, их число н взаимное положение. Решение этого вопроса увязывается с требуемой точностью обработки на данной операции. На третьем этапе конструирования, зная величины сил резания, устанавливают место приложения сил закрепления и опре­деляют их величину на основе расчетных данных. Исходя из регламентированного времени на закрепление и открепление заготовки, типа приспособления, конфи­гурации и точности заготовки, а также силы закрепления, выбирают тип зажимного устройства и определяют его основные размеры. На четвертом этапе устанавливают тип и размер деталей для на­правления и контроля положения режущего инструмента, на пя­том  выявляют необходимые вспомогательные устройства, вы­бирают их конструкции и размеры, исходя из массы заготовки, выполняемой операции и необходимой точности обработки. При выборе конструкции и размеров указанных элементов максимально используют имеющиеся стандарты.

Разработку общего вида приспособлений (шестой этап конструирования) начинают с нанесения на лист контуров заготовки.
В зависимости от сложности приспособления вычерчивают не­сколько проекций заготовки. Последнюю целесообразно показы­вать условными линиями (тонкими, штрих - пунктирными) для того, чтобы она выделялась на чертеже приспособления. Чтобы некасаться контура заготовки резинкой, заготовку часто вычерчи­вают с обратной стороны бумажной кальки в зеркальных проек­циях. Вычерчивание приспособления производят затем с лицевой стороны.

Разработку общего вида ведут методом последовательного
нанесения отдельных элементов приспособления вокруг контуров
_:заготовки. Сначала вычерчивают установочные детали, затем
зажимные устройства, детали для направления инструмента и
'вспомогательные устройства. После этого вычерчивают корпус
приспособления, который объединяет все перечисленные выше
элементы.

Из рассмотренного видно, что процесс конструирования при­способления - это процесс синтеза его элементов. Он состоит из выбора этих элементов, обеспечивающих заданные точность, производительность и экономичность; размещения элементов исходя из взаимосвязи между ними я выбора наиболее рационального соединения  элементов оформлением корпуса приспособления. При конструировании и изготовлении приспособлений обеспечивают их высокую надежность по показателям безотказности, долговеч­ности, ремонтопригодности, а в некоторых случаях и сохраняе­мости. Приспособления должны быть эргономичными, их обслуживание должно быть удобным и легким. Органы управления должны быть немногочисленными и располагаться в одном месте.

Общие виды приспособлений вычерчивают в масштабе 1:1 (исключение составляют приспособления для особо крупных или мелких деталей). На общем виде указывают габаритные размеры приспособления и размеры, которые нужно выдержать при его сборке и отладке, дается нумерация деталей и их спецификация с указанием использованных стандартов. На общем виде приспособления приводят технические условия на его сборку. В них указывают необходимую точность сборки приспособления требования к его регулировке и отладке, методы проверки при уста­новке на станок, отделку л маркировку.

Далее производят деталировку. Рабочие чертежи выполняют только на специальные детали. Для сокращения маршрута состав­ления чертежей общий вид и детали приспособления часто вычер­чивают на эмульсированной кальке. С чертежа, выполненного на этой кальке карандашом, можно печатать достаточно четкие свето­копии.

Для получения заданной точности обработки деталей (загото­вок) конструируемое приспособление должно быть достаточно жестким. Жесткость в первую очередь обеспечивается в направле­нии действия сил закрепления и резания. Для повышения жестко­сти следует применять конструкции с малым количеством стыков, уменьшать, зазоры в соединениях и устранять внецентренное приложение нагрузки. Предпочтительны цельные или сварные конструкции деталей, менее желательны сборные конструкции.

Контактную жесткость стыков, работающих на сжатие, повышают, уменьшая шероховатость и волнистость сопряженных, поверхностей, применяя шлифование или шабрение. Возможность контактных деформаций в неподвижных стыках снижают сильной предварительной затяжкой соединяющих их крепежных деталей. Плоские стыки менее жестки на изгиб, чем на кручение. Равно­мерное расположение болтов благоприятно при работе круглого стыка на кручение. В стыках, работающих на изгиб, рекоменду­ется располагать болты неравномерно, смещая их но возможности дальше от нейтральной оси. В этом случае полезно уменьшать поверхность стыка сопрягаемых деталей в зоне нейтральной оси.

Жесткость стыков с шабреными и притертыми плоскостями
мало отличается от жесткости стыков с шлифованными плоско­стями. Контактная жесткость закаленных деталей выше, чем у сы­рых. Достаточно высокую жесткость имеют стыки со строгаными плоскостями при совпадении рисок обработки. Контактная жест­кость и демпфирующие свойства стыков повышаются при наличии тонкого клеевого слоя между сопряженными плоскостями.

Детали приспособлений должны быть жесткими при изгибе и
кручении. Корпус приспособления не должен деформироваться
при закреплении заготовок и деформировать стол станка, на котором он закреплен.

При вычерчивании общего вида и деталей приспособления назначают допуски на его размеры. По точности исполнения эти размеры можно разбить на три группы. К первой группе относятся размеры тех сопряжений, от которых зависит точность выполняемой обработки (например, расстояние между осями кондукторных втулок сверлильного приспособления; неточность этого размера непосредственно влияет на расстояние между осями просверлен­ных в заготовке отверстий). К первой группе относятся также размеры установочных элементов, от точности которых зависит положение заготовки в приспособлении. Ко второй группе относятся размеры тех сопряжений, от которых точность обработки не зависит (например, размеры сопряжений зажимных устройств, выталкивателей и других вспомогательных механизмов). К третей группе относятся свободные размеры обработанных и необработанных поверхностей.

Вопросы для самоповторения.

1. Что является исходным данным при конструирования приспособлений?
2. Типы специальных приспособлений.
3. Расскажите последовательность конструирования станочных приспособлений.
4. Какими методами обеспечивается жесткость приспособлений?

{/spoilers}