Разновидности станочных приспособлений

По технологическим признакам станочные приспособления разделяют на группы по типам станков, на которые их устанавливают (например, токарные, сверлильные, фрезерные).

По числу одновременно устанавливаемых заготовок бывают приспособления одноместные и многоместные.

Разработан ряд систем технологической оснастки. К системам технологической оснастки относятся следующие: универсально – безналадочная оснастка (УБО); универсально – сборная оснастка (УСО); сборно-разборная оснастка (СРО); универсально-наладочная оснастка (УНО); специализированная наладочная оснастка (СНО); неразборная специальная оснастка (НСО).

Универсально - безналадочная оснастка. К ней относятся кулачковые патроны, делительные головки, поворотные столы, машинные тиски и т. д., используемые в основном в единичном и мелкосерийном производстве. Конструкции системы УБО стандартизованы.

Универсально-сборная оснастка. Система УСО – это сборка из заранее изготовленных нормализованных деталей и сборочных единиц станочных, сборочных и контрольных приспособлений, которые после использования разбирают, а все детали и сборочные единицы складируют для последующего применения. Типовой комплект деталей и сборочных единиц УСО состоит из 8-ми групп, в которые входят базовые детали (прямоугольные и квадратные плиты, планшайбы, базовые угольники и др.); корпусные и опорные детали (призмы, угольники, различные опоры); установочные детали (пальцы и переходные втулки, шпонки и др.); направляющие детали (кондукторные втулки, планки и др.); пружинные детали (прихваты, винтовые зажимы и др.); детали крепления (винты, болты, шпильки и др.), а также нормализованные неразборные сборочные единицы (делительные устройства, зажимы). Полный комплект элементов УСО состоит из 25¸30 тыс. деталей и некоторого числа неразборных механизмов. На сборку приспособлений УСО средней сложности затрачивают 2,5¸5 часов. Недостатком УСО является сравнительно малая их жёсткость. Система УСО применяется в мелкосерийном и единичном производстве.

Сборно- разборная оснастка. Система СРО в отличие от универсально – сборной наряду с типовыми деталями и сборочными единицами содержит специальные, число которых в одном приспособлении достигает 10¸15 %. Специальные детали проектируют и изготавливают в основном для установочных и зажимных элементов оснастки.

Универсально – наладочная оснастка. Система УНО основана на использовании комплекта сменных наладок, закрепляемых в универсально – безналадочной оснастке. Сменные наладки проектируют в соответствии с конфигурацией и размерами обрабатываемых заготовок. Они представляют собой сменные установочные, зажимные и направляющие элементы приспособления. Сменные наладки устанавливают с использованием точных пазов, штырей или штифтов в базовой части приспособления без снятия его со станка. УНО применяют при числе операций, закрепленных за станком, от 2 до 20.

Система УНО получила широкое распространение в серийном производстве на линиях переменно- поточной обработки и позволяет резко сократить затраты времени на подготовительно- заключительные работы и сроки технологической подготовки нового производства.

Специализированная наладочная оснастка. Система СНО предназначена для вполне определенной группы изготавливаемых (ремонтируемых) деталей (операций), её применяют при выполнении групповых технологических процессов, например, при фрезеровании торцов детали обрабатываются без смены установочных и зажимных элементов приспособления.

Эффективность оснастки связана с правильным подбором деталей по общности конструктивных и технологических признаков, что в свою очередь зависит от конкретных производственных условий.

Неразборная специальная оснастка. Система НСО проектируется и изготовляется для выполнения одной определенной операции, т.е. представляет собой непереналаживаемое приспособление одноцелевого назначения. НСО высокопроизводительная, но очень дорога, поэтому её применение экономически оправдано в массовом и крупносерийном производстве.

Литература: [2, с. 116-138]; [3, с. 256-270, 273-277].

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Приведите классификацию приспособлений по целевому назначению и степени специализации.

2. Что собой представляют и для какой цели служат кондукторные втулки? Каковы особенности их конструкции и эксплуатации?

3. Для чего служат и каким требованиям должны удовлетворять корпусы приспособлений?

4. Для чего в приспособлениях используют делительные и фиксирующие устройства?

5. Для чего применяют сборочные и контрольные приспособления?

Тесты по теме:

1.Какие установочные элементы приспособлений используют для установки заготовок по внешним цилиндрическим поверхностям?

1) пальцы; 2) патроны; 3) призмы; 4) центровочные отверстия.

2.Какие установочные элементы используют для установки заготовок на внутреннюю цилиндрическую поверхность?

1) оправки; 2) патроны; 3) призмы; 4) пальцы.

3.Какие типы центров применяют для установки заготовок на токарных станках?

1) вращающийся центр; 2) плавающий передний центр; 3)мягкий центр; 4)надрезанный центр.

4.Какие типы оправок используют для установки втулок базированием по центральному отверстию?

1) разжимные; 2) плавающие; 3) жесткие; 4) пальцевые.

5.В чем отличие сборно-разборной оснастки от универсально-наладочной оснастки?

1) содержит типовые детали; 2) наряду с типовыми содержит специальные детали; 3) содержит типовые детали и сборочные единицы.

Глава 8. Сборка машин

Основные понятия

Сборка является завершающей стадией производства машины. От качества сборки в значительной мере зависят надёжность и долговечность машины. Трудоёмкость сборочных работ достигает 20¸50 % общей трудоёмкости изготовления машины.

Различают следующие виды соединений:

1) неподвижные разъёмные – которые можно разобрать без повреждения соединяемых и скрепляющих их деталей – это резьбовые, шпоночные, некоторые шлицевые, конические, а также соединения с переходными посадками;

2) неподвижные неразъёмные, разъединение которых связано с повреждением или полным разрушением деталей, входящих в данное соединение – посадки с гарантированным натягом, развальцовка и отбортовка, сварка, пайка, клёпка, склеивание;

3) подвижные разъёмные – соединения с подвижной посадкой;

4) подвижные неразъёмные – подшипники качения, втулочно- роликовые клёпанные цепи, запорные краны.

Сборку подразделяют на узловую и общую. Объектом узловой сборки являются сборочные элементы машины; объектом общей сборки – машины. Детали поступают на сборку после их окончательного технического контроля.

Сам процесс сборки состоит из 2-х основных частей: подготовки деталей к сборке и собственно сборочных операций.

Подготовительные работы: различные слесарно-пригоночные работы (опиливание, шабрение), выполняемые при необходимости; окраска отдельных деталей, например, корпусов редукторов; очистка и промывка деталей; смазка сопрягаемых деталей при необходимости, согласно ТУ.

Перед сборкой некоторые детали комплектуют по размерным группам и по массе, например, поршни двигателей внутреннего сгорания.

К сборочным работам относятся: процесс соединения сопрягаемых деталей и узлов (подузлов) с обеспечением правильного их взаимного положения и определенной посадки; балансировка собранных узлов.

Примерное соотношение времени, затрачиваемого на отдельные стадии сборочного процесса при сборке машин средних размеров в условиях серийного производства: слесарная обработка деталей – до 10%; сборка сборочных единиц (узлов) – 50¸60 %; общая сборка машины – 30¸40 %.

Методы сборки

При выполнении сборочных работ возможны ошибки во взаимном расположении деталей и узлов, несоблюдение в сопряжениях необходимых зазоров или натягов, повышенные деформации отдельных деталей и узлов.

Вопросы, связанные с достижением требуемой точности сборки, решаются с использованием анализа размерных цепей собираемого изделия.

Погрешность размера замыкающего звена размерной цепи равна сумме погрешностей размеров составляющих звеньев данной цепи:

m - 1

ωΣ = Σ ω_i, мин (8.1)

i = 1

где ω_i – погрешность размера i – го звена цепи, мкм; m – число звеньев размерной цепи, включая замыкающее звено.

Допуск на замыкающее звено размерной цепи:

m - 1

δΣ = Σ δ_i, мкм (8.2)

i = 1

где δ_i – допуск i – го звена цепи, мкм.

Достичь необходимой точности сборки – значит получить размер замыкающего звена размерной цепи, не выходящий за пределы допускаемых отклонений.

Точность сборки может быть обеспечена методами: полной взаимозаменяемости; неполной (частичной) взаимозаменяемости; групповой взаимозаменяемости; регулировки; пригонки.

Сборка методом полной взаимозаменяемости осуществляется, если допуск замыкающего звена рассчитывается по предельным значениям допусков на размеры составляющих звеньев по вышеприведенной формуле (8.2).

Преимущества метода: простота, так как процесс сборки сводится лишь к соединению сопрягаемых деталей и узлов без пригонки; возможность сборки по принципу потока, так как отсутствие пригоночных работ упрощает организацию поточной линии; возможность более широкой кооперации заводов по изготовлению деталей и узлов; лёгкость замены деталей и узлов в машинах, находящихся в эксплуатации.

Данный метод целесообразен в серийном и массовом производстве при коротких размерных цепях (например, в сопряжении вал – втулка) и отсутствии жёстких допусков на размер замыкающего звена.

Сборка методом неполной взаимозаменяемости заключается в том, что допуски на размеры деталей, составляющие размерную цепь, преднамеренно расширяют с целью удешевления производства. В основе метода – положение теории вероятностей, по которой крайние значения погрешностей составляющих звеньев размерной цепи встречаются значительно реже, чем некоторые средние значения.

Принимая, что действительные отклонения размеров составляющих звеньев будут случайными и взаимно независимыми, расчет допуска на размер замыкающего звена ведут согласно правилу квадратичного суммирования:

, мкм (8.3)

где а – коэффициент риска, характеризующий процент выходы значений замыкающего звена за пределы установленного звена за пределы установленного для него допуска (при а = 3, риск брака = 0,27 %; при а = 2 – 4,5 %; при а = 1 – 32%); К_i – коэффициент, характеризующий рассеяния размеров i-го составляющего звена.

Сборка данным методом целесообразна в серийном и массовом производстве для многозвеньевых размеров цепей.

Сборка методом групповой взаимозаменяемости может быть осуществлена, если детали изготавливают с расширенными полями допусков, а перед сборкой сопрягаемые детали сортируют по размерным группам для обеспечения допуска посадки, предусмотренного конструктором (см. рис. 13.2 [5, с.190]). Число групп сортировки рассчитывают следующим образом: 1) по чертежу соединения определяют допуск посадки, который равен S допусков da u db на изготовление сопрягаемых деталей; 2) исходя из экономических соображений и возможностей производства расширяют конструктивные допуски da u db, т.е. устанавливают производственные (технологические) допуски dan u dbn, которые должны быть кратны конструктивным допускам; 3) определяют число групп сортировки из соотношения: n = (dan + dbn). В нашем случае число групп сортировки = 2 (I и II).

При сборке соединяют между собой детали одной размерной группы, причем точность деталей каждой группы соответствует конструктивным допускам.

Для обеспечения среднего зазора δs_ср или натяга одинаковым для каждой размерной группы необходимо соблюдение равенства конструктивных допусков на сопрягаемые детали, т.е. da = db.

Детали сортируют на разные группы с помощью калибров, а в массовом производстве с помощью сортировочных автоматов. Сборку деталей каждой группы ведут по методу полной взаимозаменяемости. Сборка этим методом требует четкой организации сортировки деталей, их хранения и доставки на рабочие места, а также усложняет ремонт машин.

Сборка методом регулировки заключается в том, что необходимая точность размера замыкающего звена достигается путем изменения размера заранее выбранного компенсирующего звена. Такое компенсирующее звено подбирается сборщиком по результатам измерения фактического размера замыкающего звена. В качестве компенсаторов используют: прокладки, кольца, регулировочные винты, втулки с резьбой, клинья, эксцентрики.

Сборка данным методом имеет следующие преимущества: универсальность (метод применим независимо от числа звеньев в цепи, допуска на замыкающее звено и масштаба выпуска деталей); отсутствие пригоночных работ; возможность регулировки соединения и в процессе эксплуатации машины; простота сборки при высокой ее точности.

Сборка методом пригонки заключается в достижении заданной точности сопряжения путем снятия с одной из сопрягаемых деталей необходимого слоя материала опиловкой, шабрением, притиркой или другими способами.

Припуск на пригоночные работы определяют по формуле:

, мм (8.4)