Общая классификация станочных приспособлений

Сегодня все многообразие станочной оснастки классифицируется по нескольким признакам.

По целевому назначению приспособления делят на пять групп;

• 1. Станочные приспособления — используются для установки и закрепления обрабатываемых заготовок на станках: токарных, сверлильных, фрезерных, расточных, шлифовальных и других. Они являются самой многочисленной группой и составляют 70−80% общего числа приспособлений.
• 2. Приспособления для крепления режущих инструментов — характеризуются большим числом нормализованных конструкций. Это — переходные втулки для сверл, патроны для метчиков, оправки для фрез.
• 3. Сборочные приспособления — используют для соединения сопрягаемых деталей и сборочных единиц, крепления базовых деталей собираемого изделия, выполнения сборочных операций и др.
• 4. Контрольные приспособления — применяют для контроля заготовок, промежуточного и окончательног о контроля обрабатываемых деталей, а также для проверки собранных сборочных единиц и машин.
• 5. Приспособления для манипулирования обрабатываемыми заготовками. Различные захваты, крюки, подвески и т. и.

По степени специализации приспособления делят на шесть систем.

Рис. 1.2. Неразборное специальное приспособление [7].

1. Неразборные специальные приспособления (НСП) (рис. 1.2) — применяются в условиях крупносерийного и массового производства при редкой (раз в 3−5 лет) смене производства изделий. Высокая стабильность точности и жесткость этих приспособлений достигается беззазорным способом соединения деталей, минимальным числом разъемных соединений и применением крепежных элементов оптимального размера.

В НСП используют быстродействующие зажимные устройства, а в ряде случаев и автоматизацию установки заготовок и съем готовых деталей. Основным недостатком НСП является необратимость конструкций, т. е. приспособлсние отправляется на переплавку после смены объекта производства на другую модель.

2. Универсально-безналадочные приспособления (УБП) (рис. 1.3) — применяются в условиях единичного, мелкои среднесерийного производства при оснащении малотрудоемких по подготовительному времени операций. Они представляют собой законченные механизмы многократного использования. Большинство конструкций УБП поставляют вместе со станками в виде определенных принадлежностей (универсальные токарные патроны, центры, машинные тиски с постоянными губками и др.).

Рис. 1.3. Двухкулачковый (а) и трехкулачковый (б) самоцентирующие патроны:

I — заготовка [7].

Недостатком УБП является продолжение их достоинства: сложность приспособления к нестандартным условиям эксплуатации.

• 3. Универсально-наладочные приспособления (УНП) (рис. 1.4) — применяются в условиях многономенклатурного серийного производства, а также при групповой обработке заготовок. Они состоят из базовой сборочной единицы и сменных наладочных элементов (наладки). Наладка УНП осуществляется в основном за счет рег улирования наладочных элементов.
• 4. Специализированные наладочные приспособления (СНП) (рис. 1.5) — используются в условиях серийного производства. Они состоят из специализированной, чаще всего механизированной, базовой сборочной единицы и специальных сменных наладок для установки близких по схемам базирования, закреплению и по характеру обработки заготовок. Наладка СНП осуществляется за счет смены специальной наладки. По состоянию готовности к работе, по степени механизации закрепления заготовки эти приспособления близки к образцам специальной станочной оснастки.

Рис. 1.4. Сменная наладка тисков:

/ - губка; 2 — штыри; 3 — сменная губка; 4 — заготовка [7].

Рис. 1.5. Универсально-сборный накладной кондуктор Базовый агрегат УНП и СНП состоит из одной или нескольких сборочных единиц и представляет собой на 80−95% готовое к работе станочное приспособление.

В мелкосерийном производстве применяют, как правило, немеханизированные наладочные приспособления, а в серийном и крупносерийном — приспособления с пневматическим или гидравлическим приводом зажима обрабатываемой заготовки.

Стоимость сменной наладки значительно меньше стоимости специального приспособления. У одного базового агрегата может быть до 20 сменных наладок, т. е. он заменяет до 20 специальных приспособлений.

Достоинства УНП и СНП: эффективное использование группового метода обработки, обеспечение быстроты и простоты переналадки, сокращение затрат на оснастку по сравнению с затратами на УСП и СРП (на изготовление базового агрегата), значительно большая номенклатура обработки заготовок благодаря применению сменных наладок, а также большего диапазона регулирования наладочных элементов; возможность применения па станках с ЧПУ.

К недостаткам УНП и СНП относятся: необходимость проектирования и изготовления специальных сменных наладок или наладочных регулируемых элементов; отсутствие взаимозаменяемости с элементами других видов переналаживаемой оснастки; недостаточный уровень универсальности и степени унификации базисных агрегатов.

Нарастающие изменения в структуре станочного оборудования потребовали совершенствования оснастки. Появилось новое поколение многоцелевых станков е ЧПУ, которые выполняют почти все операции механообработки, начиная от грубого фрезерования отливок и кончая чистовой расточкой отверстий. К приспособлениям для этих станков предъявляют повышенные требования — высокую жесткость и виброустойчивость, обеспечивающие точность обработки и использование мощностей станков. Необходимость совершенствования систем оснастки диктуется также созданием гибких производственных модулей (Г'ПМ) и гибких производственных систем (ГПС).

В условиях единичного и мелкосерийного производства для обработки заготовок мелких и средних размеров предлагается применять универсальносборные приспособления (УСП) и механизированные универсально-сборные приспособления (УСГ1М); в серийном производстве — сборно-разборные приспособления (СРП и СРП-ЧПУ).

5. Универсально-сборные приспособления (УСП) (рис. 1.6) — применяются в единичном и мелкосерийном производстве. Основные элементы УСП изготавливают из хромоникелевой стали по 5−6-му квалитету, их подвергают цементации и калят до HRC 62…64. Это обеспечивает высокую долговечность, полную взаимозаменяемость, сборку и перекомпоновку без предварительной подготовки. Эти качества, а также оперативность сборки создают высокую мобильность УСП. Из элементов УСП можно собирать приспособления для выполнения практически любых операций.

Рис. 1.6. Набор деталей для универсально-сборных приспособлений (УСП) УСП имеют большой срок службы, что предопределяет возможность многократного применения деталей и сборочных единиц в разных компоновках и создание парка обратимых элементов. Поэтому, несмотря на высокую первоначальную стоимость комплектов УСП, себестоимость компоновок приспособлений часто является приемлемой.

Однако базовые элементы УСП обладают недостаточной жесткостью, вследствие чего приходится занижать режимы резания. Низкая жесткость вызвана наличием Ти П-образных пазов. Выборки и пазы являются также причиной высокой трудоемкости изготовления деталей УСП.

Компоновки УСП не всегда обеспечивают необходимую точность при обработке крупных партий деталей, так как иод воздействием сил резания и наличия большого числа стыков, а также соединения паз-шпонка возникают смещения, приводящие к недопустимым погрешностям. Шпоночное соединение выполняется по посадке H7/h6, что приводит к появлению зазора, равного 0,031 мм (размер паза 12⁺⁰'⁰¹⁹ мм, а шпонки 12_o.oi2 мм) — Наибольшее смещение двух стыкуемых деталей при наличии такого зазора достигает 0,062 мм. Причиной слабой стабильности является также сравнительно малый диаметр крепежных болтов.

Комплект УСП содержит от 1500 до 25 000 деталей. Из комплекта в 20 000 деталей можно одновременно собрать 200−250 приспособлений. Каждый элемент в течение тода применяют в различных компоновках приспособлений от 60 до 100 раз. В зависимости от сложности приспособления на его сборку уходит от 0,75 до 13,5 ч, что в десятки раз меньше цикла проектирования и изготовления специального приспособления. Трудоемкость сборки компоновки УСП составляет в среднем около 5% от трудоемкости специального приспособления.

Бригада из пяти слесарей-сборщиков, одного мастера и конструктора может собрать из комплекта УСП 2500 различных приспособлений в год.

Применение системы УСП в 2−3 раза сокращает сроки технологической подготовки производства. Затраты на восстановление комплекта деталей УСП за год составляют 3,5% от всей себестоимости комплекта.

Для механизации закрепления заготовок на универсальных станках и станках с ЧГ1У применяют механизированные универсально-сборные приспособления. Разработаны два вида средств: с крепежными болтами и соединительными пазами 12 и 16 мм. Они обеспечивают полную собираемость со стандартными деталями и сборочными единицами УСП.

Основой комплекта являются гидравлические блоки (рис. 1.7), конструктивно выполненные в виде прямоугольных плит УСП, в корпус которых встроены гидроцилиндры двустороннего действия. Их основное преимущество: для подвода рабочей жидкости к прижимам нет необходимости во внешней разводке трубопроводов высокого давления, которая загромождает рабочую зону, затрудняет установку — съем заготовки и уборку стружки. Однако г идроблоки имеют и ряд существенных недостатков:

• • встроенные гидроцилиндры находятся в фиксированном положении относительно корпуса плиты, что затрудняет (или делает невозможным) установку прижима в необходимой точке приспособления;
• • размеры гидроблоков нс превышают 360×360 мм; для обработки заготовок больших размеров приспособления компонуются из нескольких гидроблоков, что снижает жесткость конструкции;
• • не участвующие в работе гидроцилиндры не имеют специального механизма отключения, а это затрудняет наладку компоновки приспособления.

Эти недостатки ограничивают технологические возможности применения механизированных универсально-сборных приспособлений.

6. Сборно-разборные приспособления (СРП) (рис. 1.8), как и УСП, являются разновидностью оснастки многократного применения. СРП отличаются от УСП элементами фиксации деталей и сборочных единиц. В УСП фиксация деталей осуществляется системой шпонка — точный паз; в СРП элементами фиксации является цилиндрический палец и точное отверстие. Этот способ обеспечивает довольно большую точность и ее сохранность в процессе эксплуатации.

Рис. 1.7. Базовые сборочные единицы УСПМ (гидравлические блоки).

Достоинством фиксации палец —точное отверстие является возможность изготовления крупногабаритных базовых деталей и сборочных единиц (плит и угольников и т. д.). Производство плит УСП больших размеров затруднено изза отсутствия оборудования для шлифования точных пазов. Плиты и другие детали с сеткой точных координатно-фиксирующих отверстий можно изготовлять достаточно больших размеров.

Отличие СРП от УСП заключается также в разном уровне деления компоновки приспособления на составные части. Комплекты УСП в основном состоят из деталей, а комплекты СРП — из сборочных единиц. Более низкий уровень деления компоновок СРП обеспечивает им повышенную жесткость и снижает затраты времени на сборку.

К группе базовых сборочных единиц СРП относятся прямоугольные и круглые плиты как механизированные, так и немеханизированные, различные типы угольников. Прямоугольные немеханизированные плиты представляют собой прямую призму, на верхней поверхности которой имеется сетка координатно-фиксирующих отверстий, выполненных с точностью 7-го квалитета.

Для крепления сменных наладок, установочно-крепежных и других элементов СРП на верхней поверхности плит предусмотрены продольнонаправленные Т-образные пазы. Для повышения общей жесткости плиты пазы выполнены только в одном направлении.

Из деталей и сборочных единиц СРГ1 разработаны два специализированных комплекта — первый комплект предназначен для оснащения сверлильных и фрезерных станков с программным управлением, второй — для обрабатывающих центров и расточных станков с ЧПУ.

За рубежом также применяют системы оснастки типа УСП. Конструкции основных деталей оснастки, изготавливаемых за рубежом, аналогичны конструкциям деталей отечественной системы УСП. Известна пазовая системы фирмы Халдер (Haider, Германия, рис. 1.9), а также гнездовая система фирмы Blucotechnik. Первая иден тична по своему построению отечественной системе УСП. Интерес представляет система приспособлений фирмы Blucotechnik, Германия.

Базовые элементы (плиты и угольники) этой системы на рабочих поверхностях имеют ряды отверстий двух видов — установочные и крепежные (рис. 1.10), причем эти ряды расположены попеременно, а соседние ряды сдвинуты относительно друг друга на один шаг, равный расстоянию между фиксирующими и крепежными отверстиями. Конструкции всех элементов построены по модульному принципу. Модуль, ограничивающий площадь ЬхВ, является прямоугольником, у которого L = 35, так как все отверстия (два фиксирующих и одно крепежное) расположены на осевой линии модуля в один ряд. Каждый элемент, имеющий в основании один модуль, крепится одним винтом. Конструкции элементов больших размеров строятся путем увеличения длины или ширины модуля.

Рис. 1.9. Базовые детали комплекта переналаживаемой оснастки фирмы Haider.

(Германия).

Рис. 1.10. Схема построения модулей системы переналаживаемой оснастки фирмы Blucotechnik (Германия) Каждая из рассмотренных шести систем оснастки создается с учетом обеспечения эффективности ее использования в определенных условиях производства, для определенной номенклатуры обрабатываемых заготовок, их габаритных размеров и т. д.