Технологическая оснастка

Содержание

Оснастка технологическая — совокупность приспособлений для установки и закрепления заготовок и инструмента, выполнения сборочных операций, транспортирования заготовок, полуфабрикатов, деталей или изделий. Использование оснастки позволяет осуществлять дополнительную или специальную обработку и/или доработку выпускаемых изделий.

Типы технологической оснасткиизмерительная

• контрольная

• транспортная

• фиксационная

• обрабатывающая

• манипулирующая

Примеры технологической оснастки

• Инструмент

• Формы для отливки

• Приспособления для транспортировки

• Крепёжные изделия

Станочное (рабочее) приспособление — приспособление, предназначенное для установки и закрепления детали на станке в процессе обработки.

При изготовлении деталей в машиностроении большое значение имеет технологическая подготовка производства, основную долю затрат по стоимости и трудоемкости в которой вносит проектирование и изготовление технологической оснастки, в частности, затраты на создание станочных приспособлений. Одним из возможных решений этой задачи является применение унифицированных, стандартизированных функциональных элементов, позволяющих сократить комплект станочных приспособлений и увеличить срок их эксплуатации.

Классификация станочных приспособлений

По целевому назначению различают пять групп приспособлений:

1. станочные приспособления для установки заготовок на станках, которые в зависимости от вида обработки делят на токарные, фрезерные, сверлильные, шлифовальные, расточные, протяжные, строгальные и другие.

2. Станочные приспособления для установки обрабатывающих инструментов (вспомогательный инструмент), характеризующиеся большим числом нормализованных конструкций в силу применения нормализованных и стандартных рабочих инструментов. В состав этой группы входит 70...80 % от общего количества приспособлений.

3. Сборочные приспособления для обеспечения правильного взаимного положения деталей и сборочных единиц, предварительного деформирования собираемых упругих элементов (резиновых деталей, пружин, рессор), напрессовки, запрессовки, вальцовки, клепки, гибки по месту и других сборочных операций.

4. Контрольные приспособления, предназначенные для проверки точности заготовок, промежуточного и окончательного контроля изготавливаемых деталей, проверки сборочных операций, сборочных единиц и машин (к этой группе относятся также испытательные и контрольно-измерительные стенды).

5. Транспортно-кантовальные приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и собираемых изделий (обычно тяжелых), применяемые, в основном, в автоматизированном массовом и крупносерийном производствах.

По степени специализации подразделяют на три группы, в каждую из которых входят соответствующие системы станочных приспособлений, предусмотренные ЕСТПП и ГОСТ 14.305—73 «Правила выбора технологической оснастки». В отдельную систему можно выделить средства механизации зажима станочных предусмотренные ЕСТПП и ГОСТ 14.305—73 «Правила выбора технологической оснастки». В отдельную систему можно выделить средства механизации зажима станочных приспособлений (СМЗСП)[1].

1. Универсальные

1. УБП — универсально-безналадочные приспособления, для которых характерно применение универсальных регулируемых приспособлений, не требующих сменных установочных и зажимных элементов. Данная группа включает в себя комплексы универсальных приспособлений, входящих в комплекты оснастки, поставляемой машиностроительным предприятиям в качестве принадлежностей к станкам. 
   Рекомендуется для единичного и мелкосерийного производств.

2. УНП — универсально-наладочные приспособления. Предусматривает разделение элементов приспособлений на два основных вида: базовые и сменные. Базовые элементы — постоянная многократно используемая часть приспособления, изготавливаемая заранее по соответствующим стандартам. Сменные установочные и зажимные элементы-наладки могут быть универсальными (изготавливаемыми заранее) и специальными (изготавливаемыми по мере необходимости машиностроительным заводом). 
   Рекомендуется для мелкосерийного и серийного производств, особенно эффективна при групповой обработке заготовок.

3. УУС — универсальные устройства и средства.

2. Специализированные

1. СБП — специализированные безналадочные приспособления.

2. СНП — специализированные наладочные приспособления. Так же, как и система УНП, включает базовые элементы и комплексы элементов-наладок, но отличается более высокой степенью механизации приводов и применением многоместных приспособлений. 
   Рекомендуется для специализированного серийного и крупносерийного производств.

3. Специальные

1. УСП — универсально-сборные приспособления. УСП является одноцелевым по назначению, но универсальными по изготовлению. Собирают из заранее изготовленных деталей и сборочных единиц без последующей доработки. В комплект УСП входят: базовые и корпусные детали (плиты прямоугольные, плиты круглые, угольники); установочные детали (пальцы, призмы, штыри и др.); направляющие детали (кондукторные втулки, колонки); крепежные детали (болты, винты, шпильки, гайки, шайбы); разные детали (вилки, хомутики, оси, рукоятки, опоры); сборочные единицы (поворотные головки, кронштейны, фиксаторы, подвижные призмы, кулачковые и тисковые зажимы). 
   Из комплекта УСП можно собирать токарные, сверлильные, фрезерные и другие приспособления. Предусматривает комплекс стандартных заранее изготовленных из высококачественных легированных и инструментальных закаленных сталей (12ХНЗА, У8А, У10А и др.) элементов — деталей и сборочных единиц высокой точности, из которых компонуют различные конструкции специальных приспособлений. После применения приспособления разбирают на составные элементы. Элементы УСП находятся в обращении в течение 18-20 лет. 
   Базовые детали по ГОСТ 15636-70 — ГОСТ 15646-70; Корпусные детали по ГОСТ 15647-70 — ГОСТ 15706-70; Установочные детали по ГОСТ 15707-70 — ГОСТ 15718-70; Направляющие детали по ГОСТ 15361-70 — ГОСТ 15366-70; Прижимные детали по ГОСТ 15719-70 — ГОСТ 15723-70; Крепежные детали по ГОСТ 15724-70 — ГОСТ 15733-70; Разные детали по ГОСТ 15734-70 — ГОСТ 15743-70; Сборочные единицы по ГОСТ 15744-70 — ГОСТ 15761-70. 
   Точность обработки на УСП не превышает 9-го квалитета вследствие их невысокой жёсткости (наличие большого количества стыков). Главным достоинством УСП является быстрота сборки. За 2-5 часов можно скомпоновать приспособление средней сложности (с учетом квалификации слесаря-сборщика). 
   Рекомендуется для единичного, мелкосерийного, серийного и различных опытных производств в период освоения новых видов изделий. 
   Универсально-сборные переналаживаемые приспособления (УСПП) – система станочных приспособлений, в основу которой положен агрегатно-модульный принцип создания компоновок и возможность переналадки элементов, в том числе автоматизированная. 
   Предназначены для базирования и закрепления деталей при обработке на сверлильно-фрезерно-расточных станках с ЧПУ в условиях многономенклатурного производства.

2. СРП — сборно-разборные приспособления. Содержит комплексы стандартных сборочных единиц с базовыми поверхностями для сборки различных приспособлений. По окончании эксплуатации (при смене объекта производства) компоновки разбирают на сборочные единицы и используют их в новых приспособлениях. Представляет собой компоновку, состоящую из готовой базовой части (плиты, угольника, планшайбы), сборочных единиц (зажимных, установочных и т. д.) и наладочного элемента, чаще всего специального, с помощью которого заготовку «связывают» с установочными элементами приспособления. СРП, несмотря на определенное сходство с УСП, имеют существенное различие: они содержат, помимо стандартных деталей и узлов, специальную наладку. 
   Точность обработки на СРП (8, 9-й квалитеты) обеспечивается точностью изготовления и установки составляющих базовых элементов. 
   Рекомендуется для серийного и крупносерийного производств в условиях частой смены выпускаемых изделий с большим количеством модификаций.

3. НСП — неразборные специальные приспособления. Содержат комплексы преимущественно стандартных сборочных единиц, деталей и заготовок, а также нестандартных элементов для изготовления высокопроизводительных специальных приспособлений и сменных специальных наладок. 
   Рекомендуется для стабильного крупносерийного и массового производств.

4. Система СМЗСП включает комплекс универсальных силовых устройств, выполненных в виде обособленных агрегатов и позволяющих в сочетании с другими приспособлениями механизировать и автоматизировать процесс закрепления заготовок. 
   Предназначена для использования в условиях любого производства.

По способам обеспечения степени гибкости станочные приспособления подразделяют на[2][3]:

• сборные приспособления (УСП, УСПМ, СРП, УСПО);

• переналаживаемые приспособления (УБП, УНП, СБП, СНП, АПП).

Дальнейшее развитие существующие системы станочных приспособлений получили в системе универсально-сборных переналаживаемых приспособлений (УСПП)[4][5][6].

Состав

Несмотря на большие различия в конструктивном оформлении, обусловленные многообразием технологических процессов, конструктивных форм и размеров изготавливаемых деталей, типов станков и других факторов, приспособления имеют практически одинаковую структуру, куда входят различные элементы, механизмы и детали.

Опоры

Установочные элементы (опоры) служат для ориентации заготовки в пространстве, базирования заготовок и деталей при обработке, сборке и контроле.

Опоры могут быть неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми.

Неподвижные опоры жестко соединяются с корпусом приспособления, подвижные могут перемещаться по базе в процессе обработки заготовки или при установке ее в приспособление. В качестве примера подвижных опор могут служить опоры подвижного люнета токарного станка, плавающих — подвижный (утопающий) палец или центр. Регулируемые (подводимые и самоустанавливающиеся) элементы играют роль дополнительных опор для повышения жесткости обрабатываемых в приспособлениях нежестких заготовок.

В качестве установочных элементов при базировании заготовок по плоскостям используют точечные неподвижные опоры со сферической, плоской и рифленой рабочими поверхностями (при использовании черных базовых поверхностей) и опорные пластины (при использовании обработанных базовых поверхностей). Выбор постоянных точечных опор осуществляют по ГОСТ 13440—68 — ГОСТ 13442—68, регулируемых — по ГОСТ 4084—68 — ГОСТ 4085—68, самоустанавливающихся — по ГОСТ 13159—67. Опорные пластины выбирают по ГОСТ 4743—68.

По внешним цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливают в призмы (ГОСТ 12195—66 — ГОСТ 12197—66), втулки и полувтулки, цанги, кулачки самоцентрирующих патронов (ГОСТ 2675—80, ГОСТ 3890—82 и др.) и подобные установочные и установочно-зажимные элементы; по внутренним — на рабочую поверхность различных оправок (ГОСТ 16211—70 и др.), на пальцы (ГОСТ 12209—66 — ГОСТ 12212—66),сухари, кулачки разжимных устройств и другие установочные элементы.

Для установки заготовок по центровым гнездам и фаскам отверстий используют различные по конструкции центры (ГОСТ 2576—79, ГОСТ 8742—75), для установки зубчатых колес по эвольвентным профилям — ролики, шары, витые пружины и другие элементы. Чаще всего в конкретном приспособлении используют несколько видов установочных элементов, так как базирование заготовок обычно осуществляется не по одной базе, а по их комплекту. Количество этих элементов и их расположение в приспособлении выбирают в зависимости от требуемой точности ориентации и устойчивости заготовки согласно принятой в технологическом процессе схеме базирования.

Установочные элементы должны обладать повышенной износостойкостью, длительное время сохранять свои размеры и относительное положение. Поэтому их изготавливают из углеродистых и легированных сталей (У7, У8, У10А, 65Г и др.) с закалкой до твердости 56…...61 HRC8 или из конструкционных сталей (15ХН, 20, 20Х и др.) с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм и последующей закалкой до той же твердости. В ряде случаев их армируют твердым сплавом и другими материалами. Шероховатость рабочих поверхностей установочных элементов соответствует чаще всего параметру Ra = 2,5…0,32 мкм. Кроме того, установочные элементы не должны ухудшать качество поверхностей деталей, стыки их должны быть достаточно жесткими.

Зажимные элементы и устройства

Наиболее распространены элементарные зажимные устройства — винтовые, клиновые, рычажные, эксцентриковые и цанговые. Чаще в приспособлениях используются сложные (комбинированные) устройства, состоящие из двух или нескольких элементарных.

Элементы для определения положения инструмента

Служат для постановки обрабатывающего инструмента в требуемое положение (высотные и угловые установы) направления сверл, зенкеров, разверток, дорнов, расточных борштанг и другого инструмента (кондукторные втулки); обеспечения заданной кинематики перемещения инструмента (копиры).

Вспомогательные приспособления и устройства

• Делительные устройства с дисками и фиксаторами. С помощью поворотных, делительных и подъемных устройств, применяемых в многопозиционных приспособлениях, обрабатываемой заготовке придаются различные положения относительно станка. Делительные устройства состоят из дисков, закрепляемых на поворотных частях приспособлений, и фиксаторов. Наиболее просты в изготовлении, но наименее точны в работе шариковые фиксаторы. Они не воспринимают крутящих моментов при обработке. Фиксаторы кнопочного типа с цилиндрическими пальцами (выполняются по ГОСТ 13160— 67) могут воспринимать крутящие моменты от сил резания. 
  Наиболее точными являются фиксаторы с коническими пальцами реечного типа (регламентируются ГОСТ 13162—67). Для повышения износостойкости стальные втулки (ГОСТ 12214—66, ГОСТ 12215—66) фиксаторов выполняют с закалкой или цементацией и закалкой.

• Различные выталкивающие устройства (выталкиватели) используют для ускорения снятия небольших деталей с приспособления.

• Быстродействующие защелки и откидные винты для крепления откидных элементов приспособлений (например, шарнирно установленных кондукторных плит).

• Подъемные механизмы станочных приспособлений, обеспечивающие выполнение специальных технологических приемов. Примером подъемных механизмов может служить подъемное устройство расточных приспособлений. В случае, когда нужно одновременно расточить в заготовке несколько последовательно расположенных отверстий одинакового диаметра одной борштангой, предусматривается подъемное устройство, на котором устанавливается обрабатываемая заготовка. В результате подъема и, следовательно, смещения оси необработанных отверстий заготовки относительно оси борштанги обеспечивается проход расточной скалки в кондуктор и заготовку с установкой резцов в исходное положение перед растачиваемыми на данной операции отверстиями. После этого подъемная часть с заготовкой опускается и крепится к неподвижному основанию приспособления.

• Тормозные и прижимные устройства.

• Рукоятки; сухари; шпильки; маховички; крепежные и другие детали.

Силовые приводы

Наиболее распространены пневматические (поршневые, диафрагменные, пластинчатые и сильфонные) приводы с повышенным быстродействием.

Эксцентриковые зажимы.

При больших программах выпуска изделий широко применяют быстродействующие зажимы. Одним из видов таких ручных зажимов являются эксцентриковые, в которых поворотом эксцентриков создаются усилия зажима.

Значительные усилия при малой площади касания рабочей поверхности эксцентрика могут вызвать повреждение поверхности детали. Поэтому обычно эксцентрик действует на деталь через подкладку, толкатели, рычаги или тяги.

Зажимные эксцентрики могут быть с различным профилем рабочей поверхности: в виде окружности (круглые эксцентрики) и со спиральным профилем (в виде логарифмической или архимедовой спирали).

Круглый эксцентрик представляет собой цилиндр (валик или кулачок), ось которого расположена эксцентрично по отношению к оси вращения (фиг. 176, а, бив). Такие эксцентрики наиболее просты в изготовлении. Для поворота эксцентрика служит рукоятка. Эксцентриковые зажимы выполняют часто в виде кривошипных валиков с одной или двумя опорами.

Эксцентриковые зажимы всегда ручные, поэтому основным условием правильной работы их является сохранение углового положения эксцентрика после его поворота для зажатия — «самоторможение эксцентрика». Это свойство эксцентрика определяется отношением диаметра О цилиндрической рабочей поверхности к эксцентриситету е. Это отношение называется характеристикой эксцентрика. При определенном отношении – условие самоторможения эксцентрика выполняется.

Обычно диаметром Б круглого эксцентрика задаются из конструктивных соображений, а эксцентриситет е рассчитывают исходя из условий самоторможения.

Линия симметрии эксцентрика делит его на две части. Можно представить себе два клина, одним из которых при повороте эксцентрика закрепляется деталь. Положение эксцентрика при его контакте с поверхностью детали минимального размера.

Обычно положение участка профиля эксцентрика, который участвует в работе, выбирают так. чтобы при горизонтальном положении линий 0\02 эксцентрик касался бы точкой с2 зажимаемой летали средних размеров. При зажиме деталей с максимальными и минимальными размерами детали будут касаться соответственно точек сI и с3 эксцентрика, симметрично расположенных относительно точки с2. Тогда активным профилем эксцентрика будет дуга С1С3. При этом часть эксцентрика, ограниченную на фигуре штриховой линией, можно удалить (при этом ручку надо переставить в другое место).

Угол а между зажимаемой поверхностью и нормалью к радиусу вращения называют углом подъема. Он различен при разных угловых положениях эксцентрика. Из развертки видно, что при касании детали и эксцентрика точками а и Б угол а равен нулю. Его величина наибольшая при касании эксцентрика точкой с2. При малых углах клиньев возможно заедание, при больших - самопроизвольное ослабление. Поэтому зажим при касании с деталью точек эксцентрика а и б нежелателен. Для спокойного и надежного закрепления детали необходимо, чтобы эксцентрик соприкасался на участке С\С3 с деталью, когда угол а не бывает равен нулю и не может колебаться в широких пределах.