|
Курс «Основы конструирования приспособлений» читается о машиностроительных и политехнических вузах для спецнальности 0501 «Технология машиностроения» металлорежущие станки и инструменты». В учебнике большое внимание уделяется основам расчета и конструирования приспособлений, описание их конструкций приводится лишь в качестве примеров современных прогрессивных решений, а также для иллюстрации основных положений. Материал учебника отражает направления дальнейшего развития приспособлений и вопросы автоматизации их конструирования.
Материал рассчитан на студентов, освоивших курсы «Технология конструкционных материалов», «Материаловедение», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», прошедших профилирующие дисциплины по специальности («Теория резания и режущие инструменты», «Металлорежущие станки», «Технология машиностроения») и технологическую практику. При проработке этого курса обращается внимание на изучение методики конструирования и расчета приспособлений, развиваются и синтезируются основные положения курса «Основы технологии машиностроения» применительно к задачам конструирования приспособлений, к выбору и обоснованию принятых решений. Широко используются общеннженерные дисциплины? теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, гидравлика, электротехника н др. Зная принципы и методику конструирования, студент может творчески подойти к созданию работоспособного, высокопроизводительного н экономичного приспособления, без слепого копирования существующих конструкций.
Учебник может быть использован при курсовом и дипломном проектировании; дополнительными материалами могут служить соответствующие стандарты, справочники, альбомы и монографии. При изложении курса необходимо показать, что задача конструирования приспособлений вытекает из более общей задачи проектирования технологического процесса изготовления изделия. Все исходные данные и принципиальные решения конструктор получает от технолога.
Опыт преподавания курса «Основы конструирования приспособлений» в МВТУ нм. Н. Э. Баумана и других вузах показал, что Материал лучше усваивается при выполнении домашних заданий и лабораторных работ. Последние должны подтверждать основные положения курса и иметь преимущественно исследовательский характер.
Научные основы курса начали формироваться в конце 20-х гг. в связи с задачей индустриализации нашей страны. Первые методические указания по их построению были даны проф. В. М. Кованом, А. П. Соколовским, М. Е. Егоровым и другими советскими учеными. В отечественной и зарубежной литературе все чаще освещаются результаты конкретных исследований в этой области.
Нормали н стандарты на приспособления, разработанные многими передовыми заводами, проектно-технологическими и исследовательскими организациями, способствуют развитию отечественного машиностроения. Продолжается дальнейшее формирование курса, имеющего прикладной характер, совершенствуется методика расчета и конструирования приспособлений, расширяются работы по нормализации и стандартизации их элементов, совершенствуются системы переналаживаемых приспособлений и приспособлений для автоматизированного производства, обобщается опыт промышленности по созданию, эксплуатации и организации централизованного производства прогрессивных конструкций приспособлений, ведутся работы по созданию прецизионных приспособлений, а также по автоматизации конструирования приспособлений, что будет способствовать сокращению сроков технологической подготовки производства новых машин.
Введение
Машиностроение — ведущий комплекс отраслей в промышленности. Его уровень определяет дальнейшее развитие всего народного хозяйства. Партия и правительство постоянно уделяют большое внимание развитию машиностроения, подготовке для него инженерно-технических и научно-педагогических кадров. По сравнению с другими отраслями машиностроение развивается опережающими темпами. Важное место отводится машиностроению и в перспективных планах развития народного хозяйства иа ближайшее будущее.
В СССР создана мощная машиностроительная индустрия. Наиболее важной отраслью машиностроения является станкостроительное производство, выпускающее технологическое оборудование, приспособления, инструменты для машиностроительных заводов.
Технологамн-машииостроителямн выполнена большая работа по развитию производства машин, а советскими учеными внесен значительный вклад и развитие и формирование научных основ технологии.
Строительство материально-технической базы коммунистического общества и необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства ставит перед машиностроением весьма ответственные задачи. К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления, нормализация и унификация их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов. Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства. Большое значение в совершенствовании производства машин имеют различного рода приспособления.
Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства, используемые при механической обработке, сборке и контроле изделий. Приспособления, рабочие и контрольные инструменты вместе взятые называют технологической оснасткой, причем приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой се частью. Современные механосборочные цехи располагают большим парком приспособлений, в крупносерийном и массовом производстве на каждую обрабатываемую деталь приходится в среднем десять приспособлении. Наиболее значительную их долю (80—90 % общего парка приспособлений) составляют станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок. Сложность построения технологических процессов в машиностроении обусловливает большое разнообразие конструкций приспособлений и высокий уровень предъявляемых к ним требований. Недостаточно продуманные технологические и конструкционные решения при создании приспособлений приводят к удлинению сроков подготовки производства, к снижению его эффективности.
Использование приспособлений способствует повышению производительности н точности обработки, сборки и контроля; облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; строгой регламентации длительности выполняемых операций; расширению технологических возможностей оборудования; повышению безопасности работы и снижению аварийности.
Производительность при использовании приспособлений повышается устранением разметки заготовок и сокращением штучного времени по всем остальным технологическим операциям. Анализируя формулу штучного времени ... можно установить, что при использовании приспособлений сокращаются все его составляющие. Основное время ta уменьшают, применяя многоинструментальную обработку и многоместные при-способления, а также повышая режимы резания в результате увеличения жесткости технологической системы. Вспомогательное время уменьшают, используя установку заготовок без выверки. быстродействующие устройства для закрепления, поворота и съема заготовок, а также путем перекрытия (частичного или полного) вспомогательного времени основным. Время технического обслуживания сокращают, применяя устройства для быстрой смены инструмента и его наладки. Устройства для отвода стружки уменьшают время организационного обслуживания, а облегчение условии труда — время перерывов в работе. Использование приспособлений способствует также уменьшению подготовительно-заключительного времени при выпуске изделий партиями.
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА
СПЕЦИФИКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Приспособления изготовляют различными методами. Универсальные приспособления выпускаются в значительном количестве для укомплектования новых станков и действующего станочного оборудования; значительная часть их стандартизована (трех- и четырехкулачковые патроны, плиты и другие устройства). Изготовление этих приспособлений сосредоточено на специализированных заводах или в специальных цехах станкоинструментальных заводов и осуществляется по принципам поточно-массового или крупносерийного производства. Аналогичным образом изготовляют нормализованные приспособлении, а также узлы и отдельные детали к ним. Специальные приспособления изготовляют индивидуально или малыми партиями в инструментальных цехах машиностроительных заводов (для собственных нужд) и станкостроительными заводами (для оснащения выпускаемых специальных станков). Прн широком использовании стандартных элементов их изготовление может быть организовано по принципу серийного производства на специализированных заводах. Прн широкой номенклатуре изделий и большом объеме выпуска эти заводы могут обслуживать группы прикрепленных предприятий.
Специализация произволева и возможность эффективного использования специального оборудования обеспечивают изготовление приспособлений в сжатые сроки к меньшей себестоимости.
Заготовки для деталей специальных приспособлений выполняют методами единичного производства (литьем, ковкой, мелкие детали обрабатывают из сортового материала). Заготовки средних и крупных размеров сложной конфигурации (корпусы приспособлений, стойки, кронштейны и т. п.) часто изготовляют сварными. Литые заготовки ответственных деталей (корпусы приспособлений) перед окончательной механической обработкой целесообразно подвергать обдирке и естественному или искуественному старению для снятия остаточных напряжений. Сварные заготовки получают нз предварительно заготовленных элементов (нлнт, планок, угольников, косынок, шайб, втулок). Их очищают от ржавчины и масла, собирают на струбцинах, выверяют правильность взаимного положения и «прихватывают» в отдельных точках.
После снятия струбцин производят проверку, а затем накладывают основные швы. Для уменьшения деформаций предпочтительна дуговая электросварка. Газовую сварку применяют для детален толщиной до 4 мм. Деформации узла уменьшают также наложением прерывистых сварных швов.
Для снятия остаточных напряжений сварные заготовки нагревают в течение ) ,5—2 ч при температуре 600—650 еС. При больших размерах узла, когда нагрев затруднен, проковывают швы молотком. Детали специальных приспособлений разнообразны, точность нх изготовления соответствует 6—9-му квалмтетам, поэтому механическая обработка выполняется рабочими высокой квалификации. Обработку нормализованных деталей ведут партиями на предварительно настроенных станках, применяя методы серийного производства.
Специфично изготовление деталей с точно координированными отверстиями (корпусов сверлильных и расточных приспособлений, накладных кондукторов, дисков, делительных устройств и т. п.). При узких допусках на межосевые расстояния (сотые и тысячные доли миллиметра) обычные методы разметки и растачивания не обеспечивают нужного результата. При большом объеме работ по выполнению точно координированных отверстий следует применять координатно-расточные станки обычного типа или с ЧПУ, на которых обеспечивается высокая точность отверстий с параллельными, а при наличии поворотного стола — с пересекающимися или перекрещивающимися осями. Применяя специальные планетарные головки, на этих станках можно вести также шлифование точно расположенных отверстий, круглых пазов и криволинейных поверхностен.
При малой загрузке координатно-расточных станков их высокая стоимость не окупается. Поэтому на небольших заводах применяют упрощенные методы получения точно расположенных отверстий на станках универсального типа.
Растачивание но эталонным втулкам осуществляют на точных токарных горизонтально-расточных или вертикально-фрезерных станках. Положение осей размечают на заготовке, по этой разметке сверлят отверстия И нарезают в них резьбу. Диаметр отверстий должен быть меньше диаметра растачивания. На лицевой стороне детали привертывают эталонные втулки, наружный диаметр которых имеет округленный размер (15, 20 и 30 мм). Расстояние между втулками ) точно устанавливают с помощью мерных плиток 2 (рнс. 174, а). Затем втулки окончательно крепят к заготовке 3, затягивая винты 4. Необходимый размер набора плиток легко подсчитать, зная заданное межосевое расстояние L и размеры втулок г. Заготовку с закрепленными втулками устанавливают на планшайбу токарного станка так, чтобы ось одной из втулок совпала с осью шпинделя с выверкой по индикатору (рис. 174, б). Добившись точной установки заготовки, втулку снимают, и отверстие растачивают до нужного размера. Таким образом, ось расточенного отверстия точно совпадает с осью эталонной втулки. Аналогично растачивают остальные отверстия детали, обеспечивая точность межосевого расстояния до 0,01 мм.
Можно растачивать отверстия также на токарном станке без предварительной разметки. Заготовку / (рис. 175, а) крепят на планшайбе токарного станка прихватами 2. Точную установку заготовки производят по закрепленному на планшайбе угольнику 3 с помощью мерных плиток 4. Предварительными точными измерениями определяют расстояния А и В от оси вращения до граней угольника. Размеры наборов плиток н 1г для получения заданных размеров 1.х и L2 определяют подсчетом: ...
Аналогичным образом растачивают и другие отверстия (рис. 175, б). При этом методе необходимо координировать размеры растачиваемых отверстий от базовых граней детали. Для уменьшения влияния упругих отжимов на точность растачивания обработку ведут за несколько проходов. На последнем проходе снимают минимальную стружку, добиваясь получения заданного диаметрального размера.
При обработке (или контроле) наклонных площадок, положение которых на детали задано определенными углами, применяют синусные плиты, установленные на три сферические опоры. Зная расстояние между опорами, можно рассчитать высоту подставок, чтобы обрабатываемая (контролируемая) деталь занимала то или иное наклонное положение. Применяют также синусные плиты в комбинации с делительным устройством. На них можно размечать и шлифовать детали, используя съемные магнитные плиты. Плиту устанавливают под требуемым углом к горизонтальной плоскости с помощью мерных плиток с высокой точностью.
Для достижения заданной точности при изготовлении приспособлений применяют спаренную обработку (совместное растачивание сопряженных детален, развертывание, шлифование), а также перенос размеров с одной детали на другую. Механическую обработку ведут на универсальных станках, используя инструменты и приспособления общего, назначения.
Большие возможности в части сокращения сроков и себестоимости изготовления приспособлении для серийного производства дает применение пластмасс. В станочных приспособлениях обычио используют эпоксидные компаунды как наиболее прочные пластические массы. Литейная композиция из них содержит 100 массовых долей эпоксидной смолы ЭД-5 или ЭД-6, 200 м. д. наполнителя (железный порошок, железный сурик, маршаллнт, цемент и др.), 15—20 м. д. пластификатора (дибутилфталат) и 8—9 м. д. отвердителя (полнэтнлепполнамнн). При изготовлении основных и вспомогательных деталей специальных приспособлений эту композицию заливают в разовые формы. После отверждения компаунд имеет следующие механические свойства: твердость НВ 20, предел прочности прн растяжении 60 МПа, предел прочности при сжатии до 130 МПа, удельную ударную вязкость до 120 МПа. Плотность компаунда в зависимости от наполнителя 1,2—2,0; усадка компаунда при отверждении около 0,1 %; его износостойкость близка к износостойкости алюминиевых сплавов. Прочность компаунда можно повысить введением стальной арматуры.
Разовые формы для отливок можно изготовлять из гипса (по выплавляемой восковой модели отливаемой детали), картона (путем вычерчивания, вырезки и последующего склеивания развертки для простых конфигураций деталей), а также из пластилина. Изготовление таких форм не требует много времени (около 1—1,5 ч).
Из эпоксидною компаунда можно отливать ложементы (негативные отпечатки) для установки обрабатываемых заготовок по внешней поверхности. Основанием ложеменса служит сварная коробка (кассета) I, заливаемая компаундом 2 (рис. 176, а). На ее верхней плоскости литьем по эталонной детали получается негативный отпечаток 3 для обрабатываемой заготовки 4.
Па рнс. 176, б показан способ изготовления кондукторных нлит с тошю координированными отверстиями. Кондукторные втулки 5 устанавливают на основание 6 по мерным плиткам. Фиксация их производится струбцинами или клеем. Затем устанавливают рамку 7, определяющую внешние контуры кондукторной плиты, и пространство между втулками и рамкой заливают компаундом 2. При малой усадке компаунда обеспечивается точное межосевое расстояние.
Сборку специальных приспособлений производят с выполнением ряда пригоночных работ и обработкой «по месту». Для получения сопряжении повышенной точности применяют припилнва-пне, нршлабрнванне и притирку. Сборку следует расчленять на узловую и общую, что сокращает длительность цикла изготовления приспособлении.
В процессе сборки производят регулировку и точную выверку взаимного положения детален и узлов приспособления. Найденное положение фиксируют контрольными штифтами. Для неподвижных соединений деталей и приспособлений, работающих на сжатие и сдвиг, можно применять склеивание. При использовании эпоксидных клеев получают прочность на сдвиг 30—35 МПа. Для точкой фиксации сопряженных деталей необходимо применять контрольные штифты. Разборка клеевых соединений производится нагревом их до температуры 150 °С.
Для повышения точности сборки часто практикуют совместную обработку нескольких деталей после нх сборки. Так, для получения строгой соосности отверстий в нескольких деталях их окончательное растачивание ведут с одной установки. Рабочие поверхности установочных элементов часто шлифуют за один проход после окончательной фиксации на корпусе приспособления.
При сборке приспособлении обращается внимание на качественную пригонку элементов фиксации корпуса приспособления со станком.
ПРИЕМКА И ПЕРИОДИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Вновь изготовленное приспособление тщательно проверяют перед сдачей в эксплуатацию. Проверка предусматривает: внешний осмотр, контроль комплектности в соответствии с чертежом, правильность изготовления приспособления по основным элементам и сопряжениям (плавность и легкость перемещений, плотность посадок), опробование приспособления в работе с выполнением необходимых регулировок и доводочных работ (проверка действия установочных и зажимных механизмов, поворотных устройств, фиксаторов, выталкивателей) и контроль приспособления на точность выполняемой им работы.
Контроль точности изготовления станочных и сборочных приспособлений осуществляют тремя способами: непосредственным измерением тех размеров приспособления, от которых зависит точность его работы; пробной обработкой нескольких заготовок (сборкой нескольких узлов) с последующим контролем их качества универсальными измерительными средствами, калибрами или контрольными приспособлениями; использованием для контроля эталонных деталей.
Первый способ, осуществляемый с помощью универсальных измерительных инструментов, трудоемок и выполняется высококвалифицированными контролерами. Второй способ является чисто функциональным, он удобен для производственных условий, но связан с потерей пробных заготовок. Третий способ основан на использовании эталонной детали, с помощью которой проверяют положение установочных элементов относительно направляющих элементов.
На рнс. 177 показана схема проверки размера И у расточного приспособления. Вместо заготовки в приспособление устанавливают эталонную деталь 1, у которой этот размер точно выдержан. Через направляющие (кондукторные) втулки вводят эталонную скалку 2. Если в изготовленном приспособлении расстояние от плоскости установочных элементов 3 до оси кондукторных втулок не соответствует размеру Н, то скалка не пройдет через эталон.
Приспособления периодически осматривают и проверяютч В серийном производстве приспособления периодически снимают со станков и сдают на склад или хранят у рабочего места. В это время их осматривают и проверяют точность размеров. В массовом производстве приспособления проверяют на станке в перерывах между сменами. Здесь наиболее удобен контроль по эталонам. 27.2
На крупных заводах периодическую проверку приспособлении осуществляют работники ОТК. Результаты проверки фиксируются в паспорте приспособления. На основе периодических осмотров н проверок выявляется необходимость профилактического и текущего ремонтов, а также замены изношенных элементов н узлов приспособления. В паспорт приспособления вносят следующие данные: шифр приспособления; наименование и номер операции; номер чертежа приспособления; инвентарный номер станка, па котором используется приспособление; дата проверки, заключение и подписи приемщиков; время работы приспособления; число обработанных деталей; замечания рабочих и мастера; дата и причина ремонта; дата выхода приспособления из строя и причина. Данные паспорта учитываются при конструировании аналогичных приспособлений. Новое контрольное приспособление проходит наладку, проверку перед сдачей в эксплуатацию и периодические проверки на рабочих и контрольных постах. При приемке контрольные приспособления подвергают полному метрологическому исследованию, сопоставляя результаты измерений деталей в приспособлении с результатами измерения универсальными инструментами. Погрешности измерения анализируют и определяют стабильность работы приспособления. На принятое приспособление составляют аттестат, инструкцию для пользования и карту периодической проверки.
Периодическая проверка контрольных приспособлений в процессе нх эксплуатации производится ОТК- Проверку осуществляют инспектора центральной измерительной лаборатории (ЦИЛ) по специальной инструкции, имея чертеж приспособления и карту периодической проверки. При обнаружении дефектов и износа приспособления направляют в ремонт. После ремонта приспособления проходят контрольную проверку ОТК. Измерения при проверке приспособления выполняют универсальными мерителями, а также с помощью эталонных деталей. Последние используют для периодической настройки контрольных приспособлении, снабженных отсчетнымн измерительными средствами (индикаторами, миниметрами и т. п.). На эталонные детали составляют паспорта, а сами они проходят периодическую проверку в ЦИЛ. |
