- •Введение
- •1. Проектирование технологической оснастки
- •1.1. Приспособления
- •1.1.1. Служебное назначение приспособлений
- •1.1.2. Классификация приспособлений
- •1.1.3. Основные элементы приспособлений
- •1.1.4. Исходные данные и выбор конструкции приспособлений
- •1.1.5. Обеспечение точности обработки
- •1.1.6. Базирование заготовок в приспособлении
- •1.1.7. Погрешности базирования в приспособлениях
- •1.1.8. Расчет приспособлений на точность
- •1.1.9. Выбор установочных элементов приспособлений
- •1.1.9.1. Установка заготовки на плоские технологические базы
- •Регулируемых опор
- •Погрешность базирования для различных схем обработки
- •Из треугольников oKm и o1k1m имеем
- •1.1.9.2. Установка заготовки на внутреннюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную ее оси плоскость
- •1.1.9.3. Установка заготовки на два цилиндрических отверстия с параллельными осями и на перпендикулярную им плоскость
- •1.1.9.4. Установка заготовки на центровые отверстия
- •1.1.9.5. Установка заготовки по зубчатым поверхностям
- •1.1.10. Расчет сил закрепления и выбор зажимных устройств приспособлений
- •1.1.10.1. Общие принципы
- •1.1.10.2. Правила выбора направления и места приложения силы зажима
- •1.1.10.3. Основные схемы установки заготовок и расчет сил закрепления
- •1.1.10.4. Схемы для расчета сил закрепления заготовки под действием внешнего момента
- •После преобразований получаем
- •1.2. Вспомогательный инструмент для металлорежущих систем
- •1.2.1. Крепление инструментов на оправках
- •1.2.2. Концы шпинделей и оправок
- •1.2.3. Вспомогательные инструменты для станков с чпу
- •1.2.3.1. Вспомогательный инструмент для станков с чпу токарной группы
- •На токарных станках с чпу
- •1.2.3.2. Вспомогательный инструмент для многоцелевых станков
- •С цанговым патроном
- •С цанговым патроном
- •1.3. Контрольно-измерительные устройства, встраиваемые в станки и станочные системы
- •1.3.1. Назначение контрольно-измерительных
- •Устройств
- •1.3.2. Контроль заготовок и инструмента
- •1.3.3. Контроль силовых параметров
- •1.3.4. Средства активного контроля обрабатываемых деталей
- •2. Загрузочно-ориентирующие устройства
- •2.1. Особенности проектирования загрузочных устройств
- •Расчет параметров сечения лотка
- •2.2. Ориентирующие устройства
- •3. Методика расчета экономической эффективности применения технологической оснастки
- •Пример проектирования приспособления /2/
- •Часть 2
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.2. Ориентирующие устройства
Рассмотрим кратко ориентирующие устройства, используемые при сборке.
При автоматизированной сборке ориентирующие устройства выполняют две функции: ориентируют присоединяемые детали в пространстве и осуществляют взаимную ориентацию сопрягаемых поверхностей перед выполнением соединения в зоне сборки.
Метод ориентации деталей в пространстве зависит от их конструкции, массы, материала и уровня автоматизации. Различают контактные и бесконтактные методы. При контактном методе ориентация детали происходит под воздействием твердого, жидкого или газообразного тела, при бесконтактном методе - под воздействием электрического, магнитного или электромагнитного поля.
По виду конструкции эти ориентирующие устройства бывают пассивные и активные. Используя гравитационные силы или конструктивные элементы деталей, пассивные ориентирующие устройства (рис. 32, а) неправильно сориентированные детали сбрасывают обратно в бункер, а правильно сориентированные - пропускают в лотке в зону сборки. Активные устройства всем неправильно сориентированным деталям придают нужное положение в пространстве. В качестве примера на рис. 32, б показано устройство, где присоединяемая деталь - керн 2 в магнитной катушке 1 - получает определенную полярность, что позволяет ей ориентироваться на лотке 4 под воздействием постоянного магнита 3. Переключатель 5 обеспечивает нужную полярность в катушке 1 в зависимости от положения керна 2.
Механические ориентирующие устройства способны различать конструктивные элементы детали размером не менее 0,3 мм, оптические - не менее 0,01... 0,05 мм, электромагнитные - не менее 0,01... 0,1 мм (в зависимости от массы детали и чувствительности датчика), пневматические - не менее 0,02 ... 0,03 мм.
Рис. 32. Пассивное (а) и активное (б)
ориентирующие устройства
Ориентирующие устройства для взаимной ориентации сопрягаемых поверхностей в зоне сборки чаще всего выполняют механическими. Оптимальные параметры ориентирующего устройства и его положения в зоне сборки (зазор между ориентирующей поверхностью и присоединяемой деталью, жесткость упругих элементов, расстояние ориентирующего устройства до торца базовой детали) зависят от параметров соединения, погрешностей положения сопрягаемых поверхностей и режимов сборочного процесса. Их определяют по математическим моделям, полученным на базе многофакторных экспериментальных исследований автоматического процесса выполнения соединения.
3. Методика расчета экономической эффективности применения технологической оснастки
При конструировании специального приспособления необходимо обосновывать экономическую целесообразность его изготовления и эксплуатации. В расчетах на рентабельность обычно сопоставляют различные конструктивные варианты приспособления для выполнения одной и той же технологической операции. Если считать, что расходы на режущий инструмент, амортизацию станка и электроэнергию одинаковы, то элементы себестоимости обработки, зависящие от конструкции приспособления, для сравниваемых вариантов а и b
; (1)
, (2)
где
Са — себестоимость изготовления приспособления по варианту а, руб.;
La — штучная заработная плата при использовании этого приспособления, руб.;
Сb — себестоимость изготовления приспособления но варианту b, руб.;
Lb — штучная заработная плата при этом приспособлении, руб.;
z — цеховые накладные расходы на заработную плату, %;
q — расходы, связанные с применением приспособлений (ремонт, содержание, регулирование), %;
i — срок амортизации приспособления, годы;
n — годовая программа выпуска деталей, шт.;
, — расходы на конструирование и отладку приспособлений по вариантам а и b, руб.;
n' — число деталей, обрабатываемых в приспособлении за период освоения выпускаемой продукции.
Расходы на конструирование и отладку относят на первые образцы нового изделия или распределяют на себестоимость изделия в течение одного-двух лет его производства. Сопоставление экономической эффективности приспособлений по вариантам а и b для установившегося периода производства, когда расходы на конструирование и отладку погашены, можно производить по формулам (1) и (2), приняв =
= = 0.
Величину программы выпуска деталей, при которой оба сопоставляемых варианта в экономическом отношении равноценны, находим, решая совместно уравнения (1) и (2) относительно n:
. (3)
Если заданная программа больше рассчитанной по формуле (3) величины n, то выгоднее применять более сложное приспособление, и наоборот.
Для расчета n нужно знать величины Sa и Sb. Их точные значения можно определить на основе калькуляций после составления рабочих чертежей и разработки технологических процессов изготовления приспособлений. Однако этот способ сложен и трудоемок, задание же на конструирование приспособления должно выполняться в короткие сроки. Поэтому применяют более простые, приближенные способы определения затрат на изготовление приспособлений. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться приближенной формулой
S = СК,
где S — себестоимость изготовления приспособления, руб.;
К — число деталей в приспособлении; С — постоянная, зависящая от сложности приспособления. Для простых приспособлений С = 1,5, для приспособлений средней сложности С = 3,0 и для сложных С = 4,0.
Величину i берут равной сроку (год), в течение которого конструируемое специальное приспособление будет использовано для выпуска заданной продукции. Если, например, данные детали выпускаются в течение двух лет, то и i также принимается равным двум годам. Если производимая продукция стабильна и сроки прекращения ее выпуска неизвестны, то i рекомендуется брать для простых приспособлений равным одному году, для приспособлений средней сложности — от двух до трех лет и для сложных — от четырех до пяти лет. Величину q рекомендуется брать равной 20 %. Для определения L нужно знать штучное время на данную операцию tш и минутную заработную плату рабочего l: L = tшl.
У сопоставляемых вариантов эти величины различны. При использовании более совершенного приспособления tш и l снижаются в результате уменьшения основного и вспомогательного времени, а также облегчения условий труда и упрощения выполняемых манипуляций.
Расчет по формуле (3) необходимо выполнять при условии, что Sa > Sb и Lb > La или Sb > Sa и La > Lb. При иных условиях (Sa > Sb и La > Lb или Sb > Sa и Lb > La) при любом n следует применять вариант b или а.
Использование приспособлений часто вызывает изменение технологического процесса в связи с ликвидацией или видоизменением отдельных операций. В этом случае можно сопоставить себестоимость механической обработки детали, зависящей от оснастки, не по отдельным операциям, а по процессам:
;
,
где индексы I и II относятся к сопоставляемым вариантам процессов.
Если в сопоставляемых вариантах применяется различное оборудование (например, горизонтально-расточный станок заменяется вертикально-сверлильным), то, учитывая дополнительную стоимость 1 мин работы станка lст, получим
;
.
Рассмотрим теперь себестоимость обработки, если данная технологическая операция выполняется на переналаживаемом универсальном приспособлении, оснащенном сменной наладкой:
,
где Sy — стоимость универсального приспособления; Sн — себестоимость изготовления сменной наладки; iy — число лет амортизации универсального приспособления; iн — число лет амортизации сменной наладки iy > iн; — расходы на конструирование и отладку сменной наладки. Расходы относят на первый год выпуска изделий.
Приведенная формула может быть использована для сопоставления рентабельности различных вариантов переналаживаемых приспособлений или специального и переналаживаемого приспособлений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Технологическая оснастка - орудия производства, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса.
К технологической оснастке относятся: приспособления; режущий инструмент; вспомогательный инструмент; контрольно-измерительный инструмент.
Станочное приспособление - технологическая оснастка, предназначенная для закрепления заготовки на станке при выполнении технологической операции. Приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой частью технологической оснастки.
Сложность построения технологических процессов в машиностроении обуславливает большое разнообразие конструкций приспособлений и высокий уровень предъявляемых к ним требований.
Применение приспособлений расширяет технологические возможности металлорежущего оборудования.
Для решения задач интенсификации производства, улучшения качества и снижения себестоимости продукции машиностроительные предприятия располагают разнообразными приспособлениями для станков.
Основное направление интенсификации машиностроения — механизация и автоматизация производственных процессов. Поэтому необходимо создавать приспособления с механизированными приводами зажимных устройств, автоматизированным и автоматическим циклами работы.
Вспомогательный инструмент выбирают по уже выбранному режущему инструменту. Вспомогательный инструмент должен иметь, с одной стороны, установочные поверхности и элементы крепления, соответствующие режущему инструменту, а с другой - поверхности установки и элементы крепления, соответствующие посадочным местам станка.
Существующие конструкции приспособлений в дальнейшем будут совершенствоваться в направлении типизации унификации и стандартизации, что позволит при снятии с производства устаревших образцов изделий использовать детали и сборочные единицы списываемой специальной оснастки для новых машин и приборов.
Обеспечение высокого качества выпускаемых машин и приборов предполагает постоянное повышение точности их изготовления, обеспечение соответствующего зажима обрабатываемых заготовок и собираемых деталей, улучшение отделки рабочих поверхностей установочных и зажимных элементов.
Контрольно-измерительные устройства необходимы для получения информации о состоянии станка, инструмента, обрабатываемой детали и окружающей среды. Роль контрольно-измерительных устройств возрастает с повышением степени автоматизации станков и станочных систем.
Задача механизации и автоматизации загрузки различных заготовок является одной из наиболее сложных в общем комплексе работ по автоматизации технологических процессов. Сложность заключается в большом разнообразии технологических процессов обработки и сборки, разнообразии форм и размеров заготовок.
Принимаемые при проектировании оснастки технические решения должны обязательно подтверждаться и обосновываться соответствующими расчетами. Только при полном расчете может быть обеспечена и разработка конструкции, соответствующей типу производства и оборудования, требованиям повышения производительности труда, качества деталей и изделий, обеспечения простоты и безопасности обслуживания и эксплуатации, долговечности работы приспособления. Объективность принимаемых технических решений при создании новых приспособлений, их механизации, автоматизации и модернизации всегда должна быть подтверждена расчетом экономической эффективности использования прогрессивной оснастки, главным показателем которой является снижение себестоимости выпускаемой цехом (участком) продукции.
ПРИЛОЖЕНИЕ