Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Харьковская государственная академия городского хозяйства

Конспект лекций

по предмету: Электрический транспорт

на тему: Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования ГЭТ

Харьков - 2003

Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования ГЭТ: Конспект лекций для студентов 5 курса специальности 7.092.202. «Электрический транспорт». Сост. - Мовчан Н.М., Бабичева О.Ф., Закурдай С.А. - Харьков: ХГАГХ, 2003. - 68 с.

Составители: Н.М. Мовчан, О.Ф. Бабичева, С.А. Закурдай

Рецензент: А.В. Рябов

Рекомендовано кафедрой «Городской электрический транспорт», протокол №7 от 25. 02. 2003 г.

Содержание

Введение

1. Общие сведения о приспособлениях

1.1 Назначение приспособлений

1.2 Роль технологической оснастки

1.3 Классификация приспособлений

1.4 Проектирование технологической оснастки

2. Базирование и базовые поверхности

2.1 Установка заготовок в приспособлениях

2.2 Расчет действительных погрешностей базирования при установке

деталей в приспособлении плоской поверхностью

2.3 Расчет приспособлений на точность

2.4 Правила выбора баз

3. Общие сведения о приспособлениях. Виды приспособлений

4. Основные элементы приспособлений

4.1 Установочные элементы приспособлений

4.1.1 Основные правила установки заготовок

4.1.2 Виды установочных элементов приспособлений

4.2 Зажимные элементы приспособлений

4.2.1 Назначение зажимных элементов

4.2.2 Виды зажимных элементов

4.3 Направляющие элементы приспособлений

4.4 Делительные и поворотные элементы приспособлений

4.5 Корпуса приспособлений

4.6 Механизированные приводы приспособлений

4.6.1 Назначение механизированного привода

4.6.2 Пневматические приводы

4.6.3 Пневмогидравлические и гидравлические приводы

4.7 Универсально-сборные и наладочные приспособления

5. Основы проектирования приспособлений

5.1 Проектирование станочных приспособлений с применением САПР

Введение

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

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, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технологического прогресса в эпоху научно-технической революции, требует от технологической науки и практики создания конструкций и систем приспособлений, методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих сокращение сроков подготовки производства. В серийном производстве необходимо использовать специализированные быстропереналаживаемые и обратимые системы приспособлений. В мелкосерийном и единичном производствах все более широко применяют систему универсально-сборных (УСП) приспособлений.

Новые требования, предъявляемые к приспособлениям, определены расширением парка станков с ЧПУ, переналадка которых на обработку новой заготовки сводится к замене программы (что занимает очень мало времени) и к замене или переналадке приспособления для базирования и закрепления заготовки (что также должно занимать мало времени).

Изучение закономерностей влияния приспособления на точность и производительность выполняемых операций позволит проектировать приспособления, интенсифицирующие производство и повышающие его точность. Работа по унификации и стандартизации элементов приспособлений создает основу для автоматизированного проектирования приспособлений с использованием электронно-вычислительной техники и автоматов для графического изображения. Это ускоряет технологическую подготовку производства.

1. Общие сведения о приспособлениях

1.1 Назначение приспособлений

Среди задач, решение которых достигается применением приспособлений, можно выделить три основных.

1. Установка заготовок на станках без выверки. Применение приспособлений для установки заготовок ликвидирует дорогостоящую и трудоемкую операцию разметки, устраняет выверку обрабатываемой детали на станке, обеспечивает возможность автоматического получения точности размеров, а следовательно, повышает точность обработки за счет устранения погрешностей, связанных с разметкой и выверкой.

2. Повышение производительности труда. Малая трудоемкость (высокая производительность) в равной мере зависит как от высокопроизводительного оборудования, так и от высокопроизводительного приспособления. Повысить производительность труда - значит сократить норму штучного времени на операцию. Норму штучно-калькуляционного времени определяют по формуле:

.

Основное время можно сократить несколькими способами:

1) увеличением числа одновременно работающих инструментов (при одновременной работе нескольких инструментов операция из многопереходной и время на обработку детали резко сокращается), для этого проектируют многошпиндельные сверлильные и фрезерные головки, многорезцовые державки для револьверных станков на несколько инструментов и др.;

2)одновременной обработкой нескольких деталей, для этого проектируются многоместные приспособления и приспособления для установки деталей пакетами;

3) повышением режимов резания. Проектирование приспособлений, повышающих жесткость технологической системы СПИД, позволяет повысить режимы резания и применить многоинструментальную обработку.

Вспомогательное время можно сократить, уменьшив время на установку и закрепление деталей или совместив вспомогательное и основное время. При использовании приспособлений рабочий может не проверять положение деталей при установке. Для сокращения времени закрепления детали конструкторы проектируют быстродействующие, ручные, механизированные, автоматизированные и многократные устройства, поворотные приспособления, автоматические погрузочные устройства, выталкиватели и др. Проектируя поворотные многопозиционные многоместные или непрерывно действующие приспособления, учитывают, что установка и снятие, закрепление и открепление деталей будут выполняться во время работы станка, таким образом, время, затрачиваемое на эти приемы, совмещается с основным временем.

Следовательно, оперативное время

можно уменьшить, применив приспособления, повышающие степень концентрации операций механической обработки. Приспособления расширяют возможность интенсификации технологических процессов, используя параллельные и параллельно-последовательные схемы обработки поверхностей.

Время технического обслуживания рабочего места сокращаются, используя быстросменные патроны, многорезцовые державки, в которых наладка осуществляется вне станка на специальных приспособлениях, шаблоны для установки инструментов на размер и др.

Время организованного обслуживания можно уменьшить при создании в приспособлениях окон и лотков для отвода стружки, устройств для автоматической очистки от стружки и ее транспортирования и др.

Время регламентированных перерывов сокращается за счет применения приспособлений, облегчающих труд рабочих.

Подготовительно-заключительное время уменьшается за счет создания приспособлений: обеспечивающих точную и быструю установку их на станке без выверки; допускающих быструю переналадку приспособлений на обработку разных деталей.

Задачей конструктора по обеспечению повышения производительности труда является анализ нормы времени для уменьшения ее составляющих.

3. Расширение технологических возможностей оборудования. Заводы серийного производства оснащены в основном универсальными металлорежущими станками. Каждый станок предназначен для выполнения какой-то определенной работы с заданной точностью. Для таких станков применяют специальные приспособления, расширяющие технологические возможности оборудования. С помощью такого приспособления на станке выполняют работу, для осуществления которой необходим станок совершенно иного типа.

Приспособления, расширяющие технологические возможности станков, позволяют осуществить: крепление инструментов, редко используемых при работе на станке; дополнительные взаимные перемещения инструмента и обрабатываемой детали; крепление инструментов и обрабатываемых деталей на не предназначенных для этой цели поверхностях станка; точное направление инструмента.

Станочным приспособлением (СП) называется приспособление, применяемое на металлорежущем и (или) деревообрабатывающем станке. СП являются наиболее обширной группой, которые составляют 80% общего парка приспособлений. Затраты на изготовления и приобретение СП составляют до 20% себестоимости изготовления изделия. СП применяют для установки заготовок и инструментов на металлорежущие станки. Приспособления, связывающие со станком обрабатывающую заготовку, относят к приспособлениям для изготовления детали, а приспособления, связывающие со станком режущий инструмент, - к приспособлениям для инструмента.

1.2 Роль технологической оснастки

В повышении качества изготовления деталей машин, их сборки и контроля важное значение имеет совершенствование технологических процессов, которые обусловливают большое разнообразие конструкций, приспособлений и высокий уровень предъявляемых к ним требований.

Одной из первостепенных задач в этом вопросе является: создание высокопроизводительных конструкций СП, сокращение сроков их проектирования и изготовления, сокращение количества и снижение необходимой квалификации рабочих, расширение технологических возможностей оборудования, обеспечение условий труда, повышение безопасности рабочих и др.

Решение этих задач должно быть направлено на повышение производительности труда станочников, слесарей - сборщиков, наладчиков и контролеров. Применение приспособлений снижает трудоемкость и себестоимость приспособления деталей и сборки машин.

1.3 Классификация приспособлений

Станочные приспособления классифицируются по различным признакам (рис. 1). По целевому назначению приспособления делят на пять групп:

1) СП для установки и закрепления обрабатываемых заготовок в зависимости от вида механической обработки подразделяют на приспособления для токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных, многоцелевых и других станков.

2) СП для установки и закрепления рабочего инструмента осуществляют связь между инструментом и станком. К ним относятся патроны для сверл, разверток; многоинструментальные сверлильные, фрезерные, револьверные головки; державки, блоки и т.п.

С помощью приспособлений указанных выше групп осуществляют наладку системы станок-заготовка-инструмент.

3) Сборочные приспособления СП используют для соединения сопрягаемых деталей изделия, применяют для крепления базовых деталей, обеспечения правильной установки соединяемых элементов изделия, предварительной сборки упругих элементов (пружин, разрезных колец) и др.

4) Контрольные приспособления применяют для проверки отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, сопряжений сборочных единиц и изделий, а также для конструктивных параметров, получающихся в процессе сборки.

5) Приспособления для захвата, перемещения и переворота тяжелых, а в автоматизированном производстве и ГПС и легких обрабатываемых заготовок и собираемых изделий. Приспособления являются рабочими органами промышленных роботов.

Все описанные группы приспособлений в зависимости от типа производства могут быть ручными, механическими, полуавтоматическими и автоматическими, а в зависимости от степени специализации - универсальными, специализированными и специальными.

В зависимости от степени унификации и стандартизации в машиностроении и приборостроении в соответствии с требованиями Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) утверждено семь стандартных систем станочных приспособлений.

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) предназначены для установки различных заготовок на постоянные, регулируемые, несъемные установочные элементы. К ним относятся: различные центры, поводковые устройства, зажимы, патроны различных типов, оправки, магнитные и электромагнитные плиты.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) состоят из универсального базового агрегата и сменных наладочных элементов. Базовыми агрегатами служат стандартизированные на различных уровнях (ГОСТ, стандарт отрасли, стандарт предприятия), самоцентрирующиеся патроны с различными приводами и другие приспособления. Базовая часть этих приспособлений представляет собой сборочную единицу долговременного действия в различных компоновках.

Наладку УНП для различных деталей осуществляют путем смены установочных и зажимных элементов, монтируемых на базовом агрегате.

Универсально-сборные приспособления (УСП). Компонуют на стандартизированных плитах различных размеров. В элементах УСП предусмотрены взаимно перпендикулярные Т-образные пазы, фиксация элементов и узлов, изготовленных с высокой степенью точности, осуществляется с помощью шпонки, входящей в шпоночный лаз.

С помощью УСП многократно сокращают время изготовления приспособлений, т.е. время технологической подготовки производства (ТПП). проектирование приспособление деталь технологический

Сборно-разборные приспособления (СРП). Оснащение операций СРП состоит из проектирования и изготовления сменных специальных наладок. Компоновки собирают из стандартных деталей и сборочных единиц, как специальные приспособления долгосрочного применения. Эти приспособления находят широкое применение на различных токарных, фрезерных, станках, в том числе и с ЧПУ, в среднесерийном и крупносерийном производстве. Точность обработки по 1-12-му квалитету. Время сборки - 1-2 часа.

Неразборные специальные приспособления (НСП) служат для оснащения конкретных операций индивидуального и группового технологических процессов.

Они обеспечивают установку и закрепление однотипных по форме и конфигурации заготовок с идентичными схемами базирования.

НСП применяют для обработки штучных заготовок, а также при параллельных, последовательных и параллельно-последовательных схемах обработки. НСП применяют в серийном и крупносерийном производстве.

Все приспособления по целевому назначению и своим характеристикам подразделяются на 14 групп сложности в зависимости от числа наименований деталей в приспособлениях.

1.4 Проектирование технологической оснастки

Проектирование технологических процессов механической обработки начинается с тщательного изучения исходных данных проектирования: сборочного и рабочего чертежей изделий с соответствующими техническими условиями изготовления детали, чертежа исходной заготовки и размеров программного задания. Изучаются и такие дополнительные условия проектирования, как наличие или отсутствие оборудования, на котором предполагается осуществить изготовление проектируемого изделия; возможности модернизации оборудования; наличие производственных площадей для расширения производства; возможности применения совершенных видов исходных заготовок, прогрессивного инструмента и приспособлений и т. п. По величине программного задания и размерам производственной партии определяются коэффициент закрепления операций, тип и серийность производства и необходимые такт и ритм обработки заготовок.

После этого (в условиях серийного и единичного производств) по технологическим классификаторам заготовок, обрабатываемых на данном предприятии (в цехе), анализируется возможность изготовления данной заготовки по существующим на предприятии типовым или групповым технологическим процессам или на действующих групповых переменно-поточных или автоматических линиях.

При отсутствии возможности использования существующих на предприятии унифицированных технологических процессов после проведения указанной подготовительной работы технолог приступает к непосредственному проектированию технологических процессов.

Проектирование технологических процессов представляет собой сложную многовариантную задачу, правильное решение которой требует проведения ряда расчетов. При проектировании процессов обработки сложных и ответственных заготовок составляется несколько возможных вариантов обработки, окончательный выбор которых производится на основании расчетов и сопоставления достигаемых точности, трудоемкости, выражаемой нормой штучно-калькуляционного времени технологической себестоимости и срока окупаемости капитальных затрат.

Такое сопоставление производится как по важнейшим технологическим операциям, так и по всему технологическому процессу в целом.

В начале проектирования технолог предварительно устанавливает виды обработки отдельных поверхностей заготовки и методы достижения их точности, соответствующие требованиям чертежа и серийности производства и существующего на предприятии оборудования. После этого производится назначение технологических баз на все предполагаемые операции обработки.

Одновременно с этим разрабатывается последовательность операций, т. е. технологический маршрут обработки заготовки. При низкой точности исходных заготовок технологический процесс начинается с черновой обработки поверхностей, имеющих наибольшие припуски. При этом в самую первую очередь снимается припуск с тех поверхностей, на которых возможны литейные раковины, трещины и другие дефекты, с целью скорейшего отсеивания возможного брака или устранения обнаруженных дефектов заваркой, наплавлением металла и т. п. Дальнейший маршрут строится по принципу обработки сначала более грубых и затем более точных поверхностей. Наиболее точные поверхности обрабатываются последними. В конце маршрута выполняются второстепенные операции (сверление мелких отверстий, нарезание крепежных резьб, прорезка пазов, снятие фасок и заусенцев). Наиболее легко повреждаемые поверхности (наружные резьбы, особо точные шлифованные и доведенные поверхности) обрабатываются в заключительной стадии технологического процесса.

Ответственные и сложные корпусные заготовки часто обрабатываются с разделением технологического процесса на стадии черновой и чистовой обработки. На первой стадии снимаются основные припуски на обработку, в результате этого возникают погрешности заготовки, связанные с перераспределением внутренних напряжений исходных заготовок и влиянием остаточных напряжений, вызванных черновой механической обработкой. В наиболее ответственных случаях после черновых операций проводится дополнительная термическая обработка заготовок (отжиг или нормализация), способствующая более полному протеканию деформаций и релаксации (снятию) остаточных напряжений.

На второй стадии обработки (при чистовых операциях) устраняются погрешности, возникшие при черновой обработке, и обеспечивается достижение требуемых точности обработки, шероховатости и предписанного чертежом состояния поверхностного слоя.

При обработке сравнительно небольших поверхностей достаточно жестких заготовок удается избежать дифференциации операций на черновые и чистовые и технологический процесс строится по принципу концентрации операций. В этом случае первые операции стремятся построить наиболее концентрированными.

При проектировании заготовок, подвергающихся термической обработке, в составе технологического процесса предусматриваются дополнительные операции, связанные с особенностями термической обработки (операция меднения или снятия дополнительного припуска для устранения цементованного слоя на поверхностях, не подлежащих закалке после цементации; снятии дополнительного припуска для устранения коробления длинных и тонких заготовок после их закалки и т. п.).

После решения перечисленных вопросов определяют структуру операции и выполняется предварительное оформление операционно-технологических карт с вычерчиванием соответствующих операционных эскизов. При оформлении технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесообразности их концентрации путем применения наборов нормального режущего инструмента или проектирования и изготовления специальных комплектов инструментов (в том числе фасонных), а также использования специальных инструментальных державок, параллельной и последовательной обработки заготовок и затем окончательно уточняется принятая структура операции.

В случае разработки нескольких вариантов технологических процессов обработки одной заготовки окончательно выбирается наиболее рациональный вариант после их аналитического сопоставления.

После определения структуры операций проектируются схемы наладки (настройки) станков для основных технологических операций. При этом выполняются необходимые расчеты точности настройки, определяются рабочие циклы станка, взаимного расположения инструментов, режимы их работы и производительность операции. Проектирование наладок обычно осуществляется в такой последовательности.

1. Расчеты точности настройки станка на настроечные размеры (определение среднего настроечного размера и допуска на настройку или расчет предельных настроечных размеров с учетом рассеяния размеров и переменных систематических погрешностей обработки).

2. Составление предварительного плана размещения инструментов в суппортах и инструментальных головках по отдельным переходам и предварительный расчет режимов резания. При этом следует стремиться к одновременной работе инструментов, размещенных в разных суппортах, закрепленных в многорезцовых державках.

Размещение одновременно работающих резцов должно по возможности предусматривать взаимное уравновешивание возникающих сил резания. Обтачивание ступенчатых заготовок следует начинать с меньшего диаметра; снятие фасок и подрезание торцов должны производиться одновременно с обтачиванием.

3. Окончательная компоновка инструментов в наладке станка и корректирование режимов резания.

4. Оформление схемы наладки станка с указанием размещения инструментов, их шифров, рабочих и холостых движений; с подбором необходимых копиров и шестерен; с расчетами циклов работы станка и производительности обработки по данной наладке.

5. Конструирование необходимой оснастки для наладки станка (приспособление, специальный режущий и вспомогательный инструмент, шаблоны для установки режущего инструмента и т. п.).

После проектирования наладки станка окончательно оформляют операционно-технологические карты и производят техническое нормирование всех операций технологического процесса с установлением необходимого разряда работы и соответствующих норм выработки.

2. Базирование и базовые поверхности

2.1 Установка заготовок в приспособлениях

В процессе обработки заготовки должны занимать вполне определенное (однозначное) положение относительно станка и режущего инструмента, что обеспечивается установкой заготовок в приспособлениях. Под установкой заготовки понимается процесс ее базирования и закрепления - приложенных к заготовке сил и пар сил, обеспечивающих в процессе обработки постоянство положения заготовки, достигнутого при базировании.

Базированием называют придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Технологическими базами называют поверхности, используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления. При установке детали в приспособлении за технологические базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с установочными элементами приспособления.

Положение детали в приспособлении определяют ее базирующие поверхности. Детали, устанавливаемые в станочные приспособления, имеют различные базирующие поверхности по форме и виду.

Черновыми базами называют необработанные поверхности детали, используемые для ее установки в приспособлении при обработке на первой операции, когда обработанных поверхностей нет.

Чистовыми (окончательными) базами называют обработанные поверхности детали, служащие для установки в приспособлении при обработке на всех последующих операциях механической обработки.

Конструкторскими базами называют базы (поверхности), используемые для определения положения детали в изделии или узле. Эти базы необходимо в первую очередь использовать для установки обрабатываемой детали в приспособлении, так как при этом получаются меньшие погрешности обработки. Конструкторские базы деталей по назначению бывают основные и вспомогательные.

Установочные базы обрабатываемой детали разделяются на опорные и поверхностные. Опорными установочными базами называют совокупность поверхностей обрабатываемой детали. Измерительными базами называют поверхности деталей, от которых производят отсчет размеров при ее обработке. Число, форму и расположение опорных установочных базовых поверхностей следует выбирать так, чтобы обеспечить определенное и неизменное положение обрабатываемой детали в приспособлении относительно режущего инструмента при обработке.

Из механики известно, что твердое тело имеет шесть степеней свободы (рис.2): три связаны с перемещением тела вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат Оx, Oy, Oz и три - с возможным его поворотом относительно этих осей. При установке детали в приспособлении каждая из степеней свободы связывается путем прижима детали к соответствующей неподвижной точке (опоре) приспособления. Каждая опора связывает одну степень свободы детали, следовательно, для лишения детали всех степеней свободы необходимо, чтобы в приспособлении было шесть неподвижных опорных точек (правило шести точек).

Рис. 2 - Схема базирования обрабатываемой детали в приспособлении по шести опорным точкам

Эти точки находятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: точки 1,2, и 3, расположенные в плоскости XOY, лишают деталь трех степеней свободы - возможности перемещаться вдоль оси OZ и вращаться вокруг осей OX , OY; точки 4 и 5, расположенные в плоскости ZOY, лишают деталь двух степеней свободы - возможности перемещаться вдоль оси OX и вращаться вокруг оси OZ; точка 6, расположенная на плоскости XOZ, лишает деталь шестой степени свободы - возможности перемещаться вдоль оси OY. Силы зажима W, W1, W2, действующие в направлениях, перпендикулярных трем плоскостям, прижимают деталь к шести неподвижным опорам. Число неподвижных опор в приспособлении не должно быть больше шести, так как в противном случае создается неустойчивое положение обрабатываемой детали в приспособлении.

Погрешности базирования и закрепления обрабатываемых деталей в приспособлении. Суммарная погрешность при выполнении любой операции механической обработки состоит из погрешностей установки детали, настройки станка и погрешности обработки, возникающей в процессе изготовления детали.

Погрешность установки Ey - одна из составляющих суммарной погрешности выполняемого размера детали - возникает при установке обрабатываемой детали в приспособлении и складывается из погрешности базирования Eб, погрешности закрепления Уз и погрешности положения детали Упр, зависящей от неточности приспособления и определяемой ошибками изготовления и сборки его установочных элементов и их износа при работе.

Погрешность настройки станка н возникает при установке режущего инструмента на размер, а также вследствие неточности копиров и упоров для автоматического получения заданных размеров детали.

Погрешность обработки обр., возникающая в процессе обработки детали на станке, объясняется:

1) геометрической неточностью станка;

2) деформацией технологической системы станок - приспособление - инструмент - обрабатываемая деталь (СПИД) под действием сил резания;

3) неточность изготовления и износом режущего инструмента и приспособления;

4) температурными деформациями технологической системы. Для получения годных деталей суммарная погрешность при обработке детали на станке должна быть меньше допуска б на заданный размер детали. Это условие выражается неравенством

.

Погрешность базирования Еб называют разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на заданный размер детали режущего инструмента. Погрешность базирования возникает, когда опорная установочная база обрабатываемой детали не совмещена с измерительной. Величина Еб относится к заданному размеру, получаемому при соответствующей схеме установки детали в приспособлении.

Рис. 3 - Примеры установки обрабатываемых деталей в приспособлениях с погрешностями базирования.

На рис. 3, а дана схема установки, при которой боковая установочная база 1 обрабатываемой детали одновременно является и измерительной базой для поверхности 3. Поэтому погрешность базирования для размера А равна нулю: Еба=0. Нижняя опорная база 5 является установочной, а измерительной базой для обрабатываемой поверхности 4 служит поверхность 2. На настроенном станке ось фрезы занимает определенное положение, а измерительная база 2 для партии обрабатываемых деталей будет изменять свое положение от Сmax до Cmin, т.е. в пределах допуска б на размер С. Поэтому погрешность базирования для размера В равна допуску на размер С между установочной 5 и измерительной 2 базами.

Круглую деталь устанавливают отверстием на жесткую оправку для обработки лыски фрезой на фрезерном станке (рис. 3, б). При такой установке между отверстием детали и жесткой оправкой приспособления образуется зазор и возникает погрешность базирования. Измерительной базой для обрабатываемой поверхности 1 является ось оправки. Вследствие зазора S между деталью и оправкой оси детали и оправки не совпадают и измерительная база - ось детали может перемещаться вверх и вниз: при смещении детали только в одну сторону получается максимальный зазор Smax, следовательно, погрешность базирования Eбh = Smax.

Погрешность закрепления Ез называют разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы в направлении получаемого размера вследствие приложения к обрабатываемой детали силы зажима W. Основная причина, влияющая на погрешность закрепления детали, - деформация базовых поверхностей детали и стыков цепи, по которой передаются силы зажима (механизированный привод, промежуточные звенья, корпус, установочные и зажимные детали приспособления, обрабатываемая деталь).

Большое влияние на погрешность закрепления оказывает форма и габаритные размеры обрабатываемой детали, точность и чистота базовых поверхностей, конструкция приспособления и постоянство сил зажима детали. Следовательно, погрешности закрепления необходимо определять для конкретных схем установки детали в приспособлении опытным путем. При обработке деталей в достаточно жестких приспособлениях погрешность закрепления оказывает незначительное влияние на точность обработки и ее можно в расчетах не учитывать.

Погрешность положения Е_пр детали относительно режущего инструмента возникает в результате неточного изготовления приспособления, его сборки и износа установочных элементов в процессе эксплуатации. Неточности при изготовлении приспособления возникают от погрешностей изготовления его деталей, сборки и регулировки. Точность изготовления приспособления задается в рабочем чертеже и в технических условиях.

На погрешность наложения детали в приспособлении наибольшее влияние оказывает износ его постоянных установочных опор. Различные детали приспособления контролируют в установленные сроки. При износе они проходят соответствующий вид ремонта.

Обозначим погрешности изготовления приспособления и износ его опор через . Так как ,, представляют собой поля рассеивания случайных величин, подчиняющихся закону нормального распределения, то погрешность установки как суммарное поле рассеивания выполняемого размера детали определим по формуле

.

При выборе способа установки детали необходимо сравнить полученную для данной установки погрешность с допустимой погрешностью . Для принятой схемы установки нужно выполнять условие .

2.2 Расчет действительных погрешностей базирования при установке деталей в приспособлении плоской поверхностью

Рис. 4 - Схемы для определения погрешностей базирования при установке обрабатываемых деталей в приспособлении плоской поверхностью

Обрабатываемая деталь (рис. 4,а) установлена на постоянные опоры приспособления нижней базовой плоскостью 1, которая является и измерительной базой, так как связана с обрабатываемой поверхностью 2 размером мм. В этом случае погрешность базирования для размера мм, полученного после фрезерования, равна нулю и не входит в суммарную погрешность, влияющую на точность размера. Зажим детали производится силой W.

Обрабатываемая деталь (рис. 4,б) установлена в приспособлении нижней базовой плоскостью 1, но измерительной базой является плоскость 3, непосредственно связаная с обрабатываемой поверхностью 2 размером мм. В этом случае возникает погрешность базирования, определяемая следующим путем. Размер С между осью фрезы и нижней установочной базовой плоскостью 1 обрабатываемой детали является постоянным. Следовательно, положение оси фрезы при обработке поверхности 2 остается неизменным относительно установочной базовой поверхности 1. Измерительная база 3 при фрезеровании плоскости 2 у партии деталей будет перемещаться относительно наружного диаметра фрезы в пределах поля допуска 0,40 мм на размер мм, полученный на предыдущей операции.

В данном случае допуск на размер мм между установочной поверхностью 1 и измерительной поверхностью 3 и определяем погрешность базирования обрабатываемой детали в приспособлении мм. Погрешность входит в суммарную погрешность размера мм, получаемого при данном способе установки обрабатываемой детали в приспособлении. Следовательно, на погрешности настройки станка и обработки остается малая величина:

0.54 - 0.40 = 0.14 мм.

Чтобы фрезеровать поверхность 2, необходимо или устранить погрешность базирования , установив обрабатываемую деталь так, как показано на (рис. 4, в) или изменить допуски на размеры и мм. Так как производить установку детали на (рис. 4, в) неудобно и технолог не может без согласия конструктора увеличить допуск на размер мм, остается одна возможность - уменьшить допуск на размер мм и, следовательно, уменьшить погрешность базирования.

Новый уменьшенный допуск на размер 65 мм можно найти из равенства

,

где и - допуски на размеры 65 и 25 мм;

- суммарная погрешность (без учета погрешности базирования),

определяется для размера 25 мм из таблиц средней экономической точности обработки поверхностей деталей.

Вновь принятый допуск на размер 65 мм технолог проставляет на определенном эскизе и выдает рабочему для фрезерования плоскости 1 на предыдущей операции. Например, при допуск

Следовательно, на операционном эскизе обрабатываемой детали должны быть проставлены размеры с допусками и мм.

2.3 Расчет приспособлений на точность

Для обеспечения необходимой точности обрабатываемой детали при конструировании приспособления нужно выбрать такую схему, при которой будет соблюдено, как говорилось выше, условие

,

где - действительное значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении;

- допускаемое значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении.

Допускаемое значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении ориентировочно рассчитывается по формуле

,

где - допуск выдерживаемого размера;

- погрешность обработки, получаемая при выполнении данной операции.

При отсутствии обоснованных данных о точности обработки, получаемой при данной операции, может приниматься среднеэкономическая точность обработки.

Действительное значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении определяют из геометрических связей, свойственных схеме базирования. Формулы расчета для наиболее часто встречающихся схем базирования приводятся в справочных данных.

Расчетную суммарную погрешность приспособления определяем по формуле

,

где - допуск на обрабатываемой детали;

- коэффициент, равный 0,8 - 0,85;

- коэффициент, равный 0,6 - 1,0;

- погрешность обработки на данной операции;

- погрешность установки.

Погрешность установки - это смещение заготовки при закреплении. Она зависит от типа приспособления и, главным образом, от характера зажима и не зависит от схемы базирования и метода обработки. Значения погрешности базирования можно выбрать из справочников. Определив погрешность базирования и найдя по таблицам погрешность установки детали и точность обработки , рассчитываем суммарную погрешность приспособления , которую затем распределяем по отдельным составляющим звеньям размерной цепи:

,

где - погрешность изготовления деталей приспособления;

- погрешность установки приспособления на станке;

- погрешность вследствие конструктивных зазоров, необходимых для посадки на установочные элементы приспособления;

- погрешность перекоса или смещения инструмента, возникающего из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления, если направляющие отсутствуют, погрешность не учитывается.

Условные обозначения к схемам базирования для типовых случаев:

Размещено на http://www.allbest.ru/

зажимное устройство;

Размещено на http://www.allbest.ru/

обрабатываемые поверхности;

Размещено на http://www.allbest.ru/

упор;

Размещено на http://www.allbest.ru/

основные установочные базы, опорные установочные поверхности.

, , и др. - допуски размеров а, b, с и др.

S _min - минимальный гарантированный зазор;

x - радиальное биение.

2.4 Правила выбора баз

В целях сокращения погрешности базирования необходимо руководствоваться следующими правилами выбора баз.

1. Для деталей, не обрабатывающихся полностью, в качестве черновых баз следует принимать поверхности, не подлежащие обработке. При наличии нескольких необрабатываемых поверхностей за черновую базу надо принимать ту из них, которая должна иметь наименьшее смещение.

2. При обработке деталей, обрабатываемых полностью черновой базой должна служить поверхность, имеющая наименьший припуск. В этом случае будет наибольшая гарантия того, что не получится брака из-за недостатка припуска на какую-либо поверхность, так как поверхности с наименьшими припусками будут соосны с поверхностями, принятыми за базы при дальнейшей обработке.

3. Поверхности, выбранные для черновых баз, должны быть по возможности наиболее ровными и несмещенными. Это же должно быть учтено при изготовлении заготовок. Назначение черновой базы надо рассматривать только как средство для получения первой чистовой базы. Повторно получить по черновой базе положение обрабатываемой детали, одинаковое с первой установкой, невозможно, поэтому повторная установка по черновой базе недопустима. Следующая установка должна производиться по чистовой базе.

4. В качестве чистовых баз надо применять в первую очередь конструктивные базы и переводить на технологические следует только при полном отсутствии возможности ограничиться конструктивными базами.

5. Большое значение имеет условие единства баз, заключающееся в том, чтобы максимальное количество поверхностей обрабатывать при установке на одни и те же базирующие поверхности. При наличии у деталей нескольких поверхностей для чистовой базы надо выбрать поверхность с меньшим допуском.

6. Необходимо совмещать установочную и измерительную базы, так как при этом исключается погрешность базирования.

7. Выбранные установочные поверхности должны обеспечить отсутствие деформаций детали, которые могут быть вызваны действием силы зажимов или усилий резания, а также простоту конструкции и дешевизну изготовления приспособления.

3. Общие сведения о приспособлениях. Виды приспособлений

В машиностроении широко применяется разнообразная технологическая оснастка, в которую входят приспособления, вспомогательный, режущий и измерительный инструмент.

Приспособлениями называются дополнительные устройства, используемые для механической обработки, сборки и контроля деталей, сборочных единиц и изделий. По назначению приспособления подразделяют на следующие виды:

1. Станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления на станках обрабатываемых заготовок. В зависимости от вида механической обработки эти приспособления, в свою очередь, делят на приспособления для сверлильных, фрезерных, расточных, токарных, шлифовальных станков и др. Станочные приспособления составляют 80...90% общего парка технологической оснастки.

Использование приспособлений обеспечивает:

а) повышение производительности труда благодаря сокращению времени на установку и закрепление заготовок при частичном или полном перекрытии вспомогательного времени машинным и уменьшении последнего посредством многоместной обработки, совмещения технологических переходов и повышения режимов резания;

б) повышение точности обработки благодаря устранению выверки при установке и связанных с ней погрешностей;

в) облегчение условий труда станочников;

г) расширение технологических возможностей оборудования;

д) повышение безопасности работы.

2.Приспособления для установки и закрепления рабочего инструмента, осуществляющие связь между инструментом и станком, в то время как первый вид осуществляет связь заготовки со станком. С помощью приспособлений первого и второго видов выполняют наладку технологической системы.

3. Сборочные приспособления для соединения сопрягаемых деталей в сборочные единицы и изделия. Их применяют для крепления базовых деталей или сборочных единиц собираемого изделия, обеспечения правильной установки соединяемых элементов изделия, предварительной сборки упругих элементов (пружин, разрезных колец и др.), а также для выполнения соединений с натягом.

4. Контрольные приспособления для промежуточного и окончательного контроля деталей, а также для контроля собранных частей машин.

5. Приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и сборочных единиц, используемые при обработке и сборке тяжелых деталей и изделий.

По эксплуатационной характеристике станочные приспособления подразделяются на универсальные, предназначенные для обработки разнообразных заготовок (машинные тиски, патроны, делительные головки, поворотные столы н пр.); специализированные, предназначенные для обработки заготовок определенного вида и представляющие собой сменные устройства (специальные губки для тисков, фасонные кулачки к патронам и т.п.), и специальные, предназначенные для выполнения определенных операций механической обработки данной детали. Универсальные приспособления применяют в условиях единичного или мелкосерийного производства, а специализированные и специальные -- в условиях крупносерийного и массового производства.

Единой системой технологической подготовки производства станочные приспособления классифицируют по определенным признакам (рис. 5).

Универсально-сборные приспособления (УСП) компонуют из заранее изготовленных стандартных элементов, деталей и сборочных единиц высокой точности. Их применяют в качестве специальных приспособлений краткосрочного действия для определенной операции, после выполнения которой их разбирают, а доставляющие элементы в дальнейшем многократно используют в новых компоновках и сочетаниях. Дальнейшее развитие УСП связано с созданием агрегатов, блоков, отдельных специальных деталей и сборочных единиц, обеспечивающих компоновку не только специальных, но и специализированных и универсально-наладочных приспособлений краткосрочного действия,

Сборно-разборные приспособления (СРП) компонуют также из стандартных элементов, но менее точных, допускающих местную доработку по посадочным местам. Эти приспособления используются как специальные приспособления долгосрочного действия. После разборки из элементов можно создавать новые компоновки.

Рис. 5 - Классификация станочных приспособлений

Неразборные специальные приспособления (НСП) компонуют из стандартных деталей и сборочных единиц общего назначения, как необратимые приспособления долгосрочного действия. Конструктивные элементы компоновок, входящие в состав системы, как правило, эксплуатируются до полного износа и не применяются повторно. Компоновка может производиться также построением приспособления из двух основных частей: унифицированной базовой части (УБ) и сменной наладки (СН). Такая конструкция НСП делает его устойчивым к изменениям конструкций обрабатываемых заготовок и к корректировкам технологических процессов. В этих случаях в приспособлении заменяют только сменную наладку.

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) общего назначения наиболее распространены в условиях серийного производства. Их применяют для закрепления заготовок из профильного проката и штучных заготовок. УБП представляют собой универсальные регулируемые корпуса с постоянными (несъемными) базовыми элементами (патронами, тисками и т. п.), входящие в комплект станка при его поставке.

Специализированными наладочными приспособлениями (СНП) оснащают операции обработки деталей, сгруппированных по конструкторским признакам и схемам базирования; компоновка по схеме агрегатирования представляет собой базовую конструкцию корпуса со сменными наладками для групп деталей.

Универсальные наладочные приспособления (УНП), так же как СНП, имеют постоянные (корпус) и сменные части. Однако сменная часть пригодна для выполнения только одной операции по обработке только одной детали. При переходе с одной операции на другую приспособления системы УНП оснащают новыми сменными частями (наладками).

Агрегатные средства механизации зажима (АСМЗ) представляют собой комплекс универсальных силовых устройств, выполненных в виде обособленных агрегатов, позволяющих в сочетании с приспособлениями механизировать и автоматизировать процесс зажима обрабатываемых заготовок.

Выбор конструкции приспособления во многом зависит от характера производства. Так, в серийном производстве применяют сравнительно простые приспособления, предназначенные в основном для достижения заданной точности обработки заготовки. В массовом производстве к приспособлениям предъявляют высокие требования и в отношении производительности. Поэтому такие приспособления, снабжаемые быстродействующими зажимами, представляют собой более сложные конструкции. Однако применение даже самых дорогих приспособлений экономически вполне оправдано.

4. Основные элементы приспособлений

Существуют следующие элементы приспособлений:

установочные -- для определения положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущего инструмента;

зажимные -- для закрепления обрабатываемой заготовки;

направляющие -- для придания требуемого направления движению режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности;

корпуса приспособлений -- основная часть, на которой размещены все элементы приспособлений;

крепежные -- для соединения отдельных элементов между собой;

делительные или поворотные, -- для точного изменения положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущего инструмента;

механизированные приводы -- для создания усилия зажима. В некоторых приспособлениях установку и зажим обрабатываемой заготовки выполняют одним механизмом, называемым установочно-зажимным.

4.1 Установочные элементы приспособлений

4.1.1 Основные правила установки заготовок

Обработка резанием осуществляется при относительном движении обрабатываемой заготовки и режущего инструмента. Чтобы обеспечить заданную точность обработки, заготовка должна быть установлена в определенном положении относительно режущего инструмента, После установки обрабатываемую заготовку закрепляют, что предотвращает ее смещение под действием сил, возникающих в процессе обработки.

В единичном и мелкосерийном производстве заготовки устанавливают с выверкой по черновым или обработанным поверхностям, а также по разметке. В массовом и крупносерийном производстве выверку не производят, а обрабатываемые заготовки устанавливают, доводя их базовые поверхности до соприкосновения с установочными элементами (опорами) приспособлений. В этом случае на установку затрачивается меньше времени и обеспечивается постоянное положение установочных базовых поверхностей заготовок в приспособлении.

В зависимости от условий обработки может потребоваться полная или частичная ориентация обрабатываемой заготовки относительно режущего инструмента. При полной ориентации обрабатываемой заготовке придают вполне определенное и единственно возможное положение в приспособлении. При частичной ориентации необязательна точная установка в определенных направлениях и даже допустимо произвольное положение (поворот) заготовки относительно какой-либо оси. В этом случае схема установки и конструкция приспособления упрощаются.

При полной ориентации базовые поверхности обрабатываемой заготовки плотно прилегают к установочным элементам приспособления. Для этого должны соблюдаться условия контакта баз и опор, а обрабатываемая заготовка не должна иметь сдвига и вращения относительно трех координатных осей. Обрабатываемая заготовка лишена всех степеней свободы, и положение ее базовых поверхностей в пространстве является определенным. Число опор должно быть равным шести (правило шести точек); их взаимное расположение обеспечивает устойчивость установки обрабатываемой заготовки в приспособлении. Расстояние между опорами принимают возможно большим, чтобы под действием силы тяжести не возникло опрокидывающего момента.

При обработке нежестких заготовок или при недостаточной их устойчивости из-за небольшой протяженности базовых поверхностей может возникнуть необходимость увеличения количества опорных точек (сверх шести). В этих случаях применяют дополнительные опоры, регулируемые или самоустанавливающиеся. При установке обрабатываемой заготовки их подводят к ее поверхности и закрепляют на время выполнения данной операции -- эти опоры превращаются в жесткие.

Установочные элементы с точечными опорами имеют ограниченную поверхность контакта. К таким опорам относятся, например, узкие призмы для установки цилиндрических заготовок. Эти опоры обеспечивают постоянную для всех заготовок данной партии устойчивость установки независимо от погрешностей их размеров и форм. Недостатками установки на точечные опоры являются повреждения базовый поверхностей заготовок при больших силах прижатия, а также смешение обрабатываемой заготовки из-за деформаций в местах контакта опор с базами.

Обрабатываемую заготовку устанавливают также по охватывающим или охватываемым базовым поверхностям. В этом случае заготовку надевают или вставляют в установочный элемент с некоторым зазором. Чтобы лишить заготовку всех степеней свободы, применяют также комбинированные способы, например, установку: а) на два базовых отверстия и плоскость, перпендикулярную их осям; б) на палец и две плоскости; в) на отверстие, плоскость и опору для угловой фиксации; г) на наружную цилиндрическую поверхность, торец и угловую опору.

В тех случаях, когда базой служит сама обрабатываемая поверхность, применяют съемные (сдвигаемые) установочные элементы.

...