Классификация технологической оснастки. Признаки классификации и характеристики.

Классификация технологической оснастки. Признаки классификации и характеристики.

Технологическая оснастка – это вспомогательные устройства, используемые при механической обработке, сборке и контроле изделий, расширяющие технологические возможности оборудования.

Применение технологической оснастки позволяет

o повысить производительность и качество обработки;

o повысить качество сборки;

o снизить себестоимость изделий;

o сократить число рабочих;

o облегчить условия труда и обеспечить его безопасность;

o уменьшить количество станков и производственные площади.

Классификация приспособлений

Приспособления классифицируют по двум основным признакам:

o целевому назначению;

o степени специализации.

По целевому назначению приспособления делят на следующие группы.

1. Станочные для установки и закрепления обрабатываемых заготовок. Эти приспособления подразделяются на сверлильные, фрезерные, расточные, токарные и др. К ним относятся также приспособления специального назначения (для гибки, рихтовки и др. операций).

2. Станочные для установки и закрепления рабочего инструмента (вспомогательный инструмент): патроны для сверл, разверток, метчиков, многошпиндельные фрезерные и сверлильные головки, инструментальные державки для токарно-револьверных станков и др. устройства.

3. Сборочные, используемые для соединения деталей в изделия: для крепления базовых деталей собираемого изделия, для обеспечения правильной установки соединяемых элементов изделия, для предварительного деформирования устанавливаемых упругих элементов (пружин, разрезных колец), а также для запрессовки, клепки, развальцовывания и других операций, когда при сборке требуются большие усилия.

4. Контрольные, применяемые при промежуточном и окончательном контроле деталей и при сборке машин.

5. Транспортно-кантовальные приспособления для захвата, перемещения и перевертывания тяжелых, а в автоматизированном производстве и легких заготовок, деталей и изделий.

По степени специализации станочные приспособления делят на

o универсальные;

o специализированные;

o специальные (ГОСТ 31.010.01-84).

1. Универсальные приспособления (УП) предназначены для установки заготовок различной конструкции в установленном диапазоне размеров, обрабатываемых на различных металлорежущих станках в единичном и мелкосерийном производстве. К ним относятся машинные тиски, патроны, делительные головки, поворотные столы, планшайбы и др., которыми, как правило, оснащаются станки.

2. Специализированные приспособления применяют для установки однотипных заготовок, принадлежащих к одной классификационной группе, выделяемой по признакам близости конструктивных и технологических характеристик.

3. Специальные приспособления (СП) используют для установки заготовок одного типоразмера в условиях крупносерийного и массового производства при постоянном закреплении операций на рабочих местах. СП трудоемки и дорогостоящи в исполнении, так как из-за широкого разнообразия конструкций их изготавливают методами единичного производства.

В условиях серийного производства применяют приспособления:

o универсально-наладочные (УНП);

o специализированные наладочные (СНП);

o универсально-сборные (УСП);

o сборно-разборные (СРП), которые допускают быструю и многократную перекомпоновку их элементов для использования на различных операциях.

УНП применяют в условиях многономенклатурного серийного производства и состоят из базовой универсальной сборочной единицы и сменных наладочных элементов (наладок).

СНП так же, как и УНП, включают базовые сборочные единицы и комплекты элементов-наладок, но отличаются более высокой степенью механизации приводов и применением многоместных приспособлений. Рекомендуются для специализированного серийного и крупносерийного производства. СНП и УНП имеют ряд преимуществ: эффективное использование группового метода обработки для повышения уровня механизации и автоматизации; быстрота переналадки; эффективное применение на станках с ЧПУ.

Комплекты УСП и СРП состоят из набора нормализованных деталей и узлов, из которых можно собирать различные приспособления одноцелевого назначения. То есть указанные комплекты универсальны в отношении изготовления приспособлений, а сами приспособления получаются специальными.

По степени механизации и автоматизации различают приспособления

o ручные;

o механизированные;

o полуавтоматические;

o автоматические.

Установочные элементы приспособления. Конструкция и области применения.

Установочные элементы

Рисунок 2.2 – Опоры

Для установки заготовок на плоские базы (заготовки типа параллелепипед, корпус, брус и т.п.) применяются опоры и опорные пластины. При установке на чистые базы (предварительно обработанные поверхности) используются опоры с плоской головкой (рисунок 2.2, а), а для тяжелых заготовок – опорные пластины (рисунок 2.2, д). При установке заготовки на черные (необработанные) базовые поверхности используют постоянные опоры со сферической (рисунок 2.2, б) и рифленой (рисунок 2.2, в) головками, а также регулируемые опоры (рисунок 2.2, е, ж). Постоянные опоры запрессовывают в корпусе приспособления либо непосредственно по посадкам H7/r6 или H7/n6, либо через стальную втулку (рисунок 2.2, г), что повышает ремонтопригодность приспособления.

Регулируемые опоры 1 (рисунок 2.2, е, ж) ввертывают в корпус на резьбе, стопорят в нужном положении контргайкой и регулируют для компенсации износа и при переналадке приспособления.

Для достижения высокой износостойкости установочные элементы изготавливают из стали и подвергают термической обработке.

Например, применяют конструкционную углеродистую сталь 20 или хромистую сталь 20Х с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0, 8…1, 2 мм с последующей закалкой до твердости HRC_э57…61.

Установка заготовок на внешнюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную к ее оси плоскость осуществляется в опорные призмы и самоцентрирующие патроны с упором в торец или уступ ступени. Для заготовок с обработанной поверхностью (диаметром 5…150 мм) применяют широкие опорные призмы (рисунок 2.3, а), для заготовок с необработанной поверхностью – узкие призмы (рисунок 2.3, б), которые уменьшают влияние макрогеометрических погрешностей баз заготовок на их устойчивость в призме в результате локализации контакта.

Для локализации контакта заготовку 1 можно устанавливать на четыре опоры (вставки) 2 (рисунок 2.3, в), запрессованные в боковые поверхности призмы. В таких призмах заготовки занимают вполне устойчивое положение даже при наличии искривленности, бочкообразности и других погрешностей формы. Тяжелые длинные заготовки устанавливают на ролики (рисунок 2.3, г), образующие призму. Пример использования призмы в приспособлении показан на рисунке 2.3, д.

1 – корпус; 2 – винт опорный; 3 – прихват вращающийся; 4 – контактный элемент; 5 – призма; 6 – винтовой зажим Рисунок 2.3 – Типы призм и схема установки заготовки во втулку

Призмы изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0, 8…1, 2 мм и закалкой рабочих поверхностей до твердости НRС_э 55…60. Призмы больших размеров изготавливают из серого чугуна с привернутыми стальными калеными щеками. Призмы крепят к корпусу приспособления винтами и фиксируют контрольными штифтами. Боковые (рабочие) и нижние поверхности призм шлифуют до R_а = 0, 63...0, 32 мкм.

Установка цилиндрических заготовок при обработке на станках токарного типа осуществляется в двух, трех (рисунок 2.4), четырех и шести кулачковых самоцентрирующих патронах. При этом могут возникнуть погрешности формы (прогибы и выпучивания) цилиндрической поверхности заготовки (для колец и тонкостенных втулок). При узких кулачках наибольшие прогибы кольца возникают в местах приложения сил закрепления, а наибольшие выпучивания – в сечениях симметрии между кулачками. При широких кулачках деформация колец снижается.

Общий вид токарного трехкулачкового саоцентрирующего патрона показан на рисунке 2.5.


Рисунок 2.4 – Закрепление цилиндрических заготовок в двухкулачковом а) и трехкулачковом б) патронах и в призмах в)	Установка вала в трехкулачковом патроне	Рисунок 2.5 – Общий вид трехкулачкового патрона

Установку заготовок на внутреннюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную к ее оси плоскость (детали типа втулка) производят на пальцы и оправки. Торец заготовки координирует ее положение по длине, а такие элементы, как шпоночная канавка, радиальное отверстие и др. определяют ее угловое положение. Под точностью центрирования понимается получаемое смещение оси базовой поверхности детали относительно оси вращения центрирующе-зажимного устройства.

Оправки подразделяются на жесткие (рисунок 2.6) и разжимные (рисунок 2.7).

Типы жестких оправок:

а) оправка 1, на которую заготовка насаживается с зазором (рисунок 2.6, а).
Положение заготовки по длине определяется буртом оправки. Проворачивание заготовки предотвращается затяжкой гайки 3, действующей на шайбу 2. Базовые отверстия заготовок рекомендуется выполнять по 7-му квалитету. Точность центрирования зависит от зазора и обычно составляет 0, 02...0, 3 мм;

б) оправка, на которую заготовка насаживается с натягом (рисунок 2.6, б). Использование подкладных колец при запрессовке позволяет ориентировать заготовку по длине на оправке. Точность центрирования 0, 005…0, 01 мм.

Рисунок 2.6 – Жесткие оправки

Оправки изготавливают из стали 20Х, с цементацией на глубину 1, 2…1, 5 мм и последующей закалкой до твердости HRC_э 55…60. Рабочие поверхности шеек шлифуют до Rа = 0, 63…0, 32 мкм. Для передачи момента на конце оправки предусматривают квадрат, лыски или поводковый палец. Оправки диаметром более 80 мм для облегчения выполняют полыми.

На рисунке 2.6, в показан пример использования оправки по рисунку 2.6, а для обработки детали на токарном станке. Оправка с заготовкой устанавливается в центра токарного станка.

Типы разжимных оправок:

а) консольная оправка с прорезями на рабочей шейке служит для закрепления заготовки 1 затяжкой внутреннего конуса 2 (рисунок 2.7, а). Допускается использование баз в виде отверстий, обработанных с точностью Н8…Н12. Точность центрирования 0, 02...0, 04 мм;

Рисунок 2.7 – Разжимные оправки

б) консольная оправка с тремя сухарями 2, разжимаемыми внутренним конусом. применяется для закрепления толстостенных заготовок 1 с обработанным или необработанным отверстием (рисунок 2.7, б). Точность центрирования 0, 05...0, 1 мм;

в) оправка с упругой гильзой, разжимаемой изнутри гидропластмассой (рисунок 2.7, в). Затягиванием винта 4 сжимают гидропластмассу 3, которая, разжимая тонкостенную гильзу 2, закрепляет заготовку 1. Базовые отверстия заготовок выполняют с точностью Н7...Н8. Точность центрирования- 0, 005...0, 01мм;

г) оправка с гофрированными втулками (рисунок 2.7, г). При приложении осевой силы к тяге 3 цилиндрические части втулок 2 выпучиваются и прочно закрепляют заготовку 1. Втулки изготавливают из стали 38Х, У10А или 65Г с термической обработкой до твердости НRС_э 45…50. Разностенность втулки допускается до 0, 05 мм и биение торца до 0, 005 мм. Точность обработки базовых отверстий в пределах Н6...Н7. Точность центрирования 0, 003...0, 02 мм.

Установку плоских заготовок и заготовок типа корпус осуществляют базовыми отверстиями на пальцы (рисунок 2.8) в приспособлении. Пальцы диаметром до16 мм выполняют из стали У7А, а диаметром более 16 мм- из стали 20Х с цементацией на глубину 0, 8…1, 2 мм и закалкой до твердости
НRС_э 50…55. Рабочую поверхность пальцев шлифуют до Rа = 0, 63…0, 32 мкм по посадкам Н7/g6 или Н9/f8.

Погрешности установки на пальцы характеризуются смещениями заготовки на величину диаметрального зазора между поверхностями сопряжения. Если базовый торец заготовки не перпендикулярен к оси отверстия, возможно отклонение оси отверстия от оси пальца.

Для облегчения надевания заготовок на пальцах снимается фаска.


Рисунок 2.8 – Установочные пальцы: а, б – постоянные; в, г – сменные	Рисунок 2.9 – Схема установки заготовки базовыми отверстиями на пальцы

Схема установки заготовки на два пальца показана на рисунке 2.9. Заготовку 1 ставят на пластины 2. Палец 3 выполняют цилиндрической, а палец 4 – срезанной (ромбической) формы для обеспечения возможности повышения допуска на расстояние L между осями базовых отверстий.

Один палец выполняют цилиндрической, а другой – срезанной (ромбической) формы.

Установка заготовки на центровые гнезда и конические фаски применяется при обработке деталей типа валов. В качестве установочных элементов используют центры.

Рисунок 2.10 – Центры

Их конструктивные разновидности:

· жесткий центр (рисунок 2.10, а);

· срезанный центр (для деталей типа гильз, рисунок 2.10, б);

· центр (специальный) с тремя узкими ленточками 1 (рисунок 2.10, в);

· поводковый центр, передающий крутящий момент от вдавливания рифлений в поверхность конической фаски заготовки при приложении к центру осевой силы (что ухудшает поверхность базовой фаски) (рисунок 2.10, г);

· плавающий передний центр – применяется для точной установки заготовки 3 по длине. При упоре в торец промежуточной втулки 2 совмещаются технологическая и измерительная базы (рисунок 2.10, д);

· вращающиеся центры (рисунок 2.10, е).

В быстроходных токарных станках, а также при обработке тяжелых деталей в заднюю бабку устанавливается вращающийся центр. Вращающийся центр обладает пониженной по сравнению с жестким центром жесткостью, но не изнашивается и не портит базовых поверхностей, так как вращается вместе с заготовкой. Вращающиеся центры бывают универсальные и специальные Для вращающегося центра необходимо два радиальных шарикоподшипника 1 (рисунок 2.10, е) и один упорный 2.

Центры изготовляют из сталей 45, У6А, У8А и подвергают термической обработке до твердости HRC_э 56…61. износостойкость повышают наплавкой твердого сплава.

При установке на два центра заготовка сохраняет одну степень свободы – возможность вращения вокруг своей оси. Поэтому в ряде случаев, например при фрезеровании шпоночных пазов или квадратов, необходимо дополнительное базирование заготовки с помощью упоров и других устройств.

Рисунок 2.11 – Схемы установки цилиндрических колес по поверхностям зубьев

Установка заготовки по зубчатым поверхностям(рисунок 2.11) применяется при шлифовании осевых отверстий цилиндрических и конических зубчатых колес. Используя в качестве баз рабочие (эвольвентные) поверхности зубьев, достигают точной соосности отверстия и зубчатого венца. На рисунок2.11 показаны различные схемы установки цилиндрических колес. В качестве установочных элементов используют шарики для конических колес, ролики для прямозубых цилиндрических колес
(рисунок 2.11, а), шарики и витые упругие ролики для цилиндрических колес со спиральным зубом, шарики для конических колес, а также рейки (рисунок 2.11, б), зубчатые эксцентричные секторы (рисунок2.11, в) и качающиеся рычаги (рисунок 2.11, г) в специальных патронах. Ролики и шарики размещают во впадинах зубчатого венца. В самоцентрирующихся патронах мембранного и клинового типа установочные элементы крепятся в обойме, допускающей возможность их самоустановки по впадинам колеса.

Установку конических зубчатых колес осуществляют на шаровые опоры, применяя специальные устройства, прижимающие деталь по торцу ступицы.

Специальные приспособления.

Специальные приспособления предназначены для установки и закрепления определенной заготовки при выполнении определенной технологической операции.

Применение специальных приспособлений является одним из основных путей повышения производительности труда в условиях серийного и массового производства, позволяет производить обработку заготовок без предварительной разметки и выверки. Кроме того, обработка заготовок в специальных приспособлениях обеспечивает надежное их закрепление, повышенную точность размеров, позволяет производить одновременную обработку нескольких заготовок. При применении специальных приспособлений с пневматическими, гидравлическими и другими зажимами значительно облегчаются условия труда фрезеровщика, что сказывается на повышении норм выработки. Процесс закрепления заготовок в таких приспособлениях сводится к повороту рукоятки вместо длительных и утомительных действий гаечным ключом.

По степени обратимости специальные приспособления делят на три группы: сборно-разборные, универсально-сборные и неразборные (необратимые).