2.8. Элементы приспособлений многократного применения

Приспособления многократного применения обеспечивают их переналадку (регулирование подвижных элементов, замену сменных наладок или перекомпоновку), установку и закрепление заготовок различной формы и размеров или сходных по конфигурации заготовок различных типоразмеров.

Стандартизованные приспособления многократного применения и их элементы можно изготовлять на специализированных предприятиях, что значительно снижает стоимость оснастки и повышает качество благодаря использованию прогрессивных заготовок, современных материалов и новых технологических процессов изготовления изделий большими сериями.

К конструкциям приспособлений многократного применения предъявляется ряд требований. Они должны иметь высокую гибкость и мобильность, обеспечивающие быструю переналадку; должны обладать высокой прочностью, жесткостью, виброустойчивостью, надежностью и сохранять высокую точность на протяжении всего срока службы.

В соответствии со стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) под системой приспособлений многократного применения понимается совокупность приспособлений, конструкции которых компонуются на базе общих правил для обеспечения единства выполнения и использования в определенных организационных условиях технологического процесса изготовления различных деталей методом механической обработки.

Стандарты предусматривают пять систем приспособлений многократного применения: универсально-безналадочные (УБП); универсально-наладочные (УНП); специализированные наладочные (СИП); универсально-сборные (УСП); сборно-разборные (СРП). Области эффективного применения этих систем в механосборочном производстве указаны ниже.

Серийность производства Вид приспособлений

Единичное…………………………………………УБП, УСП

Мелкосерийное…………………………………….УБС. УСП, СРП

Серийное…………………………………………...СРП, УНП

Крупносерийное.……………………………………УНП, СНП

Отличительными признаками приспособлений многократного применения являются способы их переналадки или перекомпоновки, характеризующие степень их универсальности.

В ряде случаев приспособления указанных видов могут применяться и при других серийности и видах производства.

Приспособления многократного применения наиболее эффективны при использовании на станках с ЧПУ. Обработка в одном приспособлении различных заготовок на станках с ЧПУ в мелко- и среднесерийном производстве резко сокращает число приспособлений, а следовательно, и затраты на них, поскольку одно приспособление многократного применения заменяет значительное число специальных, предназначенных для установки и закрепления лишь определенных заготовок. Специальные приспособления целесообразно использовать лишь как исключение при невозможности создания конструкций многократного применения. На рис. 2.81 показано приспособление, позволяющее обрабатывать различные заготовки.

Рис. 2.81. Переналаживаемое приспособление для станков с ЧПУ:

1…4 – заготовки

Приспособления, отнесенные к УБП, обеспечивают установку заготовок широкой номенклатуры. Конструкция УБП представляет собой механизм долговременного использования с постоянными (несъемными) элементами для установки различных заготовок. Эти приспособления, предназначенные для многократного использования без доработки, эффективны в условиях единичного и мелкосерийного производства. УБП характеризуются приме­нением универсальных регулируемых зажимных механизмов, не требующих изготовления специальных деталей. К УБП относятся машинные тиски, поворотные столы, стойки и т.п.

Пример УБП пневматические регулируемые тиски (рис. 2.82), на основании 1 которых смонтированы поворотный корпус2 с встроеннымпневмоцилиндром 10. При повороте рукоятки 9 распределительного крана в положение зажима сжатый воздух поступает в штоковую полость пневмоцилиндра, в результате чего поршень 12 со штоком 11 опускается вниз, поворачивая по часовой стрелке рычаг 3, который перемешает подвижную губку 4 вправо,прижимая заготовку 5 к неподвижной губке 6 с силой 49 кН при давлении воздуха 4,9-10³ Н/м². Быстрая переналадка подвижной губки осуществляется поворотом рукоятки 8 против часовой стрелки; при этом выступ планки 7 выходит из паза корпуса тисков. После этого губку перемещают в требуемое положение до тех пор, пока выступ планки 7 не войдет в соответствующий паз корпуса.

Рис. 2.82.Пневматические регулируемые тиски:

1 – основание; 2 – поворотный корпус; 3 – рычаг; 4 – подвижная губка; 5 – заготовка;

6 – неподвижная губка; 7 – планка; 8 и 9 – рукоятки; 10 – пневмоцилиндр; 11 – шток;

12 – поршень

Приспособления, отнесенные к УНП состоят из универсального (по схемам базирования и конструктивным формам заготовок) базового агрегата и сменных наладок. Степень универсальности УНП выше, чем УБП, так как благодаря применению сменных наладок позволяют устанавливать заготовки более широкой номенклатуры.

Базовый агрегат – постоянная часть приспособления для установки сменных наладок в процессе создания компоновки, которая представляет собой механизм долговременного использования, предназначенный для многократного применения в различных конструкциях. Базовый агрегат изготовляют заранее на специализированном производстве по соответствующему стандарту.

Сменная наладка представляет собой сборочную единицу, т.е. самостоятельную специальную часть приспособления, обеспечивающую установку определенных заготовок на его базовом агрегате, или совокупность сборочных единиц, предназначенных для базирования конкретной заготовки. Сменная наладка – наиболее простая и недорогая часть приспособления.

Сменные наладки заменяют без снятия базового агрегата со станка. На базовом агрегате предусматриваются поверхности для установки наладок. Базирование последних осуществляется по плоскости и цилиндрическим отверстиям, П- и Т-образным пазам. Для закрепления наладок используют резьбовые отверстия или Т-образные пазы. Цикл оснащения операции универсально-наладочным приспособлением состоит из проектирования, изготовления сменной наладки и ее установки на базовом агрегате, на что тре­буется до 15 ч.

Приспособления системы УНП применяют для токарных, фрезерных, сверлильных и других операций. На рис. 2.83, а показаны установочные элементы (опорные и упорные планки), УНП для расточного станка. Поворотный стол станка имеет пять Т-образных пазов и перпендикулярный к ним призматический паз. На торцах стола предусмотрены резьбовые отверстия для крепления упорных планок. Упоры устанавливают выступами в Т-образные пазы стола и закрепляют болтами. На боковых сторонах упорных планок выполнены резьбовые отверстия для установки и закрепления сменных наладок.

Во многих случаях конструкции опорных и упорных планок унифицированы в пределах завода-изготовителя или фирмы. На рис. 2.83, б приведены три варианта опорных и упорных планок, каждая из которых собирается из нормализованных деталей.

Рис. 2.83.Упорные(1) и опорные (2) планки УНП (а) и его различные установочные элементы (б)

Другой пример УНП – тиски со сменными губками (рис. 2.84), используемые при обработке заготовок широкой номенклатуры.

Приспособления, отнесенные к СНП, предназначены для установки родственных по конфигурации заготовок различных габаритных размеров с идентичными схемами базирования. СНП состоит из специализированного (по схеме базирования и виду обработки тоновых групп заготовок) базового агрегата и сменных наладок.

Каждый базовый агрегат рассчитан на установку заготовок одного и того же типа. Во многих случаях применяются многоместные СНП. Как правило, СНП снабжены гидравлическим или пневматическим приводом. СНП широко применяются в качестве приспособлений для обработки заготовок по групповой технологии. Эффективной областью применения СНП является крупносерийное производство. Цикл оснащения технологической операции та­кими приспособлениями состоит из проектирования, изготовления наладки и установки ее на базовом агрегате; продолжительность цикла – 15 ч.

Для установки и закрепления деталей типа фланцев и стаканов при обработке отверстий на сверлильных станках применяют СНП с пневматическим приводом (рис. 2.85). В корпусе приспособления выполнены 12 отверстий, в которых установлены стаканы 1 для базирования заготовок по внутренней цилиндрической поверхности. Расстояние между осями стаканов соблюдается с точностью ±0.01 мм.

Рис. 2.84.Тиски со сменными губками (УНП):

1 – заготовка; 2 – сменная губка

Заготовки закрепляют с помощью регулируемых резьбовых тяг 3 с быстросъемными шайбами 2. На торце корпуса приспособления закреплены два пневмоцилиндра 6, штоки каждого из которых через систему рычагов 5 и 4 соединены с шестью тягами 3.

Набор переходных втулок (сменная наладка) позволяет устанавливать в приспособлении 6…12 заготовок различных типоразмеров. Благодаря быстродействующему механизированному приводу сокращается время на закрепление и раскрепление заготовок. При этом чем больше заготовок од­новременно закрепляется в приспособлении, тем меньше время, затрачиваемое на закрепление одной заготовки.

Приспособления, отнесенные к УСП, собирают из стандартных универсальных деталей и сборочных единиц без последующей механической обработки вследствие их высокой точности. После использования компоновки УСП разбирают на составные части и в дальнейшем многократно применяют в различных сочетаниях в новых приспособлениях.

Рис. 2.85. Многоместное с пневматическим приводом СНП, налаженное на выполнение сверлильных работ:

1 – стакан; 2 – шайба; 3 – тяга; 4,5 – рычаги; 6 – пневмоцилиндр

Элементы УСП постоянно находятся в обращении в течении всего срока их службы. УСП не требуют стадии проектирования и изготовления. Цикл оснащения операции таким приспособлением состоит из сборки компоновки и ее внедрения, на что затрачивается в среднем 3...4 ч. УСП рекомендуются для использования в единичном и мелкосерийном производстве.

Элементы УСП изготовляют из высоколегированной стали, их поверхности цементируют и подвергают термической обработке до твердости HRC 58...62, что обеспечивает высокую износостойкость элементов и длительный срок их службы (10...15 лет). Конструкции деталей и сборочных единиц УСП обеспечивают точность обработки деталей до 8-го квалитета.

Элементы УСП подразделяются на восемь групп.

1. Базовые элементы, которые служат основанием приспособления: квадратные, прямоугольные и круглые плиты, оправки, угольники.

2. Корпусные элементы: опоры, проставки, призмы, угловые опоры, угольники, планки.

3. Установочные элементы, предназначенные для установки и фиксации корпусных элементов и заготовок: шпонки, штыри, пальцы, диски, центры и др.

4. Направляющие элементы, которые служат для направления инструментов и настройки размеров приспособлений: переходные и кондукторные втулки, валики и колонки.

5. Зажимные элементы для закрепления заготовок в приспособлении: прихваты и планки.

6. Крепежные элементы: болты, винты, шпильки, гайки, шайбы.

7. Разные детали: ушки, вилки, оси, и т.д.

8. Сборочные единицы, способствующие ускорению сборки компоновок УСП: поворотные головки, фиксаторы, центровые бабки, подвижные призмы, кулачковые и тисочные зажимы.

Базовый набор деталей позволяет получать многовариантные конструктивные исполнения установочных, зажимных и корпусных элементов, обеспечивая обратимость приспособлений. На рис. 2.86 представлено приспособление, собранное из элементов УСП и специальных деталей.

Рис. 2.86. Приспособление, собранное из элементов УСП и специальных деталей:

1 – заготовка

Приспособления, отнесенные к СРП собирают из стандартных деталей и узлов как специальные приспособления долгосрочного применения. Возможно частичное использование в компоновке специальных деталей. Заготовка контактирует с базовым агрегатом приспособления через частично обработанные базы сменных наладок. В отличие от деталей и сборочных единиц УСП, которые имеют универсальное назначение (точная обработка и универсальные базы на всех плоскостях), детали и сборочные единицы СРП имеют функциональное назначение (с соответствующим разграничением баз). В СРП в отличие or УСП преобладают сборочные единицы, а не отдельные детали. Компоновку СРП собирают и используют на весь период производства изделия, а УСП разбирают после обработки очередной партии деталей. Стандартные детали и сборочные единицы СРП изготовляют заблаговременно. Применение СРП эффективно в мелкосерийном и серийном производстве. Цикл оснащения операций состоит из проектирования компоновки, изго­товления специальных деталей (если требуется), сборки (и обработки баз) и внедрения, на что необходимо в среднем 20...25 ч.

Рис. 2.87. СРП для обработки корпусных деталей:

1,2 – базовые элементы; 3 – заготовка

На рис. 2.87 показано приспособление, относящееся к СРП. Элементы1 и 2 являются базовыми и сохраняются при переналадке на обработку других заготовок.

Рассмотрим набор сборочных единиц, широко применяемых при создании переналаживаемых приспособлений с ручным и механизированным зажимом заготовок.

На торце прихвата (рис. 2.88, а) выполнены зубцы, взаимодействующие с зубцами подставки. Высоту прихвата регулируют путем перестановки его зубцов относительно зубцов подставки. В прихвате 2 (рис. 2.88, б) выполнен сквозной паз, а на верхней поверхности – цилиндрические гнезда под сферическую шайбу 4 и гайку 3. Регулирование прихвата по высоте осуществляется его перестановкой относительно болта 6 с использованием прижима 5. При этом шайба 4 и гайка 3 устанавливаются в соответствующее гнездо прихвата.

Рис. 2.88. Прихваты, используемые в зажимных механизмах переналаживаемых приспособлений для вертикального закрепления заготовок:

а – прихват со ступенчатой подставкой; б – прихват со сферической шайбой; 1 – опора;

2 – прихват; 3 – гайка; 4 – шайба; 5 – прижим; 6 – болт; 7 –заготовка

а б в

Рис. 2.89. Прихваты с кольцевой (а) и поворотной (б) ступенчатыми опорами и зажимное устройство (в):

1,12 – болты; 2 – гайка; 3,5 – прихваты; 4,8 – опоры; 6 – фиксатор; 7 – пружина;

9 – колонка; 10 – шариковый фиксатор; 11 – пята

Прихват 3, показанный на рис. 2.89, а, регулируют по высоте, переставляя его по кольцевым канавкам опоры 4, контактирующим с канавками прихвата. Сквозной продольный паз служит для регулирования вылета прихвата.

Прихват 5 (рис. 2.89, б) регулируют следующим образом. Опору 8 поворачивают относительно колонки 9, пока лыска не установится напротив подпружиненного фиксатора. При этом паз фиксатора выходит из зацепления с выступом кольцевого паза опоры. Положение опоры относительно колонки при полностью выведенном фиксаторе 6 определяется шариковым фиксатором10. В этом положении опоры прихват свободно поднимают по болту 12 или опускают на нужную высоту, после чего опору поворачивают примерно на 120° до момента заскакивания фиксатора 6 в гнездо отверстия колонки 9. При этом под действием пружины 7 выступ кольцевой канавки опоры 8 входит в паз фиксатора 6.

Для того чтобы установить прихват зажимного механизма, показанного на рис. 2.54, в, на требуемую высоту, ввинчивают или вывинчивают зажимной болт из корпуса, с помощью которого прихват устанавливают в Т-образном пазу стола станка. При этом опора прихвата автоматически под действием пружины занимает требуемое положение. Для быстрой фиксации опоры используется гайка с накаткой: гайка затягивает сухарь, зубцы которого взаимодействуют с зубцами на корпусе.

Гамма (три типоразмера) зажимных механизмов переналаживаемых приспособлений с прихватами представлена на рис. 2.90.

Рис. 2.90. Гамма зажимных механизмов переналаживаемых приспособлений:

1 – основание; 2 – пружина; 3 – болт; 4 – прихват; 5 – опорная планка;

6 – гидропривод прихвата