РАЗДЕЛ 5. Конструирование приспособлений.

Приспособлениями называют вспомогательные устройства для выполнения операций обработки, сборки и контроля. Стоночные приспособления - 80 - 90 %. Использование станочных приспособлений устраняет разметку, повышает производительность и точность обработки, снижает себестоимость изделий, повышает безопасность работы, улушает условия труда.

Приспособления делятся:

- по целевому назначению:

- станочные для установки заготовок;

- станочные для закрепления инструмента;

- контрольные ( испытания )

- по степени специализации:

- универсальные ( в единичном и м/серийном производстве ): стандартные и переналаживаемые;

- специальные ( к/с и массовое производство )

Требования , предъявляемые к приспособлениям:

- удобными для работы, безопасными;

- быстродействующими;

- жесткими;

-простыми, дешевыми;

- ремонтопригодными.

Основные узлы приспособлений:

- установочные;

- устройства для закрепления;

- устройства для направления инструмента и контроля положения инструмента ;

- вспомогательные устройства;

- корпуса.

Исходные данные для проектирования приспособления ( получает от технолога ):

- схема приспособления ( схема базирования, закрепления );

- режимы обработки, чертежи заготовки и готовой детали с ТУ;

- операционная технология, оборудование, инструмент;

- временные факторы и программа выпуска.

Справочные данные:

- 5 % бюджета страны расходуется на оснастку;

- 200 000 рабочих занято изготовлением оснастки;

- 50 000 инженеров занимается проектированием оснастки;

- на 1 деталь в к/с и массовых производствах приходится 8  10 приспособлений;

- 10⁶ приспособлений находится в употреблении в России.

Задачами конструктора приспособления являются:

- конкретизация принятой схемы установки;

- выбор установочных элементов приспособления;

- определение зажимной силы ( Q );

- выбор и расчет зажимного устройства;

- выбор направляющих элементов для инструментов ( втулок, установов и так далее );

- общая компоновка приспособления, назначение ТУ на изготовление;

- экономические расчеты.

По числу одновременно устанавливаемых заготовок и количеству позиций обработки приспособление может быть одноместным однопозиционным, многоместным и многопозиционным ( и их комбинации ).

Проектирование может быть ручное ( традиционное ) и автоматизированное.

Последовательность разработок:

1. Определяется допустимая величина погрешности установки заготовки исходя из точности обработки:     

  _уст  _доп.   (  - Ф )² -   ² + 3 U² + 3 t² + H² ] ;

2. Уточняется схема установки и определяется погрешность базирования   б.  сх. ;

3. Определяется место, величина силы закрепления  Q  , исходя из условий обработки;

4. Определяется величина погрешности закрепления   з.  сх., исходя из Q max и Q min., то есть

  _з.  _сх. = C  ( Qⁿ _max - Qⁿ _min )  cos ;

5. Определяется величина   изгот.  присп. допустимая:

( ²б. + ²_з. +   _изг. ² _пр. + ² _изн. + ²_уст.)^1/2   (  - Ф )² -  ² + 3 U² + 3 t² + H² 

откуда:

  _изг.  _пр.   (  - Ф )² -  ² + 3 U² + 3 t² + H²  -  ²_б. + ²_з.+ ² _изн.+ ²_усл.  ;

6. Исходя из времени закрепления ( t закр. ) , выбирают тип зажимного устройства;

7. Расчеты на прочность и выбор основных параметров зажимного устройства;

8. Выбор типа и р-ров элементов для направления режущего инструмента и контроля его положения;

9. Разработка общего вида приспособления, ТУ на его изготовление;

10.Экономические расчеты: определение целесообразности данного приспособления.

1. Схемы установки и установочные элементы приспособлений.

Зная принятую схему базирования, точность и шероховатость базовых поверхностей, конструктор определяет тип и размер установочных элементов, их количество; определяют погрешность базирования.

Основные требования к установочным элементам:

1. количество и расположение установочных элементов должны обеспечивать необходимую ориентацию заготовки, обеспечивать ее устойчивость;

2. при использовании черных баз и баз до Ra 20 ( третий класс шероховатости ) - установленные элементы должны быть точечные;

3. установочные элементы не должны портить базовую поверхность заготовок;

4. должны быть жесткими, износостойкими  НRС = 54  58  и Ra 0,63 ( восьмой класс );

5. установочные элементы должны быть легкосъемные для упрощения ремонта.

Погрешность установки в общем виде:

у  ( ²б. + ²з. + ²n )^1/2 - ( ²б. + ²з. + ² изг. + ² изн. + ²усл.)^1/2

( смотрите раздел “Точность в машиностроении” ).

 изн. =    N  мкм  ; N - количество контактов с опорой в тысячах;

 - контакт , зависящий от типа опор.

 = 0,5 ... 2,0  = 0,2 ... 0,4

( для материала ст. 20Х, ст. 45 ).

_ус.  0,01 ... 0,03 мм;

Рассмотрим типовые схемы установки и применяемые при этом элементы.

а) Установка по плоскости:

При установке по черным базам:

- рифленые - сферические

При установке по чистым базам:

- плоские точечные - плоские пластины

по ГОСТ: D = 6  40 мм Материалы: - сталь У8

d = 4  25 мм - сталь 20 ( 20Х )

Н = 10  76 мм - цемент./ закалк. до HRC 55...60

h = 6 ... 40 мм

R = 4 ... 40 мм

L = 60 ...220 мм

В = 16 ...35 мм

h = 10 ...25 мм

В общем случае опоры располагаются в корпусе приспособления по правилу 6 точек :

при условии неотрывности баз заготовки от опор, она лишена всех 6 степеней свободы.

Регулируемые ( самоустанавливающиеся ) опоры применяются в качестве дополнительных опор, когда есть большой разброс размеров в партии.

Регулируемые опоры применяют и при обработке нежестких заготовок. После установки заготовки на 6 точках она закрепляется силой Q, затем подводится регулируемая опора.

б). Установка на внешнюю цилиндрическую поверхность -

в опорные призмы и самоцентрирующиеся патроны.

Призмы:

( при установке по чистой поверхности) - при установке по черным

базовым поверхностям (ограниченный контакт)

Материал - сталь 45 ( Т/О; HRC = 40 ...45 ), сталь 20 ( цемент.; Т/О; HRC = 56 ... 58 ).

Размеры и основные ТУ на изготовление призм - в ГОСТе 12193 - 86; 12.197-86.

Погрешность базирования при установке в призму рассмотрена в разделе “Точность...”.

_{ н} = /2( 1/sin /2 - 1) _{ н} = /2 _{ н} = 0

_{ н} = /2( 1/sin /2 + 1) _{ н} = /2 _{ н} = 

 _н = /2( 1/sin /2 ) _н = 0  _н = /2

Основные случаи и формулы для определения .

При закреплении в призме: y = ( 0,017 + 3/НВ + 0,005 R_ + 1,7/D )  Q^0,7

( для расчета _{закрепл.} ).

При установке в самоцентрирующиеся призмы:

 _н = 0 в 2-х направлениях

Установка в 3-х к.п. ( самоцентрирующие ): особое значение имеет при установке тонкостенных колец ( происходит их деформация ).

от приложения Q  деформации  возникают

погрешности цилиндрической поверхности

(₁ - прогиб; ₂ - выпучив.)

₁ = 0,016 С где С = Q R³_ср. / E У

₂ = - 0,014 С

Тогда :  Ф = 2 ₁  + ₂   погрешность формы появится после открепления заготовки.

Величина  Ф зависит от количества точек приложения силы Q; величины Q и жесткости кольца ( EJ ); она может быть уменьшена:

- путем применения широких кулачков;

- увеличением числа точек приложения силы Q.

в). Установка на внутреннюю цилиндрическую поверхность ( на отверстие ) и перпендикулярно к ее оси плоскости:

- используются три типа устройств:

1 - оправки концевые и центровые ( жесткие );

2 - самоцентрирующие зажимные устройства;

3 - установочные пальцы.

1.Рассмотрим концевые и центровые оправки:

а) конические ( К 1/1500 ... 1/4000 ) - д/чистовых операций (малый М_кр);

базовая поверхность  по IT 6 ...7

В следствие расклинивающего действия деталь прочно удерживается на оправке; точность центрирования 0,005 ... 0,01 мм. Недостатки - отсутствие фиксации по длине заготовки, поэтому нельзя обр-ть торцы заготовки; используют в массовых и единичных производствах.

б) оправки для установки заготовки с гарантированным натягом:

Точность центрирования: 0,005 ... 0,01 мм. По длине  упор в бурт.

Дано: М _рез. ( Р_рез)

Надо: определить i _min ?

- задается k = 2,5 ( к-т запаса)

находим М_тр и Р_тр для удержания заготовки:

М_тр = k  М_рез ; Р_тр = k  Р_ос.

- момент трения : М_тр =   р    d²   ; Р_тр =   р    d   ;

2

 = 0,08 - 0,12 р = ( i  10^-3 ) / (C₁ / E₁ + C₂ / E₂ )  d кГс/ мм² 

- находим натяг: i _min = 2  М_тр  ( С₁ / Е₁ + С₂ / Е₂ )

10^-3      d  

изг. оправки = 0,01 мм , изн. оправки = 0,01 ... 0,04

- находим d оправки = dном + i min + изг. + изн. + отв.

в) оправки с гарантированным зазором :

точность центрирования: 0,02 ... 0,03 мм

по длине  упор в бутик;